1901101rev0 ApostilaEletrodosInoxidaveis, Notas de estudo de Cultura

Baixe 1901101rev0 ApostilaEletrodosInoxidaveis e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! Nossos clientes soldam melhor Eletrodos Inoxidáveis ÍNDICE ELETRODOS INOXIDÁVEIS ........................................................................ 1 CÁLCULO DE FERRITA – O DIAGRAMA DE DE LONG .................................... 6 ARMAZENAGEM DE ELETRODOS INOXIDÁVEIS EM EMBALAGENS ABERTAS .. 10 SOLDAGEM DE AÇOS INOXIDÁVEIS COM ELETRODOS REVESTIDOS OK ...... 12 PREPARAÇÃO DE BISÉIS......................................................................... 14 SOLDAGEM DE AÇOS INOXIDÁVEIS – REGRAS GERAIS E RECOMENDAÇÕES 18 REVESTIMENTO COM AÇO INOXIDÁVEL – PREPARAÇÃO DE BISÉIS ............. 19 SOLDANDO AÇOS INOXIDÁVEIS A OUTROS TIPOS DE AÇOS ........................ 23 REGRAS E PROCEDIMENTOS PARA A SOLDAGEM DE AÇOS COM REVESTIMENTO INOXIDÁVEL ................................................................... 26 TRATAMENTOS PÓS-SOLDAGEM DE AÇOS INOXIDÁVEIS............................. 28 AÇOS INOXIDÁVEIS RESISTENTES AO CALOR ........................................... 30 AÇOS INOXIDÁVEIS AO CROMO ............................................................... 32 AÇOS INOXIDÁVEIS AO CROMO-NÍQUEL ................................................... 36 ELETRODOS OK.................................................................................... 45 ELETRODOS INOXIDÁVEIS 3 Eletrodos sintéticos – alta taxa de deposição e outras vantagens O eletrodo sintético OK 67.42 apresenta uma taxa de deposição de 50% a 90% mais alta do que o eletrodo ligado na alma do tipo corres- pondente. Como tais eletrodos depositam mais metal de solda por e- letrodo do que os eletrodos ligados na alma, menos intervalos para troca de eletrodos são necessários para o mesmo volume de solda. O aporte térmico no metal base é normalmente mais baixo ao se soldar com eletrodos sintéticos do que com eletrodos ligados na alma. As vantagens de se soldar com eletrodos sintéticos podem ser resu- midas a seguir: q maior produtividade; q tempo de passe por eletrodo mais longo; q menor distorção ou menores tensões de contração; q menos perda de resistência à corrosão na zona termicamente a- fetada em aço inoxidável de baixo e médio teor de carbono. Eletrodos especialmente desenvolvidos para soldagem na progressão descendente O eletrodo revestido OK 63.34 foi especialmente desenvolvido para soldagem na progressão descendente. A soldagem na progressão descendente é feita com maior corrente e a uma velocidade de solda- gem maior do que na progressão ascendente. Isto resulta numa alta taxa de deposição (= alta produtividade) com um mínimo de aporte térmico no metal de base. Por isso, é um ótimo método para a solda- gem dos aços inoxidáveis. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 4 Ferrita em metal de solda inoxidável austenítico: vantagem ou desvantagem A maioria dos aços inoxidáveis conformados é monofásica, constituí- da por ferrita, austenita ou martensita. Por outro lado, a maioria dos metais de solda não é monofásica. Somente eletrodos para aços ino- xidáveis totalmente austeníticos como, por exemplo, OK 69.33, depo- sitam um metal de solda totalmente austenítico. Eletrodos para aços inoxidáveis 19Cr9Ni (AISI 304) e 18Cr12Ni2,5Mo (AISI 316) podem depositar um metal de solda contendo até cerca de 12% de ferrita, apesar de esse teor normalmente variar entre 2% e 8%. A ferrita num metal de solda austenítico: q aumenta a tensão limite de escoamento; q aumenta a resistência à tração em menor proporção do que o li- mite de escoamento; q aumenta a resistência à fadiga; q aumenta a segurança contra trincas de solidificação, principal- mente no tipo E347; q reduz a sensibilidade à corrosão sob tensão; q aumenta o risco de corrosão localizada, principalmente em meio corrosivo fortemente oxidante, tal como ácido nítrico a quente. A maioria dos eletrodos inoxidáveis austeníticos resulta num teor de ferrita de 3-8%. Veja exemplos de teores de ferrita no metal de solda depositado de alguns eletrodos OK: ELETRODOS INOXIDÁVEIS 5 OK 61.30 19Cr10Ni OK 63.30 19Cr12Ni2,7Mo 3-8% Fe-δ boa