admtracksteel/SteelBase

Fork 0

Files

Marcos f10278909b Initial commit SteelBase - Oficiais e Funcionando

2026-03-22 16:56:47 -03:00

66 KiB

Raw Permalink Blame History

BASE DE CONHECIMENTO TÉCNICO: PROCESSOS DE SOLDAGEM PARA ESTRUTURAS METÁLICAS

Índice Geral

Fundamentos de Soldagem
SMAW - Soldagem com Eletrodo Revestido
GMAW/MIG - Soldagem a Arco com Gás Inerte Metálico
SAW - Soldagem por Arco Submerso
FCAW - Soldagem por Arco com Núcleo de Fluxo
TIG/GTAW - Soldagem com Gás Inerte de Tungstênio
Consumíveis de Soldagem
Normas e Especificações (AWS D1.1 e NBR 8800)
Simbologia de Soldagem
Posições de Soldagem
Tipos de Juntas e Configurações
Ensaios Não Destrutivos (END)
Qualificação de Procedimentos e Soldadores
Corpos de Prova e EPS

Fundamentos de Soldagem

Definição e Princípios Básicos

A soldagem é um processo de fabricação que une permanentemente partes de metal através da fusão localizada provocada por um arco elétrico, com ou sem adição de material de enchimento. A qualidade da solda depende de:

Controle térmico: Aquecimento adequado da zona afetada pelo calor (ZAC)
Proteção da poça de fusão: Isolamento contra contaminação atmosférica
Deposição correta de material: Características químicas e mecânicas apropriadas
Parâmetros de soldagem: Corrente, tensão, velocidade e pré-aquecimento
Habilidade do operador: Execução técnica conforme procedimento qualificado

Propriedades Físicas Críticas

Comportamento Térmico

Ponto de fusão do aço carbono: 1480°C a 1540°C
Ponto de fusão do aço baixa liga: 1450°C a 1530°C
Velocidade de resfriamento: Determina microestrutura (ferrita acicular, bainita, martensita)
Zona termicamente afetada (ZAC): 1-10 mm de cada lado da solda (crítica em aços de alta resistência)

Propriedades Mecânicas Essenciais

Limite de escoamento (σy): Resistência máxima a deformação elástica
Resistência à tração (σr): Carga máxima antes da ruptura
Alongamento (A%): Ductilidade do metal depositado
Tenacidade (Charpy V): Resistência ao impacto em temperaturas baixas
Dureza (HV/HRC): Resistência à deformação permanente

SMAW - Soldagem com Eletrodo Revestido

Características Gerais do Processo

A soldagem SMAW (Shielded Metal Arc Welding), também denominada MMA (Manual Metal Arc), é um processo de soldagem a arco manual que utiliza um eletrodo consumível revestido. O revestimento fornece proteção através de gases gerados pela sua decomposição, elimina impurezas do metal de solda e fornece os elementos de liga necessários.

Princípio de funcionamento:

Eletrodo revestido estabelece arco elétrico com a peça
Revestimento se decompõe, protegendo a poça de fusão
Alma metálica se deposita no metal base
Escória protege a solda durante o resfriamento
Soldador remove escória manualmente entre passes

Composição e Estrutura do Eletrodo

Alma do Eletrodo

A alma é a vareta metálica central (tipicamente 3,25 mm a 6,35 mm de diâmetro) que fornece o metal de adição:

Composição típica (% em peso):

Carbono (C): 0,05-0,15% (aço doce)
Manganês (Mn): 0,5-1,2% (resistência, desoxidação)
Silício (Si): 0,3-0,7% (desoxidação, resistência)
Fósforo (P): <0,035% (prejudicial, causa fragilidade)
Enxofre (S): <0,035% (prejudicial, reduz ductilidade)
Aço efervescente vs. acalmado: Eletrodos usam aço acalmado para melhor processabilidade

Revestimento do Eletrodo

O revestimento representa 10-15% do peso total do eletrodo e serve múltiplas funções:

Classificação por tipo de revestimento:

Revestimento Ácido

Composição: Óxido de ferro (Fe₂O₃), sílica (SiO₂), feldspato
Características:
- Fácil soldabilidade em qualquer posição
- Rendimento: 85-95%
- Escória de fácil remoção
- Sensível à oxidação (requer armazenamento seco)
Exemplo: E6010, E6020
Aplicações: Reparo, manutenção, soldagem em campo

