13 - Soldagem

2.7 SoldagemIntrodução Soldagem é O processo de unir materiais, colocando-as em contato íntimo, e aquecer as superfícies de contato de modo a levá-las a um estado de fusão ou de plasticidade.A expressão solda é usada para designar o resultado da operação.A ação de aproximação e aquecimento, plasticidade ou fusão parcial, leva a um fenómeno de difusão na zona soldada, dando como resultado, a junta (solda), que se caracteriza por sua resistência e que se torna perfeitamente coesa depois que o material resfria.A soldagem encontra aplicação extensa em quase todos os ramos da indústria e da construção mecânica e naval, além da engenharia civil.Os processos de soldagem podem ser classificados de acordo com a fonte de energia empregada para aquecer os metais e a condição do metal nas superfícies em contato.Dois grandes grupos podem ser considerados de início: processos por fusão, em que a área da solda é aquecida por urna fonte concentrada de calor que leva a fusão incipiente do metal, devendo-se adicionar metal de enchimento na junta; processo de pressão, em que as peças são aquecidas somente até um estado plástico adiantado, ao mesmo tempo em que elas são forçadas uma contra a outra pela aplicação de pressão extensa. Estes processos por pressão exigem metais de boa condutibilidade térmica, pois eles dissipam o calor mais rapidamente na zona soldada e impedem que uma temperatura excessivamente elevada se concentre numa área relativamente pequena, o que poderia ocasionar tensões internas consideráveis.

2.7.1 Terminologia da soldagem

2.7.1.1 Soldagem - Método utilizado para unir materiais por meio de solda.

2.7.1.2 Soldagem a arco - Operação referente a grupo de processos de soldagem que produz a união de metais pelo aquecimento destes por meio de um arco elétrico, com ou sem aplicação de pressão e com ou sem o uso de metal de adição.

2.7.1.3 Soldagem automática - Soldagem feita com equipamento que executa a operação de soldagem, com ajuste dos controles feito por um operador de soldagem. O equipamento pode ou não posicionar a peça.

2.7.1.4 Soldagem manual - Operação realizada por equipamento de soldagem, sendo que toda a sua sequência é executada e controlada manualmente.

2.7.1.5 Soldagem semiautomática - Operação realizada com equipamento de soldagem que controla somente a alimentação do metal de adição. A progressão da soldagem é controlada manualmente.

2.7.1.6 Consumível - Todo material usado para deposição ou proteção da solda.

2.7.1.7 Metal de adição - Metal a ser adicionado à uma junta para sua soldagem ou brasagem.

2.7.1.8 Eletrodo de carvão - Eletrodo usado em operação de corte ou soldagem ao arco elétrico, consistindo de um eletrodo de carbono ou grafite, que pode ser revestida com cobre ou outro tipo de revestimento.

2.7.1.9 Arame ou eletrodo nú - Metal de adição que consiste de um metal ligado ou não, em forma de fio, fita ou barra, sem nenhum revestimento ou pintura nele aplicado além daquele necessário à sua fabricação ou preservação.

2.7.1.10 Eletrodo revestido - Metal de adição composto, que consiste de uma alma do eletrodo sobre o qual um revestimento é aplicado.

2.7.1.11 Eletrodo para soldagem a arco - Um componente do circuito de soldagem através do qual a corrente é conduzida e o qual termina no arco.

2.7.1.12 Arame tubular ou eletrodo tubular - Metal de adição composto, de seção transversal tubular, contendo fluxo em seu núcleo.

2.7.1.13 Eletrodo de tungstênio - Eletrodo não consumível usado em soldagem ou corte a arco elétrico, feito principalmente de tungstênio.

2.7.1.14 Extensão do eletrodo - Comprimento da parte não fundida do arame consumível medido a partir da extremidade do tubo de contato.

2.7.1.15 Vareta de solda - Tipo de metal de adição utilizado para soldagem ou brasagem, normalmente em comprimento retilíneo, o qual não conduz corrente elétrica durante o processo.

2.7.1.16 Alma do eletrodo - Núcleo metálico de um eletrodo revestido, cuja seção transversal apresenta uma forma circular maciça.

2.7.1.17 Fluxo - Material fusível usado para evitar, dissolver ou facilitar a remoção de óxidos e outras substâncias superficiais indesejáveis à poça de fusão.

2.7.1.18 Atmosfera protetora - Envoltório de gás que circunda a parte a ser soldada, com a finalidade de proteger a peça de fusão.

2.7.1.19 Gás de proteção - Gás utilizado para prevenir contaminação pela atmosfera ambiente.

2.7.1.20 Gás inerte - Gás que não combina quimicamente com o metal de base ou metal de adição em fusão.

2.7.1.21 Ângulo de deslocamento:

Para chapa - Ângulo que o eletrodo faz com uma linha de referência perpendicular ao eixo da solda contida num plano que passa por este eixo

Para tubo - Ângulo que o eletrodo faz com uma linha de referência estendendo do centro do tubo até a poça de fusão, no plano do eixo da solda. Este ângulo pode ser usado para definir a posição das tochas, pistolas, varetas e feixes de alta energia

2.7.1.22 Ângulo de trabalho:

Para chapa - Ângulo formado entre o eletrodo e a superfície do metal de base, no plano perpendicular ao eixo da solda

Para tubo - Ângulo formado entre o eletrodo e a linha de referência tangente do tubo, no plano comum ao eixo da solda

2.7.1.23 Metal de base ou material de base - Metal a ser soldado, brasado ou cortado. O uso deste termo implica em que os materiais não metálicos sejam também referidos, quando for apropriado. Ver termo material de base;

2.7.1.24 Junta dissimilar - Junta constituída por componentes, cujas composições químicas dos metais de base diferem significativamente entre si.