resistência contra a fissuração a quente OK 64.30 19Cr13Ni4Mo OK 69.33 20Cr25Ni4,5Mo OK 67.45 19Cr9Ni7Mn sem ferrita OK 67.73 23Cr12Ni0,3Mo OK 67.74 23Cr12Ni2,6Mo OK 67.75 23Cr12Ni0,2Mo alto teor de ferrita (12-18% Fe-δ) ótima resistência contra trincas de solidificação Tabela II - Teor de ferrita (% Fe-δ) do metal de solda depositado de eletro- dos inoxidáveis OK ELETRODOS INOXIDÁVEIS 8 Figura 2 - Influência da tensão de soldagem e do comprimento do arco nos teores de nitrogênio e de ferrita do metal depositado de um ele- trodo inoxidável rutílico 18Cr12Ni2,5Mo AWS E316L ∅2,5 mm Influência do teor de carbono na resistência à corrosão Um baixo teor de carbono é importante para uma boa resistência à corrosão de um depósito de solda inoxidável. A maioria das especifi- cações para os aços inoxidáveis de melhor qualidade estabelece um teor de carbono máximo de 0,030%. A maioria dos eletrodos OK de classificação E308L, E316L e E317L possui normalmente um teor de carbono um pouco mais baixo que esse limite, ficando normalmente mais do que 0,01% abaixo do máximo de 0,04% de carbono especifi- cado para esses eletrodos. A influência do teor de carbono na resis- tência à corrosão de um metal de solda de classificação E308L (18Cr10Ni) aparece na Figura 3. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 9 Figura 3 - Influência do teor de carbono na resistência à corrosão de um metal de solda E308L (18Cr10Ni) Critério: ataques corrosivos a profundidades inferiores a 0,02 mm após sensitização por recozimento seguida de imersão em solução de Strauss (10% CuSO4 em 10% H2SO4) em ebuli- ção. Nota: uma redução do teor de carbono de 0,039% para 0,023% tem influência considerável na resistência à corrosão, enquanto a influência da redução de 0,023% para 0,016% é menos acen- tuada. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 10 Armazenagem de eletrodos inoxidáveis em embalagens abertas Todos os tipos de eletrodos inoxidáveis têm que ser cuidadosamente protegidos contra a umidade, principalmente após a abertura do paco- te. Em climas úmidos os eletrodos devem ser preferencialmente retira- dos dos pacotes de plástico e armazenados em uma estufa elétrica na faixa de temperatura 125-150°C. As embalagens abertas contendo eletrodos secos podem ser estoca- das em estufas elétricas na faixa de temperatura 70-80°C. Observe que as embalagens de plástico não devem ser aquecidas a uma temperatura acima de 100°C, visto que o plástico derrete a uma temperatura de aproximadamente 120°C. Nota: Eletrodos que absorveram umidade nunca devem ser colocados em uma es- tufa de manutenção, já que eletrodos úmidos podem liberar umidade para ou- tros eletrodos já secos na estufa. Ressecagem de eletrodos inoxidáveis OK A Tabela III mostra a faixa de temperatura efetiva e o período de tem- po real recomendado para a ressecagem de eletrodos revestidos ino- xidáveis OK. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 13 Faixas de corrente recomendadas para eletrodos inoxidáveis OK A Tabela V exibe a faixa de corrente de trabalho recomendada para os diversos tipos de eletrodos inoxidáveis OK. Eletrodo Diâmetro (mm) Corrente (A) alma ligada 1,6 2,0 2,5 3,2 4,0 5,0 35 – 50 45 – 65 60 – 90 80 – 125 100 – 175 150 – 240 sintético 3,2 4,0 5,0 100 – 185 150 – 220 180 – 320 Tabela V - Recomendações de parâmetros de soldagem para os eletrodos inoxidáveis OK ELETRODOS INOXIDÁVEIS 14 Preparação de biséis Os aços inoxidáveis são geralmente soldados com a mesma prepara- ção de biséis normalmente realizada para os aços de baixo carbono. O ângulo normal do bisel é de 30° e o ângulo do chanfro é de 60°. A diferença na preparação está em que chanfros em duplo V são em- pregados já a partir de peças com espessura 12 mm para minimizar o volume de solda e o rechupe, enquanto que, em aços de baixo car- bono, chanfros em duplo V não são normalmente empregados em espessuras menores que 15-20 mm. Veja as figuras seguintes com as recomendações de preparação de chanfros para a soldagem de aços inoxidáveis com eletrodos OK. Chanfros recomendados Esp. (mm) Ab. raiz (mm) Soldagem chanfro reto 1-3 0-2 unilateral chanfro reto 2-3 0-2 ambos os lados chanfro para re- vestimen- to interno 