Revestimento Celulósico

Composição: Celulose (C₆H₁₀O₅), acetato de celulose, pó de ferro (opcional)
Características:
- Produz muito gás de proteção
- Penetração profunda
- Elevado teor de hidrogênio (30-50 ml/100g Fe)
- Escória fina que salpica durante a soldagem
- Excelente capacidade de penetração
Exemplo: E6010, E6011
Aplicações: Soldagem de tubulações, trabalhos offshore, soldagem em todas as posições com penetração garantida

Revestimento Rutílico

Composição: Titânio (TiO₂ - ilmenita), silicato de potássio, pó de ferro, óxido de ferro
Características:
- Arco estável e fácil controle
- Escória abundante de fácil remoção
- Rendimento moderado: 80-95%
- Teor de hidrogênio médio (10-20 ml/100g Fe)
- Bom acabamento visual da solda
- Respingos moderados
Exemplo: E6013, E7014
Aplicações: Placas finas, estruturas leves, trabalhos de acabamento estético

Revestimento Básico (Alto H2, Low Hydrogen)

Composição: Carbonato de cálcio (CaCO₃), fluoreto de cálcio (CaF₂), silicato de cálcio, pó de ferro
Características:
- Baixíssimo teor de hidrogênio: 5-15 ml/100g Fe (crítico para aços de alta resistência)
- Excelente sanidade metalúrgica (menos poros)
- Ferrita acicular pronunciada (maior tenacidade)
- Escória abundante e pegajosa (exige aquecimento entre passes)
- Elevada resistência mecânica e dureza
- Sensível a trincas por hidrogênio
Exemplo: E7015, E7016, E7018, E7048
Aplicações:
- Estruturas críticas (pontes, edifícios de grande altura)
- Aços de alta resistência e baixa liga
- Construção naval pesada
- Estruturas soldadas em aço com altos requisitos de integridade
- Ambientes de baixa temperatura (offshore)

Especificações AWS A5.1 e A5.5

Classificação AWS A5.1 (Aço Carbono e Baixa Liga)

Nomenclatura: EXXYZ

E: Eletrodo
XX: Resistência mínima à tração em ksi (dividir por 10 para obter ksi; ex: E70 = 70 ksi = 483 MPa)
Y: Tipo de revestimento (0-4 indicam ácido/rutílico/básico, etc.)
Z: Tipo de corrente e posições:
- 0: CA ou CC+; apenas posição plana
- 1: CA ou CC+/-; todas as posições
- 2: CA ou CC-; posições plana e horizontal
- 3: CA ou CC+; posições plana e horizontal
- 4: CA ou CC+; apenas posição plana

Exemplo - E7018:

Resistência à tração: 70 ksi = 483 MPa
Revestimento: Básico (1 = básico para eletrodos de aço doce)
Corrente: CA ou CC+; todas as posições

Composição Química e Propriedades Mecânicas (AWS A5.1)

Classe	Limite Escoamento (MPa)	Resist. Tração (MPa)	Alongamento (%)	Charpy V (-20°C) (J)
E6010	350-400	410-500	18-25	27-40
E6013	330-380	380-460	22-32	30-50
E7018	450-530	520-600	17-25	40-60
E8018	600+	690+	12-18	60-100

Requisitos de composição química (metal depositado):

Carbono (C): 0,05-0,15%
Manganês (Mn): 0,5-1,6%
Silício (Si): 0,3-0,8%
Enxofre (S): ≤0,035%
Fósforo (P): ≤0,035%

Especificação AWS A5.5 (Aços de Baixa Liga)

Eletrodos revestidos para aços de baixa liga contêm elementos ligantes adicionais:

Manganês (Mn): até 2,5%
Níquel (Ni): até 3,5% (maior tenacidade em baixas temperaturas)
Cromo (Cr): até 1,5% (resistência à corrosão, dureza)
Molibdênio (Mo): até 1,0% (resistência em alta temperatura, tenacidade)
Vanádio (V): até 0,5% (resistência, dureza)

Exemplos de classificação:

E8015-Ni1: Eletrodo de alta resistência com 1% de níquel
E9016-B3: Eletrodo com molibdênio (B3)

Parâmetros de Soldagem SMAW

Seleção de Corrente

Relação: Tipicamente 50-80 A por milímetro de diâmetro do eletrodo
Eletrodo 2,5 mm: 125-200 A (tipicamente 160 A)
Eletrodo 3,25 mm: 160-260 A (tipicamente 200 A)
Eletrodo 4,0 mm: 220-320 A (tipicamente 280 A)
Eletrodo 5,0 mm: 300-400 A (tipicamente 350 A)

