Avaliacao Das Principais Descontinuidades Encontradas Nas Juntas Soldadas

7/30/2019 Avaliacao Das Principais Descontinuidades Encontradas Nas Juntas Soldadas

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CONSTRUMETAL CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUO METLICASo Paulo Brasil 31 de agosto a 2 de setembro, 2010

Avaliao das Principais Descontinuidades Encontradas nas

Juntas Soldadas, Causas e Possveis Solues.

Paulo Rogerio Santos de Novais *

* Tecnlogo Mecnico em Soldagem Atuou como Instrutor do Departamento de Soldagem

da FATEC / SP Atualmente trabalha na Belgo Bekaert Arames Ltda.

Resumo:

Os processos de soldagem utilizados para a fabricao e montagem de estruturas

metlicas, podem apresentar diversos tipos de descontinuidades, ou defeitos, quecomprometem a integridade, o desempenho, a competitividade e a qualidade das

estruturas metlicas.

Esse trabalho tem por objetivo, apresentar e detalhar as principais descontinuidades

observadas nos processos de soldagem, Eletrodos Revestidos (SMAW), MIG/MAG

(GMAW) e Arco Submerso (SAW).

Processos esses que so utilizados freqentemente na fabricao e montagem de estruturas

e conjuntos soldados, suas causas potenciais, a correta forma de minimizar e corrigir essas

distores.

Palavras-Chave: processos de soldagem; descontinuidades e solues.

1. Introduo:

Atualmente, as estruturas metlicas no mercado nacional so produzidas e montadas em

campo, atravs dos processos de soldagem, Eletrodos Revestidos (SMAW), MIG/MAG(GMAW) e Arco Submerso (SAW) utilizados na fabricao de estruturas metlicas.

A nomenclatura dos processos de soldagem, utilizadas nesse artigo, ser adotada

conforme definio daAWS American Welding Society.

As descontinuidades geralmente so geradas por desvio do processo de soldagem, falha

operacional, falhas dos equipamentos ou acessrios.

Esses desvios podem aparecer de forma isolada ou combinada.


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CONSTRUMETAL CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUO METLICASo Paulo Brasil 31 de agosto, 1 e 2 de setembro, 2010

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Os processos de soldagem possuem caractersticas diferenciadas, com suas vantagens,

aplicabilidade e limitaes.

A correta escolha do processo, bem como conhecer as possveis descontinuidades, e a

forma de minimiz-las uma importante ferramenta para as empresas no controle de

custos, segurana da estrutura e garantia da Qualidade, sejam fabricantes de estruturas

metlicas ou montadoras, tanto em conjuntos de pequeno e grande porte.

2. Definio de Descontinuidade:

Descontinuidade a interrupo fsica causada em um material pela abertura de uma trinca ou

pela presena de um segundo material: gs, incluso de escria; so comumente chamadas de

defeitos em soldagem.As descontinuidades podem ser classificadas quanto origem e a forma.

Com relao origem, as descontinuidades podem ser:

Geomtricas

Metalrgicas

Com relao forma, podem ser:

Planas

Volumtricas

2.1 Descontinuidades Geomtricas:

So geradas na etapa de montagem e de soldagem. Os exemplos mais comuns so falta defuso, de penetrao e mordedura, desalinhamento, superposio, deposio insuficiente.

2.2 Descontinuidades Metalrgicas:

So originados por fenmenos metalrgicos presente na poa de fuso como o refino, a

desoxidao, a desgaseificao e as transformaes de fases no estado slido, estas tanto na

zona fundida (ZF) quanto na zona afetada pelo calor (ZAC).


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2.3 Descontinuidades Planas:

Apresentam praticamente duas dimenses: o caso das trincas de solidificao e das trincas

introduzidas por hidrognio, da falta de fuso e penetrao.

Essas descontinuidades geram uma concentrao de tenso muito elevada nas suas

extremidades e geralmente devem ser reparadas.

2.4 Descontinuidades Volumtricas:

Apresentam trs dimenses: poros, incluses de escria e incluses de tungstnio, no caso do

processo TIG (GTAW).

Apresentam concentrao de tenso bem menor que as descontinuidades planas e, por isso,

so menos crticas que estas.

3. Principais Descontinuidades em Soldagem:

Podemos observar diversos tipos de descontinuidades, sendo as principais:

Porosidade; Falta de fuso / Falta de Penetrao;

Respingos;

Mordeduras;

Trincas;

Incluses de escria;

4. Definio de Porosidade:

Porosidade pode ser definida como um espao vazio formado pelo aprisionamento de gs

durante a solidificao.