1-3 6-10 dois ou três passes chanfro em V 3-12 1-3 um ou am- bos os la- dos ELETRODOS INOXIDÁVEIS 15 Chanfros recomendados Esp. (mm) Ab. raiz (mm) Soldagem chanfro em U 12-20 2-2,5 um ou am- bos os la- dos chanfro em U na- riz bisela- do > 12 0-2,5 um ou am- bos os la- dos chanfro em V 3-15 2-2,5 um ou am- bos os la- dos chanfro em V as- simétrico 8-25 2-2,5 um ou am- bos os la- dos chanfro em U as- simétrico > 12 2-2,5 um ou am- bos os la- dos ELETRODOS INOXIDÁVEIS 18 Soldagem de aços inoxidáveis – regras gerais e recomendações A soldagem de passes de raiz e de enchimento em juntas de topo com chanfro em aços inoxidáveis é realizada da mesma forma que a soldagem de aços de baixo carbono, porém com algumas exceções significativas: q o aporte térmico deve ser o mais baixo possível, principalmente ao soldar aços inoxidáveis que não apresentem teores de carbo- no extra-baixos; q um baixo aporte térmico minimiza o risco de baixa resistência à corrosão na zona termicamente afetada e também a distorção causada pelas tensões de contração. Um aporte térmico excessi- vo causará uma distorção maior no aço inoxidável do que no aço de baixo carbono; q soldar aços inoxidáveis de grande espessura com eletrodos sin- téticos é benéfico para a resistência à corrosão porque tais ele- trodos fornecem um aporte térmico menor ao metal de base do que eletrodos com alma ligada. Além do mais, pelo fato de me- nos passes serem necessários para preencher chanfros com os eletrodos sintéticos, as distorções de contração são menores do que ao soldar com eletrodos de alma ligada; q grandes poças de fusão devem que ser evitadas, já que elas fa- cilmente levam à formação de trincas de solidificação no metal de solda; q o esmerilhamento durante a contra-solda deve ser realizado com muito cuidado porque um pequeno superaquecimento da superfí- cie pode facilmente causar trincas de esmerilhamento; q as superfícies goivadas devem ser esmerilhadas para livrar o me- tal da borra resultante da goivagem, que pode causar baixa qua- lidade da solda. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 19 Revestimento com aço inoxidável – preparação de biséis Como o revestimento com aço inoxidável consiste na soldagem de aços dissimilares, e cada um desses materiais deve ser soldado com um eletrodo similar, são normalmente necessários chanfros com ge- ometria especial. O aço empregado como substrato é normalmente soldado primeiro, e o projeto da junta deve garantir que nenhum pas- se de solda de aço carbono penetre no revestimento. A soldagem do substrato pode ser executada de forma unilateral ou por ambos os la- dos, dependendo das condições. Juntas do substrato com acesso por ambos os lados devem preferencialmente ser em duplo U assimétrico ou duplo V assimétrico com a parte menor do chanfro localizada no lado revestido para limitar a largura da solda inoxidável. Veja a seguir uma tabela com algumas figuras contendo exemplos de chanfros co- mumente usados e também algumas seqüências de soldagem. Chanfros recomendados Esp. (mm) Ab. raiz (mm) Solda- gem chanfro em V 10-16 0-2 veja a no- ta abaixo O nariz deve ser espesso o suficiente para evitar a fusão do revestimento inoxidável com os eletrodos de aço carbono ou de aço baixa liga. Devem ser empregados ele- trodos de baixo hidrogênio (H2O total ≤0,30%) no lado menos ligado. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 20 Chanfros recomendados Esp. (mm) Ab. raiz (mm) Solda- gem veja as notas a- baixo lado revestido preparado para a soldagem; esmerilhar na contra-solda o suficiente para abrir espaço para duas camadas de aço inoxidável. o passe de selagem deve ser aplicado com um eletrodo 23/12 ou 23/12/2 (OK 67.75 ou OK 67.74); o revestimento deve ser soldado com um eletrodo de aço inoxidável similar. chanfro em V com o outro lado usinado 10-16 0-2 veja as notas a- cima chanfro em U veja as notas a- cima e a nota abai- xo lado revestido preparado para soldagem por goivagem, esmerilhamento ou fresamen- to. