Soldagem de Tubulações Soldagem de... · 2005-12-06 · segurança necessários, ... O principal processo de soldagem utilizado na instalação de tubulações é a soldagem manual

Soldagem de Tubulações

• Técnicas de soldagem • Consumíveis de soldagem • Defeitos e soluções

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SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES

Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 1

INTRODUÇÃO Detalhes da junta Tipos de junta Ângulos de posicionamento de eletrodos Classificação dos tubos Consumo de eletrodos Posições ASME / EN

O PROCESSO MANUAL COM ELETRODO REVESTIDO Informações Gerais Materiais de adição Eletrodos celulósicos para tubulações Eletrodos básicos Eletrodos básicos - Informações técnicas Eletrodos celulósicos - Informações técnicas

TÉCNICAS DE SOLDAGEM E PRÁTICAS OPERACIONAIS Informações Gerais

Soldagem de tubos na vertical descendente com eletrodos celulósicos 1 - Preparação e ponteamento 2 - Juntas na posição 5G/PG 3 - Juntas na posição 6G/H-L045

Soldagem de tubos na vertical ascendente com eletrodos celulósicos/básicos 1 - Preparação e ponteamento 2 - Juntas na posição 5G/PF 3 - Juntas na posição 2G/PC 4 - Juntas na posição 6G/H-L045

DEFEITOS: CAUSAS E SOLUÇÕES

SOLDAGEM AUTOMÁTICA DE TUBULAÇÕES Informações Gerais Materiais de adição Técnicas de soldagem e práticas operacionais Exemplos de EPS Comparação entre os três métodos de soldagem Defeitos e soluções

Índice

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Apresentação

Diariamente, incontáveis quilômetros de tubulações de aço são construídos no mundo para os mais variados usos industriais e civis.

As tubulações formam verdadeiras redes, comparáveis a sistemas de rodovias que, embora não tão óbvio, são definitivamente muito mais intrincadas e transportam fluidos que se tornaram essenciais para nós.

Para atender às especificações técnicas e satisfazer aos requisitos de segurança necessários, foram desenvolvidos nos últimos anos materiais e processos de soldagem especiais que evoluíram com o segmento.

O principal processo de soldagem utilizado na instalação de tubulações é a soldagem manual com eletrodo revestido que, graças a sua facilidade e versatilidade, é ainda o mais usado.

Contudo, para reduzir custos e aumentar a produtividade, particularmente em longos percursos, várias empreiteiras adotaram processos de soldagem semi-automáticos ou totalmente automáticos com arames tubulares com alma não metálica ou arames sólidos.

Esse trabalho descreve ambos os métodos. Foi dedicado, em particular, um amplo espaço para a soldagem manual, com referência especial às práticas operacionais e à avaliação da qualidade, devido ao seu considerável uso ainda hoje, porém sem desprezar os métodos mais modernos e produtivos que serão cada vez mais utilizados no futuro.

A premissa deste trabalho é satisfazer às necessidades da maioria dos profissionais que trabalham na área de soldagem mas, particularmente, fornecer aos usuários informações úteis e uma sólida base operacional, relativamente aos processos, materiais de adição e equipamentos de soldagem.

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INTRODUÇÃO

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Junta de Topo

1. Abertura da raiz: separação entre as faces a serem soldadas na raiz da junta

2. Nariz: superfície de preparação da junta perpendicular à superfície da peça

3. Superfície do bisel: superfície oblíqua à preparação da junta

4. Ângulo do bisel: ângulo entre a superfície biselada e um plano perpendicular à peça

5. Ângulo do chanfro: ângulo total entre as duas superfícies biseladas

6. Largura da junta: largura efetiva da junta (distância entre os biséis acrescida da sobreposição com o metal de base)

7. Espessura da peça

Junta em Ângulo

1. Espessura da garganta: distância entre o cordão da raiz e a superfície medida na bissetriz do ângulo

2. Perna: distância entre o cordão da raiz e o vértice da junta

3. Raiz da junta: ponto no qual a base do cordão intercepta a superfície do metal de base

4. Face da junta: ponto de junção entre a superfície do cordão e a superfície do metal de base

5. Superfície da junta: superfície externa do cordão

6. Profundidade de penetração: profundidade atingida pela poça de fusão a partir da superfície do metal de base

7. Largura da junta: distância entre as faces da junta

Detalhes da junta

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Tipos de Junta

Muitas outras variações são possíveis.

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Neste manual, é aplicado o padrão oficial da AWS para definir os ângulos de posicionamento dos eletrodos (acrescenta-se também a nomenclatura da EN).

Dois ângulos são indicados: o do sentido de soldagem e o ângulo de ataque.

O sentido de soldagem é designado "empurrando" quando o eletrodo aponta para a trajetória seguida.

O sentido de soldagem é designado "puxando" quando o eletrodo aponta na direção oposta à trajetória seguida.

O ângulo de ataque é dado em relação ao plano de referência ou plano de ataque.

As figuras ilustram o padrão de definição dos ângulos. Tomando um relógio como referência, um minuto corresponde a 6°.

Ângulos de posicionamento do eletrodo

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XXS - - - 7,5

7,8

9,1

9,7

10,2

11,0

14,0

15,2

- 17,1

19,0

22,0

22,2

- - - - - - - - - - - - -

Sch

160 - - - 4,8

5,5

6,4

6,4

7,1

8,7

9,5

11,1

- 13,5

15,9

18,2

23,0

28,6

33,3

35,7

40,5

45,2

50,0

- 59,5

- - - - -

Sch

140 - - - - - - - - - - - - - - - 20,6

25,4

28,6

31,8

36,5

39,7

44,5

- 52,4

- - - - -

Sch

120 - - - - - - - - - - - - 11,1

12,7

14,3

18,2

21,4

25,4

27,8

31,0

35,0

38,0

- 46,0

- - - - -

Sch

100 - - - - - - - - - - - - - - - 15,0

18,2

21,4

23,8

26,2

29,4

32,5

- 38,9

- - - - -

Sch

80 2,4

3,0

3,2

3,7

3,9

4,5

4,8

5,1

5,5

7,0

7,6

8,0

8,6

9,5

11,0

12,7

15,0

17,4

19,0

21,4

23,8

26,2

- 31,0

- - - - -

XS

2,4

3,0

3,2

3,7

3,9

4,5

4,8

5,1

5,5

7,0

7,6

8,0

8,6

9,5

11,0

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

12,7

Sch

60

- - - - - - - - - - - - - - - 10,3

12,7

14,3

15,0

16,7

19,0

20,6

- 24,6

- - - - -

Sch

40 1,7

2,2

2,3

2,8

2,9

3,4

3,6

3,7

3,9

5,2

5,5

5,7

6,0

6,6

7,1

8,2

9,3

10,3

11,1

12,7

14,3

15,0

- 17,4

- - - - -

Std 1,

7

2,2

2,3

2,8

2,9

3,4

3,6

3,7

3,9

5,2

5,5

5,7

6,0

6,6

7,1

8,2

9,3

9,5

9,5

9,5

9,5

9,5

9,5

9,5

9,5

9,5

9,5

9,5

9,5

Sch

30

- - - - - - - - - - - - - - 7,0

7,8

8,4

9,5

9,5

11,1

12,7

- 14,3

- 15,9

- - -

Sch

20

- - - - - - - - - - - - - - - 6,4

6,4

6,4

7,9

7,9

7,9

9,5

- 9,5

- 12,7

- - -

Sch

10 1,2

1,6

1,6

2,1

2,1

2,8

2,8

2,8

2,8

3,0

3,0

3,0

3,0

3,4

3,4

3,8

4,2

4,6

6,4

6,4

6,4

6,4

6,4

6,4

- 7,9

- - -

Sch 5 - - - - 1,6

1,6

1,6

1,6

1,6

2,1

2,1

2,1

2,1

2,8

2,8

2,8

3,4

4,0

- - - - - - - - - - -

ESPE

SSU

RA

DA

PA

RED

E (m

m)

Diâ

met

ro

exte

rno

(mm

)

10,3

13,7

17,1

21,3

26,7

33,4

42,1

48,3

60,3

73,0

88,9

101,

6

114,

3

141,

3

168,

3

219,

1

273,

0

323,

8

355,

6

406,

4

457,

2

508,

0

558,

8

609,

6

660,

4

762,

0

863,

6

914,

4

1067

Diâ

met

ro

nom

inal

("

)

1 / 8

1 / 4

3 / 8

1 / 2

3 / 4

1 1 ¼

1 ½

2 2 ½

3 3 ½

4 5 6 8 10

12

14

16

18

20

22

24

26

30

34

36

42

Classificação de tubos Tubos sem costura e com costura dimensionados em conformidade com a ANSI B 36.10 e normas API

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Espessura (mm) Diâmetro externo (mm) 2,3 2,6 2,9 3,2 3,6 4,0 4,4 5,0 5,6 6,3 7,1 8,0 8,8 10,0 11,0 12,5 14,2 16,0 17,5 20,0 22,2 25,5 28,0 30,0 32,0 36,0 40,0

33,7

42,4

48,3

60,3

88,9

114,3

168,3

219,1

273,0

323,9

355,6

406,4

457

508

559

610

660

711

762

813

864

914

1016

1067

1118

1168

1219

1321

1422

1524

1626

Diâmetros externos e espessuras preferenciais (indicadas na região emoldurada da tabela, incluindo a moldura)

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Propriedades Mecânicas (N/mm2)

Composição Química (%) Especificação

API Grau Limite de

escoamento Limite de

resistência Carbono

(máx.) Manganês

(máx.)

Carbono equivalente

(máx.)

5 L A 25 170 310 0,31

5 L - 5 LS A 210 330 0,21 0,90 0,37

5 LX B 240 410 0,27 1,15 0,46

5 LX X 42 290 410 0,28 1,25 0,50

5 LX X 46 320 430 0,28 1,25 0,53

5 LX X 52 360 500 0,28 1,25 0,53

5 LX X 56 390 520 0,26 1,35 e/o (Nb/V/Ti) 0,48

5 LX X 60 410 540 0,26 1,35 e/o (Nb/V/Ti) 0,48

5 LX X 65 450 550 0,26 1,40 e/o (Nb/V/Ti) 0,49

5 LX X 70 480 560 0,23 1,60 0,49

Propriedades Mecânicas / Composições Químicas (aços API)

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Kg/

ju

nta

- - - - - -

5,61

6,24

7,48

8,73

9,35

9,98

11,2

3

12,4

7

13,0

9

14,9

6

18,7

1

Ench

. 5

mm

- - - - - -

5,02

5,58

6,68

7,79

8,34

8,90

10,0

1

11,1

1

11,6

5

13,3

2

16,6

6

2o 4

mm

- - - - - -

0,24

0,27

0,33

0,38

0,41

0,44

0,50

0,56

0,59

0,67

0,84

19,0

mm

(3/4

")

Pass

e e

∅ d

o el

etro

do

1o 4

mm

- - - - - -

0,35

0,39

0,47

0,56

0,60

0,64

0,72

0,80

0,85

0,97

1,21

16

Kg/

ju

nta

- - - -

3,06

3,51

3,96

4,40

5,31

6,13

6,65

7,09

8,00

8,89

9,34

10,6

6

13,3

3

Ench

. 5

mm

- - - -

2,62

2,99

3,37

3,74

4,51

5,19

5,64

6,01

6,78

7,53

7,90

9,02

11,2

8

2o 4

mm

- - - -

0,18

0,21

0,24

0,27

0,33

0,38

0,41

0,44

0,50

0,56

0,59

0,67

0,84

16,0

mm

(5/8

")

