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Submerged Arc Welding BRITE EURAM III GRSS SOLDAGEM COM ARCO SUBMERSO SUBMERGED ARC WELDING (SAW)

03 Soldagem Com Arco Submerso

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Solda Arco Submerso

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GRSS

SOLDAGEM COM ARCO SUBMERSOSUBMERGED ARC WELDING

(SAW)

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GRSS Definição

SAW é um processo na qual a união de metais se dá pelo calor fornecido por um arco elétrico

entre um eletrodo nu e uma peça. O nome desse processo é devido ao

fato do arco e o metal fundido pelo calor estarem submersos numa cobertura de fluxo granular fusível que os protegem de contaminação

pela atmosfera.

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GRSS Princípio de FuncionamentoPrincípio de Funcionamento

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GRSS Princípio de FuncionamentoPrincípio de Funcionamento

Os fatores que definem o uso do processo SAW são:

• Composição química e propriedades mecânicas requeridas;

• Espessura do metal base;

• Acessibilidade da junta;

• Posição de soldagem;

• Frequência e volume de soldagem a ser feito.

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GRSS

As soldas executadas por este processo são classificadas com relação ao:

•Tipo de junta

•Tipo de chanfro

•Método de soldagem

•Posição de soldagem

•Número de passes

•Número de eletrodos

•Número de fontes de energia

Princípio de FuncionamentoPrincípio de Funcionamento

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GRSS Métodos de SoldagemMétodos de Soldagem

A soldagem com Arco Submerso pode ser:

•Semi-mecanizada

•Soldagem mecanizada

•Soldagem semi-automática

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GRSS Tipos de SoldaTipos de Solda

A Soldagem com Arco Submerso é utilizada para fazer soldas de:

•Chanfro

•Filete

•Tampão

•Superfície

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GRSS Tipos de SoldaTipos de Solda

•Soldas de chanfro: feitas geralmente em juntas topo variando de chapas de 1,2 mm até chapas mais grossas. A alta penetração do processo SAW permite juntas de chanfro quadrado sem abertura com um passe em chapas de até 5/16”.

•Soldas de filete: soldas de filete até 3/8” de garganta podem ser feitas na posição horizontal com um passe. Soldas maiores que 5/16” são feitas normalmente na posição plana ou por vários passes na horizontal.

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GRSS Tipos de SoldaTipos de Solda

•Soldas tampão: o eletrodo é posicionado no centro do furo e permanece nesta posição até a solda ficar completa. A penetração profunda obtida com esse processo requer uma espessura adequada da chapa de apoio.

•Soldas de superfície: tem o objetivo de revestir ou recuperar uma peça dando a sua superfície propriedades especiais.

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GRSS Tipos de SoldaTipos de Solda

Metal durosendodepositado nasuperficieinterna de um moinho de bola.

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GRSS Variações de processoVariações de processo

O Soldagem com Arco Submerso presta-se a uma extensa variedade de eletrodos e combinações de fluxo.

Entre as diversas configurações é podemos citar:

•Soldagem com um único eletrodo

•Soldagem de chanfros estreitos (narrow groove)

•Soldagem com vários arames (twin electrode, tandem arc e triple-arc tandem)

•Adição de arame “frio/quente”

•Adição de pós metálicos

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GRSS Variações de processoVariações de processo

•Soldagem com um único eletrodo: geralmente utiliza corrente contínua com eletrodo positivo (DCEP), podendo ser também com eletrodo no negativo(DCEN).

•Soldagem de chanfros estreitos: utilizada para soldar chapas com espessura de 2” ou mais com abertura de raiz de ½” a 1” e ângulo entre 0 e 8°. É usado um único eletrodo no polo positivo com corrente contínua ou alternada. Necessita de fluxos “especiais”.

•Soldagem com vários arames: combina dois ou mais arames alimentados dentro da mesma poça. Os arames podem transportar corrente ou não (cold fillers). Eles podem ser abastecidos por uma ou mais fontes de potência de corrente alternada ou contínua.

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GRSS Variações de processoVariações de processo

Soldagemcom 5 arames

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GRSS Variações de processoVariações de processo

Processo “twin electrode”

Essa configuração usa dois eletrodos alimentados na mesma poça. Os dois eletrodos são conectados a uma única fonte de energia e um único alimentador, e são usados normalmente com DCEP.

