Soldagem em aço inox

Soldagem em aço inox

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Orientações Práticas de

Soldagem em Aço Inox

Messias José de Carvalho

Consultor de Soldagem Servcal Calderaria Montagens Industriais Ltda.

Colaboração:

• Tarcisio Reis de Oliveira

Gerência de Pesquisa e Desenvolvimento - ACESITA

• Reginaldo Pinto Barbosa

Gerência de Metalurgia Inox - ACESITA

• Manuel Nunes Baptista Assistência Técnica ao Cliente - ACESITA

JANEIRO 1999

INTRODUÇÃO5
ACESSÓRIOS DANIFICADOS5
ACESSÓRIOS SUGERIDOS6
PRÁTICAS DE SOLDAGEM DO AÇO INOX6
O PERFIL DO SOLDADOR IDEAL8
ATRIBUTOS DESEJÁVEIS9
CONSIDERAÇÕES FINAIS9
SUGESTÃO PARA CONTROLE DE DISTORÇÕES10
AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS12
IMPORTANTE - RECOMENDAÇÕES DE LIMPEZA12
BOA SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO E ARAME TUBULAR14
ABERTURA DO ARCO14
REFORÇOS DE CONTRAÇÃO17
MICROFISSURAS17
BOA SOLDAGEM COM O PROCESSO MIG/MAG18
POSICIONAMENTO DA TOCHA19
BOA SOLDAGEM COM O PROCESSO TIG21
“O PROCESSO ELETRODO REVESTIDO” NOS AÇOS INOXIDÁVEIS24
MIG/MAG – CONVENCIONAL EM AÇO INOX27
DE ARAME EM PROCESSOS MIG/MAG AÇO INOX OU AÇO CARBONO31
MIG – ARCO PULSADO34
MIG/MAG ARAME TUBULAR EM AÇO INOX36
CUIDADOS NECESSÁRIOS COM O PROCESSO TIG EM GERAL37
GUIA PARA SELEÇÃO DA CORRENTE DE SOLDAGEM39
TABELA BASE PARA REGULAGEM DA MÁQUINA40
PROBLEMAS QUE PODEM OCORRER COM O PROCESSO TIG41
PRINCIPAIS DEFEITOS E TÉCNICAS ERRADAS QUE SÃO FEITAS DURANTE A SOLDAGEM43
POSICIONAMENTO DE ELETRODO EM POSIÇÃO PLANA43
TERMINOLOGIA47
Ângulo do Chanfro (*)47

PROBLEMAS QUE PODEM OCORRER COM O PROCESSO Poro.................................................................................................................................................47

Camada48
Chanfro48
Cobre-junta48
Passe em Filetes49
Passe Descontínuo49
Comprimento do Arco49
Contração50
Cordão de Solda50
Cratera50
Diâmetro do Eletrodo51
Eletrodo Consumível51
Eletrodo Nu51
Eletrodo Revestido51
Eletrodo não Consumível52
Empenamento52
Escória52
Face de Solda52
Filete53
Filete de Solda Côncavo53
Filete de Solda Convexo53
Fresta54
Garganta54
Horizontal (filete)54
Inclusão de Escória5
Junta5
Liga Metálica5
Metal de Adição5
Metal-base56
Mordedura56
Nariz (face da raiz)56
Passe56
Penetração da Solda57
Perna da Solda57
Poça de Fusão57
Polaridade Direta(-)58
Polaridade Inversa ou Reversa(+)58
Pós-aquecimento58
Pre-aquecimento59
Posicionador59
Ponto de Fusão59
Raiz da Solda60
Reforço da Solda60
Revestimento do Eletrodo60
Símbolo de Solda61
Solda Contínua61
Soldagem Manual61
Voltagem do Arco (Tensão em operação)62
Voltagem em Vazio (Tensão em vazio)62
Zona Fundida62
Zona Afetada Termicamente (Z.A.T.)62
Gabarito63

Margem da Solda .............................................................................................................................47 BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................65

Os problemas identificados nas empresas que trabalham com soldagem de aços inoxidáveis, nem sempre estão relacionados com os aspectos metalúrgicos do material-base.