Pass

e e

∅ d

o el

etro

do

1o 4

mm

- - - -

0,26

0,31

0,35

0,39

0,47

0,56

0,60

0,64

0,72

0,80

0,85

0,97

1,21

10

Kg/

ju

nta

- - -

1,70

2,00

2,28

2,57

2,86

3,43

4,01

4,31

4,60

5,17

5,75

6,04

6,89

8,61

Ench

. 5

mm

- - -

1,31

1,54

1,75

1,97

2,19

2,62

3,06

3,29

3,51

3,93

4,38

4,60

5,25

6,56

2o 4

mm

- - -

0,16

0,19

0,22

0,25

0,27

0,33

0,39

0,42

0,45

0,51

0,56

0,59

0,67

0,84

12,5

mm

(1/2

")

Pass

e e

∅ d

o el

etro

do

1o 4

mm

- - -

0,23

0,27

0,31

0,35

0,40

0,48

0,56

0,60

0,64

0,73

0,81

0,85

0,97

1,21

7

Kg/

ju

nta

0,48

0,63

0,80

0,97

1,14

1,30

1,46

1,63

1,96

2,28

2,44

2,61

2,94

3,27

3,35

3,92

4,92

Ench

. 5

mm

0,29

0,37

0,47

0,58

0,68

0,77

0,85

0,95

1,14

1,32

1,41

1,51

1,70

1,89

1,97

2,26

2,83

2o 4

mm

0,08

0,11

0,14

0,16

0,19

0,22

0,25

0,28

0,34

0,39

0,42

0,45

0,51

0,57

0,60

0,68

0,86

9,5

mm

(3/8

")

Pass

e e

∅ d

o el

etro

do

1o 4

mm

0,11

0,15

0,19

0,23

0,27

0,31

0,36

0,40

0,48

0,57

0,61

0,65

0,73

0,81

0,86

0,98

1,23

5

Kg/

ju

nta

0,24

0,29

0,39

0,49

0,58

0,66

0,74

0,83

0,99

1,15

1,24

- - - - - -

Ench

. 5

mm

- -

0,06

0,08

0,11

0,12

0,13

0,14

0,16

0,18

0,20

- - - - - -

2o 4

mm

0,13

0,14

0,14

0,17

0,19

0,22

0,25

0,28

0,34

0,40

0,43

- - - - - -

Espe

ssur

a da

par

ede

6,3

mm

(1/4

")

Pass

e e

∅ d

o el

etro

do

1o 4

mm

0,11

0,15

0,20

0,24

0,28

0,32

0,36

0,41

0,49

0,57

0,61

- - - - - -

3

mm

152

203

254

305

356

406

457

508

610

711

762

813

914

1016

1067

1219

1524

Diâ

met

ro

do

tubo

pol

6 8 10

12

14

16

18

20

24

28

30

32

36

40

42

48

60 Núm

ero

típic

o de

cor

dões

Consumo de eletrodos Consumo de eletrodos em tubulações (kg) na posição vertical descendente

Seu parceiro em

Soldagem e Corte



K

g/

junt

a

- -

8,02

10,6

5

13,2

9

16,0

5

18,6

9

21,4

0

24,0

4

26,6

2

32,0

7

40,0

5

Ench

. 4

mm

- -

7,57

10,0

2

12,5

2

15,1

5

17,6

0

20,1

8

22,6

3

25,0

8

30,2

1

37,7

4

25,4

mm

(1")

Pass

e e

∅ d

o el

etro

do

1o 3,

25 m

m

- -

0,45

0,63

0,77

0,90

1,09

1,22

1,41

1,54

1,86

2,31

Kg/

ju

nta

- -

4,95

6,57

8,21

9,88

11,5

2

13,2

4

14,8

4

16,4

2

19,7

8

24,7

2

Ench

. 4

mm

- -

4,50

5,94

7,44

8,98

10,4

3

12,0

2

13,4

3

14,8

8

17,9

2

22,4

1

19,0

mm

(3/4

")

Pass

e e

∅ d

o el

etro

do

1o 3,

25 m

m

- -

0,45

0,63

0,77

0,90

1,09

1,22

1,41

1,54

1,86

2,31

Kg/

ju

nta

-

2,45

3,67

5,07

6,08

7,34

8,57

9,84

11,2

1

12,2

0

14,7

0

22,9

0

Ench

. 4

mm

-

2,13

3,22

4,44

5,31

6,44

7,48

8,62

9,80

10,6

6

12,8

4

20,5

9

16,0

mm

(5/8

")

Pass

e e

∅ d

o el

etro

do

1o 3,

25 m

m

-

0,32

0,45

0,63

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Consumo de eletrodos Consumo de eletrodos em tubulações (kg) na posição vertical ascendente

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Posições ASME / EN

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O PROCESSO MANUAL COM ELETRODO REVESTIDO

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O principal processo de soldagem usado na soldagem de tubulações é a soldagem manual com eletrodos revestidos. Existem muitas razões para esta escolha. A primeira é bem óbvia: o eletrodo revestido foi o primeiro consumível inventado para a soldagem ao arco elétrico.

Contudo, ainda nos dias atuais, quando materiais mais sofisticados e técnicas mais produtivas e mais econômicas estão à disposição dos usuários, a soldagem manual com eletrodos revestidos permanece como um processo favorável para a soldagem de tubulações. Sua facilidade de uso, capacidade de atingir posições de difícil acesso, a simplicidade dos geradores necessários (ou o fato de poderem ser aplicados com moto-geradores; redes elétricas nem sempre estão disponíveis nos locais das obras), o fato de que os gases de proteção, necessários à soldagem com arames tubulares ou arames sólidos, não são requeridos, todos esses e ainda outros são motivos para a escolha dos eletrodos revestidos.

Alguns tipos de eletrodos celulósicos e básicos foram desenvolvidos especialmente para atender aos requisitos do grau do aço usado na fabricação da tubulação e às especificações de segurança estabelecidas pelas normas de tubulações, mas também para prover aos usuários, isto é, os soldadores, produtos versáteis criados para uma aplicação específica.

Informações gerais

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ELETRODOS CELULÓSICOS OK PIPEWELD®

Os eletrodos OK Pipeweld® sempre foram uma solução produtiva e segura na soldagem de tubulações.

Características

• O alto teor de celulose no eletrodo proporciona um arco intenso e uma boa penetração em todas as posições.

• O alto teor de celulose produz uma escória fina cobrindo o cordão; embora a escória seja facilmente refundida, é recomendável removê-la antes de soldar o próximo cordão.

• O fino revestimento combinado com o arco penetrante possibilita que seja usada uma abertura menor na raiz, requerendo-se, portanto, menos material de adição para soldar a junta.

• A alta velocidade de solidificação do metal de solda permite realmente soldagem em todas as posições.

Faixas de corrente recomendadas para as diferentes posições de soldagem

∅ (mm)

Posição plana (A)

Progressão ascendente

(A)

Progressãodescendente

(A)

2,5 40 - 70 40 - 60 50 - 90

3,25 70 - 110 60 - 90 70 - 120

4,0 90 - 130 70 - 110 90 - 160

5,0 110 - 160 90 - 130 110 - 190

Equipamentos de soldagem

Os geradores de solda que podem ser utilizados com os eletrodos OK Pipeweld® necessitam ter uma alta tensão de circuito aberto (CA > 65 V) e boas características dinâmicas. Isso evita a interrupção do arco durante a operação de soldagem.

Cuidados e estocagem de eletrodos celulósicos

Eletrodos celulósicos necessitam de uma certa quantidade de umidade, normalmente entre 3% e 7%, para proporcionar um desempenho satisfatório.

Materiais de adição

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Ressecar este tipo de eletrodo levará à queima da celulose, que é um material orgânico. Isso pode resultar em um desempenho insatisfatório, perda da tensão do arco e porosidade do metal de solda. Estes tipos de eletrodos NÃO devem ser ressecados.

Usar embalagens em latas fechadas para transporte em ambientes agressivos

A gama de consumíveis da ESAB para a soldagem de tubulações foi desenvolvida para combinar com a qualidade dos aços e atender à demanda dos fabricantes de tubulações por consumíveis confiáveis, fáceis de usar e produtivos. Nossos esforços em pesquisa e desenvolvimento no mundo tornaram possíveis não só o atendimento da demanda dos dias atuais como também antever as necessidades do amanhã. Os eletrodos celulósicos da ESAB são aplicados em passes de raiz, enchimento e acabamento em uma gama de aços utilizados na indústria de tubulações e na produção de tubos com costura.

Escolha do eletrodo ESAB para cada passe Aço e grau

do tubo Raiz Passe quente

Ench. quente Ench. Acab.

5L A25 • • • • •

5L, 5LS, A • • • • •

5L, 5LS, B • • • • •

5LS, 5LX42 • • • • •

5LS, 5LX46 • • • • •

5LS, 5LX52 •◊ •◊ ◊ ◊ ◊

5LX56 •◊ •◊ ◊ ◊ ◊

5LX60 • •

5LX65 • •

5LX70 • •

• = OK 22.45P / OK 22.50P

◊ = OK 22.46P

= OK 22.47P

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ELETRODOS BÁSICOS

Quando o aço da tubulação tem uma resistência maior que X70, a necessidade de pré-aquecimento e de pós-aquecimento torna-se mais rigorosa e a escolha de eletrodos básicos passa a trazer vantagens. A razão é, evidentemente, a alta quantidade de hidrogênio no metal de solda de eletrodos celulósicos. O hidrogênio traz um risco maior de trincamento a frio em aços de alta resistência por causa da maior sensibilidade ao encruamento desses aços.

As propriedades dos eletrodos básicos também significam propriedades de impacto muito melhores a baixas temperaturas.

A desvantagem com eletrodos básicos soldados na vertical ascendente é a baixa corrente que tem que ser aplicada, resultando em baixa produtividade.

Isso pode ser evitado utilizando eletrodos básicos desenvolvidos especialmente para a soldagem de tubulações na posição vertical descendente. Esses eletrodos contêm pó de ferro no revestimento e, portanto, têm um produtividade maior que os eletrodos celulósicos, já que eles podem ser soldados com correntes mais altas que as aplicadas aos eletrodos celulósicos.

A produtividade nesse caso chega a ser 25 - 30% maior que para eletrodos celulósicos e 40 - 50% maior que para eletrodos básicos para soldagem na vertical ascendente.

Na raiz, a penetração e a força do arco de um eletrodo celulósico tornam-no, no entanto, o consumível mais produtivo, já que com esse eletrodo é possível fechar uma raiz de pequena abertura com uma alta corrente, resultando em uma progressão rápida. Um eletrodo básico pode ser utilizado também para a raiz, mas os requisitos de alinhamento terão que ser mais rigorosos por causa da menor força do arco.

O melhor procedimento para a soldagem de tubulações de alta resistência é, portanto, usar eletrodos celulósicos para o passe de raiz e eletrodos básicos para vertical descendente para os passes de enchimento e de acabamento. A maior qualidade do

metal de solda do eletrodo básico é vantajosa quando uma tubulação é submetida a tensões.

Quando, em seu caminho, uma tubulação enterrada (grandes e médios diâmetros) atravessa rodovias e ferrovias, quando existem maiores tensões estáticas e dinâmicas devido a causas externas, ou quando os tubos de médios e pequenos diâmetros são submetidos a altas temperaturas, altas pressões e a vibrações (plantas de aquecimento, refinarias, etc), é normalmente preferido executar o primeiro passe com um eletrodo OK Pipeweld® e o enchimento com um eletrodo básico OK.