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 23 Soldando aços inoxidáveis a outros tipos de aços Todos os aços inoxidáveis podem ser soldados a outros tipos de aços de boa soldabilidade empregando-se eletrodos inoxidáveis de alta liga como o OK 67.15 e OK 67.16 (25Cr20Ni), OK 67.61, OK 67.73 e OK 67.75 (23Cr12Ni), OK 67.74 (23Cr12Ni2Mo), OK 68.81 e OK 68.84 (29Cr9Ni), e eletrodos similares de maiores teores de ele- mentos de liga do que os tipos E304 18Cr8Ni ou 19Cr9Ni. Dois procedimentos diferentes são empregados: q a técnica de almofadamento ou amanteigamento (buttering); q a soldagem completa com eletrodos de alta liga. A técnica de almofadamento é um método que emprega os eletrodos de menor custo, porém atualmente a maioria das juntas dissimilares entre aços inoxidáveis e outros aços é soldada com eletrodos inoxi- dáveis de alta liga. Cordões de solda filetados são recomendados pa- ra minimizar a diluição do metal de base no metal de solda, principal- mente onde o depósito é feito na transição com o aço de menor teor de liga. Soldas entre um aço inoxidável e um aço ao cromo-molibdênio resistente à fluência para trabalho acima de 200°C devem ser prefe- rencialmente realizadas com um eletrodo à base de níquel como, por exemplo, o OK 92.26 para evitar a migração de carbono do aço resis- tente à fluência para o material austenítico, porque esse processo no aço Cr-Mo diminui sua resistência à fluência. O uso de eletrodo à ba- se de níquel também minimiza os problemas da dilatação térmica de materiais dissimilares. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 24 Procedimentos de soldagem de aços inoxidáveis com aços de baixa liga revestidos com aço inoxidável A técnica do almofadamento Soldagem de aços inoxidáveis com aços de baixa liga revestidos com aço ino- xidável soldar com cordões filetados, e preferencialmente com eletrodos inoxidáveis de alta liga; como segunda opção, utilizar eletrodos inoxidáveis austeníticos. 1. OK 67.73, OK 67.74, OK 67.75 2. OK 67.15, OK 67.16, OK 67.45, OK 68.84 3. OK 63.30 ELETRODOS INOXIDÁVEIS 25 Soldagem de aços inoxidáveis com aços resistentes à fluência soldar com cordões filetados com eletrodos inoxidáveis de alta liga, preferencialmente à base de níquel; como segunda opção, utilizar eletrodos de aço inoxidável. 1. OK 92.26 2. OK 67.73, OK 67.74, OK 67.75 3. OK 63.30 Nota. Nunca use eletrodos de baixa liga ou de aço de baixo carbono para as três jun- tas acima. A soldagem pode ser feita à temperatura ambiente. Nenhum pré- aquecimento é necessário ao soldar o aço resistente à fluência com os eletrodos lis- tados acima. Tabela VIII - Procedimentos de soldagem de aço inoxidável com aços de bai- xa liga revestidos com aço inoxidável ELETRODOS INOXIDÁVEIS 28 Tratamentos pós-soldagem de aços inoxidáveis A superfície da chapa adjacente à solda normalmente se oxida em uma largura de aproximadamente 5 mm. Por sua vez, o óxido reduz a resistência à corrosão do material. Este fato não traz grandes prejuí- zos para seu uso em ambientes agressivos, onde a corrosão pára após uma fina camada superficial ser atacada. O pós-tratamento é necessário quando a resistência à corrosão nas áreas adjacentes à junta tem que ser a máxima possível. Este trata- mento pode ser de limpeza mecânica ou química ou uma combinação de ambas. Veja a seguir um resumo dos procedimentos mais simples de pós-tratamento de soldas inoxidáveis. Limpeza mecânica A limpeza mecânica pode ser realizada através de: q escovas de cerdas de aço inoxidável q esmerilhamento q jato de granalha A limpeza com escovas de cerdas de aço inoxidável remove escórias, coloração térmica e película de óxido, mas não o material pobre em cromo sob a película de óxido. As escovas devem ser feitas de cerdas de aço inoxidável e não po- dem ser usadas em materiais que não sejam aço inoxidável para evi- tar contaminações. Mesmo com essas precauções, a resistência à corrosão não será tão boa quanto num material decapado por ácido. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 29 Esmerilhamento Remove facilmente o óxido e a fina camada pobre em cromo. Um esmerilhamento mais pesado produz sulcos longitudinais, resultando numa menor resistência à corrosão. Um esmerilhamento mais suave aumenta a resistência à corrosão. Para maximizar a resistência à cor- rosão, a superfície esmerilhada de forma suave deve ser polida ou lavada com ácido nítrico a 15-20%. Limpeza com jato de granalha É um método de limpeza eficaz e deve ser feito com granalha de aço inoxidável com resistência à corrosão igual à do metal a ser limpo. O jateamento com granalha pode encruar a superfície o suficiente para reduzir a ductilidade e deve ser realizado com cuidado. Limpeza química Quando é necessário maximizar a resistência à corrosão, a área es- covada deve ser lavada com ácido nítrico a 15-20% seguida de lava- gem com água. A lavagem por ácido nítrico remove a contaminação, apassiva a superfície e aumenta a resistência à corrosão. Limpeza mecânica ou pré-limpeza Possibilita o uso de soluções de decapagem mais suaves, minimizan- do os riscos de segurança e problemas de poluição ambiental. A lim- peza mecânica é, portanto, freqüentemente usada como uma prepa- ração para a decapagem ácida e pode reduzir o custo total de limpe- za, diminuindo o tempo de decapagem e possibilitando medidas de segurança menos rigorosas. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 30 Aços inoxidáveis resistentes ao calor Características dos aços inoxidáveis Para tornar o ferro inoxidável, ele é ligado ao cromo, com um teor mí- nimo de 12%. A maioria dos aços inoxidáveis contém de 16% a 20% de cromo. Uns poucos graus especiais contêm até cerca de 35% de cromo, porém teores de cromo acima de 30% são incomuns. Quanto maior o teor de cromo, maior a resistência à corrosão. O cro- mo também aumenta a resistência ao calor, principalmente a resis- tência à formação de carepa. Um alto teor de cromo resulta numa alta temperatura de formação de carepa. O aço inoxidável mais usado contém 17-20% de cromo e 9-14% de níquel. O níquel aumenta a conformabilidade, a soldabilidade e a re- sistência à corrosão. Quando o teor de níquel alcança ou ultrapassa a metade do teor de cromo, o aço torna-se austenítico e não- magnético. Designação A designação dos teores de cromo, de níquel e de molibdênio é ge- ralmente feita com um ponto ou uma barra entre os dígitos percentu- ais. Exemplo: 19/12/3 significa que um aço ou material de cordão con- tém 19% de cromo, 12% de níquel e 3% de molibdênio. Agrupamento dos aços inoxidáveis Os aços inoxidáveis podem ser agrupados com relação à: q composição; ELETRODOS INOXIDÁVEIS 33 Aços inoxidáveis ferrítico-martensíticos ao cromo Esses aços contêm 12-14% de cromo e de 0,09-0,15% de carbono. Em algumas especificações esses aços são classificados como mar- tensíticos. Soldabilidade Os aços inoxidáveis ao cromo possuem soldabilidade limitada e re- querem maior atenção e cuidado com seu comportamento quando se busca uma junta de qualidade satisfatória. A temperabilidade dos aços com cromo na faixa 12-14% aumenta ra- pidamente na mesma razão que o teor de carbono. Um aumento no carbono de 0,01% na faixa 0,05-0,15% aumenta a dureza do aço em até 10-12 HB. Soldagem de aços inoxidáveis martensíticos ao cromo Para se soldar com sucesso aços inoxidáveis martensíticos com ele- trodos cujo metal depositado seja correspondente ao metal de base (OK 68.15), é necessário um pré-aquecimento de 250°C a 350°C, que deve ser mantido durante a soldagem. A região de soldagem deve so- frer alívio de tensões entre 650-850°C imediatamente após a solda- gem. Atenção! Se a junta soldada for resfriada abaixo de 150°C an- tes de ser colocada no forno, há grande risco de se formarem trincas na solda. Por isso os aços inoxidáveis martensíticos são geralmente soldados com eletrodos austeníticos 19Cr12Ni3Mo, do tipo AWS E316, como o OK 63.30. Ao escolher um eletrodo desse tipo, elimina-se a necessidade de alí- vio de tensões imediatamente após a soldagem. Em alguns casos, a necessidade de alívio de tensões é completamente eliminada quando ELETRODOS INOXIDÁVEIS 34 são empregados eletrodos do tipo 19Cr12Ni3Mo. Soldagem de aços inoxidáveis ferrítico-martensíticos ao cromo Esses aços devem ser preferencialmente soldados com os mesmos tipos de eletrodos e com as mesmas temperaturas de pré- aquecimento e pós-aquecimento utilizadas nos aços inoxidáveis mar- tensíticos. Soldagem de aços inoxidáveis ferríticos ao cromo Os aços inoxidáveis ferríticos tornam-se frágeis na região superaque- cida da zona termicamente