Na grande maioria das vezes estes problemas estão ligados a técnicas, processos, procedimentos e consumíveis errados, máquinas em mau estado e cabos e acessórios em condições precárias.

As informações contidas neste manual prático são de grande valia para os profissionais que trabalham com o aço inox, contendo recomendações preventivas e respostas rápidas às questões mais comuns do dia-a-dia das empresas.

5Soldagem dos aços inoxidáveis

Soldagem dos aços inoxidáveis à As empresas de médio e pequeno porte não possuem uma pessoa ou um técnico específico para a área de soldagem, confiando em seus soldadores individualmente ou em seu encarregado geral de fabricação.

à Não fazem nenhum plano de soldagem e nem têm procedimentos de fabricação.

à Tomam decisões quando a fabricação já está em andamento.

à Não possuem estufas adequadas para armazenamento dos materiais de soldagem e nem estufas portáteis (cochichos) para os soldadores durante a soldagem.

à Não sabem qual a temperatura correta de conservação dos eletrodos, arames e fluxos. Os eletrodos estocados fora de estufas, ou em temperaturas inadequadas, podem causar os seguintes problemas: porosidade, excesso de respingos, soldas de má aparência, trincas no pé da solda, juntas soldadas rejeitadas (raios X).

à Existe grande resistência por parte dos soldadores para a implantação dos processos

MIG/MAG convencional e MIG-Pulsado. No caso do processo MIG-Pulsado pode demorar até 4 (quatro) meses, pois depende muito da habilidade do soldador.

à Nunca sabem qual o gás de proteção mais indicado para o serviço.

Abaixo alguns exemplos de gases da White Martins para aço inox:

a) H10 Corte a plasma – solda a plasma – solda TIG mecanizada de aço inoxidável austenítico.

b) I45 5% H2 + 95% Arg. – solda a plasma – solda TIG mecanizada de aço inoxidável austenítico.

c) F24 2% O2+ 98% Arg. – solda MIG de aço inoxidável transferência spray e arco pulsado. d) I40 4% CO2 + 96% Arg. – solda MIG de aço inoxidável em passe único (curto-circuito).

e) I43 1% H2 +2 %C O2 + 97% Arg. – solda MIG multipasse de aço inoxidável austenítico (spray/curto-circuito).

f) 100% CO2 – solda MIG/MAG multipasse para arames tubulares em aço carbono e inoxidável.

g) Para aços inoxidáveis ferríticos utilizar sempre argônio puro. Jamais adicionar nitrogênio ou hidrogênio.

à Muitas vezes encontramos máquinas de solda e acessórios em condições precárias.

Os soldadores e encarregados devem certificar-se de que o grampo-terra é apropriado e se está bem preso à peça, além de verificar se as fontes, cabos e porta-eletrodosestão em bomestado,mantendo-ossempreem boascondições de uso.

à Ossoldadoresdevemsempreserqualificadosparaa classedoserviço queirão realizar. à Ponteamentos devem ser feitos apenas por soldadores qualificados.

à Todos os materiais de soldagem (eletrodos, arames, fluxos, gases, etc.) devem ser adquiridos diretamente do fabricante ou de seus representantes autorizados, que devem seguir as exigências das normas “AWS” ou “ASME” além de possuir certificados de homologação.

7Soldagem dos aços inoxidáveis

Soldagem dos aços inoxidáveis à Uma vez definidosos fabricantesdos materiaisde soldagem(eletrodorevestido,arame sólido ou tubular, gases e consumíveis) os mesmos devem ser utilizados até o fim da obra, pois a troca de fabricante pode trazer problemas sérios nos procedimentos.