EspecificaçãoAPI Qualidade

Eletrodo sugerido 1o passe

EnchimentoVertical

Ascendente 5L A25 OK 22.45P OK 55.00

5L - 5LS A OK 22.45P OK 55.00 5L - 5LS B OK 22.45P OK 55.00

5LX X42 OK 22.45P OK 55.00 5LX X46 OK 22.45P OK 55.00 5LX X52 OK 22.45P OK 55.00 5LX X56 OK 22.45P OK 55.00 5LX X60 OK 22.45P OK 55.00 5LX X65 OK 22.45P OK 73.45 5LX X70 OK 22.45P OK 73.45

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Com isso, são obtidas a penetração completa que somente os eletrodos revestidos OK Pipeweld® podem assegurar e a tenacidade máxima da junta graças aos eletrodos básicos.

Algumas características mecânicas, particularmente os valores de tenacidade e resistência, foram melhoradas.

O eletrodo revestido básico OK 55.00 pode ser classificado como AWS E7018-1, o que significa valores de impacto acima de 27 J a -46°C, graças à pureza de seus componentes e a uma fórmula aperfeiçoada.

Esse eletrodo pode ser usado para soldar aços com altos valores de carbono equivalente e/ou altos limites elásticos graças ao revestimento, que garante valores de hidrogênio difusível abaixo de 5 ml/100 g e conseqüentemente torna praticamente inexistente o risco de trincas a frio, permitindo também uma redução da temperatura de pré-aquecimento requerida para os eletrodos básicos. Adicionalmente a esses aspectos metalúrgicos e de produtividade, que são importantes para os fabricantes, existe uma capacidade melhorada de soldagem. O excelente desempenho no início e

reinício dos cordões, a fusão constante e regular e o aspecto fino do cordão de solda em todas as posições de soldagem são características de fundamental importância para o soldador e asseguram uma alta produtividade.

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Eletrodos básicos para aços com média e alta resistência Tipo do eletrodo OK 48.04 OK 55.00 OK 73.45 Revestimento Básico Básico Básico

Classificações ASME SFA 5.1 E7018 AWS A 5.1 E7018

ASME SFA 5.1 E7018-1 AWS A 5.1 E7018-1

ASME SFA 5.5 E8018-G AWS A 5.5 E8018-G

Rendimento 115% 115% 115%

Propriedades mecânicas L.R. 530 - 590 MPa A 27 - 32 % Ch V @ -29°C 90 - 120 J

L.R. 560 - 600 MPa A 29 - 31 % Ch V @ -46°C 70 - 90 J

L.R. 550 - 610 MPa A 26 - 30 % Ch V @ -46°C XX - XX J

Composição química típica do metal de solda depositado (%)

C - 0,07 Si - 0,50 Mn - 1,30

C - 0,06 Si - 0,50 Mn - 1,45

C - 0,06 Si 0,40 Mn - 1,10 Ni - 1,65

Aplicações

Uso geral em soldas de grande responsabilidade, depositando metal de altíssima qualidade; todos os tipos de juntas; alta velocidade e boa economia de trabalho; indicado para estruturas rígidas, vasos de pressão, construções navais, aços fundidos, aços não ligados de composição desconhecida, etc.

Eletrodo adequado para soldagem em todas as posições de aço carbono de médio e alto limite de escoamento. O baixo teor de hidrogênio difusível no metal depositado minimiza o risco de trincas. Excelente qualidade radiográfica. Para construção naval, fabricação estrutural, caldeiras, etc. Excelente aspecto do cordão também na posição vertical ascendente.

Soldagem de responsabilidade em aços ASTM A 516 Gr. 70, bem como aços de alta resistência e aços ligados ao Ni para baixas temperaturas. Alta qualidade do metal depositado. Recomendado para soldagem de plataformas de grande espessura e para aços de alta resistência e baixa liga do tipo API 5L X60, X65 e X70.

Corrente de soldagem CC+ CC+ CC+

Parâmetros de soldagem

20 - 30 V ∅ 2,0 mm - 50 - 90 A ∅ 2,5 mm - 65 - 105 A ∅ 3,2 mm - 110 - 150 A ∅ 4,0 mm - 140 - 195 A ∅ 5,0 mm - 185 - 270 A ∅ 6,0 mm - 225 - 355 A

21 - 32 V ∅ 2,5 mm - 85 - 105 A ∅ 3,2 mm - 100 - 150 A ∅ 4,0 mm - 130 - 200 A ∅ 5,0 mm - 195 - 265 A ∅ 6,0 mm - 220 - 310 A

20 - 27 V ∅ 2,5 mm - 90 - 110 A ∅ 3,2 mm - 120 - 145 A ∅ 4,0 mm - 145 - 190 A ∅ 5,0 mm - 185 - 245 A

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(*) Eletrodos importados - necessária consulta prévia

Eletrodos básicos para soldagem na posição vertical descendente(*) Tipo do eletrodo Filarc 27P Filarc 37P Filarc 108MP Revestimento Básico Básico Básico

Classificações ASME SFA 5.5 E8018-G AWS A 5.5 E8018-G EN 499: E46 5 B 41 H5

ASME SFA 5.5 E9018-G AWS A 5.5 E9018-G EN 499: E55 5 1NiMo B 41 H5

ASME SFA 5.5 E10018-G AWS A 5.5 E10018-G EN 757: E55 4 Z B 41 H5

Rendimento 120% 120% 120%

Propriedades mecânicas L.R. > 550 MPa L.E. > 460 MPa A ≥ 25 %

L.R. > 620 MPa L.E. > 550 MPa A ≥ 24 %

L.R. > 690 MPa L.E. > 620 MPa A ≥ 22 %


C = 0,06 - 0,09 Si = 0,30 - 0,70 Mn = 1,0 - 1,4

C = 0,06 - 0,09 Si = 0,30 - 0,70 Mn = 1,0 - 1,4 Ni = 0,6 - 1,0 Mo = 0,3 - 0,6

C = 0,06 - 0,09 Si = 0,30 - 0,70 Mn = 1,6 - 2,0 Ni = 1,30 - 1,60

Aplicações

Filarc 27P é especialmente desenvolvido para soldagem na vertical descendente de juntas circunferenciais em tubulações. Adequado para aços API 5L X52 - X70.

Adequado para soldagem de tubulações de aço de alta resistência como API 5L X75. Desempenho e produtividade similares ao Filarc 27P.

Adequado à soldagem de tubulações de aço de alta resistência como API 5L X80. Desempenho e produtividade similares ao Filarc 27P.

Corrente de soldagem CC+ CC+ CC+


∅ 2,5 mm - 80 - 100 A ∅ 3,25 mm - 110 - 150 A ∅ 4,0 mm - 180 - 220 A ∅ 5,0 mm - 230 - 270 A

∅ 3,25 mm - 110 - 150 A ∅ 4,0 mm - 180 - 220 A ∅ 5,0 mm - 230 - 270 A

∅ 3,25 mm - 110 - 150 A ∅ 4,0 mm - 180 - 220 A ∅ 5,0 mm - 230 - 270 A

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Eletrodos celulósicos para tubulações Tipo do eletrodo OK 22.45P OK 22.50P OK 22.65P OK 22.46P OK 22.47P OK 22.85P Revestimento Celulósico Celulósico Celulósico Celulósico Celulósico Celulósico

Classificações ASME SFA 5.1 E6010 AWS A 5.1 E6010

ASME SFA 5.1 E6010 AWS A 5.1 E6010

ASME SFA 5.1 E6011 AWS A 5.1 E6011



ASME SFA 5.5 E7010-A1 AWS A 5.5 E7010-A1

Rendimento 80% 80% 80% 80% 80% 80%

Propriedades mecânicas

L.R. = 470 - 500 MPa A = 28 - 33 % Ch V @ -29°C 40 - 60 J

L.R. = 490 - 520 MPa A = 22 - 24 % Ch V @ -29°C 30 - 50 J

L.R. = 480 - 510 MPa A = 28 - 33 % Ch V @ -29°C 35 - 65 J

L.R. = 520 - 590 MPa A = 23 - 26 %

L.R. = 610 - 650 MPa A = 22 - 25 %

L.R. = 510 - 560 MPa A = 23 - 25 %


C = 0,09 Si = 0,10 Mn = 0,30

C = 0,09 Si = 0,20 Mn = 0,40

C = 0,09 Si = 0,15 Mn = 0,35

C = 0,10 Si = 0,10 Mn = 0,40 Ni = 0,40 Mo = 0,30

C = 0,10 Si = 0,10 Mn = 0,50 Ni = 0,30 Mo = 0,45

C = 0,07 Si = 0,10 Mn = 0,25 Mo = 0,50

Aplicações

Uso geral em aços comuns; desempenho incomparável na soldagem de oleodutos, gasodutos, minerodutos e outros tipos de tubulações; indicado pra trabalhos fora da posição plana, tais como implementos agrícolas, tanques de veículos, etc. GRANDE PENETRAÇÃO

Uso geral em aços comuns para fabricação e reparos em tanques, vagões, máquinas agrícolas, construção naval, estruturas metálicas, etc. GRANDE PENETRAÇÃO

Soldagem em CA de aços doces comuns utilizados em estruturas metálicas, tanques, vasos de pressão, veículos, implementos agrícolas, tubulações em geral. GRANDE PENETRAÇÃO

Soldagem de grande penetração e alta resistência, em todas as posições, especialmente na vertical descendente; recomendado para soldagem de oleodutos, gasodutos, minerodutos e tubulações API 5L X52 e X56. GRANDE PENETRAÇÃO

Soldagem de grande penetração e altíssima resistência, em todas as posições, especialmente na vertical descendente; recomendado para soldagem de oleodutos, gasodutos, minerodutos e tubulações API 5L X70 a X70. GRANDE PENETRAÇÃO

Soldagem de grande penetração e alta resistência, em todas as posições, especialmente na vertical descendente; recomendado para soldagem de oleodutos, gasodutos, minerodutos e tubulações API 5L X52 e X56. GRANDE PENETRAÇÃO

Corrente de soldagem CC+, CC- CC+, CC- CC+ CC+ CC+ CC+


22 - 28 V ∅ 2,5 mm - 60 - 80 A ∅ 3,2 mm - 80 - 140 A ∅ 4,0 mm - 100 - 180 A ∅ 5,0 mm - 120 - 250 A

23 - 28 V ∅ 2,5 mm - 70 - 85 A ∅ 3,2 mm - 80 - 140 A ∅ 4,0 mm - 100 - 185 A ∅ 5,0 mm - 140 - 255 A

23 - 35 V ∅ 2,5 mm - 40 - 75 A ∅ 3,2 mm - 60 - 125 A ∅ 4,0 mm - 80 - 180 A ∅ 5,0 mm - 120 - 230 A

25 - 30 V ∅ 3,2 mm - 60 - 115 A ∅ 4,0 mm - 90 - 170 A ∅ 5,0 mm - 125 - 230 A

25 - 30 V ∅ 3,2 mm - 65 - 115 A ∅ 4,0 mm - 95 - 165 A ∅ 5,0 mm - 120 - 225 A

25 - 30 V ∅ 3,2 mm - 60 - 120 A ∅ 4,0 mm - 85 - 175 A ∅ 5,0 mm - 120 - 220 A

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TÉCNICAS DE SOLDAGEM E PRÁTICAS OPERACIONAIS

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Eletrodos celulósicos, adequados para uso nas progressões vertical ascendente e vertical descendente, são normalmente escolhidos para soldar tubos. O mais rápido e portanto o mais produtivo método é soldar na vertical descendente com eletrodos celulósicos. Contudo, quando é necessário garantir, em particular, a alta integridade de tubos submetidos a altas tensões estáticas ou dinâmicas (por exemplo, tubos enterrados de médio ou grande diâmetros no cruzamento de rodovias ou ferrovias ou tubos de pequeno ou médio diâmetros sujeitos a vibrações, temperatura, pressão), a técnica de processos combinados, como eletrodos celulósicos e básicos na vertical ascendente, é algumas vezes a preferida. Os capítulos seguintes ilustram as mais freqüentes práticas operacionais aplicadas na soldagem manual de tubos e as diferentes técnicas adotadas, começando pela preparação e terminando com uma análise completa de defeitos potenciais, suas causas e soluções.