Tipo de Corrente

Corrente Contínua Polaridade Positiva (CC+/DCEP): Eletrodo como anodo
- Maior penetração
- Melhor soldabilidade em posições sobre-cabeça
- Exigido para eletrodos básicos (E7015, E7016, E7018)
Corrente Contínua Polaridade Negativa (CC-/DCEN): Eletrodo como cátodo
- Menor penetração
- Menos aquecimento do eletrodo
- Usado em eletrodos celulósicos e rutílicos em múltiplos passes
Corrente Alternada (AC): Combina DCEP e DCEN
- Arco mais estável com certos eletrodos
- Menos equipamento necessário
- Eletrodos básicos requerem CC+

Velocidade de Soldagem e Rendimento

Velocidade típica: 100-250 mm/min (depende da corrente e posição)
Rendimento: Razão entre metal depositado e eletrodo consumido
- Sem pó de ferro: 80-95%
- Com pó de ferro: 95-110%
Taxa de deposição: 2-5 kg/h (depende do diâmetro e corrente)

Posições de Soldagem SMAW

SMAW é versátil e pode ser executado em todas as posições: plana (1G/1F), horizontal (2G/2F), vertical (3G/3F) e sobre-cabeça (4G/4F).

GMAW/MIG - Soldagem a Arco com Gás Inerte Metálico

Características Gerais do Processo

A soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding), conhecida como MIG (Metal Inert Gas) quando usa gases inertes e MAG (Metal Active Gas) quando usa gases reativos, é um processo semi-automático que utiliza um eletrodo consumível de arame contínuo alimentado automaticamente.

Princípio de funcionamento:

Arame é alimentado continuamente através de tocha de contato
Arco elétrico entre arame e peça aquece ambos
Gás protetor (inerte ou ativo) protege a poça de fusão
Transferência metálica pelo processo de gotejamento, spray ou globular

Consumíveis: Arames Sólidos

Composição e Especificações (AWS A5.18 para aço carbono)

Nomenclatura: ERxxSy

ER: Eletrodo-vareta para GMAW
xx: Resistência à tração em ksi (E70 = 70 ksi = 483 MPa)
S: Arame sólido (em oposição a tubular)
y: Nível de desoxidação (indicador de teor de Mn e Si)

Arames comuns para aço carbono:

Classificação	Composição Típica	Aplicação	Propriedades
ER70S-2	0,07% C, 0,9% Mn, 0,5% Si	Aço muito limpo (ASTM A36)	Adequado para metal base limpo, requer superfície preparada
ER70S-3	0,07% C, 1,0% Mn, 0,8% Si	Aço moderadamente limpo	Equilibrado entre resistência e ductilidade
ER70S-6	0,07% C, 1,5% Mn, 1,0% Si	Aço com oxidação/carepa	MAIS VERSÁTIL - maior Mn e Si para desoxidação; aceita superfícies com carepa; transferência estável com Ar-CO₂
ER70S-7	0,07% C, 1,2% Mn, 0,6% Si + Zr	Aplicações especiais	Zircônio para maior solidez metalúrgica

ER70S-6 - Especificação Detalhada:

Carbono (C): 0,05-0,09% (controla dureza, evita porosidade)
Manganês (Mn): 1,4-1,85% (desoxidação, resistência)
Silício (Si): 0,80-1,10% (desoxidação, fluidez)
Enxofre (S): ≤0,03%
Fósforo (P): ≤0,025%
Cobre (Cu): 0,5-1,0% (opcional, melhora resistência à corrosão)

Propriedades mecânicas do arame (conforme AWS A5.18):

Limite de escoamento: 420-500 MPa (típico: 430 MPa)
Resistência à tração: 520-620 MPa (típico: 540 MPa)
Alongamento: 27-35%
Tenacidade (Charpy V a 0°C): ≥47 J

Arames para Aços de Baixa Liga (AWS A5.28)

Exemplos:

ER70S-Ni: Contém níquel para maior tenacidade em baixa temperatura
ER80S-D2: Contém molibdênio e cromo para alta resistência
ER90S-B3: Contém molibdênio para aços de alta resistência

Gases de Proteção

Gases Inertes

Argônio (Ar): Gás nobre, inerte, mais denso que ar, excelente proteção
- Temperatura de ionização: 15,76 eV
- Fluxo recomendado: 12-20 L/min
- Arco mais frio
- Menor penetração comparado a gases ativos
Hélio (He): Gás nobre, menos denso, maior calor de ionização
- Temperatura de ionização: 24,59 eV
- Requer 2-3 vezes maior fluxo que argônio
- Arco mais quente, penetração mais profunda
- Mais caro que argônio
- Usado em metais não-ferrosos (Al, Cu)

