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1 SISTEMA "A.W.S." DE CLASSIFICAO DOS ELETRODOS................................................................................. 3 2 METALURGIA DA SOLDAGEM ....................................................................................................................................... 32.1 MACROGRAFIA DE UMA JUNTA SOLDADA .........................................................................................................4 2.2 ASPECTO TRMICO DA SOLDAGEM ......................................................................................................................4 2.2.1 Ciclo trmico e repartio trmica ...........................................................................................................................4 2.2.2 Fatores do ciclo trmico:..........................................................................................................................................6 2.2.3 Caractersticas trmicas dos principais processos de soldagem: .............................................................................8 2.2.4 Soldagem em vrios passes:....................................................................................................................................8 2.3 ZONA FUNDIDA TRANSFORMAES ASSOCIADAS FUSO: ....................................................................9 2.3.1 Transformaes durante a fuso: ............................................................................................................................9 2.3.2 Solidificao da zona fundida: ...............................................................................................................................11 2.4 ZONA TERMICAMENTE AFETADA - TRANSFORMAES ASSOCIADAS AO CICLO TRMICO: .............15 2.4.1 Soldagem de aos no temperveis:......................................................................................................................15 2.4.2 Soldagem de aos temperveis: ............................................................................................................................17 2.4.3 Soldagem de metais e ligas no transformveis:....................................................................................................20 2.4.4 Soldagem dos metais encruados: ..........................................................................................................................22 2.5 ZONA DE FRAGILIZAO TENSO-TRMICA TRANSFORMAES ASSOCIADAS DEFORMAO E AO AQUECIMENTO SIMULTNEO: ..............................................................................................................................................24 2.6 DIFICULDADES E DEFEITOS PRPRIOS DA SOLDAGEM: ...............................................................................25 2.6.1 Tenses residuais e deformaes: .........................................................................................................................25 2.6.2 Fissurao a frio dos aos ou fissurao provocada pelo hidrognio: .....................................................................25 2.6.3 Fissurao a quente: ...............................................................................................................................................30 2.6.4 Fissurao interlamelar: .........................................................................................................................................31 2.6.5 Fissurao durante o reaquecimento: .....................................................................................................................35 2.6.6 Contaminaes: ......................................................................................................................................................35 2.6.7 Aberturas de arco: ..................................................................................................................................................35 2.6.8 Porosidade inicial:..................................................................................................................................................36 2.6.9 Incluso de escoria: ................................................................................................................................................36

3 TENSES E DEFORMAES EM SOLDAGEM:....................................................................................................... 363.1 ANALOGIA DA BARRA AQUECIDA: .....................................................................................................................36 3.2 REPARTIO TRMICA E PLASTIFICAO: ......................................................................................................38 3.3 DISTRIBUIO DAS TENSES RESIDUAIS: ........................................................................................................39 3.4 TIPOS DE DEFORMAO: .......................................................................................................................................42 3.4.1 Contrao transversal: ............................................................................................................................................42 3.4.2 Contrao longitudinal:.........................................................................................................................................44 3.4.3 Deformao angular:.............................................................................................................................................46 3.4.4 Empenamento: .......................................................................................................................................................47 3.5 COMO REDUZIR AS DEFORMAES: .................................................................................................................47 3.6 EXEMPLOS DE SEQNCIAS DE MONTAGEM: .................................................................................................50 3.6.1 Tubulaes: ............................................................................................................................................................50 3.6.2 Tanque de armazenamento: ..................................................................................................................................56 3.6.3 Esfera: ....................................................................................................................................................................62 3.7 EFEITO DAS TENSES RESIDUAIS NO COMPORTAMENTO DAS SOLDAS: .................................................63 3.7.1 Risco de ruptura frgil: ..........................................................................................................................................64 3.7.2 Estabilidade dimensional: ......................................................................................................................................66 3.7.3 Resistncia corroso sob tenso: .........................................................................................................................66 3.7.4 Resistncia fadiga: .............................................................................................................................................68 3.8 TRATAMENTO TMICO DE ALVIO DE TENSES: ...........................................................................................69 3.8.1 Mecanismo:............................................................................................................................................................69 3.8.2 Exigncias do Cdigo ASME seo VIII: .............................................................................................................70 3.8.3 Influncia sobre as propriedades mecnicas do metal de base:..............................................................................73 3.9 CORREO DE DEFORMAES PELO AQUECIMENTO LOCALIZADO: ......................................................74

4 ESPECIFICAES E NORMAS DE SOLDAGEM: ..................................................................................................... 754.1 ESPECIFICAO AWS/ASTM PARA METAIS DE ADIO: .............................................................................75 4.1.1 Eletrodos revestidos para a soldagem dos aos carbono e de baixa liga: ...............................................................76 4.1.2 Varetas para soldagem a gs do ao carbono: .......................................................................................................80 4.1.3 Eletrodos para a soldagem MIG/MAG dos aos carbono: ....................................................................................80 4.1.4 Eletrodos e fluxos para a soldagem a arco submerso do ao carbono: .................................................................81 4.1.5 Eletrodos e varetas para soldagem dos aos de alta liga resistentes corroso: ....................................................81 4.1.6 Eletrodos e varetas para a soldagem do nquel e ligas de nquel: ..........................................................................84 4.1.7 Eletrodos e varetas para a soldagem do cobre e ligas de cobre:............................................................................85 4.1.8 Eletrodos e varetas para a soldagem do alumnio e ligas de alumnio: ..................................................................86 1

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4.1.9 Eletrodos e varetas para a soldagem de revestimentos: ........................................................................................87 4.1.10 Eletrodos revestidos e varetas para a soldagem do ferro fundido: .......................................................................88 4.2 CDIGO ASME SEO VIII DIVISO 1: ...............................................................................................................89 4.2.1 Subseo A: ............................................................................................................................................................90 4.2.2 Subseo B. Parte UW:............................................................................................................................................90 4.2.3 Subseo C: ..........................................................................................................................................................96 4.2.4 Apndices: .............................................................................................................................................................96 4.3 CDIGO ASME SEO VIII DIVISO 2: ..............................................................................................................96 4.4 CDIGO ASME SEO I: .......................................................................................................................................101 4.5 NORMA API-650:......................................................................................................................................................102 4.6 NORMA ANSI B31.3 - TUBULAES DE REFINARIAS: ...................................................................................104 4.7 NORMA ANSI B31. 4 OLEODUTOS: ...................................................................................................................106

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1 SISTEMA "A.W.S." DE CLASSIFICAO DOS ELETRODOS O prefixo "E" significa "eletrodo" e se refere solda ao arco eltrico. O prefixo "R" significa "vareta" e se refere solda autgena. Para eletrodos de ao doce e os de baixa liga: Os dois primeiros algarismos de um nmero de quatro algarismos, ou os trs primeiros algarismos de um nmero de cinco algarismos designam a resistncia trao: E-60xx - significa uma resistncia trao de 60.000 libras por polegada quadrada (42,2 kg/mm2). E-70xx - significa uma resistncia trao de 70.000 libraspor polegada quadrada (49,2 kg/mm2). E-100xx - significa uma resistncia trao de 100.000 libras por polegada quadrada (70,3 kg/mm2), O penltimo algarismo indica a posio para soldar: Exxlx - significa para todas as posies. Exx2x - significa posio horizontal ou plana. Exx3x - significa somente posio plana. O ltimo algarismo no tem significado se considerado isoladamente, mas os dois ltimos algarismos considerados em conjunto indicam a polaridade: Exx10 - significa Corrente Contnua, plo positivo. Exxl1 - significa Corrente Contnua, plo positivo ou Corrente Alternada. Exx12 - significa Corrente Contnua. plo negativo ou Corrente Alternada. Exxl3 - significa Corrente Contnua, plo negativo ou Corrente Alternada. Exxl4 - significa Corrente Alternada, ou Corrente Contnua. Exxl5 - significa Corrente Contnua, plo positivo. Exxl6 - significa Corrente Alternada ou Corrente Contnua, plo positivo. Exxl8 - significa Corrente Continua, plo positivo. Exx24 - significa Corrente Alternada ou Corrente Contnua, ambos os plos. Exx27 - significa Corrente Alternada ou Corrente Contnua, plo negativo. Exx20 - significa Corrente Alternada ou Corrente Contnua. Exx30 - significa Corrente Alternada ou Corrente Contnua. Quando se tratar de eletrodos de Ao Inoxidvel tal como o E347-15: Os trs primeiros algarismos indicam a classe do ao inoxidvel. Os dois ltimos algarismos indicam a posio e a polaridade. Para os diferentes tipos de revestimentos nota-se que os eletrodos tipo: E-6010 e E-6011 tm revestimento com alto contedo de matria orgnica (celulose). E-6012 e E-6013 tm revestimento com alto contedo de xido rutlico (titnio). E-6015 e E-6816 tm revestimento com baixo contedo de hidrognio bsico e carbonato de sdio ou bsico com xido de rutilo). E-6020 e E-6030 tm um revestimento com alto contedo mineral (oxido de ferro ou oxido de mangans) E-6014, E-6024 e E-6027 tm um revestimento consistente de ferro em p. E-7018 tem um revestimento com baixo teor de hidrognio (bsico com xido de clcio). Quanto aos eletrodos de aos inoxidveis, quinze deles tem revestimento bsico, e quinze tem revestimento de oxido de rtilo. 2 METALURGIA DA SOLDAGEM3

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A fuso da qual participam o metal de base e o metal de adio e a localizao e rapidez das variaes de temperatura formam as caractersticas principais das transformaes metalrgicas da junta soldada.

2.1 MACROGRAFIA DE UMA JUNTA SOLDADA A macrografia da seo transversal de uma junta soldada, no estado bruto de soldagem, permite distinguir 4 zonas dispostas simetricamente (fig. 2.1).

Fig. 2.1 _ Zonas de uma junta soldada A zona fundida corresponde regio que esteve momentaneamente no estado lquido e cuja solidificao resultou da cessao ou afastamento da fonte de calor. Pode ser obtida em um ou vrios passes. A zona de ligao envolve a zona fundida. a regio que, durante a soldagem, foi aquecida entre as linhas liquidus e solidus. Para os metais puros, se reduz a uma superfcie. Na zona termicamente afetada ocorrem modificaes da estrutura ou de constituio do metal que esta sendo soldado. O calor proveniente da soldagem a causa principal dessas transformaes. A zona no afetada se refere ao metal que no sofreu modificaes metalrgicas. Excluem-se as alteraes mecnicas como, por exemplo, as deformaes e as tenses residuais.

