Consumíveis de soldagem em temperaturas extremas

Nos últimos anos, a crescente demanda por energia trouxe consigo grandes mudanças nos materiais usados para aplicações de soldagem, assim como um esforço contínuo entre empresas servindo esse setor para manter o controle sobre seus custos e aumentar sua produtividade. O objetivo dessas companias é o mesmo, assegurar um lugar competitivo em um mercado em crescimento.

Das construções de plataformas de óleo offshore para construção de caldeiras ou vasos de pressão e processos  em tubos,  o tipo de trabalho é sempre uma consideração chave.

O mais rápido que um trabalho puder ser concluído, com certeza, é o melhor negócio. A respeito disso, o impacto da soldagem nessas aplicações não pode ser ignorado, nem os metais de adição para fazer o trabalho.

Hoje, muitas aplicações no setor de energia requerem materiais capazes. Recentemente, muitos avanços tem sido feitos nas tecnologias dos metais de adição, especificamente arames tubulares, que podem ajudar as empresas a abordar ambas necessidades.

Especificamente, esses metais de adição oferecem tanto propriedades químicas quanto mecânicas necessárias aos materiais e também as características necessárias para ajudar as empresas a aumentar a qualidade das soldas, reduzir custos (particularmente para trabalho e retrabalho) e aumentar sua produtividade.

Na sequência, temos uma discução sobre os avanços na tecnologia dos metais de adição.

Localizando os extremos das aplicações de altas temperaturas

Vários tipos de aços Cromo-Molibdênio são comuns na fabricação de vasos de pressão e caldeiras e também para acessórios e válvulas. Esse material oferece resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão para cada aplicação e requerem metais de adição capazes de oferecer as mesmas propriedades.

Aplicações de Cromo-Molibdênio como essas requerem um fator-X baixo. O fator-X é uma formula que mede a resistência da soldagem à fragilização por temperatura (a perda de resistência que ocorre quando a soldagem é mantida ou lentamente resfriada numa faixa de aproximadamente 850° a 1100°F). É um fator que os fabricantes de metal de adição prestam muita atenção durante o desenvolvimento de produtos para aplicação de Cromo-Molibdênio no setor de energia.

Nos anos passados, os fabricantes confiaram nos eletrodos revestidos para prover tanto as características mecânicas quanto químicas necessárias para aplicação em caldeiras de aços Cromo-Molibdênio e vasos de pressão que serão submetidos a ambientes de alta temperatura. Hoje existem dois novos processos com gás de proteção e fluxo interno no arame que podem oferecer os requisitos, enquanto também ajudam as empresas a aumentar sua produtividade. Um aspecto interessante desses arames é a possibilidade de soldar fora de posição.

Muitos arames tubulares com T5 ou sistemas de escória básica são tipicamente não reconhecidos para aplicações fora de posição, como a escória tem um baixo ponto de fusão e cria uma poça muito fluída e dificulta o controle se não for na posição plana.

Tanto os arames AWSE81T5-B2M H8 quanto o AWSE91T5B3MH8 são habilitados a soldar fora de posição, particularmente ascendente ou descendente. Essa característica os fazem usáveis para soldagem de ambas condições, sistemas de instalação de tubos em ambiente fabril, permitindo às empresas a versatilidade em múltiplas aplicações sem prejudicar custos ou tempo associado às passagens do processo.

Isso também elimina parte de movimentações e tempos mortos associados. Esses arames operam com misturas de gases (Ar-CO2), então eles tem um arco mais estável e geram menos respingos que o padrão de arames T5 que usam somente CO2. Na adição, esses arames operam em corrente contínua, polariade negativa.

