Soldagem dos Aços Inox

O aço inoxidável é um tipo de aço de alta liga, geralmente contendo em sua composição química elementos como cromo, níquel e molibdênio. Esses elementos de liga, principalmente o cromo, confere ao aço inox uma excelente resistência à corrosão quando comparados ao aço carbono. O aço inoxidável possui pelo menos 10,5% de cromo, com composição química balanceada para ter uma melhor resistência à corrosão.

Os aços inoxidáveis são classificados em aços inoxidáveis austeníticos, aços inoxidáveis ferríticos e aços inoxidáveis martensíticos. Porém, existem outras variáveis destes grupos de aços inoxidáveis, como, por exemplo, os aços inoxidáveis duplex que possuem 50% de ferrita e 50% de austenita e os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação.

As microestruturas que classificam os aços inoxidáveis são divididas em dois grupos de elementos de liga: os que estabilizam a austenita e os que estabilizam a ferrita, conforme abaixo:

• Elementos que estabilizam a ferrita: Cr, Si, Mo, Ti e Nb;
• Elementos que estabilizam a austenita: Ni, C, N e M.
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A composição química do aço inoxidável em conjunto com o processamento termo-mecânico, confere-lhes propriedades diferentes fazendo com que, cada grupo de aço inox tenha uma aplicação diferente. Confira abaixo os tipos de aço inox e a aplicação de cada um deles:

Aço Inox Austenítico

Principal característica: resistência à corrosão.
Aplicação: Equipamento para indústria alimentícia, farmacêutica, química e petroquímica, construção civil, baixelas, travessas e demais utensílios domésticos.

Aço Inox Ferrítico

Principal característica: resistência à corrosão e custo mais acessível.
Aplicação: eletrodomésticos (microondas, geladeiras, fogões, entre outros), balcões frigoríficos, moedas, talheres e indústria automobilística.

Aço Inox Martensítico

Principal característica: dureza elevada.
Aplicação: Instrumentos cirúrgicos, facas de corte, discos de freio e cutelaria.

Processo de Soldagem: Unindo partes metálicas

A soldagem é o processo de junção de duas partes metálicas, utilizando uma fonte de calor, com ou sem aplicação de pressão. É um dos processos industriais mais importantes sendo utilizado na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas.

O processo de soldagem mais utilizado na indústria é o que utiliza a eletricidade para gerar energia e realizar a fusão. Para realizar a fusão pode-se utilizar o arco ou a resistência elétrica, por meio do aquecimento por efeito Joule.

Características do processo de soldagem

O processo de soldagem deve ter as seguintes características:

• Produzir energia suficiente para unir dois materiais, similares ou não, com ou sem fusão entre as partes;
• Evitar o contato da região fundida e/ou aquecida com o ar atmosférico;
• Remover eventuais contaminações das superfícies que estão sendo unidas, provenientes do metal de base ou do metal de adição;
• Propiciar o controle das transformações de fase na junta soldada que podem afetar o seu desempenho.

Procedimentos Básicos para Soldagem do Aço Inox

Alguns procedimentos básicos devem ser seguidos no processo de soldagem do aços inox:

Segurança

• Usar material de adição com composição química o mais próximo possível do material a ser soldado;
• Evitar poças de fusão muito grandes para evitar trincas de solidificação na solda;
• As juntas devem ser limpas, por processo de escovamento, esmerilhamento, decapagem química (Álccol isopropílico ou acetona);
• Utilizar apenas escovas e picadeiras de aço inox;
• Não utilizar as ferramentas usadas no aço inox, nas operações com aço carbono.

Acabamento

• Remover o excesso de material do cordão de solda;
• Corrigir os riscos da remoção empregando uma correia de lixa que gera riscos retos;
• Para dar o passe final de acabamento, onde será igualado o acabamento da região da solda com o resto do material, recomenda-se o uso de Correia de Scotch-Brite SCM A-Grosso + Roda para Metal A2-M + Correia 3M 441D ou 3M 441W # 120 ou similares quando se desejar o acabament0 nº3 e Correia de Scotch-Brite SCM A - Médio + Roda para Metal A2-F + Correia 3M 441D ou 3M 441W # 150 ou similares para obter acabamento nº4.

Processos para Soldagem de Aços Inoxidáveis

Soldagem por Resistência Elétrica (ERW)

A soldagem por resistência elétrica utiliza o aquecimento por efeito Joule para realizar a fusão entre os metais. O efeito Joule ocorre pelageração de calor através da passagem de corrente elétrica em umaresistência. Na soldagem das chapas, a maior resistência estálocalizada na superfície interna das mesmas. Com a aplicação da pressãopelos eletrodos de cobre e posteriormente a passagem de correnteelétrica, ocorre a fusão desta face em comum, formando o ponto. Chamamos este processo de soldagem por resistência elétrica a ponto.