Pode ser esfrico ou cilndrico (alongado); gerado pela umidade do consumvel ou falha na

proteo gasosa, ou outro desvio durante o processo.

um defeito volumtrico, geralmente aceito pelas normas de qualificao de procedimentos e

soldadores at uma determinada dimenso e distribuio.

Deve ser corretamente avaliada, para que seja reparada e adequada ao critrio da norma ouespecificao do projeto. As figuras 1 e 2 apresentam exemplos de ocorrncia de porosidade.


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4.1. Porosidade Causas e Possveis Solues:

Causas: Possveis Solues: Processos deSoldagem:

Baixa vazo de gs ouobstruo da sada de gs

por respingos.

Aumentar a vazo de gs e/oulimpar o bocal regularmente

GMAW

Excesso de vazo de gs(turbulncia)

Diminuir a vazo de gs paraeliminar a turbulncia

GMAW

Excessivas correntes de ar Proteger a regio de solda dovento GMAW / SMAW

Arame oxidado ou sujo Utilizar exclusivamente arameslimpos e secos

GMAW / SAW

Proteo insuficiente devidoa elevada velocidade de

soldagem

Reduzir a velocidade GMAW

Tocha muito distante da

pea

Aproximar a tocha da pea e, ao

final da solda, mant-la sobre apoa de fuso at que se

solidifique.

GMAW

ngulo de deslocamentomuito grande.

Diminuir o ngulo dedeslocamento da tocha.

GMAW

Metal base contaminado(leo; graxa; tinta; oxidao)

Melhorar a limpeza da pea GMAW / SAW /SMAW

Tenso muito alta / Correntemuito baixa

Diminuir a tenso / aumentarcorrente

GMAW / SAW /SMAW

Contaminao do gs deproteo

Utilizar gases de proteo dealta qualidade e verificar

vazamentos, inclusive oring daguia espiral, checar pr-vazo.

GMAW

Metal Base com S>0,05%e/ou alto nvel de incluses

Utilizar metais base comS


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Tabela 1: Nomenclatura dos Processos Conforme AWS American Welding Society

Figura 1: Micrografia apresentando Porosidade Figura 2: Porosidade Superficial.

5. Definio de Falta de Fuso / Falta de Penetrao:

Falta de Fuso uma descontinuidade caracterizada pelo no coalescimento de parte do

cordo de solda, na lateral do chanfro ou entre cordes na soldagem de multipasse.

Pode ser causada pela insuficincia da energia de soldagem para fundir as laterais do chanfro

ou por algum tipo de contaminao superficial que isola termicamente a face do chanfro da

fonte de calor.

A Falta de Penetrao est relacionada ao cordo de solda, que no une completamente as

partes a serem soldadas ao longo da espessura. Isto ocorre porque parte da raiz do cordo de

solda no foram completamente fundidas.

Apresentamos na figura 3, uma junta com defeitos combinados; Mordeduras Falta de Fuso e

Respingos.

5.1. Falta de Fuso / Falta de Penetrao Causas e Possveis Solues:

Causas: Possveis Solues: Processos de Soldagem:

Parmetros de soldageminadequados

Aumentar a voltagem e avelocidade de alimentao do

arame.Reduzir a velocidade de

soldagem.Diminuir a distncia do bico de

contato pea.Reduzir o dimetro do arame.Reduzir a dimenso de cada

cordo de solda.

GMAW / SAW /SMAW

Manipulao inadequada datocha:

Tocha descentralizada nochanfro, no passe de raiz.

Inclinao excessiva da tocha

Distribuir o calor do arco emambas as faces do chanfro.

Manter a inclinao corretaAlterar o projeto da unio ou

a seqncia de montagem, GMAW


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para o lado.Falta de acesso ao chanfro.

ou ainda, usar um bocalmenor.

Desenho de chanfroinadequado:

ngulo de chanfro muitopequeno.

Face da raiz (nariz) muitogrande.

Desalinhamento.

Aumentar a abertura da raiz.Aumentar o ngulo do chanfro

Reduzir o narizReduzir o desalinhamento.

GMAW / SAW /SMAW

A poa de fuso se adianta emrelao ao arco e impede aperfeita fuso das bordas:

Velocidade de soldagem muitobaixa ou taxa de deposiomuito alta. Este defeito podeocorrer mais facilmente na

posio vertical descendente

Reduzir a dimenso de cadacordo individual. Diminuir avelocidade de alimentao de

arame na posio vertical

descendente.

GMAW / SAW /SMAW


Figura. 3: Junta com Mordedura Falta de Fuso e Respingos.