2.2 ASPECTO TRMICO DA SOLDAGEM 2.2.1 Ciclo trmico e repartio trmica Considere um ponto da junta soldada, definido pela sua distncia ao centro da solda a pela sua posio em relao espessura. O calor da operao de soldagem provoca, neste ponto, variaes de temperatura como indica a fig.2.2.

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Fig.2.2 _ Ciclo trmico no ponto A. A variao de temperatura em funo do tempo, m = f(t) o ciclo trmico no ponto considerado. A curva permite a determinao de: m - temperatura mxima atingida tp - tempo de permanncia acima de certa temperatura, por exemplo: c. V - velocidade de resfriamento a temperatura tr - tempo de resfriamento entre as temperaturas 1 e 2 Analisando todos os pontos, possvel obter as temperaturas mximas atingidas em funo da distncia ao centro da solda m = f(x) (fig. 2.3). Esta funo a repartio trmica para a reta considerada. Estabelecido o regime de soldagem, a repartio trmica mantm a sua forma ao longo do cordo de solda.

Fig. 2.3 _ Repartio trmica

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Com as duas funes torna-se vivel o estudo das transformaes metalrgicas no estado slido ocorrentes numa junta soldada. O ciclo trmico possibilita a interpretao ou previso das transformaes enquanto que a repartio trmica permite determinar a extenso das zonas onde se passam tais fenmenos. As curvas temperatura tempo levantadas em diversos pontos ao longo de uma perpendicular solda tem a forma da fig. 2.4. medida que o ponto considerado se afasta da solda, as temperaturas mximas so decrescentes e atingidas com certo atraso. O tempo de permanncia acima de certa temperatura decresce no mesmo sentido; em conseqncia, os fenmenos influenciados pelo tempo, tais como, a coalescncia, o crescimento de gro e a homogeneizao de solues slidas so mais pronunciados quando mais prximos da zona fundida.

Fig. 2.4 _ Ciclos trmicos em diversas distncias da solda. Teoricamente as velocidades de resfriamento decrescem medida que a distancia x aumenta. Entretanto, do ponto de vista prtico e para a faixa de temperatura onde ocorrem os fenmenos de tmpera, pode-se considerar a velocidade de resfriamento - ou o tempo de resfriamento - como constante em toda extenso da zona termicamente afetada. 2.2.2 Fatores do ciclo trmico: A temperatura mxima e a velocidade de resfriamento, calculados pelas frmulas a seguir, so os parmetros principais do ciclo trmico. m = ( 2 / e ) 1 / 2 . ( E / ( 2 C X ) . ( 1 ( X 2 / ) ) C - capacidade trmica volumtrica e - base dos logaritmos nepterianos E - energia por unidade de comprimento - coeficiente de troca trmica superficial - espessura - condutibilidade trmica V = (2 ( - 0) 2 ) / E6

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Para peas espessas ( > 40 mm): V = ( 2 C ( - 0) 3 2) / E 2 Para peas finas: - temperatura na qual se calcula a velocidade de resfriamento 0 - temperatura inicial da peca O regime trmico da operao de soldagem depende de fatores associados a peca a ser soldada e ao procedimento de soldagem. a) Influncia da pea: A influncia das propriedades fsicas evidente nas frmulas acima. medida que aumenta a massa da pea - expressa pela sua espessura - o gradiente de temperatura e a velocidade resfriamento aumentam. Todavia, a velocidade resfriamento aumenta at certa espessura limite. a partir desta espessura, crescente com a energia de soldagem aproximadamente 40 mm para a soldagem com eletrodo revestido - que se aplica a formula para peas espessas (fig. 2.5).

Fig.2.5 _ Influncia da energia de soldagem e da espessura no tempo de resfriamento. Alm da massa, deve-se considerar a forma geomtrica das peas. A fig. 2.6 mostra os coeficientes de correo para a energia e a espessura a serem empregados no clculo da velocidade de resfriamento.

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Fig. 2.6 _ Coeficientes de correo levando-se em conta a disposio das peas. O ltimo fator relativo a peca sua temperatura inicial. Temperaturas iniciais mais altas aumentam a extenso da zona termicamente afetada, o tempo de permanncia em alta temperatura e reduzem a velocidade de resfriamento. Essa ultima conseqncia o que se pretende obter com o pr-aquecimento. Pelo mesmo motivo o cdigo ASME probe a soldagem em temperaturas (da pea) inferiores a 16C. b) Influncia do procedimento de soldagem: O procedimento de soldagem influencia tanto o ciclo trmico como a repartio trmica. Suas diversas variveis podem ser reunidas num s parmetro; a energia de soldagem, isto , o numero de Joules por centmetro de solda. Por exemplo, a soldagem com eletrodo revestido se efetua com energias entre 5.103 J/cm e 40.103 J/cm. Com o aumento da energia de soldagem diminuem o gradiente de temperatura e a velocidade de resfriamento. O tempo de permanncia em alta temperatura aumenta com a energia. 2.2.3 Caractersticas trmicas dos principais processos de soldagem: a) Soldagem a gs: Caracteriza-se por um aquecimento lento, um tempo de permanncia relativamente longo e uma velocidade de resfriamento pouco elevada. o processo que favorece os fenmenos sensveis ao tempo de permanncia e a temperatura, como a precipitao e o crescimento de gro. Dificulta as transformaes dependentes da velocidade de resfriamento, como por exemplo, a tmpera. A zona termicamente afetada a mais extensa entre os diversos processos. b) Soldagem a arco: So procedimentos - eletrodo revestido, TIG, MIG, MAG, arco submerso - de difcil caracterizao quanto ao ciclo trmico, pois podem ser aplicados em condies energticas bem deferentes. De modo geral so processos pouco sensveis ao superaquecimento, mas que podem provocar a tmpera, dependendo da energia escolhida. c) Soldagem eletro-escria: Como a soldagem a gs, e um processo que conduz ao superaquecimento. d) Soldagem por bombardeamento eletrnico: O aquecimento e o resfriamento so rpidos. A deformao das peas e a zona termicamente afetada so extremamente reduzidos permitindo a soldagem de peas mecnicas usinadas, temperadas e revenidas. 2.2.4 Soldagem em vrios passes:8

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Em muitos processos, a solda constituda de deposies sucessivas de metal. a soldagem em vrios passes. Cada passe superpe seu ciclo trmico aos precedentes provocando a evoluo das estruturas e propriedades da solda (fig. 2.7).

Fig. 2.7 _ Ciclo trmico da soldagem em vrios passes Se o tempo entre passes no longo, a temperatura inicial 0 tende a se elevar diminuindo, em conseqncia, a velocidade de resfriamento e aumentando o tempo de permanncia. O ciclo trmico do primeiro passe o mais severo. Tanto a solda como a zona termicamente afetada podem voltar a ultrapassar a temperatura de transformao e com velocidade de resfriamento menor. Este comportamento trmico e particularmente interessante na regenerao estrutural das zonas superaquecidas. 2.3 ZONA FUNDIDA TRANSFORMAES ASSOCIADAS FUSO:

2.3.1 Transformaes durante a fuso: Durante a breve permanncia no estado lquido, a solda sofre alteraes em sua composio qumica que podem ser atribudas s seguintes causas: a) Volatilizao: A perda considervel quando a presso de vapor do metal elevada na temperatura de soldagem. Se a temperatura prxima do ponto de fuso as perdas so desprezveis, como o caso da soldagem a gs ou TIG de metais considerados volteis como o chumbo e o magnsio. Na soldagem com eletrodo revestido ou MIG, onde a temperatura elevada, as perdas por volatilizao podem ser apreciveis. Estas perdas alem de acarretarem problemas de higiene, alteram a composio qumica da solda. Um bom exemplo a volatilizao do titnio que impede o seu uso como elemento estabilizante do metal fundido de soldas de ao inoxidvel. O mangans, o ferro, o cromo e o alumnio, se comportam semelhantemente, porm, em menor intensidade. Alm da temperatura, a volatilizao depende tambm do tempo de permanncia. Assim a transferncia rpida de metal por pulverizao (MIG) menos favorvel a perda do que a transferncia por gotas da soldagem com eletrodo revestido. Alis, uma das funes do revestimento compensar as perdas de elementos de liga. b) Reaes qumicas: As reaes qumicas no metal liquido so prejudiciais quando provocam o desprendimento de gases. A reao entre o oxido de ferro e o carbono do ao (FeO + C // Fe + CO) tem grande influncia na qualidade das soldas. Os aos efervescentes, que apresentam esta reao durante a solidificao nas lingoteiras, tm a tendncia a reinici-la durante a9

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soldagem, a menos que atuem agentes desoxidantes. Tem essa funo a atmosfera redutora (CO, H2) da soldagem a gs ou os elementos de adio (mangans, silcio, alumnio, etc.) presente no revestimento ou na alma dos eletrodos na soldagem a arco. Na ausncia dos elementos desoxidantes e com a solidificao rpida da solda o monxido de carbono fica retido provocando a porosidade. A solda no estado liquido deve ser acalmada, uma vez que o xido de ferro pode se formar em virtude do contato com a atmosfera (na raiz de soldas no protegidas) ou com gases ativos (pro cesso MAG). Os valores elevados dos limites de escoamento e resistncia da zona fundida na soldagem com eletrodo revestido, MIG e arco submerso, so conseqncias da adio de elementos desoxidantes. Quando a adio exagerada, como pode acontecer na soldagem a arco submerso, os teores elevados de Mn e Si aumentam a resistncia (dureza) das soldas predispondo-as corroso sob tenso pelo H2S + H2O. Merecem destaque as reaes entre escria e metal lquido que possibilitem a adio de elementos de liga a partir de ferro-liga presentes nos revestimentos e fluxos. o caso dos eletrodos revestidos de ao carbono e aos liga que so todos produzidos com alma de ao carbono efervescente. c) Absoro de gases: O metal lquido da solda pode dissolver gases, notadamente o hidrognio, resultante da decomposio do vapor d'gua no arco eltrico. O vapor d'gua provm da umidade adsorvida pelos fluxos e eletrodos, da gua de cristalizao de alguns componentes e dos produtos da combusto de substancias orgnicas constitutivas dos revestimentos. A variao de solubilidade, como indica a figura2.8, e a rapidez da solidificao, na soldagem a arco, provocam a supersaturao da solda em hidrognio. Nessa condio pode ocorrer a fissurao a frio (ou sob cordo) como veremos em 2.6.2.

Fig. 2.8 _ Curva de Sieverts. Variao da solubilidade.

Aps o resfriamento, o hidrognio tende a se liberar espontaneamente. Isto se d lentamente temperatura ambiente e bem mais rpido temperatura elevada. por esta razo que os ensaios mecnicos do metal de solda, exigidos pela norma ASTM A-233-64T so precedidos de um tratamento trmico a 250C para liberao de hidrognio. d) Diluio:10

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O coeficiente de diluio ou simplesmente diluio indica a participao do metal de base na constituio da zona fundida ( figura 2.9).