2.7.1.25 Bisel - Borda do componente a ser soldado, preparada na forma angular.

2.7.1.26 Junta de topo - Junta entre 2 membros alinhados aproximadamente no mesmo plano.

FIGURA 13 - JUNTA DE TOPO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.27 Junta - Região onde 2 ou mais peças devem ser unidas por soldagem.

2.7.1.28 Junta de aresta - Junta em que, numa seção transversal, as bordas dos componentes a soldar formam, aproximadamente, um ângulo de 180°

FIGURA 14 - JUNTAS DE ARESTA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.29 Junta de ângulo - Junta em que, numa seção transversal, os componentes a soldar apresentam-se sob forma de um ângulo. Em posições particulares recebem as denominações de:

a) junta de ângulo em T;

b) junta de ângulo em ângulo;

c) junta de ângulo em quina;

d) junta de ângulo em L.

JUNTA DE ÂNGULO EM “T”

JUNTA DE ÂNGULO EM ÂNGULO

JUNTA DE ÂNGULO EM QUINA

JUNTA DE ÂNGULO EM “L”

FIGURA 15 - JUNTAS DE ÂNGULO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.30 Junta sobreposta - Junta formada por 2 componentes a soldar, de tal maneira que suas superfícies se sobrepõem.

FIGURA 16 - JUNTAS SOBREPOSTAS (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.31 Chanfro - Abertura devidamente preparada, na superfície de uma peça ou entre 2 componentes, para conter a solda. Os principais tipos de chanfros são os seguintes.

CHANFRO EM “J” CHANFRO EM “DUPLO J”

CHANFRO EM “U” CHANFRO EM “DUPLO U”

CHANFRO EM “V” CHANFRO EM “X”

CHANFRO EM “MEIO V” CHANFRO EM “K”

CHANFRO RETO OU SEM CHANFRO

FIGURA 17 - TIPOS DE CHANFROS (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.32 Face do chanfro - Superfície de um componente, preparada previamente, para conter a solda

2.7.1.33 Face da raiz - Parte da face do chanfro adjacente à raiz da junta

FIGURA 18 - FACE DO CHANFRO E FACE DA RAIZ (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.34 Raiz da junta - Porção da junta a ser soldada onde os membros estão o mais próximo possível entre si.

FIGURA 19 - RAIZ DA JUNTA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.35 Abertura da raiz - Separação entre os membros a serem unidos na raiz da junta

2.7.1.36 Ângulo do bisel - Ângulo formado entre a borda preparada do componente e um plano perpendicular à superfície deste componente

2.7.1.37 Ângulo do chanfro - Ângulo integral entre as bordas preparadas dos componentes

FIGURA 20 - ABERTURA DA RAIZ, ÂNGULOS DE CHANFRO E BISEL (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.38 Cobre-juntas - Material colocado na parte posterior da junta a ser soldada, para suportar o metal fundido, durante a soldagem.

2.7.1.39 Revestimento do chanfro - Revestimento com um ou mais camadas de solda, depositado na face do chanfro, destinado a prover uma transição favorável para a realização subsequente da soldagem.

2.7.1.40 Junta soldada - União, obtida por soldagem, de 2 ou mais componentes incluindo zona fundida, zona de ligação, zona afetada pelo calor e metal de base nas proximidades da solda.

2.7.1.41 Goivagem - Operação pela qual se forma um bisel ou um chanfro através de remoção de material.

2.7.1.42 Ponteamento ou solda de fixação - Uma solda feita para fixar os membros de uma junta em posição de alinhamento até que a solda seja feita.

2.7.1.43 Metal depositado - Metal de adição depositado durante a operação de soldagem.

2.7.1.44 Solda - A coalescência localizada de metais ou não-metais, produzida pelo aquecimento dos materiais à temperatura de soldagem, com ou sem aplicação de pressão, ou pela aplicação de pressão apenas, e com ou sem o uso de metal de adição.

2.7.1.45 Brasagem - Processo de união de materiais onde apenas o metal de adição sofre fusão. O metal de adição se distribui por capilaridade na fresta formada pelas superfícies da junta, após fundir-se a temperatura superior a 450 °C.

2.7.1.46 Solda de topo - Solda executada em uma junta de topo.

2.7.1.47 Solda em ângulo - Solda cuja seção transversal apresenta-se aproximadamente triangular, com um ângulo geralmente reto entre as superfícies a serem unidas.

2.7.1.48 Solda autógena - Solda executada por fusão de materiais sem a participação de metal de adição.

2.7.1.49 Solda de aresta - Solda executada numa junta de aresta.

FIGURA 21 - SOLDA DE ARESTA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.50 Solda de costura - Solda contínua executada entre ou em cima de membros sobrepostos. A solda contínua pode consistir de um único cordão de solda ou de uma série de soldas por pontos sobrepostos

FIGURA 22 - SOLDA DE COSTURA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.51 Solda descontínua - Solda na qual a continuidade é interrompida por espaçamentos sem solda.