6. Definio de Respingos:

Partculas metlicas expelidas durante a soldagem por fuso e que no fazem parte da solda.

Podem ficar aderidas nas adjacncias da solda ou no.

Normalmente, o respingo, no considerado um defeito srio, a no ser que sua presena

interfira nas operaes subseqentes.

Os respingos em excesso, tambm podem ser um indicativo de que o processo no estestvel. A figura 5 ilustra uma junta com respingos.


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6.1. Respingos Causas e Possveis Solues:


Mau contato nos cabos desolda

Limpar pontos de contato eajust-los

GMAW

Distncia do bico de contato pea muito elevada

Diminuir a distncia da tocha pea

GMAW

Vazo de gs inadequada Ajustar a vazo de gs GMAW / SMAW

Controle inadequado daindutncia, especialmente na

transferncia por curto-circuito.

Ajustar indutncia (se aplicvel) GMAW / SAW

Posicionamento da tocha A tcnica de soldagem arcoquente, diminui respingos

GMAW

Com mquinas de solda

convencionais, quanto maioro teor de CO2/Gases

oxidantes, maior o nvel derespingos.

Usar misturas ricas em argnio

GMAW

Tipo de fonte e a tecnologiade construo e controle

Usar fontes que permitam oajuste fino e preciso dos

parmetros de soldagem

GMAW

Metal base contaminado(gua; leo; graxa; tinta;

oxidao)

Melhorar a limpeza da pea GMAW / SAW /SMAW

Consumvel oxidado, sujoou mido.

Utilizar exclusivamente arameslimpos e secos

GMAW / SAW /SMAW

Contaminao do gs deproteo

Utilizar gases de proteo dealta qualidade e verificar

vazamentos

GMAW

Tenso / Corrente muito alta tipo de transferncia

Ajustar Tenso Corrente evitar a transferncia Globular

GMAW / SAW / SMAW

Polaridade incorreta (CC-) Corrigir para polaridade correta(CC+)

GMAW / SAW


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Velocidade de soldagemmuito alta

Diminuir a velocidade desoldagem / ajustar aporte de

calor a velocidade de soldagemGMAW / SAW / SMAW

Composio qumica doarame inadequada

Utilizar arames comcomposies qumicas

adequadas aplicao - Apesarda baixa influncia, se

comparada a outros fatores.

GMAW / SAW

Bicos de Contatodanificados, de m

qualidade ou inadequado aplicao.

Trocar bico de contato;GMAW


Figura 4: Junta com Respingos.

7. Definio de Mordeduras:

A mordedura caracterizada pela fuso da superfcie da chapa do metal de base prxima a

margem do cordo de solda.

Dependendo da norma utilizada na fabricao do conjunto soldado a mordedura aceitvel.

Contudo, dependendo do metal base a ser soldado uma descontinuidade bastante perigosa,

visto que em alguns casos, pode criar um entalhe na zona de ligao e concentrao de

tenses nesses locais. A figura 5 apresenta uma mordedura combinada com desalinhamento

do cordo de solda.


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7.1. Mordeduras Causas e Possveis Solues:

Causas: Possveis Solues: Processos de

Soldagem:

Manipulao inadequadada tocha ou eletrodo:

Tocha descentralizada nochanfro, no passe de raiz.Inclinao excessiva da

tocha para o lado.Falta de acesso ao

chanfro.

Distribuir o calor do arco emambas as faces do chanfro.Manter a inclinao corretaAlterar o projeto da unio ou a

seqncia de montagem, ouainda, usar um bocal menor.

GMAW / SAW/ SMAW

Tenso / Corrente muito

alta tipo detransferncia

Ajustar Tenso Corrente evitar a

transferncia Globular GMAW / SAW / SMAW

Velocidade de soldagemmuito alta

Diminuir a velocidade de soldagem/ ajustar aporte de calor avelocidade de soldagem

GMAW / SAW / SMAW


Figura 5: Junta com Cordo desalinhado e Mordedura.

8. Definio de Trincas:

So consideradas as descontinuidades mais graves em soldagem. So fortes concentradores de

tenso, podendo favorecer o incio de fratura frgil na estrutura soldada. De um modo bem

simples, uma trinca pode ser considerada como o resultado da incapacidade do material em

responder as solicitaes impostas localmente pelas tenses decorrentes do processo de

soldagem.


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A aplicao localizada de calor deformando localmente o metal base, causa o aparecimento de

tenses de trao bi ou mesmo tri axiais na regio da solda. Este estado de tenses juntamente

com a fragilizao associada s mudanas microestruturais durante a soldagem ou a presena

de certos elementos (particularmente o hidrognio ), pode resultar na formao de trincas .