Processo “tandem arc”

Existem duas variações neste processo que usam dois eletrodos. Uma configuração usa um eletrodo condutor em DCEP e um eletrodo conduzido em corrente alternada. A segunda configuração usa duas fontes AC conectadas eletricamente. Esta configuração, chamada de "ScottConnection”, causa uma interação dos campos magnéticos dos dois arcos, resultando numa deflexão do arco conduzido para trás.

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GRSS Variações de processoVariações de processo

Processo “triple-arc tandem”

Existem duas variações comuns deste processo. Na primeira, todos os três eletrodos são conectados em transformadores AC conectados numa rede trifásica. O eletrodo condutor e o do meio são conectados em Scott e o terceiro eletrodo (conduzido) está em fase com o eletrodo condutor. A segunda variação usa um arco condutor em DCEP e dois arcos conduzidos AC conectados em Scott.

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GRSS Variações de processoVariações de processo

•Adição de arame “frio”: o equipamento requerido é o mesmo para aplicações de vários arames, mas um arame não éconectado à fonte de energia. Aumentos na taxa de deposição de até 73% são possíveis. No entanto, a maior deposição para uma quantidade fixa de calor resulta numa penetração mais baixa.

•Adição de arame “quente”: adições de arame quente são muito mais eficientes do que arames frios ou acrescentando um arco adicional, porque a corrente introduzida é usada inteiramente para aquecer o arame de enchimento e não para fundir o material base ou o fluxo.

•Adição de pós metálicos: podem aumentar as taxas de deposição em até 70%. A técnica fornece fusão suave, melhor aparência do cordão e reduzida penetração e diluição.

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GRSS Variáveis de OperaçãoVariáveis de Operação

Para a obtenção de resultados satisfatórios é necessário é necessário o controle das variáveis de operação.

Estas variáveis, por ordem de importância, são:

•Corrente

•Tensão

•Velocidade de soldagem

•Diâmetro do eletrodo

•Extensão do eletrodo

•Amplitude e profundidade do fluxo

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GRSS Procedimento de SoldagemProcedimento de Soldagem

Para se obter totalmente os benefícios da alta produção do processo SAW, devemos considerar as diversos pré-requisitos, entre eles:

•Projeto da junta e preparação das bordas

•Enchimento da junta

•Suportes

•Fixação

•Inclinação da peça

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GRSS AplicaçõesAplicações

SAW é usada em uma larga faixa de aplicações industriais. Solda de alta qualidade, altas taxas de deposição, penetração profunda e adaptação àautomação tornam o processo adequado para a fabricação em larga escala.

É usada na fabricação de vasos de pressão, navios e barcos, vagões, tubos e no revestimento ou recuperação de peças que necessitam de ligas com propriedades específicas como resistência ao desgaste abrasivo e tenacidade, entre outras.

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GRSS

As classes de metais base soldáveis por Arco Submerso são as seguintes:

•Aços ao carbono com percentual de Carbono até 0.29%

•Aços de baixa liga até 600 Mpa.

•Aços Cr-Mo (0.5% - 9% Cr e 0.5% - 1% Mo)

•Aços inoxidáveis

•Ligas de níquel

AplicaçõesAplicações

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GRSS EquipamentosEquipamentos

O equipamento para Soldagem com Arco Submerso consiste de :

•Fonte de energia

•Sistema de alimentação de arame

•Sistema de distribuição de fluxo

•Dispositivo de deslocamento

•Sistema de controle de processo

•Acessórios

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GRSS Fontes de EnergiaFontes de Energia

As fontes para soldagem SAW podem ser de :

•Corrente contínua (transformador-retificador ou motor-gerador)

•Corrente alternada (geralmente transformadores)

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GRSS Fontes de EnergiaFontes de Energia

Fontes de energia de Corrente Contínua

•Tensão Constante

•Corrente Constante

•Combinadas (Tensão Constante / Corrente Constante)

Fontes de energia de Corrente Alternada

•Tensão Constante

•Corrente Constante

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GRSS Fornecimento de Eletrodo e Distribuição do FluxoFornecimento de Eletrodo e Distribuição do Fluxo

O dispositivo responsável pelo fornecimento de eletrodo e distribuição de fluxo é um cabeçote composto de : motor alimentador de arame, tocha e bico de contato. A alimentação de fluxo érealizada por um pequeno alimentador de fluxo por gravidade montado na tocha, ou de um tanque de fluxo distante que usa ar comprimido para empurrar o fluxo para a zona de soldagem.

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GRSS Dispositivo de DeslocamentoDispositivo de Deslocamento

O sistema de deslocamento em SAW geralmente écomposto de um trator (tartaruga), um trilho ou um manipulador.