à As empresas devem verificar o ciclo de trabalho da máquina de solda ou da tocha no caso de solda MIG.

Ex.: Ciclo de Trabalho 60% Capacidade da Máquina 300A

Concluindo que para um trabalho contínuo sem interrupção, ou seja 100%, só podemos trabalhar até 232,4 ampères. E em cada 10 (dez) minutos só podemos trabalhar 6 (seis) minutos com 300 ampères e descansar 4 (quatro) minutos.

Onde I = Amperagem de trabalho contínuo 60% = 0,6 Para a tocha fazemos os mesmos cálculos.

à Muitas vezes os chanfros estão dimensionados corretamente nos desenhos ou procedimentos de soldagem, mas mal feitos na oficina.

à As atividades de soldagem devem ser acompanhadas pelos encarregados da oficina, conforme pedem os procedimentos.

à Dar preferência aos chanfros assimétricos, quando o outro lado da solda for goivado por processo arc-air, e esmerilhamento até o metal ficar limpo.

à As empresas devem providenciar dispositivos, fixadores e viradores para soldagem, o que torna a solda muito mais econômica.

à A soldagem, apesar de todos os avanços na fabricação de máquinas de solda, ainda depende muito do elemento humano: soldadores e operadores.

O PERFIL DO SOLDADOR IDEAL Requisitos fundamentais:

à Ter bom caráter, ser confiável, pois realiza grande parte de seu trabalho sozinho. à Ser inteligente, para bem compreender as orientações recebidas. à Ser educado, essencial para um bom relacionamento humano.

à Gozar de boa saúde física e mental e, principalmente, ter estabilidade na área psíquico-emocional além de ótima acuidade visual.

à Possuir um sistema nervoso perfeito e equilibrado, com bom controle motor e elevada habilidade manual, ser um pouco artesão.

à Ser responsável, previdente e obediente.

à Ser observador e detalhista, não sensível a trabalhos repetitivos, e capaz de tomar decisões rápidas.

à Ter o primeiro grau completo, para aprender os princípios básicos de sua profissão, estudar as diversas técnicas envolvidas, acompanhar os progressos industriais e especificações de procedimentos de soldagem, elaborar relatórios de trabalho.

à Ser receptivo a novos ensinamentos, para poder acompanhar a evolução da tecnologia da soldagem.

à Ser uma pessoa calma, introvertida, tranqüila por natureza pois não é possível passar todo o tempo atrás de uma máscara e ser aberto e comunicativo.

à Ser convivente e cooperativo, na maioria das vezes o soldador trabalha em equipe, e é importante o calor humano para uma boa integração, cooperação, relacionamento e troca de experiências.

à Ser asseado e organizado como pessoa, para ser confiável como profissional.

à Realizar o aprendizado entre 16 e 2 anos para atingir produtividade máxima entre 25 e 30 anos, que é a época em que um soldador atinge sua maturidade plena.

à Ter estatura pequena ou mediana, para superar com mais facilidade as dificuldades para soldar em espaços apertados e geralmente muito quentes.

à Não ingerir bebidas alcoólicas, cujo excesso conduz à perda do domínio motor e da firmeza na mão.

à Não sofrer de claustrofobia e/ou vertigem de altura. à Não ter falta de ar, nem medo de fogo, pode causar insegurança.

à Experiências têm sido realizadas com mão-de-obra feminina, com resultados bastante animadores.

à Todos os projetos consideram soldadores destros, ou seja, aquele que solda da esquerda para a direita. Mas em determinados momentos, seria muito mais fácil o acesso da direita para a esquerda, ou seja a realização da soldagem por canhoto. Portanto, é importante observar a existência de canhotos no contingente dos soldadores e designar, se possível, um canhoto para cada equipe ou turno de trabalho. (Fonte: ESAB)

9Soldagem dos aços inoxidáveis

Soldagem dos aços inoxidáveis

SUGESTO PARA CONTROLE DE DISTOR˙ÕES Posicionar um conjunto montado sobre outro e prender com sargentos rígidos, ou dispositivos.