Gases Ativos (Reativos)

Dióxido de Carbono (CO₂):
- Reativo, decompõe-se no arco em CO + O₂
- Grande poder oxidante (favorece spray com grande corrente)
- Produz muitos respingos
- Penetração profunda
- Arame deve ser ER70S-6 ou com alto Mn/Si
- Fluxo: 15-25 L/min
- Problema: Elevada porosidade se não compensado com desoxidantes
Oxigênio (O₂):
- Sempre misturado com argônio (1-5%)
- Melhora estabilidade do arco
- Acelera transição para spray
- Reduz respingos
- Oxida elementos de liga (Cr, V, Ti, Mn, Si)

Misturas Comerciais Mais Utilizadas

Composição	Aplicação	Características
100% Ar	Alumínio, cobre, aço inoxidável	Mínima oxidação, arco frio, custo baixo
75% Ar + 25% CO₂	Aço carbono padrão	Bom equilíbrio entre penetração e estabilidade
80% Ar + 20% CO₂	Aço carbono, melhor acabamento	Melhor controle de respingos, penetração adequada
90% Ar + 10% CO₂	Aço baixa liga	Reduz oxidação de elementos ligantes
95% Ar + 5% O₂	Aço inoxidável	Previne oxidação, estabiliza arco
98% Ar + 2% O₂	Aço inoxidável fino	Minimiza oxidação
100% CO₂	Aço carbono grosso	Penetração máxima, muitos respingos, custo mínimo

Fluxo de gás recomendado:

Geral: 15-20 L/min
Materiais finos: 12-15 L/min
Materiais espessos: 18-25 L/min
Condições ventosas: adicionar 5-10 L/min

Parâmetros de Soldagem GMAW

Corrente de Soldagem

Relacionada diretamente com velocidade de alimentação do arame
Aumentar corrente = aumentar velocidade de deposição
Faixa típica: 150-400 A para aço carbono
- Arame 0,8 mm: 80-150 A
- Arame 1,0 mm: 120-200 A
- Arame 1,2 mm: 180-280 A
- Arame 1,6 mm: 250-400 A

Tensão de Soldagem

Controla a forma do cordão
Aumentar tensão = cordão mais largo, penetração reduzida
Faixa típica: 18-28 V
Proporção: ~0,5 V/mm de arame para arco estável

Velocidade de Alimentação do Arame

Proporcionado à corrente desejada
Aumentar velocidade = aumentar corrente e taxa de deposição
Equipamentos com comando remoto permitem ajuste fino

Modos de Transferência Metálica

Transferência Globular

Gotas grandes caem pela gravidade
Ocorre em correntes baixas/médias
Muitos respingos
Penetração limitada
Restrição a posições plana/horizontal

Transferência por Spray (Spray Arc)

Gotas pequenas transferidas pelo campo eletromagnético do arco
Ocorre acima de corrente crítica (~170-200 A com 1,0 mm de arame)
Poucos respingos
Excelente penetração
Permitido em todas as posições
Melhor com Ar puro ou Ar-CO₂ 75%

Transferência de Curto-Circuito

Arame toca a peça frequentemente (100-200 vezes/segundo)
Ocorre em correntes baixas
Aporte de calor reduzido
Aplicável a materiais finos
Permite múltiplas posições
Muitos respingos

Transferência por Pulso

Corrente alternada entre base e pico
Controla tamanho das gotas
Reduz respingos
Aumenta penetração controlada
Equipamento mais complexo

Velocidade de Soldagem

Típica: 300-600 mm/min
Taxa de deposição: 5-10 kg/h

SAW - Soldagem por Arco Submerso

Características Gerais do Processo

A soldagem SAW (Submerged Arc Welding) é um processo altamente automatizado que utiliza um arco elétrico completamente submerso sob uma camada de fluxo granular em pó. O fluxo protege o arco e a poça de fusão, enquanto o arco funciona em correntes muito elevadas (200-2000 A) sem visualização direta.

