Apostila de Soldagem de Tubulação

Apostila de Soldagem de Tubulação

(Parte 1 de 5)

Soldagem de Tubulações

• Técnicas de soldagem • Consumíveis de soldagem

• Defeitos e soluções

Seu parceiro em Soldagem e Corte

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

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

Informações Gerais Materiais de adição Eletrodos celulósicos para tubulações Eletrodos básicos Eletrodos básicos - Informações técnicas Eletrodos celulósicos - Informações técnicas

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

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 revestidoque, 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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Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 3 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 1,0 14,0 15,2 - 17,1 19,0 2,0 2,2 - - - - - - - - - - - - - Sch 160 - - - 4,8 5,5 6,4 6,4 7,1 8,7 9,5 1,1 - 13,5 15,9 18,2 23,0 28,6 3,3 35,7 40,5 45,2 50,0 - 59,5 - - - - -

Sch 140 - - - - - - - - - - - - - - - 20,6 25,4 28,6 31,8 36,5 39,7 4,5 - 52,4 - - - - -

Sch 120 - - - - - - - - - - - - 1,1 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 1,0 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 1,0 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 1,1 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 1,1 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 - - - - - - - - - - - m)

Diâmet exte rno (m) 10,3 13,7 17,1 21,3 26,7 3,4 42,1 48,3 60,3 73,0 8,9 101,6 114,3 141,3 168,3 219,1 273,0 323,8 355,6 406,4 457,2 508,0 558,8 609,6 660,4 762,0 863,6 914,4 106

Diâmet ro nomina l (") 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 2 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 (m) Diâmetro externo

(m) 2,3 2,6 2,9 3,2 3,6 4,0 4,4 5,0 5,6 6,3 7,18,08,810,011,012,514,216,017,520,0 2,2 25,5 28,0 30,032,036,040,0

3,7
42,4
48,3
60,3
8,9
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/ junta - - - - - - 5,61 6,24 7,48 8,73 9,35 9,98 1,23 12,47 13,09 14,96 18,71

Ench. 5 m - - - - - - 5,02 5,58 6,68 7,79 8,34 8,90 10,01 1,1 1,65 13,32 16,6

2 4 m - - - - - - 0,24 0,27 0,3 0,38 0,41 0,4 0,50 0,56 0,59 0,67 0,84

19,0 m m (3/4 ")

Passe e

∅ do el etrod o

1 4 m - - - - - - 0,35 0,39 0,47 0,56 0,60 0,64 0,72 0,80 0,85 0,97 1,21

Kg/ junta - - - - 3,06 3,51 3,96 4,40 5,31 6,13 6,65 7,09 8,0 8,89 9,34 10,6 13,3

Ench. 5 m - - - - 2,62 2,9 3,37 3,74 4,51 5,19 5,64 6,01 6,78 7,53 7,90 9,02 1,28

2 4 m - - - - 0,18 0,21 0,24 0,27 0,3 0,38 0,41 0,4 0,50 0,56 0,59 0,67 0,84

16,0 m m (5/8 ")

Passe e

∅ do el etrod o

1 4 m - - - - 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

Kg/ junta - - - 1,70 2,0 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 m - - - 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

2 4 m - - - 0,16 0,19 0,2 0,25 0,27 0,3 0,39 0,42 0,45 0,51 0,56 0,59 0,67 0,84

12,5 m m (1/2 ")

Passe e

∅ do el etrod o

1 4 m - - - 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

Kg/ junta 0,48 0,63 0,80 0,97 1,14 1,30 1,46 1,63 1,96 2,28 2,4 2,61 2,94 3,27 3,35 3,92 4,92

Ench. 5 m 0,29 0,37 0,47 0,58 0,68 0,7 0,85 0,95 1,14 1,32 1,41 1,51 1,70 1,89 1,97 2,26 2,83

2 4 m 0,08 0,1 0,14 0,16 0,19 0,2 0,25 0,28 0,34 0,39 0,42 0,45 0,51 0,57 0,60 0,68 0,86 9,5 m