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1 - Preparação e ponteamento

O escopo deste capítulo é sugerir um procedimento de preparação e ponteamento para a fabricação de uma junta padrão em seções de tubos de aço carbono, para o desenvolvimento de procedimentos de soldagem ou treinamento de soldadores. É importante observar que algumas normas de qualificação de procedimentos de soldagem exigem que os testes sejam feitos em juntas soldadas entre tubos com seu comprimento original, a menos que seja acordado de outra maneira entre as partes interessadas.

Eliminar os resíduos causados pela operação de lixamento.

Parâmetros de soldagem para ponteamento

Eletrodo OK 22.45P ∅ 2,5 mm, corrente 70 - 100 A

ou


Operações

Ponha uma das seções de tubo no piso com a parte biselada virada para cima.

Coloque um arame espaçador de diâmetro 1,6 mm na face biselada e ponha a segunda seção de tubo sobre o arame espaçador com a face biselada virada para baixo. Alinhe as duas peças para obter o alinhamento desejado.

Em conformidade com a norma API, o desalinhamento não deve exceder 1,6 mm.

Nessa etapa, inicie o ponteamento, depositando cordões de comprimento 12 a 22 mm.

Soldagem de dutos na vertical descendente com eletrodos celulósicos

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O ponto de solda deve penetrar na raiz cerca de 1,6 mm, fundindo o nariz em ambas as peças.

Reposicione o arame espaçador e deposite o segundo ponto de solda.

Remova o arame espaçador. Se a abertura da raiz for irregular, faça um terceiro ponto de solda onde a abertura for maior, de tal modo que a contração de solda diminua a abertura. Se a abertura da raiz for muito grande e não permitir o terceiro ponto de solda, comprima o conjunto do lado mais aberto para corrigir a abertura.

Esmerilhe a superfície externa dos pontos de tal modo que sua espessura fique aproximadamente com 1,6 mm, para facilitar o início do primeiro cordão.

Para obter uma solda de qualidade, são necessários uma preparação correta da junta e um ponteamento de precisão. Ponteamentos defeituosos causarão defeitos na soldagem.

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2 - Juntas na 5G / PG

Esse tipo de junta e posição é comumente empregada para soldar tubulações de aço de diâmetros médios ou grandes, de 8” e maiores.


Eletrodo OK 22.45P ∅ 4,0 mm, CC-, corrente 120 - 160 A (raiz)

Eletrodo OK 22.46P* ∅ 4,0 mm, CC+, corrente 150 - 160 A (passe quente)

Eletrodo OK 22.46P* ∅ 5,0 mm, CC+, corrente 120 - 160 A (enchimento e acabamento)

* podem ser substituídos por OK 22.85P, OK 22.47P ou outro eletrodo mais resistente, dependendo do tipo de metal de base a ser soldado.

É importante que o gerador tenha uma tensão de circuito aberto mínima de 70 V.

Atividades

Após ter executado a preparação e o ponteamento conforme descrito no item anterior, use dispositivos de fixação para prender a peça na posição horizontal com os pontos localizados nas posições 3, 6, 9 e 12 horas. É recomendado colocar o ponto com a menor abertura de raiz na posição 12 horas.

Solde o cordão de raiz filetado com um eletrodo de ∅ 4,0 mm. A corrente deve ser ajustada para 120 - 160 A.

Inicie com o eletrodo na posição 12 horas, com um ângulo de ataque puxando de 10 - 15° e o eletrodo no plano da junta.

Abra o arco na raiz da junta (nunca na extremidade do ponto em direção à superfície externa do tubo), empurre o eletrodo na junta e avance de modo regular.

Para enxergar melhor a poça de fusão, pode ser necessário variar o ângulo de ataque puxando de 10 - 15° para 0 - 30°. Use a técnica de arrastar, mantendo sempre o eletrodo na base da junta. Forma-se, então, um entalhe no formato de um buraco de fechadura, que acompanha a extremidade do eletrodo em seu movimento.

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Se furar a raiz, oscilar levemente o eletrodo de um lado para o outro, como é mostrado na figura.

Se for necessário interromper o arco antes que o passe seja terminado, a ponta do eletrodo deve ser rapidamente movida para baixo.

Isso evita a inclusão de escória na poça de fusão. Remova a escória da cratera e dos últimos 50 mm do cordão de solda. O reinício deve ser feito começando no metal de solda a aproximadamente 12 mm antes da cratera e movendo-se em direção a ela com um comprimento de arco ligeiramente acima do normal. Então empurre o eletrodo para a raiz da junta para encher a cratera e continue a soldagem da maneira normal.

O cordão completo deve formar um reforço de solda na raiz de espessura 1,6 mm.

Quando a primeira metade da raiz estiver completa, remova a escória e então repita o processo para a segunda metade da junta.

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Para o passe quente, empregue OK 22.46P, OK 22.47P ou eletrodos E9010-G, dependendo da classe do aço a ser soldado, com diâmetro de 4,0 mm.

Comece com o eletrodo na posição 12 horas, mantendo os mesmos ângulos indicados para o passe de raiz, em direção à posição 6 horas. Movimente levemente o eletrodo para cima e para baixo para enxergar a poça de fusão. Mova a ponta do eletrodo para frente em um comprimento igual ao diâmetro do eletrodo para permitir que a poça de fusão se solidifique ligeiramente e então mova a ponta de volta em um comprimento igual à metade do diâmetro do eletrodo. A essa altura, espere até que a cratera esteja cheia antes de ir adiante.

Mantenha um comprimento de arco igual ao diâmetro do eletrodo. Não aumente o comprimento do arco durante o movimento. Se o arco for interrompido antes que o cordão esteja concluído, remova a escória da cratera, reinicie o arco começando sobre o cordão de raiz, a aproximadamente 12 mm à frente do segundo cordão e mova o eletrodo de volta à cratera.

Certifique-se de que você encheu a cratera e então recomece a soldagem conforme descrito anteriormente. Execute a segunda metade do passe com o mesmo procedimento.

Deve ser observado que a técnica “empurrando” com a qual é depositado o passe de raiz causa fusão incompleta e inclusão de escória nas bordas da junta.

Devido à maior corrente aplicada, o segundo passe ou “passe quente” não transfere muito metal à junta, porém seu maior aporte térmico libera a escória e completa a fusão entre as bordas do metal de solda e o metal de base.

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Para executar o passe de enchimento (terceiro passe), a posição de início e os ângulos de ataque puxando do eletrodo são os mesmos que os indicados para o passe de raiz e para o passe quente, mas devem ser empregados eletrodos de 5,0 mm de diâmetro com a corrente ajustada para 150 - 180 A. Aplique um movimento com oscilação, mantendo um comprimento de arco igual ao diâmetro do eletrodo. Pare com a ponta do eletrodo na borda do cordão anterior. Mova-se na direção da borda oposta descendo aproximadamente a metade do diâmetro do eletrodo.

Se for necessário reiniciar o arco, empregue o mesmo procedimento indicado para o segundo passe. Após ter soldado a segunda metade da junta, remova totalmente a escória.

Para encher a junta até 0,8 mm abaixo da superfície externa do tubo, pode ser necessário depositar passes adicionais em toda a circunferência da junta.

Esses cordões de solda geralmente adicionar camadas de espessura 1,6 mm. Empregue as mesmas técnicas indicadas nos passes anteriores. Freqüentemente, após todas essas camadas terem sido depositadas, a junta fica mais espessa nas regiões superior e inferior que nas regiões laterais do tubo (“costelas”), tornando

necessário encher uniformemente toda a junta antes do passe de acabamento. Nesse caso, são depositados cordões de nivelamento com as mesmas técnicas ilustradas anteriormente.

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A técnica aplicada no passe de acabamento é a mesma já indicada para o penúltimo passe, porém o movimento de oscilação deve ser mais largo. Pare com a ponta do eletrodo nas bordas do cordão anterior.

Empregue uma oscilação retilínea ou em meia-lua com comprimento de arco, velocidade de soldagem e inclinação do eletrodo adequados.

Avance a uma velocidade que torne possível obter um reforço com altura entre 0,8 e 1,6 mm e uma sobreposição de aproximadamente 1,6 mm nas bordas.

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As normas API requerem inspeção visual e uma relevante avaliação da qualidade da amostra de solda. Após ter executado a preparação e o ponteamento, a peça é identificada e então soldada na posição 5G conforme indicado anteriormente. É então executada uma inspeção visual da solda.

Os critérios de aceitação são os seguintes:

• Trincas: a solda não deve apresentar trincas.

• Penetração: a raiz da junta deve apresentar penetração completa.

• Fusão: a fusão entre o metal de solda e o metal de base deve ser total.

• Inclusão de escória: o vazio na zona fundida contendo a inclusão não deve exceder 3,2 mm para cada 152 mm de solda.

• Poros: a seção afetada pela porosidade não pode ser mais longa que 1,6 mm e o total não deve exceder o comprimento de 3,2 mm para cada 6,5 cm2 de superfície de solda.

• Mordeduras: não devem exceder a largura de 0,8 mm, a profundidade de 0,8 mm e seu comprimento total não deve exceder 50,8 mm para cada 152 mm de solda ou 5% da espessura da parede, se a solda for mais curta.

• Metal de solda: os reforços da superfície e da raiz não devem exceder as dimensões indicadas, devem ter uma transição suave com as superfícies do metal de base e suas bordas devem estar livres de mordeduras.

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3 - Juntas na posição 6G / H-L045

Aplicação: soldagem de todos os tubos de aço carbono de diâmetro 8” (203 mm) e espessura de parede de 8,2 mm.




O gerador deve ter uma tensão de circuito aberto de 70 V

Atividades

Após ter executado a atividade de preparação e ponteamento conforme descrita no capítulo 1, fixe a peça usando dispositivos com seu eixo a 45° do plano horizontal e com os pontos localizados nas posições 3, 6, 9 e 12 horas. Coloque o ponto onde a abertura da raiz for menor na posição 12 horas.

Execute o passe de raiz com a mesma técnica aplicada no capítulo 2.

Mantenha o eletrodo paralelo ao plano da junta e empregue um ângulo de ataque puxando de 10 - 15°. Se o revestimento do eletrodo fundir de uma maneira irregular, mova ligeiramente a ponta do eletrodo de uma borda para a outra. Solde ambas as metades da junta com a mesma técnica. O passe de raiz não deve penetrar mais que 1,6 mm.

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Para o passe quente, empregue eletrodos OK 22.45P de diâmetro 3,25 mm. Abra o arco na posição 12 horas com os mesmos ângulos de eletrodo aplicados no passe de raiz.

Aplique um movimento similar àquele descrito para o segundo cordão no capítulo 2.