afetada adjacente à solda. Por esta razão os aços inoxidáveis ferríticos são normalmente soldados com eletro- dos austeníticos, tipo 19Cr9Ni (E308) ou 19Cr12Ni3Mo (E316), OK 61.30 e OK 63.30, respectivamente. Um pré-aquecimento de 150-200°C pode ser necessário para minimizar a ocorrência de fissu- rações, principalmente ao soldar com eletrodos inoxidáveis ferríticos. Uma exceção ocorre quando a solda se expõe ao gás sulfídrico (H2S) a uma temperatura alta. Em tais casos o metal de solda não deve conter níquel. Entretanto, o eletrodo OK 68.60, que deposita um metal de solda contendo cerca de 26% de cromo, 5% de níquel e 1% de molibdênio, é muito bom também em atmosferas sulfurosas a alta temperatura. O aço inoxidável ferrítico ELI, padrão americano ASTM A268 (similar ao padrão sueco SS 2326), que contém 19% de cromo e 2% de mo- libdênio, resiste muito bem à corrosão sob tensão, enquanto o aço inoxidável austenítico possui uma resistência muito limitada. Esses aços inoxidáveis ferríticos apresentam também uma boa resistência à corrosão localizada em soluções salinas e são, pelo menos, tão bons ELETRODOS INOXIDÁVEIS 35 quanto os aços inoxidáveis austeníticos mais usados nos ácidos co- muns. ELI significa Extra Low Interstitials, o que na verdade significa que os teores de carbono e de nitrogênio são extremamente baixos. Os aços ELI ferríticos são preferencialmente soldados com eletrodos 23Cr12Ni2Mo de baixíssimo carbono (E309MoL), OK 67.74 ou equi- valente. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 38 Aços inoxidáveis austeníticos (sem ferrita) ao cromo- níquel-molibdênio-cobre Um aço inoxidável austenítico muito interessante é o aço ELC 20Cr25Ni4,5Mo1,7Cu (ASTM B-625) SS 2562, UHB 904L, Sand- vik 2RK65, usado em grande escala quando os aços AISI 316L e 317L são insuficientes, principalmente em indústrias que produzem ácido acético, ácido sulfúrico, ácido tartárico e cloreto de vinil, cujo eletrodo correspondente é o OK 69.33. Recomendações para a soldagem de aços inoxidáveis austeníticos Os aços inoxidáveis austeníticos são fáceis de soldar com todos os métodos de soldagem comuns, contanto que as regras abaixo sejam seguidas: q evite grandes poças de fusão, principalmente quando estiver sol- dando aço totalmente austenítico, visto que tais poças podem fa- cilmente causar trincas de solidificação na solda; q Restrinja o aporte térmico ao material base, em parte para mini- mizar o rechupe e a distorção, e também para minimizar a redu- ção da resistência à corrosão por sensitização. Isto é especial- mente importante quando o teor de carbono do aço for maior do que 0,03%. Aços inoxidáveis austeno-ferríticos (duplex) Os aços inoxidáveis duplex tornaram-se uma importante alternativa aos aços inoxidáveis austeníticos. As propriedades que mais desper- tam o interesse são a combinação de alta resistência mecânica, boa resistência à corrosão e um nível razoável de preço. O número de a- ELETRODOS INOXIDÁVEIS 39 plicações para aços inoxidáveis duplex continua crescendo. Eles es- tão sendo usados em aplicações offshore, e pelas indústrias naval e petroquímica, por exemplo. Eles são conhecidos como aços inoxidáveis austeno-ferríticos (daí o nome duplex, de duas fases). Tipicamente, os aços inoxidáveis du- plex possuem uma microestrutura consistindo de aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita. Em termos simplificados, a ferrita é a fase responsável pela alta resistência mecânica, a austenita pela boa tenacidade e as duas fases combinadas dão aos aços inoxidá- veis duplex sua atraente resistência à corrosão. Os elementos mais importantes dos aços inoxidáveis duplex são o cromo, o níquel, o molibdênio e o nitrogênio. O tipo original AISI 329 (padrão sueco SS 2324) contém no máximo 0,10% de carbono, 24-27% de cromo, 4,5-6% de níquel e 1,3-1,8% de molibdênio. O aço duplex 25Cr5Ni1,2Mo, comparado ao aço inoxidável austenítico, tem uma resistência melhor aos ataques sulfúricos a altas temperaturas e uma boa resistência à fissuração por corrosão sob tensão (SCC = s- tress corrosion cracking). Atualmente existe uma gama de diferentes versões de aços inoxidá- veis duplex disponíveis no mercado. O tipo mais comum