Fig.2.9 _ Determinao da diluio.

A diluio funo do procedimento de soldagem. Por exemplo, com eletrodo revestido a diluio da ordem de 10 a 30 % enquanto que na soldagem a arco submerso pode atingir 80 %. A extrapolao das propriedades dos metais de adio geralmente comprometida pela diferena de diluio entre a preparao dos corpos de prova, para controle da qualidade, e as soldas propriamente ditas. Dai a necessidade de simulao e teste do procedimento de soldagem antes da fabricao de equipamentos. Na soldagem de metais dissimilares, a diluio um dado indispensvel para a previso dos constituintes e propriedades da solda. Um exemplo clssico o emprego do diagrama de Shaeffler na soldagem dos aos inoxidveis. 2.3.2 Solidificao da zona fundida: a) Epitaxia: Durante a solidificao de uma pea fundida, o molde tem a funo de resfriador no influenciando a granulao do material, que depende principalmente da velocidade de resfriamento e do nmero de gros. Em soldagem, a estrutura de solidificao se desenvolve como um prolongamento dos gros da zona de ligao. Os gros se solidificam adotando a mesma orientao cristalina e tamanho dos gros no fundidos. Os contornos de gro ultrapassam a zona de ligao, assegurando a continuidade metlica ao nvel da estrutura cristalina (fig. 2.10).

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Fig. 2.10 _ Influncia da orientao dos gros do metal de base sobre a estrutura de solidificao da zona fundida. Este comportamento, conhecido como epitaxia, mostra que o tamanho de gro da zona fundida depende diretamente da granulao da zona termicamente afetada que por sua vez grosseira em virtude do superaquecimento a que submetida. b) Crescimento competitivo de gros: A partir desta orientao, pr-determinada pelo metal de base, os gros obedecem a um crescimento competitivo. Os gros que dispem do eixo [l, O, O] perpendicular s isotermas crescem com maior facilidade que os demais (fig. 2.11).

Fig. 2.11 _ Crescimento competitivo dos gros. Assim, a zona fundida, alm da granulao grosseira, tem uma estrutura orientada conforme a curvatura das isotermas e a velocidade da fonte de calor ou, com maior preciso, da relao entre a velocidade de soldagem e a velocidade de solidificao (fig. 2.12).

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Fig. 2.12 _ Orientao da estrutura da zona fundida em funo da velocidade de soldagem. A granulao grosseira e a orientao da estrutura exercem uma influncia marcante sobre as propriedades mecnicas da zona fundida. Torna-se mais fcil a propagao da fratura frgil (trans-granular), que se constata pela diminuio da resilincia. A segregao da zona fundida pode ocupar uma posio desfavorvel em relao s tenses de contrao da solda. Tambm, descontinuidades do metal base - por exemplo, a dupla-laminao - podem se propagar pelo metal fundido em direo a superfcie da pea. bvio que essas consideraes se referem soldagem em um s passe. A regenerao estrutural, conseguida com a soldagem em vrios passes, atenua estes inconvenientes. c) Segregao: O diagrama de equilbrio mostra que medida que a solidificao progride, o lquido se enriquece em impurezas ou elementos de liga (fig. 2.13).

Fig. 2.13 _ Segregao da zona fundida: A Segregao. B - Propagao de uma segregao (ou defeito) pr-existente.13

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A segregao de fases de ponto de fuso mais baixo que a solda , geralmente, a causa da fissurao a quente. A zona fundida, com gros envolvidos por um filme lquido, no tem resistncia mecnica suficiente para suportar as tenses de contrao da solda. o caso, por exemplo, das soldas do ao carbono com teor de enxofre elevado e do ao inoxidvel tipo AISI-347 onde a fase pr-fusvel a constituda de Ni, C e N. Observe que estrutura de uma solda de deposio rpida (fig. 2.12) mais desfavorvel segregao e a fissurao a quente. A trinca pode ocorrer no eixo do cordo, atingindo um grande comprimento. d) Separao de substncias insolveis: O metal fundido pode conter substncias dissolvidas que se separam durante a solidificao. o caso, por exemplo, do hidrognio ou mesmo do monxido de carbono produzido pela reao de efervescncia. Esses gases podem ser eliminados ou produzir incluses de aspecto particular dependendo da relao entre a velocidade da solidificao e taxa de separao lquido-gs (fig. 2.14).

Fig. 2.14 _ Mecanismo de formao da porosidade.

A porosidade vermiforme evidencia a orientao de solidificao da solda. Ela ocorre, por exemplo, na soldagem dos aos efervescentes ou quando da utilizao dos eletrodos de baixo hidrognio por soldadores no qualificados. Quando a substncia insolvel um slido ou liquido, a composio qumica varia periodicamente resultando na estratificao da zona fundida.

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2.4 ZONA TERMICAMENTE AFETADA - TRANSFORMAES ASSOCIADAS AO CICLO TRMICO: O confronto da repartio e ciclo trmicos com o diagrama de equilbrio do metal de base possibilita a previso ou interpretao das transformaes metalrgicas da solda no estado slido. 2.4.1 Soldagem de aos no temperveis: A classificao no tempervel desse pargrafo se refere aos aos que no apresentam a transformao martenstica no apenas devido a sua composio qumica como tambm pela velocidade de resfriamento do ciclo trmico. a) Micrografia: A zona termicamente afetada apresenta varias regies cuja estrutura e constituies dependem das temperaturas atingidas (figura 2.15). Regio 1: regio superaquecida de granulao grosseira com estrutura celular e de Widmanstaetten - que se prolonga pela zona fundida atravs da epitaxia. Regio 2: regio de granulao fina devido a austenitizao total e, portanto, de excelentes propriedades mecnicas. Regio 3: austenitizao parcial - aquecimento entre A1 e A3 - provoca a subdiviso dos gros que atingiram o estado austentico. Regio 4: corresponde ao metal de base sem alteraes visveis. b) Propriedades mecnicas: Nas regies 2 e 3, a soldagem proporciona uma diminuio do tamanho de gro aumentando o limite de resistncia e a resilincia. Contrariamente, na regio 1 como tambm na zona fundida, a granulao grosseira e orientada reduz a ductilidade do material, notadamente sua resilincia. Entretanto, essas observaes se referem a solda deposita da com um s passe. Na soldagem em vrios passes, cada passe reaustenitiza uma parte dos passes anteriores recuperando suas propriedades mecnicas. Trata-se da regenerao estrutural (fig. 2.16) que a principal vantagem metalrgica da soldagem multipasse. A falta da regenerao estrutural pode ser compensada pelo tratamento trmico de normalizao. o caso, por exemplo, da soldagem eletro-escria quando aplicada a fabricao de vasos de presso. Evidentemente, para que se processe a regenerao estrutural, necessrio que a temperatura de cada passe atinja, no resfriamento, valores inferiores ao ponto de transformao, antes da deposio do passe subseqente. A elevao excessiva dessa temperatura aumenta o tempo de permanncia do ciclo trmico contribuindo para o crescimento de gro. Decorre desses fatos, a importncia do controle e da limitao da temperatura entre passes.

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Fig. 2.15 _ Micrografia e transformaes de um ao no tempervel.

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Fig. 2.16 _ Regenerao estrutural da soldagem multipasse.

2.4.2 Soldagem de aos temperveis: Em funo da composio qumica do ao e da velocidade de resfriamento, determinada pelo ciclo trmico, a soldagem pode provocar a tmpera tanto na zona termicamente afetada como na zona fundida. a) Micrografia: As regies da zona termicamente afetada que foram austenitizadas total ou parcialmente, apresentam, aps o resfriamento, martensita e perlita fina. Predominando uma ou outra, em funo da velocidade de resfriamento e do tempo de permanncia (fig. 2.17). claro que onde houve austenitizao parcial, aparecem, ainda, os gros de ferrita. Na zona fundida podero aparecer estruturas idnticas se o metal depositado tiver temperabilidade suficiente, tendo em vista as condies de soldagem. b) Propriedades mecnicas: Como nos tratamentos trmicos, a tmpera provoca um aumento de resistncia e fragilidade das soldas. Em alguns casos proposital, como na soldagem dos aos temperados e revendidos - por exemplo: o ao ASTM A-517 grade P. Para isso o ciclo trmico ajustado para que sejam atingidas as propriedades desejadas. Em outras aplicaes, a tmpera e um efeito colateral da adio de elementos de liga que visa obter propriedades no relacionadas a temperabilidade. O ao cromo-molibdnio resistente ao calor um exemplo. Nesse caso as condies de soldagem so escolhidas para atenuar os inconvenientes da tmpera. A fig. 2.18 mostra como a dureza varia ao longo da seo transversal da solda de um ao tempervel.

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Fig. 2.17 _ Transformaes da zona termicamente afetada de um ao tempervel. A existncia de uma faixa super-revenida de menor dureza no compromete a resistncia global da junta soldada. As bordas mais resistentes limitam a deformao da faixa compensando sua menor resistncia. Entretanto este efeito, chamado de consolidao s vlido para faixas relativamente estreitas.

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Fig. 2.18 _ Variao de dureza na solda dos aos temperados e temperados e revenidos. A escolha das condies de soldagem para a obteno de propriedades previamente estabelecidas pode ser feita por meio de diagramas de transformao prprios para a soldagem (fig. 2.19). Com o grfico A - vlido para todos os aos ferrticos - determina-se o tempo de resfriamento (800-500 C), a partir da energia de soldagem e da espessura da peca. Em funo do tempo de resfriamento, o diagrama fornece as temperaturas de transformao, os constituintes intermedirios e finais e a dureza da zona termicamente afetada. Convm lembrar que os diagramas de transformao isotrmica ou de resfriamento contnuo no se aplicam, com preciso, s soldas. A falta de homogeneizao da austenita durante a soldagem a razo principal dessa restrio. A exceo da composio qumica do ao, os fatores que determinam a tmpera da solda so os mesmos que alteram a velocidade de resfriamento do ciclo trmico de soldagem (conforme 2.2.2).