Técnica de passo a ré. 11Soldagem dos aços inoxidáveis

Soldagem dos aços inoxidáveis à O primeiro requisito para se obter soldas de qualidade é a correta seleção, inspeção e armazenamento, desde os metais-base e os consumíveis (eletrodos, discos de desbaste/corte, etc.) até os acessórios e equipamentos a serem utilizados.

à Soldar com baixo aporte de calor.

à Não pré-aquecer os metais-base, exceto quando se encontrarem a temperaturas muito baixas, neste caso, recomenda-se pré-aquecer até 20°C.

à Controlar a temperatura de interpasse máximo em 150°C. à Utilizar a menor intensidade de corrente (amperagem) possível.

à Utilizar a menor tensão do arco (voltagem) possível, o que consiste em utilizar pequeno comprimento do arco.

à Soldar utilizando cordões retos, contudo, caso seja necessária a utilização de oscilação transversal esta não deve exceder a três vezes o diâmetro do consumível.

à Sempre que possível é importante utilizar cordões de solda curtos, principalmente em peças finas.

à Cuidados especiais de limpeza devem ser tomados desde o armazenamento do metal-base, não permitindo que haja acúmulo de resíduos de aço carbono sobre os aços inoxidáveis.

à A picadeira (picão), utilizada para remover a escória, deve ser de aço inox ou ter as extremidades revestidas com um depósito de solda de aço inoxidável, a fim de evitar a contaminação da solda com resíduos de aço carbono.

à Pelo mesmo motivo, a escova manual ou elétrica deve ser de aço inox.

à Os discos de corte ou desbaste devem ser próprios para aço inox (estrutura de nylon) e, assim como todos os instrumentos utilizados para a soldagem (escova, picadeira, riscadores, punção etc.), devem ser de uso exclusivo para aço inox.

à Imediatamente antes do início da soldagem, deve ser realizada uma limpeza final para remover impurezas como óleo, graxa, tinta, etc. Os solventes mais adequados são acetona ou álcool. Não utilizar solventes que contenham cloro.

à Durante a montagem, o afastamento das chapas deve ser no máximo 3 m e no mínimo 1,5 m.

à A abertura dos chanfros deve ser adequada a cada processo de solda. Chanfros muito estreitos favorecem a ocorrência de trincas de solidificação e defeitos como inclusão de escória ou falta de fusão, dependendo do processo empregado.

à Os dispositivos de fixação devem permitir uma certa mobilidade das partes a serem soldadas, sem comprometer as tolerâncias dimensionais do conjunto soldado. Desta forma, o risco de trincas a quente é reduzido.

à Quanto maior o teor de nitrogênio no depósito de solda, maior a possibilidade de trinca a quente, conseqüentemente deve-se limitar sua entrada através da utilização de arco curto nos processos eletrodo revestido e arame tubular, além de uma proteção gasosa adequada nos processos TIG e MIG.

à Principalmente nos processos TIG e MIG, deve-se utilizar uma proteção gasosa na raiz (purga), pelo menos até a terceira camada de solda, a fim de evitar oxidação excessiva nesta região. Caso não seja possível a proteção gasosa, recomenda-se remover por esmerilhamento a forte camada de óxidos que se formará.

à A fimde limitaras distorções de soldagempode-seutilizardispositivosespeciaisou matajuntas(backing),sempreem conjuntocom ponteamentoseqüidistantese uma seqüência de deposição de cordões de solda,adequadaà cada tipo de junta soldada.

à Antes de extinguir o arco elétrico, deve-se preencher bem as crateras de solda (unhas de solda), a fim de evitar trincas nesta região.

à O esmerilhamento das soldas (solda de raiz, etc.) deverá ser feito de forma a não produzir superaquecimento localizado (pontos azulados).