Para os passes de enchimento, comece na posição 12 horas com um ângulo de trabalho de 80 - 90° com o eixo do tubo.

Avance da posição 12 horas até a posição 6 horas usando um movimento de oscilação alongada e então, se necessário, execute cordões de nivelamento.

Execute o passe de acabamento aplicando os mesmos ângulos de eletrodo e a mesma técnica dos passes de enchimento. Os cordões externos devem compor um reforço de 1,6 mm e sobrepor o bisel em 1,6 mm. Solde ambas as metades da junta e então remova a escória.

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Para ser aprovado no teste de qualificação em um procedimento de soldagem na posição 6G — que cobre todas as outras — alguns ensaios mecânicos devem ser realizados em uma amostra. Para isso, prepare e ponteie uma peça conforme descrito no capítulo 1.

Execute a soldagem conforme descrito neste capítulo. Tenha cuidado em remover as maiores irregularidades usando uma lixadeira com um disco de granulação fina antes de depositar o segundo passe. Faça um ensaio visual conforme indicado no capítulo 2.

Da peça soldada, serão obtidas seis seções que devem ser previamente identificadas pelo operador. Proceda com o corte do tubo para obter as seis fatias de largura 25 mm, como ilustrado abaixo.

Os corpos de prova para os ensaios de dobramento devem ser esmerilhados em ambas as superfícies para remover os reforços de solda, até nivelar com o metal de base, sem deixar entalhes.

Usando um dispositivo de dobramento, ensaie os corpos de prova com um punção de espessura igual a três vezes a espessura do tubo, sendo a metade dos

corpos de prova com a raiz tracionada e a outra metade com a face tracionada.

O critério de aceitação é atendido se não houver trincas ou outras descontinuidades acima de 3,2 mm ou metade da espessura, o valor que for menor, após o dobramento. Trincas originadas nas arestas dos corpos de prova não devem ser consideradas se seu comprimento for menor que 6,4 mm, medidas em cada direção, a menos que sejam encontrados outras descontinuidades.

Para executar os testes “nick break”, é aberto um entalhe no centro da solda com o auxílio de uma serra, tendo a profundidade de 3,2 mm, em ambos os lados de cada corpo de prova. Não devem ser removidos os reforços de solda.

Os corpos de prova devem ser fraturados sob tração com uma máquina apropriada ou com um martelo, fixando-se uma das extremidades do corpo de prova em uma morsa. O critério de aceitação é haver penetração e fusão completa após análise das superfícies de fratura. O tamanho máximo de poros não deve exceder 1,6 mm e a área total de porosidade, 2% da área total ensaiada. Inclusões de escória não devem exceder 0,8 mm em profundidade, 3,2 mm em comprimento, ou a metade da espessura da parede, o valor que for menor. Adicionalmente, deve haver pelo menos 12 mm de metal íntegro entre as inclusões.

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1 - Preparação e ponteamento

O escopo deste capítulo é informar os procedimentos de preparação e ponteamento corretos para uma junta padrão em seções de tubo com diâmetro 8” (203 mm). A junta é preparada fazendo-se um bisel como indicado nas figuras.

Remova os resíduos causados pela atividade de lixamento.

Parâmetros de soldagem para o ponteamento

Eletrodo OK 22.45P ∅ 3,2 mm, CC-, Corrente 85 - 110 A

Se a fonte não possuir indicador de corrente, esta pode ser ajustada empiricamente procedendo-se da seguinte maneira: coloque uma tira de aço carbono de 6 mm de espessura na posição horizontal, abra o arco e deposite um cordão retilíneo, simétrico, com ondulação regular e espessura de 1,6 mm. Se o cordão for desnivelado e fortemente convexo, a corrente deve ser aumentada. Se o cordão for achatado e apresentar respingo excessivo, a corrente deve ser reduzida.

Atividades

Faça a montagem conforme ilustrado abaixo. Coloque um arame espaçador de diâmetro 3,2 mm.

Alinhe as duas seções de forma a conseguir a preparação desejada da junta. Em conformidade com o Código ASME, o desalinhamento não deve exceder 1,6 mm.

Soldagem de dutos na vertical ascendente com a técnica mista eletrodos celulósicos/básicos

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Nessa etapa se inicia a atividade de ponteamento, depositando-se um cordão de comprimento de 12 a 20 mm.

O ponto deve penetrar na raiz de tal modo a formar um cordão com reforço de 1,6 mm no lado interno do tubo, sendo que o nariz deve ser fundido em ambas as peças. Então reposicione o arame espaçador e deposite o segundo ponto.

Remova o arame espaçador. Se a abertura da raiz ficar maior em um dos lados, solde um terceiro ponto onde a abertura da raiz for maior, de tal modo que a contração de solda compense a diferença. Porém, se a abertura da raiz neste ponto for tão grande que não permita a soldagem do terceiro ponto, primeiro corrija a abertura da raiz comprimindo o lado mais aberto. Faça o terceiro e o quarto pontos espaçados de 90° em relação ao primeiro e segundo pontos.

Para obter uma solda de boa qualidade, são necessários uma preparação correta da junta e pontos de solda aplicados com precisão. Pontos defeituosos causarão defeitos na soldagem final.

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2 - Juntas na 5G / PF

Esse tipo de junta e posição é utilizada na soldagem de curvas, flanges, peças forjadas em todos os diâmetros. O seguinte exemplo contempla a soldagem de tubos de diâmetro 8” (203 mm).

Parâmetros de soldagem (*)

Eletrodo OK 22.45P ∅ 3,2 mm, CC-, Corrente 85 - 110 A, passe de raiz

Eletrodo OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 2,5 mm / 3,2 mm, CC+, Corrente 85 - 110 A, enchimento

Eletrodo OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 3,2 mm, CC+, Corrente 110 - 140 A, acabamento

A fonte deve ter uma tensão de circuito aberto de 70 V.

(*) Para o processo com a técnica mista eletrodo celulósico / básico.

Atividades

Após ter executado a preparação e o ponteamento conforme descrito no capítulo 1, use dispositivos de fixação para prender a peça na posição horizontal com os pontos nas posições 2, 5, 8 e 11 horas. O ponto com a menor abertura da raiz deve estar na posição 5 horas.

Para executar o passe de raiz, inicie com o eletrodo na posição 6:30, perpendicular ao eixo e à superfície do tubo. Abra o arco na raiz da junta (nunca na extremidade do ponto ou na superfície externa do tubo). Mantenha um comprimento de arco com o dobro do diâmetro do eletrodo e oscile de uma borda para a outra, para frente e para trás, para pré-aquecer o nariz do bisel.

Após dois ou três movimentos, reduza o comprimento do arco para uma vez o diâmetro do eletrodo e forme a cratera “buraco de fechadura”, então mantenha o arco no nariz do bisel e avance. use um leve movimento oscilante para cima e para baixo. Para manter uma cratera de dimensões apropriadas, os movimentos devem ser rápidos e precisos.

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Quando se aproximar de um ponto de solda, reduza a velocidade de soldagem e aumente ligeiramente o comprimento do arco. Se a cratera tender a se fechar, aplique um ângulo de ataque puxando de 5 - 10° e/ou reduza a velocidade de alimentação. Se, por outro lado, a cratera tender a se abrir, aplique um ângulo de ataque empurrando de 5 - 10° e/ou aumente a velocidade de alimentação.

Se necessário, interrompa o arco antes que o cordão esteja concluído, forme uma cratera “buraco de fechadura” de diâmetro aproximadamente 5 mm empurrando rapidamente a ponta do eletrodo em direção à junta por aproximadamente 13 mm, então retire completamente o eletrodo. Dessa forma, é assegurada uma penetração completa na reabertura do arco.

Remova a escória da cratera e dos últimos 25 mm do cordão de solda. A reabertura do arco deve ser executada iniciando no cordão de solda a aproximadamente 20 mm antes da cratera, movendo o eletrodo em direção à cratera com um comprimento de arco ligeiramente maior que o comprimento normal. Mova para frente e para trás na cratera para pré-aquecer as bordas e então volte ao comprimento de arco normal.

Quando a primeira metade do passe estiver concluída, remova a escória e então repita a operação na segunda metade da junta.

O passe de raiz deve apresentar uma superfície ligeiramente convexa e ter uma altura de reforço de 1,6 mm.

Nessa etapa, os passes de enchimento e acabamento podem ser executados, continuando com eletrodos celulósicos ou usando a técnica mista eletrodo celulósico / básico.

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Cordões de enchimento e acabamento com eletrodos básicos

Se, após o primeiro cordão, se desejar utilizar eletrodos revestidos básicos, proceda da seguinte maneira:

Para o segundo cordão, utilize eletrodos OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 2,5 / 3,2 mm. Abra o arco na posição 6:30 e estabilize-o na posição 6 horas mantendo preferencialmente um arco de pequeno comprimento a ângulos conforme mostrado na figura seguinte.

Aplique um movimento de oscilação retilíneo, parando com o eletrodo nas bordas da junta. A velocidade de oscilação e os tempos de parada determinarão o resultado. Uma velocidade muito baixa ou uma oscilação excessiva causarão uma poça muito grande e dificultará o controle, enquanto que uma velocidade muito alta ou pouca oscilação causarão falta de fusão no cordão anterior, com um cordão muito convexo e mordeduras.

Um enchimento correto da junta atinge aproximadamente até 1,6 mm da superfície do tubo. Se o penúltimo cordão não atingir esse nível, deposite outro cordão com OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 2,5 mm (ou 3,2 mm) empregando o mesmo procedimento. Se o arco for interrompido antes que o passe esteja completo, remova a escória da cratera, reabra o arco iniciando o último cordão aproximadamente a 12 mm à frente da cratera e então retorne até que a cratera seja preenchida, continuando a partir daí com a velocidade de soldagem normal. Finalmente, remova a escória da extremidade do cordão e execute a segunda metade da junta.

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Para o passe de acabamento, empregue eletrodos OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 3,2 mm, aplicando a mesma técnica dos passes de enchimento, porém com um movimento de oscilação mais largo, parando nas bordas da junta. A sobreposição nas bordas da junta deve medir aproximadamente 1,6 mm e o reforço da solda deve ficar entre 0,8 e 1,6 mm.

O Código ASME requer uma inspeção visual e uma relevante avaliação da qualidade da solda em uma amostra. Após ter executado a preparação e o ponteamento, a peça é identificada e então soldada na posição 5G conforme indicado previamente. É então executada uma inspeção visual da solda.




• Fusão: a fusão entre o metal de base e o metal de adição deve ser completa.

• Inclusão de escória: as cavidades na zona fundida contendo a escória não devem exceder 3,2 mm para cada 152 mm de solda.

• Inclusões gasosas: uma seção afetada por porosidade não pode exceder o comprimento de 1,6 mm e seu comprimento total não deve exceder 3,2 mm para cada 6,5 cm2 de superfície de solda.

• Mordeduras: não devem exceder uma largura de 0,8 mm, uma profundidade de 0,8 mm e seu comprimento não deve exceder 50,8 mm para cada 152 mm de solda ou 5% da espessura de parede, se a solda for mais curta.

• Metal de solda: os reforços da face e da raiz não devem exceder as dimensões indicadas, devem apresentar uma transição suave com as superfícies do metal de base e suas bordas devem estar livres de mordeduras.

2.1 - Cordões de acabamento com eletrodos celulósicos

Depois de executado o passe de raiz com o eletrodo OK 22.45P, os passes subseqüentes de enchimento e acabamento podem ser executados empregando-se eletrodos celulósicos OK.