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Fig. 2.19 _ Diagrama de transformao para o ao 0,12%C, l,52% Mn e 0,50%Si. A influncia da composio qumica na possibilidade de tempera das soldas dos aos carbono, carbono-mangans e micro-ligados pode ser expressa em funo do carbono equivalente, isto e: Ceq = %C + (%Mn / 6) + ((%Cr + % Mo + % V) / 5) + ((%Ni + %Cu) / 15) O carbono equivalente til para a avaliao da soldabilidade relativa destes aos. Por exemplo, aos com carbono equivalente maior que 0,40 necessitam de cuidados especiais para evitar a fissurao. A tmpera, evidenciada pela dureza alta, acarreta inconvenientes como a fragilidade da martensita quando com teores elevados de carbono ou hidrognio. Alm disso, a variao de dureza no local da solda atua como entalhe metalrgico diminuindo a resistncia a fadiga da pea. A dureza pode ser reduzida a valores aceitveis por meio do tratamento trmico de revenimento. A fragilidade requer precaues especiais que sero comentadas no pargrafo 2.6.2. 2.4.3 Soldagem de metais e ligas no transformveis: Os metais e ligas sem ponto de transformao esto sujeitos ao crescimento irreversvel dos gros. a) Micrografia: A zona termicamente afetada caracteriza-se pela granulao grosseira que se estende zona fundida atravs da epitaxia e do crescimento competitivo dos gros. No caso particular do ao inoxidvel austentico l8%Cr-8% Ni, ainda ocorre precipitao de carboneto de cromo na faixa correspondente as temperaturas entre 420 e 870C tornando o ao sensvel corroso intergranular (figura 2.20).20

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b) Propriedades mecnicas: A ausncia de transformao impede a regenerao estrutural quer por meio de tratamento trmico como pela soldagem multipasse. A estrutura grosseira e orientada aumenta consideravelmente a fragilidade dos metais de estrutura cbica de corpo centrado. Os aos inoxidveis ferrticos no so soldveis por fuso devido a essa fragilidade irreversvel. A estrutura cbica de face centrada, graas a maior possibilidade de deformao, apresenta dutibilidade suficiente mesmo com o crescimento dos gros. o caso, por exemplo, dos aos inoxidveis austenticos, cuja soldabilidade satisfatria. A orientao da estrutura da zona fundida, mantida mesmo na soldagem multipasse, favorece a propagao da fissurao a quente.

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Fig. 2.20_ Zona termicamente afetada de uma liga metlica no transformvel. Caso particular do ao inoxidvel austentico 18%Cr e 8%Ni.

2.4.4 Soldagem dos metais encruados: Os metais encruados, na zona termicamente afetada da solda so submetidos recristalizao e ao superaquecimento. Essas transformaes podem estar associadas a modificao alotrpica como no caso dos aos.22

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a) Micrografia: A zona termicamente afetada apresenta duas regies de granulao grosseira. A mais distante da zona fundida corresponde ao crescimento de gros que ocorre em temperatura superior a de recristalizao (fig. 2.21). Se o ao ou a liga metlica no tiver ponto de transformao, existir uma regio superaquecida nica e mais extensa.

Fig. 2.21 _ Zona termicamente afetada de um ao encruado.

b) Propriedades mecnicas: A recristalizao e o superaquecimento diminuem a resistncia mecnica do metal encruado. Se as regies correspondentes da zona termicamente afetada forem estreitas, a resistncia mecnica global da pea no ser afetada, graas ao efeito de consolidao.23

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A extenso da zona recristalizada depende da forma da curva de repartio trmica, da temperatura de recristalizao e do grau de encruamento. Esse ltimo fator quando prximo do encruamento crtico pode resultar em granulao excessivamente grosseira. O metal deformado plasticamente pode sofrer o envelhecimento e conseqente fragilizao, quando aquecido na faixa de 250 a 500C. Isso pode ocorrer em regies encruadas prximas solda, como por exemplo: furos, rasgos e nervuras feitos por estampagem e, sobretudo, os perfis fabricados a frio. A situao particularmente grave quando nestas regies existem entalhes ou cantos vivos. A possibilidade de envelhecimento deve ser considerada nas chapas calandradas a frio, onde raio / espessura < 33. A recristalizao pode ser explorada para prevenir a fissurao a quente nas soldas de peas fundidas de ao de alta liga. As regies segregadas tendem a se estender a zona fundida da solda pelo mecanismo de epitaxia. A deformao plstica das bordas do chanfro e a recristalizao eliminam a coincidncia da segregao com o contorno dos gros, diminuindo as possibilidades de propagao e fissurao a quente das regies segregadas (fig. 2.22).

Fig. 2.22 _ A - pea fundida com segregao intergranular. B - Borda do chanfro encruada. C - Zona termicamente afetada recristalizada. A segregao no coincide com o contorno dos novos gros.

2.5 ZONA DE FRAGILIZAO TENSO-TRMICA TRANSFORMAES ASSOCIADAS DEFORMAO E AO AQUECIMENTO SIMULTNEO: Os aos carbono quando deformados plasticamente e aquecidos temperatura relativamente moderadas sofrem uma diminuio de ductilidade atribuda ao envelhecimento. O metal de base, nas vizinhanas da solda submetido simultaneamente deformao plstica e ao aquecimento. Nessas condies, se o ao sensvel ao envelhecimento, ocorre uma reduo de ductilidade denominada fragilizao tenso-trmica (fig.2 . 2 3 ) .

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Fig. 2.23 _ Zona de fragilizao tenso-trmica A reduo de resilincia preocupante quando na zona fragilizada existem entalhes como ilustra o exemplo da fig. 2.23. O problema pode ser resolvido com a escolha de ao cuja temperatura de transio seja suficientemente baixa para que mesmo com a fragilizao tenso-trmica, permanea inferior aos valores desejados. O tratamento trmico de normalizao tambm uma soluo. A recuperao da dutibilidade pode ainda ocorrer pelo coalescimento dos precipitados durante o tratamento trmico de alvio de tenses. 2.6 DIFICULDADES E DEFEITOS PRPRIOS DA SOLDAGEM:

2.6.1 Tenses residuais e deformaes: Resultantes do aquecimento localizado, as tenses residuais e as deformaes so os principais inconvenientes da soldagem. 2.6.2 Fissurao a frio dos aos ou fissurao provocada pelo hidrognio: A fissurao a frio conseqncia da ao simultnea de trs fatores: a tmpera da zona fundida ou zona termicamente afetada, o hidrognio dissolvido no metal fundido e as tenses associadas ao aquecimento localizado da operao de soldagem. Nenhum desses fatores, isoladamente, provoca a fissurao a frio, pelo menos nos aos considerados soldveis. O mecanismo da fissurao pode ser estabelecido em funo dos seguintes pontos: a) Compostos que contm hidrognio, como por exemplo, o vapor dgua, se decompem na atmosfera do arco gerando hidrognio atmico ou inico (H+). As principais fontes de hidrognio so: - revestimento orgnico dos eletrodos; - umidade absorvida pelo revestimento dos eletrodos, particularmente os de baixo hidrognio; - umidade do fluxo, na soldagem a arco submerso; - compostos hidratados existentes na peca, como por exemplo, a ferrugem; - umidade do ar.25

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b) A solda, no estado liquido, dissolve quantidades apreciveis de hidrognio. A solubilidade decresce com a temperatura e de forma descontinua na solidificao, fixao e nas modificaes alotrpicas, conforme mostra a fig. 2.8. Conseqentemente, na fase final do resfriamento ao sol da estrutura supersaturada em hidrognio. c) Quando a temperabilidade da zona fundida inferior a da zona termicamente afetada - que uma situao relativamente freqente em virtude do menor teor de carbono da solda - o hidrognio pode migrar para esta ltima zona. A fig. 2.24 mostra que a defasagem (t) entre as transformaes (ou martensita) propicia a difuso do hidrognio. Nesse intervalo de tempo - indicado pela reta R - a zona termicamente afetada, no estado , esta mais apta a receber o hidrognio que est sendo expulso da zona fundida em virtude da supersaturao. O hidrognio fica retido na zona fundida, quando sua temperabilidade superior ou quando tem estrutura austentica.

Fig. 2.24 _ Mecanismo da migrao de hidrognio para a zona termicamente afetada. d) A martensita saturada em hidrognio consideravelmente frgil. A solda, em virtude de sua composio qumica e das condies trmicas da soldagem, pode temperar parcial ou totalmente. Nessas condies e na fase final do resfriamento apresentar regies martensticas saturadas em hidrognio e submetidas a um sistema de tenses residuais, cuja intensidade e prxima do limite de escoamento da zona fundida. A ao simultnea desses trs fatores responsvel pelo aparecimento de trincas que se manifestam segundo os tipos apresentados na fig. 2.25. A tempera poder ser inevitvel como no caso dos aos liga ou por descuido, como por exemplo em peas pr-aquecidas incorretamente.

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Fig. 2.25 _ Tipos de trincas provocadas pelo hidrognio.

1. trinca sob cordo (underbead crack) 2. trincas na raiz (root crack) 3. trincas na margem da solda (toe crack) 4. trincas transversais (transverse crack) e) Os entalhes, como por exemplo, mordeduras, penetrao incompleta e incluses, promovem, atravs da concentrao de tenses, deformaes plsticas locais que pem em movimento as discordncias da estrutura cristalina. O hidrognio, conduzido pelas discordncias, aumenta sua concentrao local, favorecendo a fissurao junto aos entalhes. As trincas dos tipos 2 e 3 resultam desse fato. f) A maior parte do hidrognio em supersaturao se difunde e abandona a solda aps um tempo que, como em todo mecanismo de difuso, depende da temperatura. Os dados da tabela 2.1 ilustram a difuso do hidrognio a temperatura ambiente. A 250C o hidrognio difusvel eliminado em poucas horas.Concentraes de hidrognio em mg/100g Processo Solda lquida Liberado nas primeiras 24 horas 10 Liberado nos 20 dias sub-sequentes 3 Residual

Eletrodo revestido E 6010 Eletrodo revestido E 6012 Eletrodo revestido E 6015 TIG (argonio)

28

15

15

6

2

7

8 4

2 1

1 0

5 3

Tabela 2.1 _ Evoluo do hidrognio nas soldas. Por intermdio destes dados, v-se que o risco de fissurao temporrio, existindo enquanto o hidrognio estiver se desprendendo da solda.

evidente a vantagem do ps-aquecimento de soldas sensveis fissurao a frio, pois, nessas condies - por exemplo,27

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a 250C durante 2 horas, o hidrognio eliminado enquanto a temperatura da soldagem bem superior temperatura de transio. g) til destacar que o exame radiogrfico no permite detectar certos tipos de trincas, especialmente as sob cordo, sendo necessrio o exame ultra-snico. Alm disso, as trincas podem aparecer ou se propagar vrias horas aps a concluso da soldagem, tornando recomendvel a aplicao dos ensaios no destrutivos com uma defasagem de 48 horas. Esta recomendao se aplica, claro, as soldas sem ps-aquecimento. h) A fragilidade da martensita depende da composio qumica do ao. Sabe-se que a ao fragilizante do hidrognio muito mais pronunciada nas martensitas ricas em carbono. Os aos com teor de carbono superior a 0,30% so sensveis fissurao a frio mesmo com quantidades reduzidas de hidrognio. provvel que o silcio se comporte como o carbono e que o nquel inverta essa tendncia. Tendo-se em vista a interdependncia dos fatores da fissurao, o critrio de soldabilidade baseado no carbono equivalente s tem validade para nveis iguais de hidrognio e tenses.