à As soldascomacessoapenaspeloladoexterno devemterraizexecutadapeloprocesso

TIG com proteção de gás inertepeloladointerno.A purgado ar é geralmentefeitacom volumeigual a seis vezes o volumeinternodo equipamentoa ser soldado.

13Soldagem dos aços inoxidáveis

Soldagem dos aços inoxidáveis

Capacidade da máquina em ampéres

Ciclo de trabalho (%)

Escolha do cabo eletrodo e cabo terra conforme a distância

* Para soldagem automática utilize dois cabos 4/0 para amperagem menor que 1.200 Amp. ou três cabos 4/0 até 1.500 Amp.

** Utilize cabo 2/0 trançados duplamente.

*** Utilize cabo 3/0 trançados duplamente. + Para 225 Amp. 40% utilize os mesmos cabos indicados para 250 Amp. 30%.

à O arco deve ser sempre aberto dentro do chanfro, ou no local onde o cordão irá passar. Nunca nas proximidades para evitar que se crie uma região de alta temperatura que ao esfriar rapidamente (tempera) possa causar uma trinca.

à Ao abrir o arco, na utilização de eletrodos básicos e arames tubulares em aço inox, não se deve nunca alongá-lo em demasia.

à Aofazero enchimentodochanfro,devemossemprecolocarnoseuinícioe finalumpedaço dematerialcomasmesmascomposiçõesquímicasdometal-base.Esseprocedimentopermite que o chanfrofiqueperfeitamentecheiotantono início comono final.

à Ao iniciar um cordão de solda, não se deve abrir o arco na extremidade da junta, mas sim a alguns milímetros de distância desta, retornando até a mesma e depois continuando a operação de soldagem normalmente no sentido inverso.

à Na troca de eletrodos, continua-se a solda não no ponto em que se havia parado mas deve-se proceder do mesmo modo descrito acima, conforme as figuras abaixo:

15Soldagem dos aços inoxidáveis

Soldagem dos aços inoxidáveis

No final da soldagem, não se deve retirar o eletrodo e parar a operação, mas deve-se retornar no sentido inverso de soldagem até alguns milímetros antes e então retirar o eletrodo o mais lentamente possível (fig. 4).

Estes cuidados devem ser tomados para: 1) Evitar a falta de fusão na extremidade da junta;

2) Diminuir o problema da porosidade e inclusão de escória durante o início e término de cada eletrodo na confecção dos passes.

à Quase sempre, os defeitos encontrados em soldas executadas com eletrodo e arame tubular são porosidades que ocorrem nas emendas quando é necessário trocar o eletrodo. Para evitar esses defeitos é necessário deixar a “unha” correta na parada do eletrodo ou arame.

à Para preparar a “unha” corretamente deve-se usar esmerilhadeiras ou mesmo a talhadeira.

à Após cada cordão de solda, devemos fazer a limpeza de escória muito bem feita pois, se ela permanecer, vai dificultar a penetração do cordão que será feita em seguida, ocasionando inclusão de escória.

à Sempre que houver irregularidades nas bordas dos chanfros, provocadas pela entrada da tocha do plasma na ocasião do corte ou chanfro, essa entrada será um ponto de inclusão de escória e de difícil remoção.

à Quando se tem um cordão de solda muito convexo (principalmente no passe de raiz) por falta de movimento angular do eletrodo, não tocando igualmente a borda do chanfro e a raiz ao mesmo tempo (posição vertical ascendente por exemplo); quando o chanfro é muito estreito não permitindo o movimento angular do eletrodo; ou quando os passes são mal distribuídos dentro do chanfro, esses fatores podem ocasionar as inclusões de escória devido a uma má fusão dos cordões. Para que se possa evitar esse tipo de inclusão devemos esmerilhar a crista do cordão antes de dar o passe seguinte.

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