Continue novamente com a progressão ascendente, utilizando eletrodos OK ∅ 3,2 mm e 4 mm se o chanfro e o diâmetro do tubo forem adequados.

A corrente de soldagem deve ser menor que a aplicada no passe de raiz, sendo determinada pelo tamanho do tubo.

Os valores de corrente normalmente aplicados são os seguintes:

∅ 3,2 mm - 60 A - 100 A

∅ 4,0 mm - 80 A - 120 A

Dependendo da largura do chanfro, a soldagem é executada com movimentos de oscilação retilíneos ou em meia-lua, parando com o eletrodo nas bordas da junta.

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3 - Juntas na 2G / PC

Esse tipo de junta e posição é empregado em tubos e em pequenos vasos. O seguinte exemplo descreve a soldagem de um tubo com diâmetro 8” (203 mm).


Eletrodo OK 22.45P ∅ 3,2 mm, CC-, corrente 85 - 110 A, passe de raiz

Eletrodo OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 2,5 mm, CC+, corrente 85 - 110 A, passes de enchimento

Eletrodo OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 3,2 mm, CC+, corrente 110 - 140 A, passes de acabamento

A fonte deve ter uma tensão de circuito aberto de pelo menos 70 V.

(*) Para processos com a técnica mista eletrodo celulósico / básico

Atividades

Após ter executado a preparação e o ponteamento, fixe a peça na posição 2G (eixo vertical).

Então faça o passe de raiz com eletrodos OK 22.45P de diâmetro 3,2 mm.

O eletrodo deve ser mantido na horizontal com um ângulo de ataque puxando de 5 - 10°. Inicie o cordão a 50 mm do ponto, forme a cratera “buraco de fechadura” e avance com um movimento de oscilação similar ao empregado na posição 5G. Mantenha o eletrodo nas bordas do nariz.

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Se a cratera tender a alargar-se, aumente o ângulo de ataque puxando de 5° para 10°. Se a ponta do eletrodo for empurrada muito para dentro da junta, formar-se-ão mordeduras ao longo da raiz e ocorrerão defeitos e penetração excessiva. Se o eletrodo não for empurrado suficientemente na junta, serão obtidas penetração incompleta e mordeduras nas superfícies biseladas.

Se o arco for interrompido antes que o cordão esteja completo, limpe a cratera e reinicie conforme descrito no parágrafo anterior, sem esquecer de encher a cratera.

O segundo passe ou passe de enchimento deve ser executado com um eletrodo OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 2,5 mm.

O eletrodo deve ser mantido na horizontal com um ângulo de ataque puxando de 5 - 10°.

Empregue um movimento perpendicular em W, com paradas nos pontos indicados na figura para encher corretamente a cratera de solda. Mantenha o arco o mais curto possível. O cordão deve ser chato ou ligeiramente convexo com boa fusão nas bordas.

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Os passes de acabamento devem ser feitos com eletrodos OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 3,2 mm. O ângulo de ataque varia, com respeito ao plano horizontal, de 5° acima para o terceiro cordão, para 5° abaixo para o quinto.

Um ângulo de ataque correto assegura boa fusão nas bordas da junta. Os cordões devem se sobrepor até à metade do cordão anterior. Empregue o mesmo movimento de oscilação descrito para o segundo cordão. A junta acabada deve ter uma tolerância de projeto de 1,6 mm para usinagem e a superfície levemente convexa não deve apresentar mordeduras.

O Código ASME (*) requer uma inspeção visual e uma relevante avaliação da qualidade da solda em uma amostra. Depois de ter executado a preparação e o ponteamento, a peça é identificada e então soldada na posição 2G conforme previamente indicado. É então executada uma inspeção visual da solda.




• Fusão: a fusão entre o metal de base e o metal de adição deve ser completa.

• Inclusão de escória: as cavidades na zona fundida contendo a escória não devem exceder 3,2 mm para cada 152 mm de solda.

• Inclusões gasosas: uma seção afetada por porosidade não pode exceder o comprimento de 1,6 mm e seu comprimento total não deve exceder 3,2 mm para cada 6,5 cm2 de superfície de solda.

• Mordeduras: não devem exceder uma largura de 0,8 mm, uma profundidade de 0,8 mm e seu comprimento não deve exceder 50,8 mm para cada 152 mm de solda ou 5% da espessura de parede, se a solda for mais curta.

• Metal de solda: os reforços da face e da raiz não devem exceder as dimensões indicadas, devem apresentar uma transição suave com as superfícies do metal de base e suas bordas devem estar livres de mordeduras.

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4 - Juntas na 6G / H-L045

Esse tipo de junta e posição é usada para soldar curvas, flanges, tês, etc. O seguinte exemplo mostra a soldagem de tubos de diâmetro 8” (203 mm). A posição de soldagem 6G qualifica todas as outras.


Eletrodo OK 22.45P ∅ 3,2 mm, CC-, corrente 85 - 110 A, passe de raiz

Eletrodo OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 2,5 mm, CC+, corrente 85 - 110 A, passes de enchimento

Eletrodo OK 48.04 / OK 55.00 ∅ 3,2 mm, CC+, corrente 110 - 140 A, passes de acabamento

A fonte deve ter uma tensão de circuito aberto de pelo menos 70 V

(*) Para processos mistos com a técnica eletrodo celulósico / básico

Atividades

Depois de ter executado a preparação e o ponteamento, fixe a peça na posição 6G (eixo a 45° com o plano horizontal). Os pontos devem ser aplicados nas posições 2, 5, 8 e 11 horas.

Então execute o passe de raiz com eletrodos OK 22.45P de diâmetro 3,2 mm. Comece com o eletrodo na posição 6:30, com o eletrodo no plano da junta e perpendicular à direção de soldagem.

Empregue um leve movimento de oscilação. A ponta do eletrodo deve ser mantida nas bordas do nariz, porém sem exercer pressão sobre o nariz. Se a cratera tender a fechar, aplique um leve ângulo de ataque puxando e/ou reduza a velocidade de soldagem. Se a cratera tender a abrir, aplique um leve ângulo de ataque empurrando e/ou aumente a velocidade de soldagem.

Os procedimentos de interrupção e reabertura do arco são similares àqueles descritos no capítulo 2.

Faça ambas as metades do passe e remova a escória antes de depositar o segundo passe.

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O passe de enchimento deve ser executado abrindo o arco na posição 6:30 e estabilizando-o na posição 6 horas em uma largura bastante reduzida. Observe os ângulos da figura. Empregue eletrodos OK 48.04 / OK 55.00 de diâmetro 2,5 mm. O passe de enchimento deve ficar a aproximadamente 1,6 mm da superfície externa do tubo.

Então execute os passes de acabamento com eletrodos OK 48.04 / OK 55.00 de diâmetro 3,2 mm, aplicando uma corrente de 110 - 140 A.

Os ângulos do eletrodo para os passes de acabamento são os mesmos que aqueles empregados para os passes de enchimento.

Tome nota do número de cordões de cada camada.

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DEFEITOS: CAUSAS E SOLUÇÕES

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Para encontrar e possivelmente evitar defeitos de soldagem, o operador deve adquirir familiaridade com a forma e a dimensão da poça de fusão e sua relação com a forma e a aparência do cordão de solda acabado.

O metal de adição é gerado pelo eletrodo que, através do arco, começa a misturar-se com o metal de base fundido. Na soldagem na vertical descendente, a força do arco tende a fazer o metal fundido fluir na direção da parte de trás da cratera para formar o cordão de solda, enquanto que a força da gravidade tende a contrabalançar a do arco, fazendo a poça de fusão fluir na direção de soldagem.

Ao contrário, na soldagem na vertical ascendente, as forças do arco e da gravidade empurram o metal fundido para a parte de trás da cratera para formar o cordão de solda.

O movimento do metal fundido em direção à parte de trás da cratera e sua forma proporciona ao operador um meio de controle contínuo da qualidade, sem interromper o arco. As variáveis essenciais, pelas quais o operador interpreta a poça de fusão e sobre as quais ele deve intervir para evitar os defeitos de soldagem, são: diâmetro do eletrodo, corrente, comprimento do arco, velocidade de soldagem e ângulos de posicionamento.

Um dos mais importantes fatores é a penetração. Existe penetração correta quando a solda atravessa completamente a espessura da junta, deixando um pequeno reforço de penetração contínua e bem fundida atrás. Um dos defeitos mais comuns em tubulações é a penetração insuficiente, que consiste em descontinuidade entre os dois narizes dos biséis devido ao fato que o metal de adição não penetrou completamente a junta. Isso ocorre quando, durante a soldagem, a abertura da raiz começa a fechar, o cordão torna-se estreito e a poça de fusão fica estagnada. Para evitar esse problema, uma possível solução é diminuir a velocidade de soldagem ou reduzir o ângulo de ataque do eletrodo para aumentar a temperatura da poça de fusão e portanto aumentar a penetração. Se isso não for suficiente, interrompa a soldagem e aumente a corrente ou empregue a maquita para

reduzir o nariz.

O defeito oposto é o excesso de penetração, que é destacado por um reforço excessivo na raiz da junta, maior que o requerido.

Nesse caso, durante a soldagem, a abertura da raiz torna-se muito larga e a poça de fusão fica difícil de se controlar devido ao seu tamanho e fluidez. Para reduzir a penetração e eliminar esse problema, a velocidade de soldagem deve ser aumentada, possivelmente aumentando também o ângulo de ataque do eletrodo. Se isso não for suficiente, interrompa a soldagem e reduza a corrente.

Um aporte térmico excessivo pode causar rechupe. Isso faz com que a superfície interna da junta fique côncava. É um defeito comum quando se solda na sobrecabeça: a força da gravidade faz com que a superfície interna do cordão de solda se torne côncava e a superfície externa se torne convexa.

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Em ambos os casos, é necessário reduzir o aporte térmico ao metal fundido, sendo os métodos os mesmos que aqueles já descritos no caso anterior.

Na progressão ascendente, o alto aporte térmico pode furar a raiz, com conseqüente queda de metal fundido.

Outra causa de defeitos é freqüentemente associada com uma reabertura imperfeita do arco, geralmente devido a uma corrente muito baixa ou pré-aquecimento insuficiente; o início do cordão adjacente é muito largo e a extremidade tem um contorno decrescente em direção à cratera.

Para evitar esse tipo de defeito, o eletrodo deve ser movido em direção ao final da cratera, mantendo o arco ligeiramente longo para pré-aquecer. Ao final, reduza o comprimento do arco para fundir a fina ponte de metal, esperando até que o cordão de solda esteja com um comprimento igual ao já existente, então reinicie a soldagem normal. Quando o arco for corretamente aberto, o eletrodo deve ser virado em direção ao final da cratera.

Além disso, no caso de progressão ascendente, reinicie com eletrodos de baixa liga e/ou com baixo carbono (básico), devendo o arco ser reaberto acima (à frente) da cratera; então mova o eletrodo em direção à outra extremidade, devendo o arco ser mantido ligeiramente mais comprido que o normal. Para reiniciar cordões de enchimento ou externos, com eletrodos celulósicos ou

básicos, abra o arco a aproximadamente 13 mm à frente da cratera e então retorne até que esta seja preenchida. Dessa forma, o cordão anterior é corretamente pré-aquecido.