Princípio de funcionamento:

Arame e fluxo são alimentados simultaneamente na junta
Arco elétrico entre arame e peça aquece a junta e o fluxo
Fluxo funde parcialmente, criando proteção e isolamento
Escória protege a solda durante resfriamento
Fluxo não fundido é reutilizado

Consumíveis: Arames Nus e Fluxos

Arames Nus (AWS A5.17 - Aço Carbono)

Nomenclatura: EB xxyz

EB: Eletrodo nu para arco submerso
xx: Resistência mínima à tração
y: Elemento significativo na composição
z: Características do material

Arames comuns:

Classificação	Composição	Aplicação	Propriedades
EB 70	0,12% C, 1,0% Mn	Aço carbono padrão	Resistência à tração: 483 MPa
EB 85	0,18% C, 1,4% Mn	Aço média resistência	Resistência à tração: 586 MPa
EB 100	0,22% C, 1,8% Mn	Aço alta resistência	Resistência à tração: 689 MPa

Composição química típica (EB 70):

Carbono (C): 0,10-0,14%
Manganês (Mn): 0,85-1,20%
Silício (Si): 0,20-0,40%
Enxofre (S): ≤0,020%
Fósforo (P): ≤0,015%

Fluxos para Soldagem por Arco Submerso

Os fluxos são componentes críticos que determinam as propriedades metalúrgicas da solda.

Classificação por Composição:

Fluxos Neutros

Composição típica:
- Carbonato de sódio (Na₂CO₃): 15-30%
- Silicato de manganês (MnSiO₃): 20-35%
- Fluoreto de cálcio (CaF₂): 10-20%
- Sílica (SiO₂): 15-25%
- Óxidos diversos: Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO
Características:
- Índice de basicidade (IB) ≈ 0,8-1,0
- Composição equilibrada
- Adequado para maioria das aplicações
- Transferência controlada de oxigênio
- Propriedades mecânicas balanceadas
Exemplos: AWS F7A2, F7A4

Fluxos Básicos

Composição típica:
- Carbonato de cálcio (CaCO₃): 40-60%
- Carbonato de magnésio (MgCO₃): 5-15%
- Silicato de cálcio (CaSiO₃): 10-20%
- Fluoreto de cálcio (CaF₂): 5-10%
- Óxidos: SiO₂, Al₂O₃
Índice de basicidade: IB > 1,2
Características:
- Maior remoção de impurezas (S, P)
- Menor oxigênio transferido para solda
- Ferrita acicular com melhor tenacidade
- Microestrutura mais refinada
- Propriedades mecânicas superiores
- Requer arame com maior Mn/Si
Aplicações:
- Aços de alta resistência (ASTM A572 Gr.50, A588)
- Materiais críticos (naval, hidrelétrico)
- Requisitos de baixa temperatura

Fluxos Ácidos

Composição típica:
- Sílica (SiO₂): 35-50%
- Óxido de ferro (Fe₂O₃): 20-35%
- Silicato de manganês: 10-15%
- Fluoreto de cálcio: 5-10%
Índice de basicidade: IB < 0,9
Características:
- Maior penetração
- Controle superior do perfil da solda
- Menor interação com escória
- Taxa de deposição mais alta
- Teor de oxigênio mais elevado na solda
- Transferência de oxigênio mais pronunciada
Aplicações:
- Aços de baixa e média resistência
- Aplicações onde penetração é prioritária
- Produção em alta velocidade

Índice de Basicidade (IB)

Definição: Razão entre óxidos básicos e óxidos ácidos

[IB = \frac{[% CaCO_3] + [% CaF_2] + [% MgO]}{[% SiO_2] + [% TiO_2] + [% Al_2O_3]}]

Influência na soldagem:

IB elevado (>1,2): Solda mais limpa, menor porosidade, menor oxigênio, melhor tenacidade
IB baixo (<0,9): Maior penetração, maior oxide, propriedades mecânicas reduzidas
Temperatura de fusão: Fluxos básicos têm ponto de fusão mais alto (1500°C+) que ácidos (1300°C)

Parâmetros de Soldagem SAW

Corrente de Soldagem

Faixa muito ampla: 200-2000 A
Maior corrente = maior penetração e taxa de deposição
Múltiplos arcos podem ser usados em paralelo para estruturas largas
Recomendação: 200-600 A para soldagem manual/semi-automática

Tensão de Soldagem

Faixa típica: 25-40 V
Maior tensão = cordão mais largo, penetração reduzida

Velocidade de Soldagem

Muito variável: 100-1000 mm/min (depende de corrente e espessura)
Taxa de deposição: 10-30 kg/h (consideravelmente mais alta que GMAW/SMAW)

Características de Soldagem

Arco invisível: Protegido pelo fluxo, impossível inspecionar durante execução
Pouca fumaça: Mínima emissão de fumaça comparado a outros processos
Aquecimento gradual: ZAC bem definida, menos tensões residuais em alguns casos
Excelente qualidade: Soldas limpas com propriedades metalúrgicas excelentes
Restrições: Não permitido em posições verticais ou sobre-cabeça; requer geometria preparada

FCAW - Soldagem por Arco com Núcleo de Fluxo

Características Gerais do Processo

A soldagem FCAW (Flux Cored Arc Welding) utiliza um arame tubular preenchido com fluxo em seu interior. Existem dois tipos principais: FCAW-G (com proteção de gás externa) e FCAW-S (autoprotegido, sem gás externo).