2.7.1.52 Solda descontínua coincidente ou solda em cadeia - Solda descontínua, executada em ambos os lados de uma junta de ângulo, composta por cordões igualmente espaçados, de modo que um trecho de cordão se oponha ao outro.

FIGURA 23 - SOLDA DESCONTÍNUA COINCIDENTE (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.53 Solda descontínua intercalada ou solda em escalão - Solda descontínua, executada em junta de ângulo, geralmente em T, composta por cordões igualmente espaçados, de modo que um trecho dos cordões se oponha a uma parte não soldada.

FIGURA 24 - SOLDA DESCONTÍNUA INTERCALADA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.54 Solda de selagem - Solda executada com a finalidade de impedir vazamentos.

2.7.1.55 Solda de tampão - Solda executada em um furo circular ou não, localizado em uma das superfícies de uma junta sobreposta ou em T, que une um componente ao outro. As paredes do furo podem ser paralelas ou não e o furo pode ser parcial ou totalmente preenchido com metal de solda.

FIGURA 25 - SOLDA DE TAMPÃO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.56 Solda em chanfro - Solda executada em uma junta, com bisel previamente preparado.

2.7.1.57 Solda homogênea - Solda executada de modo que a composição química do metal de solda seja próxima à do metal de base.

2.7.1.58 Solda heterogênea - Solda executada de modo que a composição do metal de solda seja significativamente diferente da composição do metal de base.

2.7.1.59 Solda por pontos - Solda executada entre ou sobre membros sobrepostos, cuja fusão ocorre entre as superfícies em contato ou sobre a superfície externa de um dos componentes. A seção transversal da solda no plano da junta é aproximadamente circular.

FIGURA 26 - SOLDA POR PONTOS (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.60 Solda provisória - Solda destinada a manter fixas uma ou mais peças em um equipamento ou estrutura para uso temporário no manuseio, movimentação ou transporte do equipamento ou da estrutura.

2.7.1.61 Posição horizontal - Em soldas em ângulo, posição na qual a soldagem é executada na parte superior de uma superfície aproximadamente horizontal e contra uma superfície aproximadamente vertical; em soldas em chanfro, posição de soldagem na qual o eixo da solda está num plano aproximadamente horizontal, e a face da solda fica num plano aproximadamente vertical.

2.7.1.62 Posição plana - Posição de soldagem na qual a face da solda fica em um plano aproximadamente horizontal, sendo usada para soldar a parte superior da junta.

2.7.1.63 Posição sobre-cabeça - Posição na qual a soldagem é executada pelo lado inferior da junta.

2.7.1.64 Posição vertical - Posição de soldagem na qual o eixo da solda está em um plano aproximadamente vertical

2.7.1.65 Camada - Deposição de 1 ou mais passes consecutivos dispostos lado a lado

2.7.1.66 Cordão de solda - Depósito de solda resultante de um passe

2.7.1.67 Passe ou passe de solda - Progressão simples de uma operação de soldagem ou revestimento. O resultado de um passe é um cordão de solda

2.7.1.68 Sequência de soldagem - Ordem pela qual são executadas as soldas de um equipamento ou de uma estrutura.

FIGURA 27 - PASSES E CAMADAS (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.69 Passe de solda oscilante - Passe realizado com oscilação transversal.

FIGURA 28 - PASSE DE SOLDA OSCILANTE (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.70 Passe de solda estreito - Passe realizado sem movimeno oscilatório apreciável.

FIGURA 29 - PASSE DE SOLDA ESTREITO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.71 Passe à ré ou sequência à ré - Uma sequência longitudinal na qual os passes de solda são executados na direção oposta à progressão da soldagem.

2.7.1.72 Face da solda - Superfície exposta da solda, pelo lado por onde a solda foi executada.

2.7.1.73 Margem da solda - Junção entre a face da solda e o metal de base.

2.7.1.74 Raiz da solda - Porção da solda na parte oposta à face.

2.7.1.75 Reforço da face - Reforço da solda no lado da junta pelo qual foi feita a soldagem.

2.7.1.76 Reforço da raiz - Metal de solda em excesso, na parte posterior da solda, além do necessário para preencher a junta.

2.7.1.77 Reforço de solda - Metal depositado em excesso, além do necessário para preencher a junta.

FIGURA 30 - SOLDA EM ÂNGULO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

FIGURA 31 - SOLDA DE TOPO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

FIGURA 32 - RAIZ DA SOLDA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.78 Dimensão da solda:

Para solda em ângulo - Para soldas em ângulo de pernas iguais, é o comprimento dos catetos do maior triângulo retângulo isósceles que pode ser inscrito dentro da seção transversal da solda. Para soldas em ângulo de pernas desiguais, são os comprimentos dos catetos do maior triângulo retângulo que pode ser inscrito dentro da seção transversal da solda

Para Solda em chanfro - Distância da face à raiz da solda (ou entre faces, nas juntas soldadas em ambos os lados) excluído(s) o(s) reforço(s) de solda e/ou excesso de penetração.