E 6010 Teor de umidade toleravel do revestimento (1) (%) Umidade relativa ambiente para estocagem a 25C 10C (%) Temperatura de secagem durante 1 hora (C) Temperatura de permanncia em estufa depois da secagem (C) 3a5

E 6011 2a4

E 6020 / E 6012 E 7024 / E 7014 E 7016 / E 7015 E 6013 E 6027 Menor que 1 Menor que 0,5 Menor que 0,4

20 a 60

20 a 60

60 max

60 max

50 max

Seguir a recomendao do fabricante dem

130 20

130 20

290 30

40 a 50

40 a 50

60 a 170

Notas: (1) O teor de umidade dos revestimentos de baixo hidrognio so determinados conforme a especificao AWS A5.5. (2) Os eletrodos expostos por mais de uma hora ou que no tenham sido usados no . dia devem ser submetidos secagem durante 8 horas. (3) Dados retirados do Metals Handbook vol. 6 8a. edio.

.

mesmo

Tabela 2.2 _ Recomendaes relativas umidade e secagem de eletrodos revestidos (3) i) As medidas preventivas da fissurao a frio so agrupadas em torno de seus trs fatores, a saber: i.1) Teor em hidrognio: A atmosfera do arco deve ter o menor teor possvel em hidrognio. Os eletrodos de baixo hidrognio foram desenvolvidos com este propsito. Entretanto, tais revestimentos so altamente higroscpicos como ilustra a figure 2.26.

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Fig.2.26 _ Absoro de umidade pelo revestimento do eletrodo AWS E 7016. Em conseqncia a secagem e o manuseio desses eletrodos so de importncia fundamental na preveno do problema. A Tabela 2.2 apresenta as recomendaes de estocagem, secagem e manuseio dos diferentes tipos de eletrodo. As exigncias nesse sentido so tanto mais necessrias quanto maior for a umidade relativa ambiente e mais crticos so os outros dois fatores. A secagem do fluxo, na soldagem a arco submerso, embora menos necessria em face de maior energia de soldagem, uma medida a ser considerada no caso dos fluxos bsicos. i.2) Tmpera: Quando pode ser evitada ou diminuda um dos recursos preventivos. O preaquecimento, o aumento da energia de soldagem, a escolha do metal de adio de menor resistncia possvel, contribuem para a reduo do risco de fissurao. A alta severidade trmica das soldas provisrias - fixao de dispositivos de montagem , freqentemente, a origem de trincas. i.3) Tenses: A soldagem com o menor grau de restrio possvel uma medida til. O tensionamento das juntas soldadas contribui para fissurao, especialmente se for levado em conta que a deformao plstica - atravs da movimentao das discordncias - eleva a concentrao de hidrognio na extremidade dos entalhes. Assim, deve-se considerar a ao de esforos como exemplo: peso prprio, contrao de outras soldas, testes de presso, dispositivos para correo de deformaes, etc. O teor de umidade excessivo dos revestimentos - acima de 5% para os eletrodos E-6010 e acima de 1 a 2% para os de baixo hidrognio - pode provocar, alm de trincas, a porosidade da solda. Esse defeito no deve ser confundido com a porosidade (geralmente vermiforme) resultante da falta de adaptao do soldador as caractersticas de operao dos eletrodos de baixo hidrognio. A secagem dos eletrodos E-6010 e E-6011 deve obedecer as instrues de seu fabricante face ao risco de calcinao da celulose. A fratura do corpo de prova do ensaio de trao ou de dobramento pode evidenciar a presena do hidrognio atravs de defeitos conhecidos como "olho de peixe" (fish eye) (fig. 2.27). Durante a deformao plstica o hidrognio conduzido para pequenas cavidades como, por exemplo, as incluses. A elevao de presso na cavidade e a fragilizao pelo hidrognio das suas imediaes provocam a fratura frgil local.

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Fig. 2.27 _ Olho de peixe. 2.6.3 Fissurao a quente: Como j foi comentado, a fissurao a quente resulta da segregao de fases de ponto de fuso mais baixo que o metal da zona fundida ou da zona termicamente afetada. Os gros envolvidos por um filme lquido no dispem de resistncia mecnica e ductilidade suficientes para suportar os esforos devidos contrao da solda. As trincas so do tipo intergranular e se manifestam macroscopicamente, como indica a fig. 2.28. 0

Fig. 2.28 _ Tipos de trinca a quente. As medidas preventivas esto relacionadas aos dois fatores principais da fissurao, isto , a existncia de uma pequena quantidade de fase pr-fusivel e os esforos de contrao. a) Fase pr-fusivel: O fsforo e o enxofre, em teores superiores a 0,04%, so os principais causadores da fissurao a quente dos aos carbono e de baixa liga. O fsforo, associado ao ferro, mangans, nquel e cromo, forma eutticos de baixo ponto de fuso. O baixo ponto de fuso do sulfeto de ferro (Fe S) o responsvel pela ao nefasta do enxofre. No caso do fsforo a soluo consiste em limitar o seu teor. Atualmente, a maioria das soldas tem teores de fsforo situados entre 0,02 e 0,03%, atingindo, em alguns aos de alta resistncia, valores inferiores a 0,01%. Alm da limitao30

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do seu teor, a influncia do enxofre pode ser anulada pela adio de mangans. O sulfeto de mangans solidifica-se em forma de incluses evitando a formao do filme liquido que conduz a fissurao a quente. A quantidade de mangans deve ser 1,75 vezes maior que a de enxofre. A soldagem de chapas com carepa ou xidos pode resultar na oxidao de parte do mangans no permitindo a fixao de todo o enxofre. Nessas condies a solda pode apresentar fissuras a quente. O silcio tambm aumenta suscetibilidade a fissurao. Os teores limites dependem do tipo de ao; alguns aos so afetados com teores da ordem de 0,75% outros toleram at 1,5%. Em soldas de alta resistncia, o teor de silcio limitado em 0,35% pela sua ao prejudicial sobre a resilincia - como, por exemplo, nos eletrodos da srie E-100. A fissurao a quente assume uma importncia fundamental na soldagem do nquel e suas ligas. A contaminao da solda com compostos sulfetados - como lubrificantes produtos de corroso, lpis indicador de temperatura - resulta na formao de sulfeto de nquel que se segrega no contorno dos gros e nos espaos interdendrticos. Decorrem desse fato as exigncias de limpeza na soldagem das ligas de nquel. Estruturas totalmente austenticas pr dispem os aos inoxidveis a fissurao a quente. o caso dos aos 25%Cr-20% Ni e l8% Cr-38% Ni. Constata-se tambm que pequenas quantidades de ferrita tornam o ao imune a fissurao. O teor adequado de ferrita depende do grau de restrio da solda e da quantidade e natureza dos elementos de liga ou impurezas presentes. Para os aos l8%Cr-10%Ni e 25%Cr-12%Ni o teor recomendvel situa-se entre 3 a 8%. Esse teor obtido pela seleo do metal de adio, com o auxilio do diagrama de Schaeffler. Admite-se que a ao benfica da ferrita est relacionada sua posio nos espaos interdendrticos e a maior solubilidade quanto aos elementos causadores da fase pr-fusivel: fsforo, enxofre, nibio, silcio, oxignio, entre os de pior reputao. Os aos inoxidveis austenticos estabilizados com nibio so tambm sensveis fissurao a quente. b) Esforos de contrao: A fissurao a quente , em resumo, a incapacidade do metal de se deformar sob a ao dos esforos inerentes a soldagem. Algumas medidas preventivas podem ser tomadas para reduzir os esforos atuantes sobre a zona fundida na fase inicial do resfriamento. A diminuio da energia de soldagem, usando-se eletrodos de pequeno dimetro um exemplo. A soldagem com o mnimo de restrio a contrao ou a transferncia dos esforos da zona fundida para dispositivos de montagem so providncias teis. O final da solda - a cratera - uma regio suscetvel fissurao devido aos elevados esforos de contrao resultantes da solidificao rpida (fig. 2.28). A extino gradativa do arco eltrico por meio de dispositivo especial (crater filler) e a melhor soluo. O esmerilhamento da cratera e outra soluo. Mesmo que as medidas preventivas sejam adotadas aconselhvel inspeo com lquido penetrante de cada camada das soldas sensveis fissurao a quente. 2.6.4 Fissurao interlamelar: A fissurao interlamelar pode ocorrer quando os esforos de contrao da solda so perpendiculares ao plano de laminao e o grau de restrio imposto a essa contrao elevado. As trincas aparecem prximas a. zona termicamente afetada e com o aspecto mostrado na figura 2.29. A possibilidade de fissurao interlamelar depende de trs fatores principais: a ductilidade reduzida na direo normal ao plano de laminao ou forjamento, o tipo de junta e o grau de restrio da estrutura soldada.

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Fig. 2.29 _ Fissurao interlamelar. a) Ductilidade ao longo da espessura: A suscetibilidade do material a fissurao interlamelar est relacionada a quantidade e ao tipo de incluses. A concentrao elevada de incluses alongadas responsvel pela reduo da ductilidade ao longo da espessura e a conseqente predisposio fissurao. O modo de elaborao do ao tem influncia marcante sobre esse fator. Os ensaios para avaliao do comportamento do ao quanto fissurao interlamelar esto ainda em estudo.

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Fig. 2.30 _ Disposies construtivas onde ocorre a fissurao interlamelar.

b) Tipo de junta: A fissurao mais freqente nas juntas em T ou em angulo com soldas em angulo ou de topo. A fig. 2.30 mostra as disposies construtivas mais sensveis ao problema. V-se, portanto, que as providncias preventivas devem ser tomadas na fase de projeto do equipamento, no tocante ao traado da peca e das juntas soldadas. A fig. 2.31 mostra dois exemplos.

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Fig.2.31 _ Modificaes no traado das juntas que diminuem o risco de fissurao interlamelar. c) Grau de restrio: Testes de laboratrio mostraram que, mesmo os aos sensveis, s apresentam trincas interlamelares quando a solda realizada com elevado grau de restrio. Entende-se por grau de restrio a dificuldade que a estrutura tem em absorver a expanso e a contrao provocadas pela soldagem.