Princípio de funcionamento (FCAW-G):

Arame tubular alimentado continuamente
Arco entre arame e peça
Gás protetor (geralmente Ar-CO₂) e gases produzidos pelo fluxo protegem a poça
Escória parcialmente fundida permanece na superfície

Princípio de funcionamento (FCAW-S):

Fluxo interior produz seus próprios gases de proteção
Não requer gás externo
Ideal para aplicações ao ar livre e ventosas

Consumíveis: Arames Tubulares

Classificação AWS A5.20 (Aço Carbono FCAW-G)

Nomenclatura: ExxtTy-z

E: Eletrodo
xx: Resistência à tração em ksi
t: Tipo de fluxo (G=com gás, S=autoprotegido)
T: Tubular
y: Tipo de núcleo (0-10)
z: Gás externo recomendado

Exemplos comuns:

Classificação	Composição do Núcleo	Gás Externo	Aplicação
E71T-1	Rutilo, básico	Ar-CO₂ 75-80%	MAIS UTILIZADO - estruturas civis, versatilidade
E71T-1M	Rutilo, básico	CO₂ puro ou Ar-CO₂	Penetração profunda, aços espessos
E70T-5	Rutilo, fluoreto	Sem gás externo	Autoprotegido, pode usar gás como opção
E70T-6	Básico	Ar-CO₂ 75-80%	Excelente impacto, estruturas navais

Composição Química do Fluxo Interior

Fluxo Rutílico:

TiO₂ (ilmenita): 30-50% (estabiliza arco, controla geometria)
SiO₂: 10-20% (desoxidação)
CaCO₃: 5-15% (fluxo, remove impurezas)
Pó de ferro: 10-20% (aumenta taxa de deposição)
Haletos: CaF₂, fluorspar (melhora fluidez)
Outros: Mn, Ni, Mo, Cr (para propriedades específicas)

Fluxo Básico:

CaCO₃/CaF₂: 40-60% (remove enxofre e fósforo)
SiO₂: 10-20% (desoxidação)
Pó de ferro: 15-25% (taxa de deposição)
Elementos de liga: Conforme especificação

Propriedades Mecânicas (AWS A5.20)

Classificação	Limite Escoamento (MPa)	Resist. Tração (MPa)	Alongamento (%)	Charpy V (-20°C) (J)
E71T-1	450-530	520-610	20-27	60-100
E70T-5	400-480	480-570	22-28	50-80
E70T-6	430-510	500-590	21-26	80-130

Parâmetros de Soldagem FCAW-G

Corrente e Tensão

Corrente: 150-400 A (depende do diâmetro do arame)
- Arame 0,9 mm: 80-150 A
- Arame 1,1 mm: 120-200 A
- Arame 1,2 mm: 160-260 A
- Arame 1,6 mm: 220-320 A
Tensão: 22-30 V (mais alta que GMAW devido ao fluxo)

Velocidade de Soldagem

Típica: 250-500 mm/min
Taxa de deposição: 6-12 kg/h

Gases de Proteção para FCAW-G

Composição	Aplicação	Características
75-80% Ar + 20-25% CO₂	PADRÃO - estruturas gerais	Bom equilibrio
90% Ar + 10% CO₂	Materiais de baixa liga	Reduz oxidação
100% CO₂	Estruturas robustas	Penetração máxima, mais respingos
85% Ar + 15% CO₂	Acabamento fino	Reduz respingos

Parâmetros de Soldagem FCAW-S (Autoprotegido)

Características Únicas

Não requer gás externo
Funcionamento em condições ventosas até 5 m/s (18 km/h)
Corrente: geralmente similar a FCAW-G
Tensão: 24-32 V (mais alta que com gás)
Taxa de deposição: similar a FCAW-G

Aplicações Específicas

Construção em campo (estruturas, pontes)
Soldagem ao ar livre em condições adversas
Reparos de estruturas existentes
Aplicações offshore