2.7.1.79 Garganta de solda - Dimensão de uma solda em ângulo que determina a distância entre:

a) a raiz da junta e a hipotenusa do maior triângulo retângulo inscrito na seção transversal da solda: garganta teórica

b) a raiz da solda e a face da solda: garganta real

c) a raiz da solda e a face da solda menos o reforço: garganta efetiva

2.7.1.80 Penetração da junta - A profundidade que a solda alcança na junta, desde a sua face, excluindo o reforço.

2.7.1.81 Penetração da raiz - A profundidade que a solda alcança na raiz da junta.

2.7.1.82 Perna de solda - Distância mínima da raiz da junta à margem da solda em ângulo.

FIGURA 33 - SOLDA EM ÂNGULO CONVEXA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

FIGURA 34 - SOLDA EM ÂNGULO CÔNCAVA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

FIGURA 35 - SOLDA EM ÂNGULO COM FALTA DE FUSÃO (Fonte: NORMA PETROBRAS

N-1438)

FIGURA 36 - SOLDA EM ÂNGULO COM ABERTURA NA RAIZ (Fonte: NORMA

PETROBRAS N-1438)

FIGURA 37 - SOLDA EM ÂNGULO COM PERNAS DESIGUAIS (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

FIGURA 38 - PENETRAÇÃO DA JUNTA E PENETRAÇÃO DA RAIZ (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.83 Área do metal de solda - A área do metal de solda medida na seção transversal de uma solda;

2.7.1.84 Face de fusão - Superfície do metal de base a ser fundida durante a soldagem;

2.7.1.85 Interface da solda ou zona de ligação - A interface entre o metal de solda e o metal de base em uma solda por fusão, entre os metais de base em uma solda no estado sólido sem metal de adição ou entre o metal de adição e o metal base em uma solda no estado sólido com metal de adição e em uma brazagem;

2.7.1.86 Metal de solda - Região fundida durante a soldagem. Ver termo área do metal de solda;

2.7.1.87 Profundidade de fusão - Distância que a fusão atinge no metal de base ou no passe anterior, a partir da superfície fundida durante a soldagem;

2.7.1.88 Zona afetada pelo calor ou zona afetada termicamente - Região do metal de base que não foi fundida durante a soldagem, mas cujas microestrutura e propriedades mecânicas foram alteradas devido ao calor da soldagem;

2.7.1.89 Zona de fusão - Área do metal de base fundida, determinada sobre a seção transversal de uma solda:

FIGURA 39 - ZONAS DE UMA SOLDA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1438)

2.7.1.90 Corpo de prova - Amostra retirada de uma peça de teste para executar ensaios mecânicos, químicos ou metalográficos.

2.7.1.91 Peça de teste - Peça soldada para qualificação de procedimento de soldagem ou para qualificação de soldadores ou operadores de soldagem ou ainda para efeito de teste de produção. Esta pode ser uma chapa de teste ou um tubo de teste.

2.7.1.92 Equipamento - Produto soldado da fabricação, construção ou montagem, tais como: vaso de pressão, tanque, tubulação, oleoduto e gasoduto.

2.7.1.93 Equipamentos de soldagem - Máquinas, ferramentas, instrumentos, estufas e dispositivos empregados na operação de soldagem.

2.7.1.94 Pós-aquecimento - Aplicação de calor na junta soldada, brasada ou cortada imediatamente após a soldagem, de brasagem ou de corte.

2.7.1.95 Preaquecimento - Aplicação de calor ao metal de base imediatamente antes da operação de soldagem, brasagem ou corte.

2.7.1.96 Tensão residual de soldagem - Tensão residual proveniente de um processo de soldagem presente em um membro que esteja livre de forças externas ou gradientes térmicos.

2.7.2 Descontinuidades em juntas soldadas

2.7.2.1 Abertura de arco - Imperfeição local na superfície do metal de base resultante da abertura do arco elétrico.

FIGURA 40 - ABERTURA DE ARCO

2.7.2.2 Ângulo excessivo de reforço - Ângulo excessivo entre o plano da superfície do metal de base e o plano tangente ao reforço de solda, traçado a partir da margem da solda

FIGURA 41 - ANGULO EXCESSIVO DO REFORÇO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.3 Reforço excessivo - Excesso de metal da zona fundida, localizado na face da solda

FIGURA 42 - REFORÇO EXCESSIVO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.4 Deposição insuficiente - Insuficiência de metal na face da solda

FIGURA 43 - DEPOSIÇÃO INSUFICIENTE (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.5 Inclusão de escória - Material não metálico retido na zona fundida, podendo ser:

alinhada (figuras a/b);

isolada (figura c);

agrupada (figura d).

FIGURA 44 - INCLUSÃO DE ESCÓRIA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.6 Poro - Vazio arredondado, isolado e interno à solda.

2.7.2.7 Poro superficial - Poro que emerge à superfície da solda.

2.7.2.8 Porosidade - Conjunto de poros distribuídos de maneira uniforme, entretanto não alinhado.

FIGURA 45 - POROSIDADE (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.9 Porosidade agrupada - Conjunto de poros agrupados.

FIGURA 46 - POROSIDADE AGRUPADA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.10 Porosidade alinhada - Conjunto de poros dispostos em linha, segundo uma direção paralela ao eixo longitudinal da solda.