Fig.2.32 _ Modificaes que aumentam a capacidade de deformao da zona fundida. O uso de metal de adio de baixa resistncia - compatvel, claro, com o trabalho da junta - modificao da seqncia de soldagem e o revestimento ou amanteigamento (buttering), so precaues teis que visam aumentar a capacidade de deformao da zona fundida (figura 2.32). O exame ultra-snico, com a freqncia de 2 MHz, o mtodo de inspeo recomendvel para a deteco desse tipo de defeito.34

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2.6.5 Fissurao durante o reaquecimento: So trincas intergranulares situadas na zona termicamente afetada que ocorrem no reaquecimento aps a concluso da soldagem. O reaquecimento pode ser o tratamento trmico de alvio de tenses bem como a entrada em servio de estruturas no estado bruto de soldagem. As causas e fatores de influncia no foram ainda elucidados. Tudo indica que os aos carbono e carbono-mangans, normalmente usados na fabricao de vasos de presso, no sejam sensveis ao problema. A suscetibilidade parece ser pronunciada nos aos resistentes fluncia (creep) e aos de alta resistncia. O ao USS T-l (ASTM A-517 grau F) apresenta uma tendncia acentuada a essa fissurao. A providncia aconselhvel nesse caso refere-se inspeo. recomendvel a inspeo com liquido penetrante ou partculas magnticas, aps o tratamento trmico, das soldas dos aos cromo-molibdnio, cromo-molibdenio-vandio e de alta resistncia. 2.6.6 Contaminaes: Limpeza deficiente ou existncia de revestimento so as causas mais freqentes da contaminao das soldas, isto , da modificao, com inconvenientes, de sua composio qumica. O carbono proveniente de leo, graxa, lubrificante, base de grafite e de resduos de goivagem com eletrodo de carvo, reduz a ductilidade das soldas. O zinco geralmente oriundo de peas galvanizadas ou recobertas com tinta rica em zinco tem vrias conseqncias indesejveis. Promove a fissurao a quente dos aos especialmente quanto mais elevado e o teor de elementos de liga e maior e o grau de restrio imposto solda. O zinco fundido penetra nos aos - notadamente nos aos liga - ocasionando a fissurao. Resulta disso a contra-indicao de arames e fitas galvanizadas para fixao do isolamento para o tratamento trmico de alivio de tenses. O zinco um metal voltil e seus vapores tm efeitos fisiolgicos prejudiciais ao soldador. Os processos de soldagem que desenvolvem grande quantidade de escoria dificultam a efuso dos vapores provocando a porosidade. O cdmio, o chumbo e o estanho, usados em revestimentos, tm ao semelhante ao zinco produzindo a fissurao a quente dos aos soldados por fuso. O alumnio exerce trs efeitos metalrgicos distintos. Pode formar com o ferro uma liga acentuadamente frgil. Quando em menor quantidade, se dissolve na ferrita transformando o ao em ferrtico, sem ponto de transformao. Provoca, em conseqncia, a granulao grosseira, cuja fragilidade irrecupervel por tratamento trmico. O terceiro efeito sua grande afinidade pelo oxignio, formando a alumina que torna a escoria viscosa e de difcil decantao. Essas dificuldades devem ser levadas em conta na soldagem dos materiais aluminizados que comeam a ser empregados nas refinarias. O cobre, no estado liquido, pode penetrar no contorno dos gros promovendo a fissurao. Os compostos de enxofre, mesmo em pequena quantidade, causam a fissurao a quente das ligas de nquel. A carepa de laminao e a ferrugem podem alimentar a reao de efervescncia que uma das causas da porosidade. Essas consideraes tornam evidente a necessidade de limpeza e preparao das peas a soldar.

2.6.7 Aberturas de arco: Abertura de arco (arc strike) e a alterao superficial da pea resultante do estabelecimento momentneo do arco eltrico. A curta durao do arco provoca o aquecimento local entre as temperaturas Acl e Ac3, e o resfriamento extremamente rpido. O resultado a formao de martensita com alto teor em carbono e, portanto, frgil. Pequenas trincas existentes35

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nesses locais podem atuar como incio de uma ruptura frgil. O esmerilhamento dos pontos afetados um remdio recomendvel. Na soldagem TIG do alumnio a abertura de arco um descuido que deve ser evitado. O depsito de minsculas partculas de tungstnio provoca a corroso galvnica do alumnio, especialmente quando em contato com cido ntrico concentrado. 2.6.8 Porosidade inicial: Os eletrodos das series E-100, E-110 e E-120 tem teores de silcio inferiores a 0,35% para no prejudicar a resilincia da solda. Essa quantidade insuficiente para desoxidar a solda no incio da deposio do eletrodo, acarretando a formao da porosidade inicial. A medida preventiva usada o mtodo conhecido como incio em "back-step", isto , o soldador inicia a deposio do eletrodo a 25 mm do ponto desejado e em sentido contrario. Depositados os 25 mm de solda, ele inverte o sentido da soldagem refundindo e eliminando a porosidade inicial. 2.6.9 Incluso de escoria: Entre os diferentes tipos de incluses de escria, merece destaque a incluso entre passes ("wagons tracks") - fig. 2.33.

Fig. 2.33 _ Incluso de escria entre passes. A convexidade dos passes e a aderncia da escoria so as causas principais desse defeito que ocorre freqente na soldagem com eletrodos de baixo hidrognio quando a remoo de escoria descuidada.

3 TENSES E DEFORMAES EM SOLDAGEM: A soldagem, devido ao aquecimento localizado, provoca tenses residuais e deformaes que devem ser levadas em conta no projeto e fabricao dos equipamentos.

3.1 ANALOGIA DA BARRA AQUECIDA: Considere um dispositivo constitudo de 3 barras engastadas entre suportes fixos, inicialmente temperatura ambiente (figura 3.1). Admita, agora, que a barra B seja aquecida independentemente das outras duas. a) A dilatao trmica restringida provoca tenses de compresso na barra B e de trao - para que o equilbrio seja mantido nas barras A e 0. b) medida que a temperatura se eleva, as tenses nas barras aumentam, atingindo o limite de escoamento na barra B (ponto 1). A partir desse ponto a dilatao trmica e absorvida com a deformao plstica da barra B.

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Fig.3.1 _Variao da tenso na barra B. c) As curvas indicam a variao do limite de escoamento com a temperatura. Continuando o aquecimento, a tenso na barra B evolui ao longo de 1,2, onde a plastificao impede o estabelecimento de tenses superiores ao limite de escoamento. O ponto 2 corresponde temperatura mxima atingida (2). d) Durante o resfriamento, a barra B se contrai tendendo para um comprimento livre menor do que L, em virtude da deformao plstica a que foi submetida. A tenso diminui, muda de sinal e atinge o limite de escoamento - trao no ponto 3. e ) A partir do ponto 3 a contrao trmica absorvida por deformao plstica, no permitindo que a tenso na barra ultrapasse o limite de escoamento. Ao longo de 3,4, o valor da tenso acompanha a variao do limite de escoamento, com a temperatura. f) Concludo o resfriamento, as 3 barras ficam submeti das a um sistema de tenses residuais. Na barra B a tenso de trao e da ordem de grandeza do limite de escoamento do material. Esse raciocnio evidentemente simplificado. No foi considerada a variao do mdulo de elasticidade e do coeficiente de dilatao trmica, com a temperatura (ver fig. 3.2). A fluncia do material ("creep") foi tambm desprezada.

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Fig. 3.2 _ Variao das propriedades fsicas e mecnicas do ao carbono com a temperatura.

3.2 REPARTIO TRMICA E PLASTIFICAO: Uma pea soldada se assemelha ao sistema de 3 barras. A repartio trmica mostra que a zona aquecida acima de 1 sofre deformaes plsticas, analogamente barra B, determinando o aparecimento de tenses residuais (fig.3.3). O nvel de tenses depende do grau de restrio da estrutura, na direo considerada. Na maioria dos casos, a restrio total na direo longitudinal do cordo de solda. Verificaes experimentais confirmam que nessa direo as tenses so muito prximas do limite de escoamento. No dispondo de rigidez suficiente, as peas se deformam tendendo a aliviar as tenses residuais. As deformaes so proporcionais a extenso da zona plastificada. As tenses e deformaes resultantes da soldagem aparecem em condies muito mais complexas que no modelo da barra aquecida. O movimento da fonte de calor, a variao do grau de restrio medida que a solda depositada e a soldagem em vrios passes o principal fator eliminado pela simplificao. Entretanto, apesar de sua relativa simplicidade, a analogia permite concluses teis, tais como: a) O pr-aquecimento em temperaturas inferiores a 1 aproximadamente 150C, para os aos carbono praticamente no reduz o nvel de tenses residuais. O pr-aquecimento total da pea em temperaturas nas quais o limite de escoamento se anula, previne o aparecimento das tenses residuais. Entretanto, nesta condio, a pea pode se deformar sob ao desse peso. O pr-aquecimento local - qualquer que seja a temperatura - no reduz o nvel de tenses, embora apresente vrias outras aes benficas. b) Reparties trmicas mais estreitas - soldagem com baixa energia ("low heat input") - reduzem a zona plastificada, diminuindo as deformaes. A soldagem a gs, por exemplo, provoca maiores deformaes que a soldagem a arco. Pela mesma razo, o pr-aquecimento tende a aumentar as deformaes.38

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c) A contrao de solidificao no tenciona a pea soldada. A falta de continuidade do meio slido no possibilita a ao de foras. Em vista disso, ao avaliarmos as deformaes, devemos nos reportar s dimenses da zona plastificada e no da zona fundida da solda.

Fig. 3.3 _ Distribuio de tenses residuais de uma solda entre peas livres.

d) As deformaes podem ser evitadas, com a utilizao de dispositivos de montagem; entretanto devemos considerar que, quanto maior o grau de restrio, mais elevadas so as tenses residuais de soldagem. e) Se as tenses atuam em duas ou trs direes - dependendo da forma e dimenses da pea - as possibilidades de plastificao diminuem e as tenses residuais podem atingir valores superiores ao limite de escoamento, determinado pelo ensaio convencional uniaxial de trao.

3.3 DISTRIBUIO DAS TENSES RESIDUAIS: As tenses residuais, sendo internas pea, devem estar em equilbrio. Assim, sua distribuio pode ser prevista aplicando-se as condies de equilbrio da Esttica, como mostram os exemplos a seguir.

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A - Detalhes da solda B - Deformao a temperatura de soldagem C Deformao aps o resfriamento e distribuio de tenses Exemplo N1 _ Chapas superpostas

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Exemplo n 2 _ Chapas soldadas de topo sem restrio.

A Tenses residuais na alma da solda B Tenses de flexo devidas a uma carga externa C Tenses resultantes considerando uma tenso da flexo de 20.000 psi D Tenses resultantes considerando uma tenso da flexo de 28.500 psi Exemplo n3 _ Composio de tenses numa viga I soldada, aba: 280 mm x 10mm; alma: 153mm x 15mm.