Outro defeito típico de soldagem consiste nas mordeduras. São reentrâncias que aparecem nas bordas do cordão na transição com a superfície do metal de base. Mordeduras reduzem a espessura e causam furos na raiz. Esse defeito é devido ao comprimento excessivo do arco. Quanto maior o cone do arco, mais largas serão as reentrâncias, sendo o metal de adição depositado em gotas, havendo respingos excessivos com conseqüente perda de material de adição.

Adicionalmente, a raiz na vertical descendente freqüentemente causa pequenas mordeduras nas bordas da superfície externa do cordão, mas isso é principalmente devido a uma velocidade de soldagem muito alta. O segundo passe usualmente preenche as mordeduras nas bordas e evita falta de fusão e inclusão de escória.

As mordeduras na raiz do lado interno da tubulação são causadas por um comprimento de arco muito curto. A ponta do eletrodo é empurrada em demasia na junta e o material de adição que é empurrado através da junta é depositado na raiz.

Finalmente, devemos dirigir a atenção para uma série de defeitos de soldagem causados por uma preparação incorreta da junta. A abertura da raiz, o nariz e a limpeza da junta são todos fatores diretamente relacionados à futura qualidade da junta acabada.

Uma abertura muito grande da raiz ou muito pequena pode causar penetração excessiva, rechupe, trincas ou mordeduras. Aberturas muito grandes na raiz tornam necessário aumentar a velocidade de soldagem sob pena de haver um aporte térmico excessivo, com

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excesso de penetração ou furo da raiz. Da mesma forma, se o nariz é muito fino, o calor do arco funde o nariz e leva à situação anterior de abertura excessiva na raiz.

Ao contrário, uma abertura muito pequena da raiz ou um nariz muito grosso pode causar penetração insuficiente, falta de fusão e convexidade da superfície do cordão de solda com possível inclusão de escória. Se o nariz for muito grosso, o arco não pode fundi-lo para formar o “buraco de fechadura”, sendo o metal de solda depositado entre os narizes com penetração insuficiente.

Uma limpeza insuficiente ou inadequada da junta e do material de base antes da soldagem pode causar defeitos posteriores, geralmente inclusões gasosas (porosidade, se ≤ 1 mm, cavidades se ≥ 1 mm). A presença de óleo ou sujeira nas superfícies a serem soldadas causa porosidade esférica. Outras causas de porosidade podem ser a presença de umidade no metal de base, velocidade de soldagem excessiva ou oscilação excessiva do eletrodo.

Finalmente, é importante mencionar o efeito do ângulo do eletrodo como um meio de controle de temperatura. Os ângulos de ataque, “empurrando” ou “puxando”, influenciam o aporte térmico, a força do arco e a quantidade de material depositado. Já que a força do arco é sempre exercida na mesma direção que o eletrodo, se este não for centrado na junta, o arco causa mordeduras ao longo das bordas. Na soldagem na progressão ascendente, a gravidade move o metal fundido em direção ao ponto mais baixo da cratera, onde grandes mordeduras não foram preenchidas. Mordeduras, que podem ser causadas por um comprimento de arco excessivamente grande, podem também ocorrer ao longo das bordas da raiz da junta.

Para finalizar, a qualidade da solda depende da habilidade do operador, de seu conhecimento das técnicas apropriadas e de sua capacidade de controlar as cinco variáveis essenciais mencionadas no início. A preparação da junta e sua limpeza antes da soldagem devem ser bem feitas.

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SOLDAGEM AUTOMÁTICA DE TUBULAÇÕES

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Por décadas, as maiores empreiteiras especializadas na construção de tubulações no âmbito mundial adotaram sistemas automáticos de soldagem, tendo sido sua opção imediatamente recompensada.

As principais razões para a mudança são:

• Aumento de produtividade

• Menores custos da soldagem

• Redução da mão de obra

• Treinamento de operadores (soldadores) em poucas semanas

• Menor percentual de reparos’

• Reprodutibilidade perfeita de uma junta de teste

Podem ser escolhidas diferentes alternativas quando a mudança tem que ocorrer:

• Soldagem unilateral com acopladores internos empregando cobre-juntas de cobre

• Execução de um passe interno de raiz com um “acoplador interno de soldagem”

Ambos proporcionam boa produtividade e baixo índice de reparos, mas suas vantagens respectivas são:

Soldagem unilateral

• Baixo custo do equipamento

• Maior velocidade no passe de raiz (o primeiro passe controla a velocidade de produção na fase de soldagem na linha principal)

Passe interno

• Pode ser empregado quando cobre-juntas de cobre não são permitidos

• Podem assegurar melhor penetração em condições de desalinhamento


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ARAMES SÓLIDOS

OK Autrod® 12.51

Classificação ASME SFA/AWS A5.18-93 ER70S-6

OK Autrod® 12.51 é um arame sólido cobreado com baixo teor de impurezas para soldagem GMAW circunferencial na vertical descendente de tubulações de qualidade tais como API 5L X52 até X70. Esse arame permite soldagem com altas correntes (transferência por aerossol) e também com transferência por curto-circuito em todas as posições. Gás de proteção: misturas Ar/CO2.

Composição química típica do metal de solda (%) C = 0,07 Si = 0,8 Mn = 1,4

Propriedades mecânicas típicas do metal de solda Tensão limite de escoamento: 535 MPa Tensão limite de resistência: 600 MPa Alongamento: 26% Charpy V: 100 J @ -20°C

Materiais de adição para soldagem

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ARAMES TUBULARES

Mesmo para as aplicações mais extremas, onde produtividade, qualidade e características mecânicas devam ser garantidas, a ESAB, graças a sua preferência por um relacionamento de parceria com as grandes empreiteiras do setor offshore, desenvolveu uma série de arames tubulares OK Tubrod® que permitem um considerável aumento na produtividade.

OK TUBROD® 70 MC

Classificação ASME SFA/AWS A5.18 E70C-6M

Arame tubular com alma metálica. Possibilita elevada eficiência e taxa de deposição. Devido ao baixo nível de componentes formadores de escória, a única escória formada por este arame tubular são pequenas ilhas de sílica. Soldagem em passe único ou multipasse de aços de baixo e médio teor de carbono. As principais aplicações compreendem juntas de topo multi-passes e juntas em ângulo nas posições vertical descendente e horizontal. Passes de raiz sem cobre-juntas são soldados no modo de transferência por curto-circuito. A soldagem MIG pulsada é aplicada para otimizar o enchimento de juntas fora de posição, empregando misturas Ar/CO2 como gás de proteção. Apropriado para soldagem semi-automática e para uso com equipamentos orbitais automáticos.

Composição química típica do metal de solda (%) C - 0,04 Si - 0,55 Mn - 1,30


OK TUBROD® 90 MC

Classificação ASME SFA/AWS A5.28 E90C-G

Arame tubular com alma metálica, de baixa emissão de fumos. Apresenta alta eficiência (90 - 95%) bem como elevada taxa de deposição, resultando em um cordão de excelente aspecto, com pequenas ilhas de escória, minimizando a limpeza entre os passes. Contém Ni e Mo, sendo designado para soldagem de aços de média e alta resistência e de aços temperados com tensão limite de escoamento mínimo de 550 MPa. Também designado para aplicações onde se requerem propriedades de impacto até -40°C. A soldagem MIG pulsada é aplicada para otimizar o enchimento de juntas fora de posição, empregando misturas Ar/CO2 como gás de proteção.

Composição química típica do metal de solda (%) C - 0,03 Si - 0,50 Mn - 1,40 Ni - 1,60 Mo - 0,30


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Soldagem com a técnica mista

A soldagem eletrodo + arame pode ser considerada a primeira etapa em direção ao processo de soldagem completamente automático; embora as grandes empreiteiras tenham adotado essa solução no início dos anos oitenta para limitar os investimentos na primeira fase.

Poderia funcionar em um chanfro padrão API (30°+30°) sem utilizar a máquina biseladora (dispositivo muito caro), executando os passes de raiz e quente com eletrodos celulósicos e o enchimento e o acabamento com arames tubulares ou sólidos. É muito comum o uso de arames tubulares autoprotegidos em regiões onde o gás de proteção não é tão fácil de se encontrar.

Soldagem com arames

A soldagem com arames, com bisel reduzido e emprego de acopladores internos com suportes de cobre é definitivamente a mais econômica, mais segura e mais produtiva solução a ser adotada e tem sido usada por anos na construção de dutos submarinos e terrestres por várias empreiteiras do setor.

Como funciona o equipamento automático

A tocha de soldagem move-se na descendente a uma velocidade programada por uma chave seletora. A velocidade é determinada em cada passe, na meia circunferência. Ao final de cada passe, a tocha move-se de volta à posição inicial e reinicia a deposição, após os parâmetros de soldagem terem sido regulados ou automaticamente ajustados. A operação é executada simultaneamente por meio de dois dispositivos no mesmo passe, para aumentar a produtividade.

Vantagens

Os operadores, mesmo se recrutados entre soldadores sem muita experiência, podem ser treinados em cinco semanas.

O número de profissionais envolvidos com as atividades de soldagem pode ser reduzido em 30%

(não é necessário lixar e escovar as juntas — a soldagem com arames tubulares com alma metálica ou com arames sólidos não gera escória).

O ciclo de trabalho é bem maior. Os tempos mortos são reduzidos a um mínimo.

Técnicas de soldagem e práticas operacionais para a soldagem orbital automática

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Exemplos de EPS — Especificações de Procedimento de Soldagem

PROPOSTA DE ESPECIFICAÇÃO DE

PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM Projeto: Especificação Projeto API 1104 Ed set/99 Processo Soldagem SMAW Tipo: Manual JUNTAS METAIS DE BASE CROQUIS DA JUNTA Tipo de Bisel: Simples V Espec. Material: API 5L x API 5L Mata-Juntas: N/A Tipo ou Grau: X-70 x X-70 Mat. Mata-Juntas: N/A Faixa Diâmetro.: > 323,9 mm Outros: N/A Faixa Espessura: 4,8 mm – 19,1 mm Fabricante: METAIS DE ADIÇÃO Passe N.º: Raiz 2o Passe Enchimento Acabamento

Dimensões: 4,0 mm 4,0 mm 5,0 mm 5,0 mm SEQÜÊNCIA DE PASSES Especific. AWS: A 5.1-91 A 5.5-96 A 5.5-96 A 5.5-96 Classific. AWS: E 6010 E 8010-G E 8010-G E 8010-G Fabricante: Marca Comercial: OK 22.45 P OK 22.47 P OK 22.47 P OK 22.47 P N.º Corrida: Local Fabricação: Brasil Brasil Brasil Brasil

POSIÇÃO 5 G PROGRESSÃO Descendente GASES PRÉ AQUECIMENTO TTPS Gas(es) Mist % Comp. Vazão Temp. Pré aq.: Remover umidade Temp.: N/A Raiz/2o Passe: N/A N/A N/A Temp. Entrep.: 250 °C máx. Tempo: N/A Enchimento: N/A N/A N/A Método. Pré aq.: Gás propano Outros: N/A Acabamento: N/A N/A N/A Controle Temp.: Lápis Térmico TIPO E REMOÇÃO DA ACOPLADEIRA TEMPO ENTRE PASSES Interna: Sim Remover Após: 50 % da raiz Tempo Máximo entre Raiz e 2o Passe: 60 min Externa: N/A Remover Após: N/A Tempo Máximo entre 2o Passe e demais: 60 min TÉCNICA Filetado ou Trançado filetado Oscilação: N/A Tamanho Bocal: N/A Limpeza / Esmerilhamento Esmerilhamento / escovamento Máquinas Lixadeira, Maquita Ferramentas

Manuais Escova, lima

Distância de Contato à Peça: N/A Corrente Elétrica: Corrente contínua Polaridade: Raiz (-); 2o Passe (+); Enchimento/Acabamento (+) Outros:

Passe Progressão VAA (m/min) Diâmetro

Metal Adição

Largura / FreqüênciaOscilação

Faixa Corrente

(A)

Faixa Voltagem

(V)

Faixa Veloc. Soldagem

(mm/s)

Faixa Aporte de Calor (kJ/mm)

Raiz Descendente N/A 4,0 N/A 120 – 140 30 – 35 5,0 0,7 – 1,0 2o Passe Descendente N/A 4,0 N/A 150 – 160 35 – 40 6,8 0,8 – 0,9 Enchimento Descendente N/A 5,0 N/A 200 – 220 35 – 40 4,2 1,7 – 2,1 Acabamento Descendente N/A 5,0 N/A 150 – 160 30 – 35 3,4 1,3 – 1,6 NOTAS Após soldagem, executar 100 % de Ensaio Visual e Ensaio Radiográfico.