FIGURA 47 - POROSIDADE ALINHADA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.11 Porosidade vermiforme - Conjunto de poros alongados ou em forma de espinha de peixe situados na zona fundida

FIGURA 48 - POROSIDADE VERMIFORME (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.12 Rechupe de cratera - Falta de metal resultante da contração da zona fundida, localizada na cratera do cordão de solda

FIGURA 49 - RECHUPE DE CRATERA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.13 Respingos - Glóbulos de metal de adição transferidos durante a soldagem e aderidos à superfície do metal de base ou à zona fundida já solidificada.

FIGURA 50 - RESPINGOS

2.7.2.14 Sobreposição - Excesso de metal da zona fundida sobreposto ao metal de base na margem da solda, sem estar fundido ao metal de base.

FIGURA 51 - SOBREPOSIÇÃO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.15 Solda em ângulo assimétrica - Solda em ângulo, cujas pernas são significativamente desiguais em desacordo com a configuração de projeto

FIGURA 52 - SOLDA EM ÂNGULO ASSIMÉTRICA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.16 Concavidade excessiva - Solda em ângulo com a face excessivamente côncava

FIGURA 53 - CONCAVIDADE EXCESSIVA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.17 Convexidade Excessiva - Solda em ângulo com a face excessivamente convexa

FIGURA 54 - CONVEXIDADE EXCESSIVA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.18 Inclusão metálica - Metal estranho retido na zona fundida.

2.7.2.19 Trinca - Descontinuidade bidimensional produzida pela ruptura local do material.

2.7.2.20 Trinca de cratera - Trinca localizada na cratera do cordão de solda, podendo ser:

a) longitudinal

b) transversal

c) Irradiante

FIGURA 55 - TRINCA DE CRATERA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.21 Trinca interlamelar - Trinca em forma de degraus, situados em planos paralelos à direção de laminação, localizada no metal de base, próxima à zona fundida

FIGURA 56 - TRINCA INTERLAMELAR (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.22 Trinca irradiante - Conjunto de trincas que partem de um mesmo ponto, podendo estar localizada:

a) na zona fundida

b) na zona afetada termicamente

c) no metal de base

FIGURA 57 - TRINCA IRRADIANTE (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.23 Trinca longitudinal - Trinca com direção aproximadamente paralela ao eixo longitudinal do cordão de solda, podendo estar localizada:

FIGURA 58 - TRINCA LONGITUDINAL (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.24 Trinca na margem - Trinca que se inicia na margem da solda, localizada geralmente na zona afetada termicamente

FIGURA 59 - TRINCA NA MARGEM (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.25 Trinca na raiz - Trinca que se inicia na raiz da solda, podendo estar localizada:

a) na zona fundida


FIGURA 60 - TRICA NA RAIZ (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.26 Trinca ramificada - Conjunto de trincas que partem de uma trinca, podendo estar localizado:

a) na zona fundida


c) no metal de base

FIGURA 61 - TRINCA RAMIFICADA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.27 Trinca sob cordão - Trinca localizada na zona afetada termicamente não se estendendo à superfície da peça

FIGURA 62 - TRINCA SOB CORDÃO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.28 Trinca transversal - Trinca com direção aproximadamente perpendicular ao eixo longitudinal do cordão de solda, podendo estar localizada:

a) na zona fundida


c) no metal de base

FIGURA 63 - TRINCA TRANSVERSAL (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.29 Mordedura - Depressão sob a forma de entalhe, no metal de base acompanhando a margem da solda.

FIGURA 64 - MORDEDURA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.30 Mordedura na raiz - Mordedura localizada na margem da raiz da solda.

FIGURA 65 - MORDEDURA NA RAIZ (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.31 Cavidade alongada - Vazio não arredondado com a maior dimensão paralela ao eixo da solda podendo estar localizado:

a) na solda

b) na raiz da solda

FIGURA 66 - CAVIDADE ALONGADA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.32 Concavidade - Reentrância na raiz da solda, podendo ser:

a) central, situada ao longo do centro do cordão

b) lateral, situada nas laterais do cordão

FIGURA 67 - CONCAVIDADE (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.33 Falta de fusão - Fusão incompleta entre a zona fundida e o metal de base ou entre passes da zona fundida, podendo estar localizada:

Na zona de ligação (figura a);

Entre os passes (figura b);

Na raiz da solda (figuras c; d)

FIGURA 68 - FALTA DE FUSÃO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.34 Falta de penetração - Insuficiência de metal na raiz da solda

FIGURA 69 - FALTA DE PENETRAÇÃO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.35 Penetração excessiva - Metal da zona fundida em excesso na raiz da solda.

FIGURA 70 - PENETRAÇÃO EXCESSIVA (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.36 Perfuração - Furo na solda ou penetração excessiva localizada, resultante da perfuração do banho de fusão durante a soldagem.

