Baixe Apostila de Soldagem de Tubulação e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! Soldagem de Tubulações • Técnicas de soldagem • Consumíveis de soldagem • Defeitos e soluções Seu parceiro em Soldagem e Corte 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 4 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 5 Tipos de Junta Muitas outras variações são possíveis. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 6 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 9 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) Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 10 K g/ ju nt a - - - - - - 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 En ch . 5 m m - - - - - - 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 m m - - - - - - 0, 24 0, 27 0, 33 0, 38 0, 41 0, 44 0, 50 0, 56 0, 59 0, 67 0, 84 19 ,0 m m (3 /4 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro do 1o 4 m m - - - - - - 0, 35 0, 39 0, 47 0, 56 0, 60 0, 64 0, 72 0, 80 0, 85 0, 97 1, 21 16 K g/ ju nt a - - - - 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 En ch . 5 m m - - - - 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 m m - - - - 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 m m (5 /8 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro do 1o 4 m 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 10 K g/ ju nt a - - - 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 En ch . 5 m 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 2o 4 m m - - - 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 m m (1 /2 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro do 1o 4 m 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 7 K g/ ju nt a 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 En ch . 5 m m 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 m m 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 m m (3 /8 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro do 1o 4 m m 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 K g/ ju nt a 0, 24 0, 29 0, 39 0, 49 0, 58 0, 66 0, 74 0, 83 0, 99 1, 15 1, 24 - - - - - - En ch . 5 m m - - 0, 06 0, 08 0, 11 0, 12 0, 13 0, 14 0, 16 0, 18 0, 20 - - - - - - 2o 4 m m 0, 13 0, 14 0, 14 0, 17 0, 19 0, 22 0, 25 0, 28 0, 34 0, 40 0, 43 - - - - - - Es pe ss ur a da p ar ed e 6, 3 m m (1 /4 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro do 1o 4 m m 0, 11 0, 15 0, 20 0, 24 0, 28 0, 32 0, 36 0, 41 0, 49 0, 57 0, 61 - - - - - - 3 m m 15 2 20 3 25 4 30 5 35 6 40 6 45 7 50 8 61 0 71 1 76 2 81 3 91 4 10 16 10 67 12 19 15 24 D iâ m et ro do tu bo po l 6 8 10 12 14 16 18 20 24 28 30 32 36 40 42 48 60 N úm er o típ ic o de c or dõ es Consumo de eletrodos Consumo de eletrodos em tubulações (kg) na posição vertical descendente Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 11 K g/ ju nt 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 En ch . 4 m m - - 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 m m (1 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro 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 K g/ ju nt a - - 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 En ch . 4 m m - - 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 m m (3 /4 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro 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 K g/ ju nt a - 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 En ch . 4 m m - 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 m m (5 /8 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro do 1o 3, 25 m m - 0, 32 0, 45 0, 63 0, 77 0, 90 1, 09 1, 22 1, 41 1, 54 1, 86 2, 31 K g/ ju nt a 1, 28 1, 73 2, 58 3, 40 4, 26 5, 12 5, 99 6, 84 7, 71 8, 52 10 ,2 5 12 ,8 3 En ch . 4 m m 1, 05 1, 41 2, 13 2, 77 3, 49 4, 22 4, 90 5, 62 6, 30 6, 98 8, 39 10 ,5 2 12 ,5 m m (1 /2 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro do 1o 3, 25 m m 0, 23 0, 32 0, 45 0, 63 0, 77 0, 90 1, 09 1, 22 1, 41 1, 54 1, 86 2, 31 K g/ ju nt a 0, 84 1, 13 1, 67 2, 26 2, 81 3, 35 3, 90 4, 49 5, 04 5, 58 6, 76 - En ch . 4 m m 0, 61 0, 81 1, 22 1, 63 2, 04 2, 45 2, 81 3, 27 3, 63 4, 04 4, 90 - Es pe ss ur a da p ar ed e 9, 5 m m (3 /8 ") Pa ss e e ∅ d o el et ro do 1o 3, 25 m m 0, 23 0, 32 0, 45 0, 63 0, 77 0, 90 1, 09 1, 22 1, 41 1, 54 1, 86 - m m 15 2 20 3 30 5 40 6 50 8 61 0 71 1 81 3 91 4 10 16 12 19 15 24 D iâ m et ro do tu bo po l 6 8 12 16 20 24 28 32 36 40 48 60 N ot a: p ar a tu bo s de d iâ m et ro m en or q ue 1 52 m m (6 ") , c om e sp es su ra d e pa re de a té 6 ,4 m m p od e se r u til iz ad o o el et ro do P ip ew el d 60 10 O K 2 2. 45 P ∅ 2 ,5 m m p ar a o pr im ei ro p as se . Pe so a pr ox im ad o do s el et ro do s O K p ar a tu bu la çõ es : ∅ 3 ,2 5 m m 28 g ∅ 4 ,0 m m 40 g ∅ 5 ,0 m m 62 g Consumo de eletrodos Consumo de eletrodos em tubulações (kg) na posição vertical ascendente Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 14 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 15 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) 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 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 16 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 19 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 20 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 21 (*) 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 % Composição química típica do metal de solda depositado (%) 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+ Parâmetros de soldagem ∅ 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 24 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. Informações gerais Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 25 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 Eletrodo OK 22.45P ∅ 3,25 mm, corrente 100 - 120 A 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 26 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 29 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 30 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 31 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 34 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 35 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 36 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 39 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 40 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 41 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. 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 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 44 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. 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 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 45 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. 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, 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 46 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 49 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 50 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. Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 51 SOLDAGEM AUTOMÁTICA DE TUBULAÇÕES Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 54 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 Propriedades mecânicas típicas do metal de solda Tensão limite de escoamento: 500 MPa Tensão limite de resistência: 575 MPa Alongamento: 28% Charpy V: 50 J @ -29°C 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 Propriedades mecânicas típicas do metal de solda Tensão limite de escoamento: 620 MPa Tensão limite de resistência: 700 MPa Alongamento: 23% Charpy V: 40 J @ -40°C Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 55 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 56 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 59 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 1 o passe OK 22.45P ∅ 4,0 mm OK 22.45P ∅ 4,0 mm OK Autrod 12.51 ∅ 1,0 mm 2 o 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 60 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 Seu parceiro em Soldagem e Corte SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Traduzido e adaptado por Cleber Fortes - ASSISTÊNCIA TÉCNICA CONSUMÍVEIS Última revisão em 18/03/2003 61 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.