no presente é o 22Cr5Ni3Mo0,15N (WNr. 1.4462, UNS S31803), que é emprega- do em uma larga faixa de aplicações. O eletrodo OK 67.50 foi especi- almente desenvolvido para a soldagem desses aços. Foram também introduzidos no mercado aços dessa categoria com maiores teores de elementos de liga, intitulados aços inoxidáveis su- per-duplex. O aço inoxidável super-duplex grau 25Cr7Ni4Mo0,25N (UNS S32750) é um exemplo dessa categoria. Esses aços são de- senvolvidos para aplicações onde é necessária uma ainda maior re- sistência à corrosão ou maior resistência mecânica. O aço inoxidável duplex é magnético (o teor de níquel é apenas ¼ do teor de cromo) e não temperável. Não há assim nenhuma região en- durecida adjacente à solda. Um pouco de fragilização ocorre na zona ELETRODOS INOXIDÁVEIS 40 termicamente afetada além de uma redução da resistência à corro- são. Sob condições de altas tensões ou condições químicas agressi- vas, recomenda-se um tratamento térmico de recozimento para solu- bilização a partir de 980°C após a soldagem. Por causa da alta tem- peratura de formação de carepa ao ar, em torno de 1070°C, ele é u- sado como um aço para construção resistente ao calor. Nas condi- ções como soldado e solubilizado, sua resistência à corrosão é pró- xima à do AISI 316. Por causa da fragilização e da redução da resis- tência à corrosão na zona termicamente afetada, sua soldabilidade não pode ser avaliada como sendo tão boa quanto a dos aços inoxi- dáveis austeníticos. Pontos fortes: q alta resistência mecânica e boa tenacidade; q boa resistência à corrosão generalizada; q boa resistência à corrosão localizada (pitting); q insensível à fissuração por corrosão sob tensão. Pontos fracos q não deve ser utilizado sob temperaturas de trabalho maiores que 300°C. Acima dessa temperatura, pode ocorrer a fragilização 475°C ou a fragilização por fase sigma. Todos os processos convencionais podem ser utilizados na soldagem dos aços inoxidáveis duplex, desde que sejam empregados procedi- mentos e consumíveis adequados. No entanto, processos de solda- gem de baixa energia como plasma e laser devem ser aplicados com cautela, sendo recomendado normalmente um tratamento térmico após a soldagem. O processo de soldagem TIG (GTAW) é geralmente recomendado para os passes de raiz em soldagem unilateral. Balanço ferrita/austenita das soldas O balanço de fases do metal de solda e da zona termicamente afeta- da (ZTA) é vital para se obter boas propriedades nas soldas de aços inoxidáveis duplex. Teores excessivamente altos de ferrita causam fragilidade, enquanto a ausência dessa fase causa perda de resistên- ELETRODOS INOXIDÁVEIS 43 q FCAW misturas Ar-CO2 (25%) ou CO2 puro É essencial na soldagem de passes de raiz em aços inoxidáveis du- plex um bom gás de proteção. Gases de purga adequados são o ar- gônio (Ar) de alta pureza e misturas contendo nitrogênio (N2) e hidro- gênio (H2). Os gases de proteção e de purga possuem um efeito no teor de nitro- gênio do metal de solda. Esses gases podem conter adições de nitro- gênio que podem ser utilizados em aplicações críticas para melhorar a resistência à corrosão. Aços austeno-martensíticos e austeno-ferrítico- martensíticos, 13-16% de cromo, 4-6% de níquel Aços desse tipo estão disponíveis há mais de vinte anos, mas ainda não alcançaram o estágio de aços inoxidáveis padronizados. Esses aços possuem um baixo teor de carbono (≤ 0,05%), um teor de cromo de 13-16% e 4-6% de níquel. Algumas variações desses aços possuem também aproximadamente 1% de molibdênio. Apresentam uma resistência à tração maior do que a do aço martensítico clássico com 13% de cromo e 0,15-0.20% de carbono, e já praticamente o substituiu na construção de turbinas de água e grandes estruturas si- milares nas quais são soldados fundidos. Sua soldabilidade pode ser geralmente considerada como boa, porém em alguns casos apresen- ta uma soldabilidade limitada. Com eletrodos que depositam um metal de solda de composição química similar à do material base tal como o OK 68.17, o material pode ser soldado se houver pré-aquecimento e, de preferência, se a região soldada for mantida aquecida após a soldagem (250-260°C por 4-6 horas). Revenimento ou