Vantagens em Relação a Outros Processos

Taxa de deposição: Superior a SMAW, comparável a SAW
Posições de soldagem: Todas (plana, horizontal, vertical, sobre-cabeça)
Resistência ao vento: FCAW-S resiste até 5 m/s
Penetração: Profunda, excelente para materiais espessos
Versatilidade: Funciona com ou sem gás protetor
Craqueamento por H₂: Reduzido vs. celulósico (fluxo básico)

Limitações

Teor de oxigênio: Fluxo rutílico introduz mais oxigênio que SAW básico
Tenacidade: Menor que SAW ou TIG para mesma resistência
Acabamento: Requer mais trabalho de limpeza que GMAW
Custo de consumível: Mais caro que arame sólido GMAW
Espessura mínima: Difícil em chapas muito finas (<2 mm)

TIG/GTAW - Soldagem com Gás Inerte de Tungstênio

Características Gerais do Processo

A soldagem TIG (Tungsten Inert Gas), também designada GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), utiliza um eletrodo não consumível de tungstênio para criar o arco elétrico. O material de adição é fornecido manualmente na forma de vareta, enquanto um gás inerte protege a área soldada.

Princípio de funcionamento:

Eletrodo de tungstênio não se desgasta durante a soldagem
Arco entre tungstênio e peça aquece a zona de soldagem
Vareta de adição é alimentada manualmente
Gás inerte (Ar, He ou misturas) protege tungstênio, poça e zona afetada
Processo requer grande habilidade do operador

Eletrodo de Tungstênio

Características Físicas

Ponto de fusão: ~3400°C (mais elevado de qualquer elemento)
Densidade: 19,3 g/cm³
Diâmetro comercial: 0,5 mm a 6,4 mm
Comprimento típico: 150-175 mm

Tipos de Eletrodos de Tungstênio

Classificação AWS (Cor de identificação)

Tipo	Designação	Cor	Composição	Aplicação
Puro	ER (W)	Verde	99,5% W mínimo	Aço carbono, aço inoxidável, fácil ignição
Toriado	EWTh (1-2)	Amarelo/vermelho	W + 1-2% Tório	Alta resistência, melhor emissão de elétrons, maior vida útil
Lantanado	EWLa (1-2%)	Preto/branco	W + 1-2% Lantânio	Boa emissão, menos radioativo que toriado, excelente ignição
Cereiado	EWCe (2%)	Laranja	W + 2% Cérium	Similar ao lantanado, menor toxicidade
Itriado	EWY (ítrio)	Vermelho	W + ítrio	Aplicações especiais, tungstênio de altíssima pureza

Seleção por Tipo de Corrente:

CC+ (DCEN): Tungstênio como cátodo
- Aquecimento reduzido do eletrodo
- Menor consumo
- Recomendado para aços e materiais ferrosos
CC- (DCEP): Tungstênio como anodo
- NÃO recomendado para tungstênio (risco de fusão)
- Só em casos muito específicos com eletrodos especiais
AC (Corrente Alternada):
- Usa retificador
- Faz ciclos entre DCEN e DCEP
- Aplicável a metais não-ferrosos (Al, Mg)
- Requer electrodo especial (puro, lantanado)

Material de Adição: Varetas para TIG

Especificações AWS

Aço Carbono e Baixa Liga (AWS A5.2)

Especificação	Composição	Aplicação
ER70S-2	0,07% C, 0,9% Mn, 0,5% Si	Aço muito limpo
ER70S-3	0,07% C, 1,0% Mn, 0,8% Si	Aço com oxidação moderada
ER70S-6	0,07% C, 1,5% Mn, 1,0% Si	Aço com oxidação/carepa
ER80S-Ni1	Com 1% Ni	Estruturas navais, baixa temperatura
ER90S-B3	Com Mo	Aços de alta resistência

Aços Inoxidáveis (AWS A5.9)

ER308: AISI 308 (Cr 18-20%, Ni 10-12%)
ER316: AISI 316 (Cr 18-20%, Ni 12-14%, Mo 2-3%)
ER347: AISI 347 (Cr 18-20%, Ni 9-11%, Nb)

Alumínio (AWS A5.10)

ER1100, ER4043, ER5356
Diâmetro típico: 1,6-3,2 mm

Dimensão de Vareta

Relação recomendada de diâmetro de vareta/eletrodo TIG:

Diâmetro Eletrodo TIG	Espessura Material	Diâmetro Vareta Adição
0,5 mm	<1 mm	0,8-1,0 mm
1,0 mm	1-2 mm	1,6 mm
1,6 mm	2-4 mm	2,4 mm
2,4 mm	4-8 mm	3,2-4,0 mm
3,2 mm	>8 mm	4,0-5,0 mm