FIGURA 71 - PERFURAÇÃO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.37 Deformação angular - Distorção angular da junta soldada em relação à configuração de projeto, exceto para junta soldada de topo

FIGURA 72 - DEFORMAÇÃO ANGULAR (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.38 Desalinhamento - Junta soldada de topo, cujas superfícies das peças, embora paralelas, apresentam-se desalinhadas, excedendo à configuração de projeto

FIGURA 73 - DESALINHAMENTO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.2.39 Embicamento - Deformação angular de junta soldada de topo

FIGURA 74 - EMBICAMENTO (Fonte: NORMA PETROBRAS N-1738)

2.7.3 Processos de soldagem

Processo utilizado para unir materiais pelo aquecimento destes a temperaturas adequadas, com ou sem aplicação de pressão, com ou sem aplicação de metal de adição. À seguir, veremos os mais utilizados.

2.7.3.1 Eletrodo revestido

Soldagem com eletrodo revestido (SMAW) é a união de metais pelo aquecimento oriundo de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada.

FIGURA 75 - PROCESSO DE SOLDAGEM POR ELETRODO REVESTIDO

Equipamento de soldagem:

O equipamento consiste de uma fonte de energia, cabos de ligação, um porta- eletrodos (alicate de eletrodo), um grampo (conector de terra), e o eletrodo (consumível).

FIGURA 76 - EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM PARA ELETRODO REVESTIDO

A energia elétrica pode ser tanto em corrente alternada como corrente contínua.

Quando a corrente é contínua temos dois tipos de polaridade:

Polaridade direta - Quando o eletrodo é ligado ao pólo negativo;

Polaridade inversa - Quando o eletrodo é ligado ao pólo positivo.

Eletrodos:

Os eletrodos revestidos possuem as seguintes funções:

Isolamento - Evitando aberturas de arco laterais e orientando o arco para locais de interesse.

Ionização - Contém silicatos de sódio e potássio que ionizam a atmosfera do arco.

Funções Físicas e Mecânicas - Forma uma atmosfera protetora para gotículas do metal contra ação do hidrogênio e oxigênio. O revestimento forma uma escória que protege o cordão de solda da oxidação. Proporciona controle da taxa de resfriamento e contribui no aspecto visual do cordão.

Funções Metalúrgicas - O revestimento pode contribuir com elementos de liga e outros elementos.

Características e aplicações:

Pode ser usado para soldar em todas as posições;

Solda a maioria dos aços e alguns metais não ferrosos;

Usado em soldas de revestimento;

Normalmente usado para soldar entre 2 mm e 200mm.

Vantagens:

Baixo custo;

Versatilidade;

Operação em locais de difícil acesso.

Limitações:

Lento devido à baixa taxa de deposição e necessidade de remoção de escória;

Requer habilidade manual do soldador.

2.7.3.2 Arco submerso

Soldagem a arco submerso (SAW) une metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico, entre um eletrodo nú e o metal de base. O arco está submerso e coberto por uma camada de material granular fusível denominado fluxo.

FIGURA 77 - PROCESSO DE SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO


A soldagem a arco submerso é um processo normalmente automático podendo ser encontrado como semiautomático, em que a alimentação do consumível e o

comprimento do arco são controlados pelo alimentador de arame ou fita e pela fonte de energia. No processo automático, um mecanismo de avanço movimenta o cabeçote de soldagem ao longo da peça, e normalmente um sistema de recuperação do fluxo granular não utilizado (ver Figura 5.5). Na soldagem de união de cilindros, o cabeçote de soldagem permanece fixo e o conjunto se movimenta através de posicionadores giratórios.

FIGURA 78 - EQUIPAMENTOS PARA SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO


Aplicado à indústria naval, fabricação de perfis estruturais, vasos de pressão, etc;

Pode ser usado para soldar seções finas ou espessas (5mm até acima de 200mm);

Usado principalmente nos aços carbono, de baixa liga e inoxidáveis (não é adequado para todos os metais e ligas);

Soldagem geralmente na posição plana, com pouca aplicação na posição horizontal em juntas de ângulo.

As soldas normalmente têm boa ductilidade, alta tenacidade ao entalhe, contém baixo teor de hidrogênio, alta resistência à corrosão e propriedades no mínimo iguais àquelas que são encontradas no metal de base.

Usado para soldas de topo, em ângulo, de tampão e, também, realizar soldas de revestimento.

Na soldagem de juntas de topo com raiz aberta, um cobre-juntas é requerido.

Na soldagem de revestimento o metal de adição usado é, normalmente, uma fita.

Vantagens:

Bom acabamento;

Soldas com bom grau de compacidade;

Arco elétrico não produz radiações prejudiciais às pessoas.

Limitações e desvantagens:

Requer ajuste preciso das peças a serem soldadas;

Aplica-se somente para posições plana e horizontal;

Soldas tendem a ter baixa tenacidade devido a grande energia de soldagem do processo.

2.7.3.3 TIG

Soldagem TIG é a união de metais pelo aquecimento destes com um arco entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça.

FIGURA 79 - PROCESSO DE SOLDAGEM TIG


A soldagem TIG é usualmente um processo manual, mas pode ser mecanizado e até mesmo automatizado. O equipamento necessita ter:

Um porta-eletrodos com passagem de gás e um bico para direcionar o gás protetor ao redor do arco e um mecanismo de garra para conter e energizar um eletrodo de tungstênio, denominado pistola;

Um suprimento de gás de proteção;

Um fluxímetro e regulador-redutor de pressão do gás;

Uma fonte de energia com características volt-ampere idênticas ao do eletrodo revestido;

Uma fonte de alta frequência;

Um suprimento de água de refrigeração, se a pistola for refrigerada a água.