As trincas podem ser externas, isto atingirem a superfcie, ou totalmente internas, no sendo,

nesse caso detectveis por inspeo superficial na regio da solda. Podem ser localizada na

Zona Fundida (ZF), na Zona Termicamente Afetada (ZTA), no metal de solda e no metal

base.

Vrios mecanismos atuam para a formao de trincas nas juntas soldadas. Podendo ocorrer

durante a soldagem ( na solidificao ) , durante o resfriamento da pea horas e at mesmo

dias aps a realizao da soldagem , e mesmo quando da realizao de tratamento trmicopara alivio de tenses.

A figura 6 apresenta as Zonas e regies encontradas nas juntas soldadas, e a figura 7 ilustra

uma macrografia de uma trinca, observada em uma junta soldada pelo processo arco

submerso (SAW).

Figura 6: Regies da Junta soldada.

a ) ZTA Zona Termicamente Afetada / ZAC Zona Afetada pelo Calor.

b) Zona Fundida (ZF).c) Zona de Ligao (ZL).

d) Metal de Base (MB)

e) Cobre-Junta.


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8.1. Trincas Causas e Possveis Solues:


Projeto de junta inadequado.

Adotar chanfros e condiesgerais da junta com dimenses

adequadas.Realizar uma preparao,

ponteamento e montagemda junta com alinhamento eespaamentos adequados.

GMAW / SAW/ SMAW

Elevada restrio doscomponentes estruturais(Restrio Geomtrica)

Usar pr-aquecimento, observara montagem, Ajustar todos osparmetros de soldagem parareduzir as tenses impostas a

junta.

GMAW / SAW / SMAW

Calor excessivo na junta,causando deformaes;contraes e distores.

.Reduzir a corrente ou a tenso

Aumentar a velocidade dasoldagem.

Contrabalancear o aportetrmico.

GMAW / SAW / SMAW

Relaes DimensionaisInadequadas.

Alargar o perfil do cordo,diminuir a penetrao. GMAW / SAW/ SMAW

Cordo de solda muitopequeno (passes de raiz ou

de filete)

Reduzir a velocidade desoldagem ou aumentar a seo

transversal do cordo.

GMAW / SAW / SMAW

Fragilizao por calorcausado pela presena de

elementos como o Enxofre(S)

Utilizar consumveis com maiorteor de Manganes.

Diminuir a altura do arco.Adequar a geometria do chanfropara melhorar a diluio.

Alterar a seqncia de passespara reduzir a restrio durante

o resfriamento. Alterar oconsumvel ou metal base para

obter uma adequada relaoentre % Manganes e % de

Enxofre.

GMAW / SAW / SMAW

Tempera da Zona

termicamente Afetada(ZTA).

Realizar pr-aquecimento para

retardar o resfriamento.. GMAW / SAW/ SMAW


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Tenses Residuais muitoelevadas.

Efetuar tratamento trmico deAlivio de Tenses.

GMAW / SAW / SMAW

Fragilizao por Hidrognio.

Utilizar consumveis secos,(arames, eletrodos, gases).Remover contaminantes

superficiais, (graxas, leos,tintas de marcao)

Manter a temperatura elevadaaps a concluso da soldagem

para difuso do Hidrognio (PsAquecimento).

GMAW / SAW / SMAW


Figura 7: Macrografias de trincas soldas pelo processo arco submerso,

9. Definio de Incluses de escria:

Durante a fuso e subseqente solidificao da poa de fuso, vrias reaes se processam.

Estas reaes podem gerar partculas que, se presos no metal de solidificado, formariam

incluses. Por outro lado, vrios processos de soldagem utilizam fluxos que formam uma

escria que pode, por diversos motivos, ficar presa no metal solidificado.


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9.1. Incluso de Escria Causas e Possveis Solues:

Causas: Possveis Solues: Processos de

Soldagem:

Manipulao inadequadado bocal ou eletrodo, no

passe de raiz.

Manter a inclinao correta e amanipulao durante a soldagem

Alterar o projeto da unio ou aseqncia de montagem.

SAW / SMAW

Falha na limpeza entrepasses.

Ajustar Tenso Corrente evitar atransferncia Globular SAW / SMAW


Figura 8 Detalhe de uma radiografia apresentando incluso de escria..


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10. Descontinuidades Combinadas:

Geralmente as descontinuidades em soldagem, no aparecem de forma isolada, na pratica e

comumente observada duas ou at mais imperfeies combinadas, pois os desvios podem sersanados, corrigindo apenas uma varivel do processo.