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GRSS ControlesControles

São sistemas utilizados para o controle dos parâmetros durante a soldagem (velocidade de alimentação de arame, tensão, corrente, entre outros)

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GRSS AcessóriosAcessórios

•Unidades de Recuperação de Fluxo

Podem fazer as seguintes funções: remover fluxo não fundido e escória fundida embaixo do cabeçote, peneirar escória fundida e outros materiais, remover partículas magnéticas, remover finos, recircular o fluxo para o silo para reutilização, aquecer o fluxo no silo paramantê-lo seco.

• Posicionadores e prendedores

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GRSS ConsumíveisConsumíveis

Eletrodos e fluxos são os consumíveis mais usuais no processo SAW. Além destes, como visto anteriormente, podemos ter também arames e pós metálicos como consumíveis em determinadas variações deste processo.

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GRSS EletrodosEletrodos

Na soldagem SAW podem ser utilizados como eletrodos:

•Arames sólidos

•Arames tubulares

•Fitas

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GRSS FluxosFluxos

Existem diversos tipos de fluxo para soldagem SAW, os mais difundidos são:

•Fundidos

•Aglomerados

Os fluxos tem a função de proteger a poça de fusão da atmosfera, retirar impurezas do metal fundido e adicionar elementos de liga

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GRSS FluxosFluxos

FLUXOS FUNDIDOS

Vantagens:

•Boa homogeneidade química

•Normalmente não são higroscópicos

•Facilmente reciclados

Desvantagens:

•Dificuldade de adicionar desoxidantes e ligas de ferro durante a fabricação

•Faixa limitada de composições

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GRSS

FLUXOS AGLOMERADOS

Vantagens:

•Adição fácil de desoxidantes e elementos de liga

•Pode ser adicionado em camadas mais grossas

•Identificação visual fácil (cor)

Desvantagens:

•Tendência a absorver umidade

•Gera fumos quando fundido

•Possibilidade de mudança na composição química devido a segregação ou remoção de partículas

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GRSS

CLASSIFICAÇÃO DOS FLUXOS

Quanto as características químicas eles podem ser classificados em :

•Ácidos

•Básicos

•Neutros

Índice de basicidade (Tuliani, Boniszewski e Eaton):

CaO + CaF2 + MgO + K2O + Na2O + 1/2(MnO + FeO)

SiO2 + 1/2(Al2O3 + TiO2 +ZrO2)

> 1 - básico < 1 - ácido = 1 - neutro

FluxosFluxos

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GRSS

CLASSIFICAÇÃO DOS FLUXOS

Quanto as influência sobre a composição química do metal depositado :

•Neutros

•Ativos

•Ligados

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GRSS Classificação dos Classificação dos ConsumíveisConsumíveis

A AWS (American Welding Society) possui

especifiçações destinadas aos

consumíveis para soldagem SAW

A5.17 e A5.23

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GRSS Vantagens e Limitações do Processo SAWVantagens e Limitações do Processo SAW

Vantagens:

•Altas velocidades de soldagem e taxas de deposição proporcionando alta produtividade;

•Soldas uniformes, com bom acabamento e baixo índice de defeitos;

•Ausência de respingos e fumos durante a soldagem

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GRSS

Desvantagens:

•Soldagem limitada às posições plana e horizontal;

•Aporte térmico elevado que pode alterar as propriedades da solda;

•Necessidade de remoção de escória após a execução de um passe;

•Custo elevado dos equipamentos comparado a outros processos;

•Grande porte dos equipamentos que restringem a realização de soldas em campo

Vantagens e Limitações do Processo SAWVantagens e Limitações do Processo SAW

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GRSS Qualidade da SoldaQualidade da Solda

O processo SAW tende a produzir soldas com com baixo índice de defeitos e excelente acabamento. Entretanto, podem ocorrer defeitos como :

•Poros - devido a contaminantes, cobertura insuficiente de fluxo, velocidade excessiva de soldagem, resíduos de escória

•Trincas - devido a presença de hidrogênio

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GRSS Considerações sobre Segurança Considerações sobre Segurança

•Os operadores devem sempre usar proteção para os olhos para protegê-los contra respingos, exposição ao clarão e de partículas de escória que saem da peça.

•Fontes de energia e equipamentos acessórios tais como alimentadores de arame devem ser assentados apropriadamente.

•Cabos de solda devem ser mantidos em boas condições.

•Apesar dos fumos metálicos serem praticamente inexistentes no processo SAW devem ser tomadas precauções para se evitar inalação destes