FIGURA 80 - EQUIPAMENTOS PARA SOLDAGEM TIG (Fonte: Apostila de soldagem TIG - SENAI)

Os eletrodos de tungstênio usados na soldagem TIG são de várias classificações e os requisitos destes são dados na norma AWS A 5.12.

Metais de Adição:

Uma ampla variedade de metais e ligas estão disponíveis para utilização como metais de adição no processo de soldagem TIG.

Os metais de adição, se utilizados, normalmente são similares ao metal que está sendo soldado.

Gases de Proteção:

Argônio;

Hélio;

Mistura Argônio + Hélio.

Características de Aplicação:

É adequado para espessuras finas dado ao excelente controle que o soldador tem da poça de fusão.

O processo pode ser aplicado em locais que não necessitam de metal de adição (solda autógena).

É usado tanto para soldagem de metais ferrosos como de não ferrosos.

Usado extensamente para execução dos passes de raiz de tubulações.

Embora tenha um alto custo inicial e baixa produtividade, estes são compensados pela possibilidade de se soldar muitos tipos de metais, de espessura e em posições não possíveis por outros processos, bem como pela obtenção de soldas de alta qualidade.

Pode-se soldar praticamente qualquer metal inclusive alumínio, magnésio, titânio, cobre, que são difíceis de soldar por outros processos de soldagem.

Requer uma boa limpeza das juntas a serem soldadas e um treinamento extenso do soldador.

A faixa de espessura é de 0,1mm a 50mm.

Vantagens:

Produz soldas de excelente qualidade;

Permite soldar uma ampla variedade de metais.


Baixa taxa de deposição;

Requer soldadores muito bem treinados;

O arco elétrico produz intensamente radiação ultravioleta.

2.7.3.4 MIG / MAG

A soldagem MIG/MAG usa o calor de um arco elétrico entre um eletrodo nu alimentado de maneira contínua e o metal de base. O calor funde o final do eletrodo e a superfície do metal de base para formar a solda. A proteção do arco e da poça de solda fundida é feita inteiramente por um gás alimentado externamente, o qual pode ser inerte, ativo ou uma mistura destes.

FIGURA 81 - PROCESSOS DE SOLDAGEM MIG/MAG (Fonte: Apostila FBTS Inspeção de soldagem)

O que diferencia o processo MIG do MAG é o gás de proteção.

Processo MIG (Metal Inert Gas): utiliza um gás inerte:

Processo MAG (Metal Active Gas): utiliza um gás ativo ou mistura de gases ativos e inertes:


O equipamento de soldagem MIG/MAG consiste de uma pistola de soldagem uma fonte de energia, um suprimento de gás de proteção, e um sistema de acionamento de arame.

FIGURA 82 - EQUIPAMENTOS PARA SOLDAGEM MIG/MAG (Fonte: Catálogo de arames ESAB)

Modos de transferência do metal de adição:

Transferência globular – O metal se transfere do eletrodo para a peça como glóbulos com diâmetro maior que o do eletrodo.

Transferência por spray ou por pulverização axial – O metal de adição fundido se transfere através do arco como gotículas finas.

Transferência por curto circuito – A fusão inicia-se globularmente e a gota vai aumentando de tamanho até tocar a poça de fusão, produzindo um curto circuito e extinguindo o arco.

Transferência por arco pulsado – Mantém um arco de corrente baixa como elemento de fundo e sobrepõe sobre essa corrente baixa, pulsos de corrente alta. A transferência do metal de adição é pelo jato de gotículas durante esses pulsos.

Funções dos gases de proteção:

Finalidade principal: proteger a solda da contaminação atmosférica;

O gás influi no tipo de transferência, na profundidade de penetração (profundidade de fusão) e no formato do cordão;

Argônio e hélio (MIG) são gases de proteção usados para soldar a maioria dos metais não-ferrosos;

O dióxido de carbono (MAG) é largamente usado para a soldagem de aços doces (aço carbono de baixo carbono).

Funções dos eletrodos:

Os eletrodos são similares ou idênticos na composição aqueles dos outros processos de soldagem que utilizam eletrodos nus, sendo que, para o caso específico da soldagem MAG, contém elementos desoxidantes, tais como silício e manganês, em percentuais determinados;

Como uma regra, as composições do eletrodo e do metal de base devem ser tão similares quanto possível, sendo que, especificamente para o processo MAG, deve ser levado em conta o acréscimo de elementos desoxidantes.

Características de aplicações:

Produz soldas de alta qualidade;

A possibilidade de inclusão de escória semelhante ao processo eletrodo revestido ou arco submerso é mínima. Pode ocorrer a inclusão de uma escória vítrea, característica do processo, se a limpeza interpasse não for feita de maneira adequada;

Hidrogênio na solda é praticamente inexistente;

Solda em todas as posições, dependendo do eletrodo e do gás ou gases usados;

Pode soldar a maioria dos metais e ser utilizado inclusive para a deposição de revestimento superficial;

Tem capacidade para soldar espessuras acima de 0,5mm.

Vantagens:

Alta taxa de deposição;

Baixo teor de hidrogênio combinado com alta energia de soldagem.