Todas as variantes deste processo utilizam a corrente elétrica e a aplicação de pressão. No caso da soldagem de tubos com costura (ERW), a corrente elétrica induz correntes na superfície dos chanfros, fundindo o material. Com a aplicação da pressão, a regi]ao fundida é quase que totalmente expulsa, produzindo um cordão de solda com uma zona fundida bastante reduzida, ou inexistente e uma zona afetada pelo calor bem estreita.

Dentre as características do processo de soldagem por resistência elétrica, destacam-se:

• Tipo de operação: automática;
• Equipamentos utilizados no processo: fonte de energia e eletrodos de liga de cobre;
• Custo do equipamento: de 10 a 30 vezes o custo do equipamento de soldagem com eletrodo revestido;
• Consumíveis: não se aplica;
• Velocidade da soldagem: 0,1 s por ponto e 10 cm/s (costura);
• Espessuras soldáveis: de 1,0 mm a 3,0 mm;
• Posições de soldagem: a princípio todas, porém, depende da geometria da peça e da flexibilidade do equipamento;
• Diluição: 100%;
• Tipo de junta: sobreposta (ponto) ou topo-a-topo (costura);
• Faixa de corrente: de 10 mil a 50 mil A;
• Ricos de choque elétrico;
• No caso da operação manual, há risco de acidentes no posicionamento das peças antes da soldagem.

Abaixo as principais vantagens e desvantagens do processo de soldagem por resistência elétrica:

Vantagens

• Possibilita soldagem de chapas bem finas;
• Facilidade na operação e automação;
• Velocidade no processo;
• Não depende da habilidade do soldador.

Desvantagens

• Custo muito elevado do equipamento de soldagem e da manutenção;
• Não aceita soldagem de peças com formatos complexos e pesados;
• Demanda muito energia elétrica durante a soldagem.

Fonte: http://wwwo.metalica.com.br/aco-inox-processos-de-soldagem

Ângulo de deslocamento e ângulo de trabalho

Ângulo de deslocamento (travel angle) – ângulo formado entre a linha do eixo do eletrodo e uma linha de referência imaginária que seja perpendicular ao eixo da solda. Negativo (A), Neutro (B), Positivo (C).

Ângulo de trabalho (work angle) – Ângulo que o eletrodo faz dentro um plano de referência posicionado perpendicularmente à superfície da chapa. Este plano é transversal ao sentido da solda.

Abertura da raiz e copladeira - Terminologia de soldagem

Os termos aplicados nos processos de soldagem, são em grande parte derivados da língua inglesa, devido justamente a seu histórico e desenvolvimento.

Veremos aqui alguns dos principais termos aplicados em soldagem, abordando características de juntas, consumíveis, produtos e demais, demonstrando sempre que adequado seu respectivo termo em inglês e imagens para uma completa compreensão.

Abertura da raiz (root opening) – Distância mínima que separa os componentes a serem soldados. Vide exemplos A e B abaixo.

Acopladeira – ferramental utilizado para montagem e fixação dos componentes que serão soldados.

Alma do eletrodo (core electrode) – núcleo metálico de um eletrodo revestido.

Instrução Técnica Ultrassom

Instrução Técnica de Ultrassom em Juntas Soldadas – 003

Material: Aço Cromo Molibidenio SA 387 Gr 91 Cl-2  - Inspeção de Reparo

Condição Superficial: Escovada

Objetivo: Detectar trinca de corrosão intergranular.

1-Instrução

- Esta instrução técnica detalha e seguência as etapas para inspeção por meio de ultrassom nas solda das pás do soprador SQA-01conforme US-001.

2-Pessoal Autorizado

2.1- - Esta instrução se aplica a inspetores qualificados e certificados pelo SNQC/END como US-N2-AS4 .

3-Produtos e Equipamentos

3.1 Aparelho de ultrassom:

1.1 O aparelho de ultra-som deve ser tipo pulso-eco, apresentação tipo "A", capaz de gerar freqüência na faixa de 1 a 6MHz.

3.2 Cabeçotes:

Os cabeçotes devem possuir as seguintes características:

a) cabeçotes normais (ondas longitudinais) para contato direto devem ter cristais com diâmetro variando de 10 a 30mm ou quadrado com 10 a 25mm de lado.

b) cabeçotes angulares (ondas transversais) para contato direto devem ter cristais com área ativa mínima de 70 mm2.

c) cabeçotes tipo duplo cristal, normais ou angulares, para contato direto devem ter cristais de áreas 15 a 900 mm2.