Solucionando a causa principal da imperfeio, na maioria dos casos, conseguimos obter

juntas isentas de falhas e com Qualidade satisfatria.

essencial que os responsveis pelas atividades de soldagem, conheam todos os detalhes

dos processos de soldagem, as caractersticas metalrgicas, fsicas e qumicas envolvidas nas

juntas e as exigncias das normas e cdigos aplicveis.

Alm das descontinuidades apresentadas anteriormente, podemos observar ainda perfil desolda irregular; sobreposio, distores geomtricas, cordes desiguais, desalinhamento,

concavidade e convexidade excessiva.

As figuras 9 e 10 ilustram algumas dessas ocorrncias.

Figura 9 Juntas com perfil irregular, mordedura, incluso de Escria e Porosidade.

Figura 10 Juntas com Oxidao e incluso de escria.


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11. Proposta para Melhoria da Qualidade em Juntas Soldadas:

Para a melhoria da Qualidade das juntas soldadas so necessrias aes em vrios nveis nas

empresas, sendo que os principais so:

Investimento em treinamento, principalmente nos soldadores e montadores dos

conjuntos;

Investimento em equipamentos de tecnologia adequados aos processos de soldagem

indicados;

Utilizao de consumveis com Qualidade e desempenho reconhecido;

Padronizao e elaborao de roteiros e planos de soldagem;

Elaborao de Registros de Qualificao dos Soldadores; Elaborao de Registro de Qualificao do Procedimento de Soldagem;

Controlar e exigir Certificado de Qualidade dos consumveis; e das matrias primas

utilizadas (tubos, chapas e perfis); essencial para a montagem de data book completo

com todo histrico da obra;

Laudos da inspeo visual, de lquidos penetrantes ou qualquer outra inspeo

realizada durante a fabricao;

Emitir a ART - Anotao de Responsabilidade Tcnica da execuo da Soldagem; Avaliao por inspeo visual em 100 % das juntas soldadas, e ensaio de lquido

penetrante em todas as juntas com penetrao total, ou outro critrio aceito pelas

partes;

Orientao dos soldadores, e demais colaboradores envolvidos no processo de

soldagem, em relao regulagem dos equipamentos, tcnica de soldagem e melhores

praticas a serem empregadas em campo, visando melhor Qualidade e acabamento de

todas as juntas soldadas; Emisso dos laudos de acompanhamento de soldagem com o registro dos parmetros

reais de execuo de todos os soldadores envolvidos na obra;

Emisso dos laudos de aprovao; ou outro ensaio complementar de estanqueidade,

visando garantir a Qualidade das juntas mais criticas;

Acompanhamento do procedimento de reparo, para os desvios encontrados nos

ensaios de inspeo visual ou lquido penetrante;

Consumveis, arames, varetas e eletrodos, utilizados e demais laudos aplicveis;

Controlar a montagem e a preparao das peas para evitar desalinhamento e

espaamentos excessivos, conforme demonstrado nas figuras 11e 12.


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Figura 11. Detalhe da Estrutura Desalinhada e com espaamentos.

Figuras 12 Espaamentos Excessivos.

12. Concluso:

As normas ABNT NBR 8800, ISO 9000, AWS - D1. 1, ISO 3834, bem como suas

complementares, podem servir como uma poderosa ferramenta para a elaborao das rotinas

e validao dos processos e procedimentos de soldagem.

Para as empresas do segmento de estruturas metlicas tornarem-se mais competitivas, fundamental a mudana de atitude, o controle das etapas do processo, investimentos em

tecnologia e principalmente em treinamento em todos os nveis das empresas.

Espero que esse trabalho agregue novas informaes e traga uma nova viso para os aspectos

de Qualidade das juntas soldadas em estruturas metlicas e conjuntos soldados.


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13. Bibliografia:

1.SENAI-SP , Soldagem .Org.Selma Ziedas e Ivanisa Tatini.So Paulo, 1997 .553p( Coleo Tecnologia SENAI)

2. OKUMURA,T.,TANIGUCHI, C Engenharia de Soldagem e Aplicaes, Rio de Janeiro: LTC,1978. 461p

3.BRITO, Jos de Deus; PARANHOS , Ronaldo Como Determinar os Custos da Soldagem ,Campos dos Goytacazes RJ ParkGraf Editora Ltda., 2005, 74p

4.NOVAIS, Paulo Rogerio Santos de Notas de Aula Curso Tecnologia de Soldagem FATEC / SP So Paulo -2010

5. Marques, P.V Tecnologia da Soldagem, Belo Horizonte : Editora O LUTADOR- 1991.354p

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