alívio de tensões a aproximadamente 600°C imediatamente após a soldagem é um procedimento seguro. Com eletrodos inoxidáveis austeníticos, tais como OK 63.35 ou ELETRODOS INOXIDÁVEIS 44 OK 67.75, obtém-se um metal de solda mais resistente e, conseqüen- temente, o risco de fissuração durante o resfriamento é menor. O pré- aquecimento, assim como o alívio de tensões, pode ser deixado de lado. Nem sempre é necessário executar alívio de tensões logo após a soldagem para eliminar o risco de fissuração. Assim, quando solda- dos com o OK 63.35 ou com o OK 67.75, os aços inoxidáveis auste- no-martensíticos apresentam uma soldabilidade muito boa, porém com a ressalva de que a baixa resistência à tração do seu metal de solda possa ser aprovada. ELETRODOS INOXIDÁVEIS 45 Eletrodos OK As tabelas seguintes mostram os eletrodos ESAB disponíveis e tam- bém as recomendações para a soldagem de uma gama de materiais, incluindo as classificações dos materiais de base em conformidade com as especificações mais utilizadas. METAL DEPOSITADO ELETRODO OK COMPOSIÇÃO QUÍMICA PROPRIEDADES MECÂNICAS OBSERVAÇÕES OK 61.30 rutílico E308L-17 E308-17 C 0,03 Si 0,80 Mn 0,80 Cr 19,60 Ni 9,90 T 560-600 MPa A 38-42% FBTS OK 61.84 rutílico E347-17 C 0,03 Si 0,63 Mn 0,86 Cr 19,30 Ni 9,35 Mo 0,20 Nb 0,44 T 600-650 MPa A 31-33% OK 63.30 rutílico E316L-17 E316-17 C 0,03 Si 0,70 Mn 0,70 Cr 18,70 Ni 11,70 Mo 2,70 T 550-600 MPa A 33-38% FBTS OK 63.34 ácido-rutílico E316L-16 C <0,03 Si 0,70 Mn 0,70 Cr 18,00 Ni 12,00 Mo 2,80 T 600 MPa E 440 MPa A 40% 65 J @ 20°C 38 J @ -120°C FN 3-8 importado ELETRODOS INOXIDÁVEIS 48 METAL DEPOSITADO ELETRODO OK COMPOSIÇÃO QUÍMICA PROPRIEDADES MECÂNICAS OBSERVAÇÕES OK 67.73 rutílico E309-16 C 0,10 Si 0,40 Mn 1,30 Cr 24,00 Ni 13,25 mo 0,30 T 600-630 MPa A 32-36% FBTS OK 67.74 rutílico E309MoL-17 C 0,03 Si 0,80 Mn 0,70 Cr 23,00 Ni 12,30 Mo 2,60 T 700-750 MPa A 31-33% OK 67.75 básico E309-15 C 0,05 Si 0,30 Mn 1,70 Cr 24,45 Ni 13,10 Mo 0,25 T 600-630 MPa A 30-38% OK 68.15 básico E410-15 E 13 MPB 20 + 120 C 0,06 Si 0,50 Mn 0,50 Cr 13,00 após TTAT @ 750°C T 520 MPa E 370 MPa A 25% 55 J @ 20°C importado OK 68.17 básico-rutílico E410NiMo-16 E 13 4 MPR 23 120 C 0,05 Si 0,50 Mn 0,70 Cr 12,00 Ni 4,30 Mo 0,50 T 850 MPa E 710 MPa A 15% >45 J @ 20°C >45 J @ -10°C >45 J @ -40°C importado OK 68.53 básico-rutílico E 25 10 4 2 C <0,03 Si 0,6 Mn 0,7 Cr 25,5 Ni 9,5 Mo 4,0 N 0,25 T 850 MPa E 700 MPa A 25% 50 J @ 20°C FN 30-50 aporte térmico 0,2-1,5 kJ/mm entrepasses 100-150°C importado ELETRODOS INOXIDÁVEIS 49 METAL DEPOSITADO ELETRODO OK COMPOSIÇÃO QUÍMICA PROPRIEDADES MECÂNICAS OBSERVAÇÕES OK 68.55 básico B25 10 4 LN B 20+ C <0,04 Si 0,4 Mn 0,9 Cr 25,5 Ni 9,5 Mo 4,0 N 0,25 T 900 MPa E 700 MPa A 25% 90 J @ 20°C 55 J @ -40°C 45 J @ -60°C FN 30-50 aporte térmico 0,2-1,5 kJ/mm entrepasses 100-150°C importado OK 68.60 ácido-rutílico C 0,10 Si 0,80 Mn 0,80 Cr 26,00 Ni 5,00 Mo 1,50 T 680 MPa E 620 MPa A 6% 50 J @ 20°C FN 60-80 importado OK 68.81 rutílico E312-17 C 0,07 Si 0,70 Mn 1,40 Cr 29,30 Ni 9,45 T 780-830 MPa A 22-24% OK 68.84 rutílico E312-17 C 0,04 Si 0,84 Mn 0,78 Cr 28,20 Ni 10,30 T 700-750 MPa A 23-24% OK 68.85 básico E312-15 C 0,06 Si 0,35 Mn 1,50 Cr 29,00 Ni 9,00 T 760-800 MPa A 22-24% OK 69.33 básico-rutílico E 20 25 6 L Cu R 23 C <0,03 Si 0,50 Mn 1,00 Cr 20,50 Ni 25,00 Mo 5,00 Cu 1,5 T 575 MPa E 400 MPa A 35% 80 J @ 20°C 45 J @ -140°C FN 0 importado ELETRODOS INOXIDÁVEIS 50 METAL DEPOSITADO ELETRODO OK COMPOSIÇÃO QUÍMICA PROPRIEDADES MECÂNICAS OBSERVAÇÕES OK 69.63 básico-rutílico E 20 25 6 L Cu R 23 C <0,04 Si 0,40 Mn 2,80 Cr 20,00 Ni 25,00 Mo 6,50 Cu 1,20 N 0,15 T 680 MPa E 460 MPa A 40% 80 J @ 20°C 50 J @ -140°C FN 0 importado OK 92.26 básico E NiCrFe-3 EL-NiCr15FeMn C <0,10 Si 0,80 Mn 8,00 Cr 15,00 Ni 70,00 Nb 2,00 Fe 6,00 T 640 MPa E 410 MPa A 40% 100 J @ 20°C 80 J @ -196°C FN 0 importado OK 92.45 básico E NiCrMo-3 C <0,03 Si 0,40 Mn 0,40 Cr 21,00 Ni 64,00 Mo 9,50 Fe 3,00 Nb 3,30 T 800 MPa E 480 MPa A 40% 70 J @ 20°C 50 J @ -196°C importado FILARC BM310Mo-L básico E310Mo-16 E 25 22 2 N L R 1 2 C <0,04 Si 0,50 Mn 4,30 Cr 25,00 Ni 22,00 Mo 2,20 Cu <0,30 N 0,15 T 620 MPa E 440 MPa A 34% 54 J @ 20°C FN 0 arco curto entrepasses < 150°C importado