Os cabeçotes a serem utilizados devem trazer impressos, no seu corpo de forma permanente, um código que permita identificar as seguintes características:

a) tipo do cabeçote;

b) material e dimensões do cristal;

c) freqüência;

d) ângulo no aço;

e) index, quando tratar-se de cabeçote angular. (Ponto de saída do som do cabeçote).

3.3 Acoplantes:

Carboxi-Metil-Celulose

4.  Produto:

- Solda mais 25mm adjacentes das pás em aço cromo molibdênio SA 387 Gr 91 Cl 2 , com objetivo de detectar trincas de corrosão intergranular.

5. Condição do ensaio:

5.1 A superfície deve estar livre de respingos de solda, óxidos, carepa de laminação, etc. que possaminterferir no acoplamento satisfatório e na movimentação do cabeçote.

5.2 A temperatura da superfície deve estar entre 0º e 55ºC.

5.3 A diferença de temperatura entre a superfície de ensaio e o bloco de referência utilizado não deve ser superior a 14ºC.

6 – Detalhamento das Etapas.

6.1 Metodo de calibração -A calibração da escala de distância deve ser efetuada utilizando-se os blocos V1 ou V2.

Bloco de referência - A calibração da sensibilidade e a traçagem da curva de referência devem ser feitas em um bloco de referência que deve ter uma espessura "T" relacionada com a espessura do material a ser ensaiado. Quando duas ou mais espessuras "t" compõe a mesma

junta soldada, onde o valor "t"  deve corresponder a espessura média da solda;

6.2TÉCNICA DE VARREDURA

6.2.1 A região do metal de base a ser percorrida pelas ondas do cabeçote angular deve ser primeiramente inspecionada com cabeçote normal/duplo cristal para se pesquisar a existência de descontinuidades paralelas à superfície que caso existam, devem ser registradas e consideradas na realização do ensaio com cabeçotes angulares.

7 Registros e classificação:

7.1 Todas as indicações que ultrapassarem a curva de referência de 20% deverão ser investigadas e analisadas.

7.2 Todas as indicações com refletividade acima da curva de referência de 50% devem ser registradas, mencionando a localização da descontinuidade, o nível de resposta, dimensão e profundidade.

7.3 Descontinuidades que excederem ao nível de referência de 100% da curva de referência serão consideradas reprovadas, se o comprimento exceder às seguintes dimensões:

6,3mm para" t" ≤ 19mm

1/3t para" t" >19mm até 58mm

a) Considerar para junta de topo "t" igual à espessura da solda, excluindo-se o reforço;

b) Para juntas de diferentes espessuras, “t" será considerado a menor espessura.

7.4 Nos registros de inspeção em serviço deve ser observado as seguintes recomendações:

• a coluna de laudo não deve ser preenchida, ficando esta análise de competência do setor de

engenharia.

• As descontinuidades devem ser representadas em um croqui em escala, apresentando as vistas lateral e frontal da junta e indicando o comprimento, altura e espaçamentos;

8- Relatório dos resultados. - Deverá ser emitido um relatório de inspeção

Instrução técnica EVS

Instrução Técnica de Ensaio Visual de Solda

Material: Aço Cromo Molibidenio SA 387 Gr 91 Cl-2  - Inspeção de Reparo

Condição Superficial: Escovada

Iluminação : Minimo 1000Lux

Objetivo: Detectar descontinuidades abertas à superficie.

1- Instrução.

- Esta instrução descreve a sistemática de inspeção da solda das pás do soprador SAQ-01 no eixo conforme EV-01 / Ver 2.

2- Pessoal Autorizado.

- Esta instrução se aplica a inspetores qualificados e certificados pelo SNQC/END como EV-N2-S .

3- Produtos e equipamentos a serem utilizados.

3.1 – Equipamentos – Deverá ser utilizado trena,  luxímetro, calibre de solda, luminária e lupa com todos os certificados de calibração atuais.

4- Produto.

- Solda mais 25mm adjacentes das pás em aço cromo molibdênio SA 387 Gr 91 Cl 2, com objetivo de detectar descontinuidades abertas à superficie.

5- Condições de Ensaio.

5.1 – A superfície da solda e 25mm adjacentes deve estar livre de tinta, óxido, etc.

5.3 – A luminosidade ambiente deve estar no minimo a 1000 Lux, comprovada com luxímetro.

6 – Detalhamento das Etapas.