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3.4 TIPOS DE DEFORMAO: A contrao da zona plastificada provoca deformaes que se manifestam sob 4 formas diferentes como ilustra a figura 3.4:

Fig. 3.4 _ Tipos de deformao. A previso quantitativa das deformaes, que seria indispensvel para se estabelecer as dimenses iniciais da pea, ainda difcil e limitada a alguns casos simples. Entretanto, as observaes que seguem proporcionam um entendimento menos superficial do problema. 3.4.1 Contrao transversal: Trata-se de uma reduo de dimenso perpendicular ao eixo do cordo de solda. Quanto maior a seo transversal da zona plastificada, maior a contrao (fig. 3.5).

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Fig. 3.5 __ Contrao transversal, de juntas de topo, soldadas a arco metlico. Em primeira aproximao, cada 1 in2 (645,16 mm2) de seo transversal de zona fundida provoca uma contrao transversal de l/4 in (6,35mm). Os principais fatores de influncia so: a) grau de restrio das peas durante a soldagem e resfriamento; b) extenso da curva de repartio trmica, isto , energia de soldagem, pr-aquecimento, nmero de passes; c) martelamento das soldas. A ao destes fatores deve ser vista em conjunto. Por exemplo: o pr-aquecimento aumenta a contrao pelo alargamento da zona plastificada, entretanto, proporciona um resfriamento mais regular que tende a reduzir as deformaes. O nmero de passes pode aumentar a contrao, mas, medida que a solda depositada, o grau de restrio tende a conter esta tendncia. O martelamento das soldas ("peening"), exceo do primeiro e ltimo passes, pode evitar grande parte da deformao. Por outro lado, o martelamento excessivo prejudicial. Uma previso mais exata, para chapas de espessura maior que 25 mm, soldadas sem restrio, pode ser feita com a aplicao da seguinte frmula: Contrao transversal = 0,2 (A / t ) + 0,05 ( d )43

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A - rea da seco transversal da zona fundida (mm2) t - Espessura das chapas (mm) d - Abertura da raiz (mm) O coeficiente 0,2 deve ser reduzido a 0,18, para chapas de espessura inferior a 25 mm. A frmula no se aplica, para espessuras inferiores a 6 mm. A soldagem automtica, como por exemplo a arco submerso, graas menor energia dependida por unidade de comprimento de solda, proporciona deformaes 50% menores do que os valores fornecidos pela frmula. A contrao transversal e a deformao angular so desprezveis para a solda em ngulo. 3.4.2 Contrao longitudinal: A contrao longitudinal reduo do comprimento do cordo de solda depende da relao entre a seo transversal da zona plastificada e a seo restante da pea (fig. 3.6).

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Fig. 3.6 _ Contrao longitudinal de soldas de topo.

Observe que a contrao tende para um valor constante quando a seo total excede os valores indicados pela linha tracejada. Quando em seo transversal a rea das peas no excede em 20 vezes a rea da zona fundida, e vlida a seguinte relao: Contrao longitudinal = 0,025 ( As / Ap ) As - rea da zona fundida (in 2 ou mm2) Ap - rea das peas (in2 ou mm2)45

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A contrao longitudinal est sujeita aos mesmos fatores de influncia que a contrao transversal. 3.4.3 Deformao angular: A disposio irregular da zona plastificada em relao linha neutra da pea a principal razo da deformao angular. Observe que a assimetria do chanfro (fig. 3.4) determina uma contraco maior na regio do reforo do que na raiz da solda. O mesmo raciocnio se aplica distribuio dos cordes de solda em torno da linha neutra de um perfil (fig. 3.7).

Fig.3.7 _ Deformao angular A durante a soldagem, B passagem pela forma correta, durante o resfriamento, C aps o resfriamento.

Para peas finas, a deformao angular pode ser calculada pela seguinte frmula: A = 0,005As (L2)d I A Deflexo (mm) As rea total, em seo transversal, dos cordes de solda (mm2). d Distncia do centro de gravidade dos cordes de solda linha neutra da pea (mm). L Comprimento da pea (mm). Considerando-se a soldagem ao longo de toda a pea. I Momento de inrcia da pea. A frmula evidencia as medidas preventivas da deformao angular. Quando soldas de tamanhos diferentes devem ser depositadas em distncias tambm diferentes da linha neutra, deve-se procurar equilibrar os esforos de contrao soldando, por exemplo, em primeiro lugar, os cordes mais prximos da linha neutra. Quando possvel, durante o projeto,46

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os cordes maiores devem ser localizados prximos linha neutra. 3.4.4 Empenamento: O empenamento o resultado da flambagem da pea, provada pela contrao longitudinal do cordo de solda (fig. 3.4). Ocorre freqentemente na soldagem de chapas finas e perfis leves. o principal tipo de deformao a evitar na soldagem de chapas por superposio - solda em ngulo - como, por exemplo, fundo e teto de tanques de armazenamento. 3.5 COMO REDUZIR AS DEFORMAES: As deformaes podem ser reduzidas desde que seja possvel a adoo de medidas preventivas, como por exemplo: a) Reduzir ao mnimo a quantidade de metal depositado. Os chanfros devem ter abertura e espaamento ("gap") pequenos, compatveis com a penetrao completa. No havendo contra indicao de ordem metalrgica, preferir os eletrodos de maior dimetro. b) Usar chanfros duplos - V duplo ou U duplo. A solda em ambos os lados possibilita o equilbrio dos esforos de contrao. Os chanfros podem ser simtricos ou assimtricos. No primeiro caso os cordes de vem ser depontados alternadamente nos dois lados (fig. 3.8).

Fig. 3.8 _ Seqncia de soldagem do chanfro simtrico O chanfro assimtrico empregado quando torna-se invivel a aplicao de vrios cordes alternados (fig. 3.9).

Fig.3.9 _ Seqncia de soldagem do chanfro assimtrico O lado a ser preenchido por ltimo tem maior volume de metal depositado para compensar a restrio imposta pela primeira solda.47

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A seqncia de soldagem nos recipientes cilndricos deve levar em conta a diferena de rigidez para esforos internos e externos (fig. 3.10).

Fig. 3.10 _ Soldas de topo em recipientes cilndricos. Seqncia das operaes: 1 Soldagem de aproximadamente 2/3 do volume do chanfro interno; 2 Goivagem pelo lado externo; 3 Soldagem do chanfro externo; 4 Concluso da soldagem pelo lado interno. c) Considerar que, quanto maior o grau de restrio durante a soldagem, mais elevado ser o nvel de tenses residuais. Adotar o mnimo de restrio utilizando quando possvel a pr-deformao (fig. 3.11).

Fig. 3.11 _ Uso da pr-deformao. Os dispositivos de montagem que limitam todas as possibilidades de deformao - como por exemplo o "cachorro" - no48

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constituem a melhor soluo. O dispositivo mostrado na fig. 3.12, impede a deformao angular e favorece o alinhamento das chapas sem restringir a contrao transversal. d) Evitar excesso de material nas soldas em ngulo. Em se tratando de chapas finas como nos fundos de tanque adotar seqncias especiais de soldagem (ver 3.6.1). e) O processo de soldagem raramente escolhido tendo em vista as deformaes. De um modo geral os processos automticos provocam menos deformao.

Fig.3.12 _ Dispositivo de montagem.

f) Peas idnticas podem ser soldadas uma contra a outra constituindo conjuntos simtricos (fig. 3.13). Quando as peas so liberadas depois do tratamento trmico de alvio de tenses. Na impossibilidade deste tratamento.

Fig. 3.13 _ Soldagem "back-to-back" (a) Quando as peas so liberadas depois do tratamento trmico de alvio de tenses. (b) Na impossibilidade deste tratamento. g) prefervel que a soldagem se desloque em direo extremidade livre, entretanto, a seqncia indica da na fig. 3.14 reduz as deformaes.

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Fig.3.14 _ Soldagem em "Back-Step. Cada intervalo corresponde deposio de 1 eletrodo. A seqncia de montagem de equipamentos pode ser estabelecida empregando-se 3 regras bsicas, a saber: 1 Regra: Escolher a seqncia de soldagem que proporcione, para cada solda, a contrao transversal livre. Quando no existir esta liberdade, optar se possvel, pela solda por superposio ou martelamento das soldas. Esse processo s se aplica - a exceo do primeiro e ltimos passes - a espessuras superiores a 15 mm. A soldagem com contrao transversal livre nem sempre possvel. A execuo de reparos, o uso de dispositivos de montagem para evitar ou corrigir deformaes so exemplos desta situao. Nestes casos, deve-se atuar sobre outros parmetros no sentido de atenuar a influncia do alto nvel de tenses residuais. Pr-aquecimento, ps-aquecimento e soldas com baixo teor em hidrognio so medidas eficazes. 2 Regra: Iniciar a montagem pelos detalhes constituindo subconjuntos, associando-os progressivamente. Na execuo de cada etapa prever e compensar as deformaes. Esta regra coincide com o princpio geral de pr fabricao, que conduz ao mximo de eficincia de montagem. 3 Regra: Adotar disposies simtricas e desenvolver as operaes de soldagem, obedecendo a simetria. Deve-se tomar como referncia a linha neutra da pea. Os exemplos que passaremos a comentar ilustram a aplicao dessas regras. 3.6 EXEMPLOS DE SEQNCIAS DE MONTAGEM: 3.6.1 Tubulaes: O termo tubulaes envolve tubos e seus acessrios. Em indstrias de processamento, indstrias qumicas, refinarias de petrleo, indstrias petroqumicas, boa parte das indstrias alimentcias e farmacuticas, o custo das tubulaes pode representar 70% do custo dos equipamentos ou 25% do custo total da instalao.50