Passe e

∅ do el etrod o

1 4 m 0,1 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

Kg/ junta 0,24 0,29 0,39 0,49 0,58 0,6 0,74 0,83 0,9 1,15 1,24 - - - - - -

Ench. 5 m - - 0,06 0,08 0,1 0,12 0,13 0,14 0,16 0,18 0,20 - - - - - -

2 4 m 0,13 0,14 0,14 0,17 0,19 0,2 0,25 0,28 0,34 0,40 0,43 - - - - - -

Espessura da p arede

6,3 m

Passe e

∅ do el etrod o

1 4 m 0,1 0,15 0,20 0,24 0,28 0,32 0,36 0,41 0,49 0,57 0,61 - - - - - - m 152 203 254 305 356 406 457 508 610 711 762 813 914 1016 1067 1219 1524 Diâme tro do tub pol 6 8 10 12 14 16 18 20 24 28 30 32 36 40 42 48 60 Númer típic o de cor dões

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

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Kg/ junta - - 8,02 10,65 13,29 16,05 18,69 21,40 24,04 26,62 32,07 40,05

Ench. 4 m - - 7,57 10,02 12,52 15,15 17,60 20,18 2,63 25,08 30,21 37,74

25,4 m m (1" )

Passe e

∅ do el etrod o m - - 0,45 0,63 0,7 0,90 1,09 1,2 1,41 1,54 1,86 2,31

Kg/ junta - - 4,95 6,57 8,21 9,8 1,52 13,24 14,84 16,42 19,78 24,72

Ench. 4 m - - 4,50 5,94 7,4 8,98 10,43 12,02 13,43 14,8 17,92 2,41

19,0 m m (3/4 ")

Passe e

∅ do el etrod o m - - 0,45 0,63 0,7 0,90 1,09 1,2 1,41 1,54 1,86 2,31

Kg/ junta - 2,45 3,67 5,07 6,08 7,34 8,57 9,84 1,21 12,20 14,70 2,90

Ench. 4 m - 2,13 3,2 4,4 5,31 6,4 7,48 8,62 9,80 10,6 12,84 20,59 16,0 m m (5/8 ")

Passe e

∅ do el etrod o m - 0,32 0,45 0,63 0,7 0,90 1,09 1,2 1,41 1,54 1,86 2,31

Kg/ junta 1,28 1,73 2,58 3,40 4,26 5,12 5,9 6,84 7,71 8,52 10,25 12,83

Ench. 4 m 1,05 1,41 2,13 2,7 3,49 4,2 4,90 5,62 6,30 6,98 8,39 10,52 12,5 m m (1/2 ")

Passe e

∅ do el etrod o m 0,23 0,32 0,45 0,63 0,7 0,90 1,09 1,2 1,41 1,54 1,86 2,31

Kg/ junta 0,84 1,13 1,67 2,26 2,81 3,35 3,90 4,49 5,04 5,58 6,76 - Ench. 4 m 0,61 0,81 1,2 1,63 2,04 2,45 2,81 3,27 3,63 4,04 4,90 -

Espessura da p arede

9,5 m

Passe e

∅ do el etrod o m 0,23 0,32 0,45 0,63 0,7 0,90 1,09 1,2 1,41 1,54 1,86 - m 152 203 305 406 508 610 711 813 914 1016 1219 1524 Diâme tro do tub pol 6 8 12 16 20 24 28 32 36 40 48 60 Nota

: para bo s de diâ metro m enor q ue 152 m m (6"

), co m es pessura d e pare de até 6,4 po de ser u t ilizad o o eletr odo Pi pe weld

6010 OK

∅ 2,5 m para o prim eiro p ass e.

Peso apr o xim ado d os ele t ro do s OK para t ubulações:

∅ 3,25 m

∅ 4,0 m 40 g ∅ 5,0 m

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

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Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 13 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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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

∅ (m) Posição plana

Progressão ascendente (A)

Progressão descendente (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

(Parte 1 de 5)

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