6.1 – Preparar a superfície por escovamento.

6.2 -- Durante a inspeção visual e dimensional de juntas soldadas, deve ser observada a existência de:

Descontinuidade              Identificação

Trinca -                                    T

Sobreposição                          S

Falta de Fusão                         FF

Abertura de Arco                      AA

Falta de Penetração                 FP

Respingo                                 R

Concavidade                            CO

Penetração Excessiva              PE

Deposição Insuficiente             DI

Reforço Excessivo                   RE

Poro Isolado                            PO

Perfuração                               P

Porosidade Agrupada              PO

Mordedura                               M

7- Registro e Classificação.

Considerar inaceitável:

·         Trinca;

·         Falta de Fusão;

·         Falta de Penetração;

·         Concavidade com profundidade maior que 1,6 mm ou 0,2e, a que for menor; (onde "e" é a espessura nominal do metal de base);

·         Deposição Insuficiente;

·         Poro Isolado;

·         Porosidade Agrupada;

·         Mordedura na face ou na raiz com profundidade maior do que 0,8 mm ou 0,4e, a que for menor (onde "e" é a espessura nominal do metal de base);

·         Sobreposição;

·         Abertura de Arco;

·         Respingo;

8- Relatório dos resultados. - Deverá ser emitido um relatório de inspeção

Modelo de Instrução Técnica LP

Instrução Técnica de Líquido Penetrante – 001

Material: Aço Cromo Molibidenio SA 387 Gr 91 Cl-2  - Inspeção de Reparo

Condição Superficial: Escovada

Iluminação : Maximo 20Lux

Temperatura: 10 a 50º C.

Objetivo: Trinca de corrosão intergranular.

1- Instrução.

- Esta instrução descreve a sistemática de inspeção da solda das pás do soprador SAQ-01 no eixo conforme PR-01 / Ver 2.

2- Pessoal Autorizado.

- Esta instrução se aplica a inspetores qualificados e certificados pelo SNQC/END como LPN1G ou LPN2G.

3- Produtos e equipamentos a serem utilizados.

3.1 – Produtos – Solvente, penetrante fluorescente removível por água e revelador úmido não aquoso.

- Os produtos acima devem ter sensibilidade comprovada e ter nas embalagens número de lote, data de fabricação, data de validade e encontrar-se no prazo.

3.2 – Equipamentos – Deverá ser utilizado trena,  luxímetro, radiômetro e pirômetro, com todos os certificados de calibração atuais.

4- Produto.

- Solda mais 25mm adjacentes das pás em aço cromo molibdênio SA 387 Gr 91 Cl 2, com objetivo de detectar trincas de corrosão intergranular.

5- Condições de Ensaio.

5.1 – A superfície da solda e 25mm adjacentes deve estar livre de tinta, óxido, etc.

5.2 – A temperatura da superfície e materiais penetrantes devem estar entre 10 a 52º C comprovada pelo pirômetro.

5.3 – A luminosidade ambiente deve estar no máximo a 20 Lux, obtida com lonas para escurecer o ambiente e comprovado com luxímetro.

5.4 – A intensidade de luz negra na superfície da peça deve ser de no mínimo de 1000 µW / Cm² comprovado com radiômetro após 5 minutos de aquecimento. O inspetor deve estar no ambiente escurecido com 1 minuto de antecedência.

6 – Detalhamento das Etapas.

6.1 – Preparar a superfície por escovamento, seguido de limpeza com solvente.

6.2 – Aguardar a evaporação do solvente por 5 minutos.

6.3 – Aplicar o penetrante por pincelamento e aguardar o tempo de penetração mínimo de 10 minutos e no máximo de 60 minutos.

6.4 - Remover o excesso por água controlando a pressão (Máxima 280 Kpa) e temperatura (máximo de 38ºC).

6.5 – Comprovar a remoção com luz negra em ambiente escurecido.

6.6 – Aguardar secagem por 5 minutos.

6.7 – Aplicar revelador por pulverização em aerossol imediatamente após secagem e no máximo 30 minutos após remoção do excesso.

6.8 – Interpretação inicial imediatamente após aplicação do revelador e interpretação final após aplicação do revelador e interpretação final após 20 minutos do termino da revelação.

6.9 – Após registro executar limpeza final.

7- Registro e Classificação.

- Deverá ser registrado toda indicação maior que 1,6mm e classificado como linear os que tiveram comprimento maior que 3 vezes a largura e como arredondadas as que tiverem comprimento menor e igual a 3 vezes a largura.

8- Relatório dos resultados. - Deverá ser emitido um relatório de inspeção

Melhoria de processos