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Iremos tratar somente das definies e diretrizes de montagem de tubulaes que deve ser realizada de acordo com procedimentos especficos de controle de qualidade na fabricao e montagem de tubulaes indstriais. A seleo de materiais e dimenses so definidos durante projeto de acordo com normas e especificaes tcnicas. a) Definies: Biselamento: preparao da face de um tubo para solda. Pipe Shop: oficina para pr-fabricao de tubulao e fabricaes diversas como estruturas metlicas, suportes, caldeiraria, insertos metlicos, etc... Spools: parte de um isomtrico ou de uma linha, definido em funo de uma dimenso, peso, interferncia na montagem e transporte. b) Pr-fabricao de tubulaes industriais: O objetivo da pr-fabricao facilitar e otimizar a montagem das tubulaes, executando no Pipe-Shop os subconjuntos (Spools), definidos preliminarmente em funo das dimenses, peso, interferncias na montagem e facilidade de transporte e montagem. Para iniciar os trabalhos recomendvel estar definido: _ Plantas e/ou isomtricos da tubulao. _ Especificaes do material. b.1) Pr-fabricao de Spools: Os Spools so. pr-fabricados na seguinte seqncia: b.1.1) Traagem e corte: _ A traagem consiste em marcar na matria-prima e nos materiais a serem utilizados a configurao geomtrica para atender o produto final. Ser executada utilizando ferramentas de encanadores, traadores e caldeireiros, tais como punes, riscador, compasso, etc. _ durante a traagem que ocorre a conferncia do material a ser utilizado com o especificado desenho do cliente. Caso algum item no estiver de acordo, informar ao setor de logstica para correo. _ Aps a traagem, sero executados os cortes, que podero ser por oxi-corte ou processos mecnicos utilizando disco de corte ou bits, serra de fita, etc. _ Durante os cortes perpendiculares aos eixos de tubos e acessrios, o esquadro da face cortada dever ser obedecido para possibilitar a montagem dos acessrios (flanges, vlvulas, etc...) na fase seguinte. b.1.2) Biselamento e limpeza: Aps o corte ser processado o biselamento das extremidades do tubo por esmerilhamento, oxi-corte ou chanfradeira mecnica. Em qualquer dos processos, aps biselamento ser verificado: _ Esquadro das extremidades em duas posies defasadas de 90. _ Planicidade das extremidades em 1mm. _ O ngulo do bisel ser definido em 37,5 +/- 2,5 ou conforme especificao de procedimento de51

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soldagem (EPS), devendo ser verificado pelo setor de execuo. Em caso de divergncia, deve-se consultar o Inspetor da Qualidade. _ O bisel dever ser medido com transferidor de graus em posio defasada em 90. Obs: O bisel quando executado por esmerilhamento dever ser executado utilizando disco de desbaste apropriado com o material do tubo a ser trabalhado. Executado o bisel, ser processado a limpeza do mesmo, por processo abrasivo, utilizando-se materiais apropriados ao tubo a ser trabalhado, para remover marcao de tinta e oxidao, por comprimento de 20 mm interna e externamente. Esta limpeza tambm ser executada nas conexes (curvas, ts e redues), antes das montagens. b.1.3) Montagem dos componentes na pr-fabricao: Ser processado de acordo com as disposies abaixo e de acordo com a documentao tcnica pertinente: _Posicionar os componentes observando os ajustes a serem executados na montagem definitiva. Onde for previsto ajuste no campo, o encanador dever deixar um comprimento adicional na pea (recomendvel deixar um comprimento adicional de 100mm +/- 10%). _ Flanges: Os flanges devem ser montados e soldados com a furao posicionada de acordo com os planos principais de simetria. _ Quando um spool tiver mais de um flange, deve-se deixar um deles para ser soldado no campo. b.1.4) Curvas obtidas de tubo a quente ou a frio: _ O raio das curvas pr-fabricadas a partir de tubo dever ser igual no mnimo 05 (cinco) vezes o dimetro nominal do tubo, salvo indicao contrria nos desenhos ou nas Especificaes de Materiais. _ Curvas pr-fabricadas a partir de tubos de ao inox, no podero ser obtidas a quente. b.1.4.1) Curvas de gomos: _ As curvas de gomos sero utilizadas somente se indicadas nos desenhos ou nas Especificaes de Materiais. _ O seu emprego permitido somente para dimetros maiores que 6. b.1.4.2) Juntas roscadas: _ Todas as juntas roscadas devem ser do tipo NPT cnica, salvo indicaes nas especificaes de projeto. _ Verificar a limpeza da rosca e do tubo, que devem estar livres de rebarbas, limalhas e outros resduos antes da aplicao do vedante ou montagem. _ O vedante a ser aplicado deve ser capaz de suportar a temperatura e presso de trabalho da linha, no sendo permitido complementar a vedao por soldagem. _ Onde a solda de selagem for especificada pelo projeto, no ser permitida a plicao de vedante e a solda no poder ser executada sobre a regio de rosca.52

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_ Quando especificado pelo projeto poder ser utilizada fita de teflon ou similar para selagem de rosca onde a temperatura de trabalho for inferior a 300. b.2) Montagem e soldagem dos componentes no pipe-shop: _ Os tubos e conexes devem estar posicionados e travados de maneira a no permitir a contrao da seo transversal da solda. _ A soldagem dos componentes ser executada de acordo com EPS Especificao de Procedimento de Soldagem, compatvel com as juntas e materiais a serem soldados. _ Cada spool dever estar devidamente identificado com marcao definitiva, constando: _ Identificao do Spool. _ N da junta. _ N da linha. _ Sinete do soldador. _ A identificao de spool de ao carbono e baixa-liga, deve ser executada atravs de puncionamento com caracteres de 5 a 10 mm ou marcao com tinta; para aos inoxidveis identificar somente com tinta. _ Fazer a remoo total dos elementos temporrios, esmerilhar os pontos de solda no material e preparar a junta soldada para inspeo. _ Aps aprovao final de inspeo, todos os spools fabricados no pipe-shop sero limpos, condicionados, transferidos para rea de jateamento e pintura quando aplicvel e posteriormente enviados para montagem final. Nesta etapa devero ser observados os seguintes cuidados: _ Os spools devem estar limpos e isentos de objetos estranhos. _ As extremidades biseladas ou roscadas dos spools devero ser protegidas por capas plsticas, fita adesiva ou material adequado. _ Os spools transportados para a rea de armazenagem ou de montagem devero ser condicionados de maneira a evitar o contato direto com o solo, acumulao de gua no interior das peas e quaisquer outras deformaes. b.3) Montagem de tubulaes no campo: _ Ter em mos a documentao tcnica necessria quando fornecida pelo cliente. _ Preparar suportes definitivos, evitando suportes provisrios. _ Quando necessrio, construir suportes provisrios de modo a favorecer a qualidade e segurana dos servios de montagem. _ Limpar componentes ou tubos antes da montagem. _ Priorizar a montagem de tubos de maior dimetro. _ Observar alinhamento entre tubos e peas pr-fabricadas. Quando especificado pelo projeto, atender o nivelamento e prumo dos componentes montados.53

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_ Aps posicionamento dos suportes provisrios e/ou definitivos e das tubulaes, pontear os componentes com a finalidade de manter o alinhamento final, quando se tratar de juntas soldadas. c) Cuidados na montagem em funo do tipo de ligao: c.1) Ligaes soldadas: _ Sero executadas de acordo com EPS Especificao de Procedimento de Soldagem aprovado para cada sistema a ser soldado. _ No executar soldas prximas a vlvulas com essas montadas, principalmente em trechos verticais, pois os respingos da solda podem danificar os internos da vlvula. _ Antes de iniciar a soldagem, confirmar o alinhamento da junta e a seqncia de soldagem a ser seguida. c.2) Ligaes flangeadas: _ Aps posicionamento correto dos flanges, quando apropriado, soldar conforme indicao do projeto. _ Os flanges sero montados de maneira que os planos vertical e horizontal que contm a linha de centro da tubulao dividam igualmente distncia entre furos do parafuso do flange. _ Os flanges sero apertados pelos parafusos de uma maneira uniforme. O aperto ser feito gradativamente e, em ordem de seqncia tal que sejam apertados parafusos diametralmente opostos. _ No ser permitido inserir qualquer material entre os flanges, que no sejam as juntas especificadas, a fim de, conseguirem-se alinhamentos, ajustes, etc, mesmo que provisoriamente. c.3) Ligaes roscadas _ Os tubos roscados sero montados no campo. _ Juntas roscadas levaro pasta de vedao ou fita teflon, exceto quando indicado o contrrio. _ Antes da colocao da pasta de vedao ou fita teflon, ser executado limpeza no local de modo a eliminar rebarbas e limalhas. c.4) Montagem de vlvulas: _ Verificar o sentido do fluxo da linha montada. _ As vlvulas sero montadas totalmente abertas em linhas com juntas soldadas e fechadas nas demais. d) Lavagem das tubulaes: Quando exigido pelo cliente, uma srie de medidas e providncias se fazem necessrias para que o mesmo seja lavado, ou seja: _ Entradas de equipamentos raqueteadas ou desconectadas. _ As vlvulas de controle e reteno tem que ser abertas e caso especificado no projeto ou solicitado54

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pelo cliente devero ser retiradas. _ As vlvulas de segurana devem ser removidas ou raqueteadas. _ As placas de orifcio e outros tipos de restries devem ser retirados. _Os drenos so mantidos abertos, sendo fechados em intervalos de tempo e seguido-se o fluxo de lavagem. NOTAS: _ Sistemas de vapor no precisam ser lavados, sendo a limpeza executada com o prprio vapor. _ Tanto a gua para lavagem quanto para o teste, tem que ser limpa, no podendo ser salgada, salobra ou conter produtos agressivos que possam causar corroso nas paredes internas da tubulao. e) Testes: Sero executados conforme Instruo de Trabalho Testes Hidrostticos de tubulaes, quando determinado pelo cliente. f) Limpeza e decapagem: Aps a execuo do teste so desfeitos os preparativos exclusivos do teste, o sistema drenado e feitos uma secagem com ar comprimido.Certas tubulaes, no entanto, devido natureza do servio e do fluido a que se destinam, exigem que seja feita uma limpeza mais efetiva, atravs de gua, processos mecnicos e qumicos conhecidos como decapagem. A decapagem s ser executada quando determinado em projeto e/ou pelo cliente. A decapagem mecnica processada atravs de escovas rotativas eltricas ou pneumticas e escovas manuais. comum neste processo usar ferramentas (marteletes) que martelam a tubulao, principalmente as soldas, para soltar a escria e carepas existente internamente. A decapagem atravs de produtos qumicos mais completa e eficiente. Ela pode ser processada de duas maneiras: imerso e circulao. Em ambos os processos a ordem e a natureza das operaes so: f.1) Limpeza: empregado um desengraxante que pode ser solues de carbonato de sdio acompanhadas de um detergente, destinado a eliminar contaminantes a base de leos e graxas. f.2) Decapagem: Para esta fase so empregados geralmente os cidos sulfricos, ntricos, fosfricos, clordrico ou cido de base orgnica inibido. A decapagem tem como finalidade retirada de xidos de ferro, carepas de laminao e escria de soldas livres remanescentes da montagem. f.3) Interrupo da decapagem: Aps a decapagem usa-se de acordo com o decapante utilizado uma soluo alcalina a fim de eliminar quaisquer resduos cidos.55

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f.4) Conservao: Aps as etapas listadas e em se tratando de tubulao hidrulica, esta preenchida com leo. No caso de tubulao de processo elas podem sofrer uma fosfatizao, formando-se assim uma pelcula