O AWS 81T5-B2M H8 são desenvolvidos para soldagens de aços com 1,25% de Cromo e 0,5% de Molibdênio, incluindo o tipo ASTM A335. Adicionalmente, para prover propriedades de resistência confiáveis, esse arame oferece um baixo fator-X (8-13) e baixos níveis de difusividade de Hidrogênio (menos de 10ml por 100 g de solda) para reduzir a chance de fragilização por endurecimento e suceptibilidade à trincas, respectivamente. O arame também oferece uma resistência de 86 ksi onde rende próximo de 69 ksi. Os valores do ensaio de impacto Charpy-V  excedem comparações com eletrodos revestidos (como um E8018-B2), o qual muitos fabricantes usaram no passado para produção de caldeiras e vasos de pressão. Os valores de impacto desse arame caem dentro da faixa de 91.25 lb-ft (123 J) a -40°F e nas condições do posto de soldagem  50.2 lb-ft (68J). Esse arame é usado para passes simples ou múltiplos. Para soldagem do ASTM  A387 grau P21 e P22, composto de 2,25% de Cromo e 1% de Molibdênio, um arame AWS91T5-B3M H8 (Hobart Xtreme B3) é uma boa alternativa para os eletrodos revestidos E8018-B3 especialmente no que diz respeito à capacidade de aumentar a produtividade. Esse arame tubular oferece uma resistência à tração de aproximadamentre 105 ksi com um rendimento de força de aproximadamente 88ksi usando uma mistura gasosa de 75 a 80% de Argônio e 20 a 25% de CO2 numa vazão de 50ft³/h. Como o arame AWS E81T5-B2M H8. Esse arame oferece excelentes propriedades de resistência, com baixos níveis de difusividade de Hidrogênio (menos de 6 ml de Hidrogênio por 100 g de solda). O arame trabalha bem para soldagem de caldeiras e vasos de pressão, acessórios e válvulas com um baixo fator-X (8-13) para reduzir o risco de fragilização por endurecimento. As propriedades conseguidas no Charpy-V são propriedades de 110 ft-lb (149J) a -40°F.

Encontrando as necessidades das aplicações offshore

Aplicações offshore, assim como em construções de plataforma de óleo, apresentam seus conjuntos únicos de desafios quando se fala de metais de adição, principalmete por causa das aplicações de materiais de alta resistência e necessidade de soldas que possam ficar em temperaturas extremamente baixas.

Para aplicações offshore, uma opção de metal de adição é o AWS E121TG-GCH4, arame tubular protegido por gás. Esse arame foi desenvolvido para produzir soldas com resistência entre 120 e 130 ksi, fazendo boas aplicações em offshore onde é necessária alta resistência, soldas livres de defeitos e boas propriedades de impacto. Pode também soldar materiais de alta resistência tais como o A514, o LE TORNEAU N25HN, Weldten 710-780, hy100 e outros similares. Esse arame oferece um sistema de escória básica que é único para esse arame, e é tão bom que se faz comparação com arames tubulares rutílicos com sistema de escória T1. Também apresenta um baixo índice de respingos e um sistema de remoção de escória equivalente.

O arame AWS E121TG-GC assim como os aws e81t5-B2M H8 e 91T5-B3M H8 mencionados acima são os únicos passos oferecidos a companias do setor de energia com opções além de eletrodos revestidos para demanda de soldagem e aplicações críticas e aumentando sua produtividade usando arames tubulares. Isso certamente, no entanto, com a crescente demanda por energia e emergência dos novos materiais de alta resistência que fabricantes de metal de adição continuarão desafiados nodesenvolvimento contínuo de novos produtos.

O que também é novo?

Adiconalmente aos produtos mencionados nesse artigo, há outros arames tubulares disponíveis para aplicações offshore, assim como em tubos de transmissão.

Sociedade americana de soldagem (AWS) E111T1-GM H4

Desenvolvido para construção de plataformas e para o instituto americano do petróleo X80, esse arame tubular protegido por gás oferece boas propriedades de resistência a impacto com resistência entre 110 e 130 ksi e baixos níveis de difusividade de hidrogênio (4ml/100g de solda). Oferece baixos níveis de respingos, escória fácil de remover e uma perfeita estabilidade de arco. Pode também ser usado em aços de alta resistência como o Riverace 710, Weldten 710, EQ56, A514 e outros aços baixa liga similares. Esses arames operam com uma mistura de gases de 75-80% de Argônio e 20-25% de Dióxido de Carbono e é recomendado para passes simples ou múltiplos.

AWS E81T8-Nl2-J

Desenvolvido primeiramente para linhas de tubo X80, esse arame tubular auto-protegido pode também ser usado para equipamentos de perfuração offshore.

Algumas empreiteiras também usam esse arame para aplicações fora do setor de energia incluindo construção de navios e barcos e também em construção de estruturas gerais.

É bem aplicado em aços de alta resistência (ofertece 94 ksi) e nos ensaios Charpy-V em baixas temperaturas (107 ft-lb (138J) a -20°F(-29°C) e 96 ft-lb (134 J) a -40°F(-40°C)) e é bem aplicado em qualquer posição e tem uma escória de rápida solidificação.