Limitado à posição plana, exceto na transferência por curto circuito ou por arco pulsante;

Grande risco de ocorrência de falta de fusão.

2.4.3.4 Arame tubular

Processo de soldagem que produz o aquecimento dos metais com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico tubular, consumível e o metal de base. A proteção do arco e do cordão é feita por um fluxo de soldagem contido dentro do eletrodo, que pode ser suplementado por uma proteção gasosa adicional, fornecida por uma fonte externa.

Foi desenvolvido visando unir as vantagens do processo de soldagem MIG/MAG com as do processo com eletrodo revestido.

Existem dois tipos de arames tubulares:

Autoprotegido - a proteção do arco e da poça de fusão é feita unicamente pela queima do fluxo em pó;

FIGURA 83 - ARAME TUBULAR AUTOPROTEGIDO (Fonte: Welding Handbook - AWS)

Com proteção adicional de gás - além dos gases gerados pelo fluxo, é utilizado um gás adicional para a proteção.

FIGURA 84 - ARAME TUBULAR COM PROTEÇÃO ADICIONAL DE GÁS (Fonte: Welding Handbook - AWS)

Equipamentos de soldagem:

O equipamento de soldagem com arame tubular é bastante próximo do utilizado no processo MIG/MAG. Devem ser feitas, porém, as seguintes ressalvas:

A fonte tem capacidade de gerar maior intensidade de corrente;

As pistolas, em casos onde a intensidade de corrente seja elevada, são, usualmente, refrigeradas com água ou ar;

No processo auto protegido o sistema de gás de proteção é inexistente.

Modos de transferência do metal de adição:

São os mesmos descritos nos processos MIG e MAG.

Eletrodos – são arames tubulares ocos, com a alma formada por um fluxo fusível.

Gases de proteção – são utilizados conforme requerido pela especificação do eletrodo. Os gases normalmente utilizados são:

Dióxido de carbono;

Argônio + 2% de Oxigênio;

Argônio + 18 a 25% de dióxido de carbono.


A elevada taxa de deposição aliada a uma solda de boa qualidade encontra uma vasta aplicação nas diversas áreas da indústria.

Um cuidado especial deve ser tomado pelo soldador durante a remoção da escória formada sobre cada passe depositado, a fim de evitar inclusões na junta soldada.

Vantagens:

Alta taxa de deposição;

Ótimo acabamento;

Baixo teor de hidrogênio combinado com alta energia de soldagem.

Limitações:

Aplicável somente em aços carbono e aços inoxidáveis;

Soldagem fora da posição plana restrita às transferências por curto-circuito ou por arco pulsado.

2.7.3.4 Soldagem a gás

Soldagem a gás é todo processo que utiliza um gás combustível combinado com o oxigênio para efetuar a união de metais.

FIGURA 85 - PROCESSO DE SOLDAGEM A GÁS (Fonte: Apostila FBTS Inspeção de soldagem)

Equipamentos de soldagem:

Este consiste em cilindros de gás combustível e cilindros de oxigênio com reguladores para cada mangueira, e de maçarico de soldagem. O maçarico desempenha a função de misturador do gás combustível com o oxigênio para prover o tipo de chama adequado para a soldagem.

FIGURA 86 - EQUIPAMENTOS PARA SOLDAGEM A GÁS

Tipos e funções dos gases:

Há uma grande variedade de gases disponíveis para soldagem e corte a gás. Normalmente, o acetileno é o preferido para a soldagem. O acetileno é um hidrocarboneto que contém uma porcentagem maior de carbono em peso do que qualquer outro gás hidrocarboneto combustível.

Tipos e funções dos consumíveis:

O metal de adição não tem requisito específico de composição química. Um fluxo de soldagem é também requerido para alguns metais a fim de manter a limpeza do metal de base e para ajudar na remoção de filmes de óxidos da superfície.

Tipos de chama:

Se chamarmos de R a relação entre o volume de oxigênio e o volume de acetileno participantes da combustão, podemos definir três tipos de chama: normal, redutora e oxidante.

Chama normal: quando temos R = 1.

Chama redutora: quando R < 1, maior quantidade de acetileno.

Chama oxidante: quando R > 1 há sobra de oxigênio.


A soldagem a gás é normalmente aplicada aos aços carbono, aços liga e ferros fundidos;

Na indústria do petróleo é utilizada na soldagem de tubos de pequeno diâmetro e espessura, e na soldagem de revestimento resistente à abrasão;

A soldagem a gás é bem aceita para união de seções finas de tubo e chapa de diâmetros pequenos. Soldas em seções espessas não são econômicas, mas podem ser adequadas para serviços de reparos;

Neste processo, o projeto da junta é uma variável importante e deve ser levada em consideração.

Maior abertura da raiz de certas juntas é necessária para permitir penetração total.

Vantagens:

Custo relativamente baixo;

Altamente portátil;

Solda em todas as posições;

O equipamento não depende de energia elétrica;

O equipamento é versátil podendo ser usado para soldagem e para brasagens.

Desvantagens:

Baixa taxa de deposição;

Requer grande habilidade dos soldadores;

Produz o superaquecimento das peças ocasionando deformações;

Risco de explosão dos cilindros de gases.

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