60-70°

1,0-2,0 mm

1,5-2,0 mm

5 6 7 8 9 10 11 12

4 3 2 1

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PROPOSTA DE ESPECIFICAÇÃO DE

PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM Projeto: Especificação Projeto API 1104 Ed set/99 Processo Soldagem SMAW - PGMAW Tipo: Manual, Semi-automático JUNTAS METAIS DE BASE CROQUIS DA JUNTA Tipo de Bisel: Simples V Espec. Material: API 5L x API 5L Mata-Juntas: N/A Tipo ou Grau: X-70 x X-70 Mat. Mata-Juntas: N/A Faixa Diâmetro.: > 323,9 mm Outros: N/A Faixa Espessura: 4,8 mm – 19,1 mm Fabricante: METAIS DE ADIÇÃO Passe No: Raiz 2o Passe Enchimento Acabamento

Dimensões: 4,0 mm 4,0 mm 1,2 mm 1,2 mm SEQÜÊNCIA DE PASSES Especific. AWS: A 5.1-91 A 5.5-96 A 5.28-96 A 5.28-96 Classific. AWS: E 6010 E 8010-G E90C-G E90C-G Fabricante: Marca Comercial: OK 22.45 P OK 22.47 P OK Tubrod 90 MC OK Tubrod 90 MC N.º Corrida: Local Fabricação: Brasil Brasil Brasil Brasil

POSIÇÃO 5 G PROGRESSÃO Descendente GASES PRÉ AQUECIMENTO TTPS Gas(es) Mist % Comp. Vazão Temp. Pré aq.: Remover umidade Temp.: N/A Raiz/2o Passe N/A N/A N/A Temp. Entrep.: 250 °C Tempo: N/A Enchimento: Argônio / CO2 80 % / 20 % 18 – 22 L/min Método. Pré aq.: Gás propano Outros: N/A Acabamento: Argônio / CO2 80 % / 20 % 18 – 22 L/min Controle Temp.: Lápis Térmico TIPO E REMOÇÃO DA ACOPLADEIRA TEMPO ENTRE PASSES Interna: Sim Remover Após: 50 % da raiz Tempo Máximo entre Raiz e Reforço: 60 min Externa: N/A Remover Após: N/A Tempo Máximo entre Passe de Reforço e demais: 60 min TÉCNICA Filetado ou Trançado ER filetado / AT trançado Oscilação: máx. 2,5 ∅ arame Tamanho Bocal: 20 mm Limpeza / Esmerilhamento Esmerilhamento / escovamento Máquinas Lixadeira, Maquita Ferramentas

Manuais Escova, lima

Extensão do Eletrodo: 10 – 25 mm Corrente Elétrica: Corrente contínua Polarid.: Raiz (-); 2o Passe (+); Enchimento/Acabamento (-) Outros: Bocal cônico

Passe Progressão VAA (m/min) Diâmetro

Metal Adição

Largura / FreqüênciaOscilação

Faixa Corrente

(A)

Faixa Voltagem

(V)

Faixa Veloc. Soldagem

(mm/s)

Faixa Aporte de Calor (kJ/mm)

Raiz Descendente N/A 4,0 N/A 120 – 130 30 – 38 7,0 0,5 – 0,7 2o Passe Descendente N/A 4,0 N/A 140 – 150 28 – 35 6,2 0,6 – 0,8 Enchimento Descendente 7,0 – 8,0 1,2 máx. 2,5 ∅ 172 – 176 28 – 28,4 4,0 1,20 – 1,25 Acabamento Descendente 7,0 – 8,0 1,2 máx. 2,5 ∅ 160 – 168 28,8 – 29,2 3,3 1,40 – 1,49 NOTAS Após soldagem, executar 100 % de Ensaio Visual e Ensaio Radiográfico. PGMAW – processo de soldagem pulsada empregando arame tubular com alma metálica com proteção gasosa.

60-70°

1,0-2,0 mm

1,5-2,0 mm

4

3

2

1

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Comparação entre os três processos de soldagem

Tubo ∅ 36", espessura 14 mm

Eletrodo Eletrodo + arame Arame + cobre-juntas de cobre

Tipo de bisel

Bisel = redução de volume

Especificação de Procedimento de Soldagem A solda acabada

1o passe OK 22.45P ∅ 4,0 mm OK 22.45P ∅ 4,0 mm OK Autrod 12.51 ∅ 1,0 mm

2o passe OK 22.46P/22.47P ∅ 4,0 mm OK 22.46P/22.47P ∅ 4,0 mm OK Autrod 12.51 ∅ 1,0 mm

Enchimento OK 22.46P/22.47P ∅ 5,0 mm OK Autrod 12.51 ∅ 1,0 mm OK Autrod 12.51 ∅ 1,0 mm Acabamento OK 22.46P/22.47P ∅ 5,0 mm OK Autrod 12.51 ∅ 1,0 mm OK Autrod 12.51 ∅ 1,0 mm

Tempos Arco Aberto 64 minutos 41 minutos 25 minutos Eficiência 35% 35% + 80% 80% Tempo total 182 minutos 68 minutos 31 minutos

Custos (somente um exemplo)

Mão de obra: 34 Euro/hora Eletrodos: 5 Euro/kg Arame: 3 Euro/kg + 0,5 Euro/kg gás Custo da mão de obra 102 Euro 38 Euro 17 Euro

Peso da junta 2 kg 1,6 kg 1,2 kg Custo dos consumíveis 11 Euro 6 Euro 4 Euro

Custo total da solda 113 Euro 44 Euro 21 Euro

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Passe oco

A radiografia mostra como um canal oco dentro do primeiro passe pode ser causado pela presença de sujeira no interior do tubo, devido a um lixamento mal feito da parede interna do tubo próximo ao bisel, por más condições do tempo que possibilitam que a água ou o vapor d’água atinja a solda enquanto o primeiro passe está sendo executado ou por parâmetros de soldagem incorretos (corrente muito alta, vazão excessiva de gás, por exemplo).

Solução

Verifique a limpeza interna do tubo em toda sua circunferência, por meio de lixamento manual (escovamento não é suficiente) a uma distância de pelo menos 20 mm do bisel.

Sob más condições de tempo, a limpeza manual com trapos da superfície interna de ambos os tubos a serem soldados imediatamente antes do primeiro passe e antes da posição sobrecabeça (6:00) é a melhor prática para afastar a água ou o vapor d’água.

Verifique periodicamente os parâmetros de soldagem.

Falta de penetração

Apresenta-se como uma interrupção, talvez de comprimento considerável ou em seções da parte interna do passe de raiz, que deveria ser uniforme. Em tubos com diâmetro suficientemente grande para permitir acesso interno, é visível a olho nu e, em alguns casos, pode-se ver o bisel intacto (é recomendável um procedimento de soldagem para reparo imediato do defeito pelo lado interno). Pode ser causado por geometria incorreta do bisel, por parâmetros de soldagem incorretos, por acoplamento mal feito (desalinhamentos excessivos) ou por falta de habilidade do operador.

Solução

Verifique o bisel, os parâmetros de soldagem, a rotação

do tubo (sempre compatível com a posição das soldas longitudinais, que devem ser espaçadas de um certo comprimento) ou pelo emprego de calços nos expansores do acoplador interno para reduzir os desalinhamentos.

Normalmente, os operadores mais habilidosos são designados para executar o primeiro passe, pois um atraso na execução interrompe o processo de soldagem como um todo.

Falta de fusão

O principal defeito de processos com arames. Na radiografia aparece como uma linha contínua ou tracejada curta em um ou em ambos os lados da junta; avaliando sua posição relativamente ao primeiro passe (o passe mais claro no centro do filme), pode-se estimar sua profundidade.

As principais causas são: dimensões incorretas do bisel, parâmetros de soldagem incorretos ou falha do operador.

Solução

Verificação constante de todos os parâmetros funcionais e geométricos do processo e manter os operadores informados.

Existe um segundo caso: menos comum que a falta de fusão chamada entrepasses, causada pela queda de metal fundido na costela do tubo (2:00-5:00) devido a parâmetros de soldagem incorretos; aparece na radiografia como um veio mais escuro entre dois passes sucessivos.

Porosidade

No processo por eletrodos revestidos, a poça de fusão é protegida da oxidação externa pela queima do revestimento, mas no processo por arames é protegida pelo gás de proteção, introduzido na zona do arco pela tocha; a ausência de gás causa porosidade.

Defeitos e soluções

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Solução

Verifique o estado de manutenção de cabines para proteção contra o vento, de mangueiras, conexões, manômetros e, mais como uma recomendação que uma solução, substitua a garrafa de gás antes que ela esvazie completamente.

Inclusão de escória

Defeito encontrado somente na técnica mista (eletrodo revestido + arame), apresenta-se na forma alongada, com uma certa espessura, normalmente posicionada em um lado do bisel. É causada por uma limpeza mal feita no segundo passe, onde a escória permanece presa e não funde no passe consecutivo com o arame.

Em casos esporádicos, mencionados apenas para melhor compreensão, a inclusão de escória é causada pelo seu aprisionamento na transição de geometria desfavorável criada entre o segundo passe e a parede do bisel se este, com um ângulo de 30°, não foi completamente preenchido. Para ser mais claro, se soldagem com o arame se iniciar antes do enchimento, com o eletrodo, da seção do bisel a 30°, isso pode causar defeitos (até mesmo falta de fusão).

Solução

Limpeza completa do segundo passe.

Defeitos externos (mordeduras, excesso de penetração e reforço excessivo)

Esses não podem ser considerados defeitos reais de soldagem que causam problemas de selagem na junta, mas são defeitos “a serem reparados” devido à possibilidade de se iniciarem falhas de corrosão ou por fadiga ou facilitar operações subseqüentes de revestimento e instalação, no caso de excesso de penetração ou reforço excessivo.

Solução

Boa preparação da junta antes de executar o passe de acabamento: os últimos passes de enchimento devem ser uniformes, perfeitamente limpos e estarem 1 mm abaixo da superfície do tubo para permitir à poça de fusão do último passe espalhar-se suavemente e criar um cordão de altura 1,0-1,5 mm na parte mais larga da

junta.

Ao final da soldagem da junta, é aconselhável tomar as providências necessárias para executar pequenos reparos manuais nos passes de acabamento.

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Bibliografia • Pipelines Welding Handbook - ESAB publication

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Soldagem de Tubulações Soldagem de... · 2005-12-06 · segurança necessários, ... O principal processo de soldagem utilizado na instalação de tubulações é a soldagem manual