Gases de Proteção para TIG

Argônio (Ar)

Mais utilizado em aplicações industriais
Peso molecular: 40 g/mol (mais denso que ar)
Temperatura de ionização: 15,76 eV
Fluxo recomendado: 12-20 L/min
- Eletrodo fino: 12 L/min
- Eletrodo médio: 15 L/min
- Eletrodo grosso: 18-20 L/min
Vantagens: Custo baixo, boa proteção, arco estável
Aplicação: Aços, aço inoxidável, cobre

Hélio (He)

Peso molecular: 4 g/mol (muito leve)
Temperatura de ionização: 24,59 eV (requer muito mais energia)
Fluxo recomendado: 30-60 L/min (2-3× mais que Ar)
Arco mais quente (penetração profunda)
Maior velocidade de soldagem
Desvantagem: Muito caro
Aplicação: Alumínio, cobre, metais muito finos

Misturas Ar-He

75% Ar + 25% He: Compromisso entre Ar puro e He puro
Maior penetração que Ar puro
Custo mais razoável que He puro
Aplicação: Espessuras médias/grandes de alumínio e cobre

Argônio + Hidrogênio (Ar-H₂)

95% Ar + 5% H₂: Aumenta penetração, maior velocidade
Vantagem: Reduz porosidade em aços inoxidáveis
Limitação: NÃO usar com alumínio (risco de trincas)
Aplicação: Aço inoxidável principalmente

Parâmetros de Soldagem TIG

Corrente de Soldagem

Relação básica (em Amperes): [I (A) ≈ 50 \times d_{eletrodo(mm)}]

Exemplos:

Eletrodo 0,5 mm: 20-40 A
Eletrodo 1,0 mm: 50-100 A
Eletrodo 1,6 mm: 70-150 A
Eletrodo 2,4 mm: 100-200 A
Eletrodo 3,2 mm: 150-250 A

Tensão de Soldagem

Faixa: 10-25 V
Maior tensão = cordão mais largo, penetração reduzida
Relação aproximada: 1-2 V por mm de abertura da junta

Velocidade de Soldagem

Muito variável: 50-300 mm/min
Materiais finos: 50-100 mm/min
Materiais espessos: 100-250 mm/min
Velocidade excessiva = penetração incompleta
Velocidade muito lenta = deformação excessiva

Taxa de Deposição

Muito baixa: 0,5-2 kg/h (processo manual de baixa produtividade)
Compensado pela qualidade superior da solda

Técnicas Especiais de TIG

TIG com Alimentação Mecanizada

Arame alimentado automaticamente
Aumenta taxa de deposição (3-5 kg/h)
Mantém qualidade de TIG
Permite posições automatizadas

TIG com Pulsação (Pulse TIG)

Corrente de base + picos de corrente
Controla tamanho das gotas
Reduz deformação em materiais finos
Aplicável a todas as posições

Consumíveis de Soldagem

Classificação Geral dos Consumíveis

Por Tipo de Processo:

SMAW: Eletrodos revestidos
GMAW: Arames sólidos
SAW: Arames nus + fluxos
FCAW: Arames tubulares
TIG: Varetas + eletrodos de tungstênio + gases

Por Material de Base:

Aço Carbono
Aço de Baixa Liga
Aço Inoxidável
Alumínio e suas ligas
Cobre e suas ligas
Níquel e suas ligas

Armazenamento e Cuidados com Consumíveis

Eletrodos Revestidos

Temperatura: 15-25°C
Umidade: Máximo 60%
Pré-aquecimento: Antes de usar (conforme especificação)
- Eletrodos básicos: 200-350°C por 1-2 horas
- Eletrodos rutílicos: 100-150°C por 15 min
Justificativa: Reduzir absorção de umidade e teor de H₂ difusível

Arames Sólidos GMAW

Bobina lacrada: Armazenar em embalagem original
Temperatura: 5-40°C
Umidade: Mínima (não expor a chuva)
Após abertura: Usar em até 6 meses
Problemas comuns: Oxidação superficial, contaminação

Fluxos (SAW)

Estocagem: Recipientes fechados e secos
Temperatura: 10-30°C
Umidade: <5%
Pré-aquecimento: Antes de uso (conforme IB)
- Fluxos básicos: 150-200°C por 30 min
- Fluxos neutros: 100-150°C por 15 min
Regeneração: Fluxo não fundido pode ser reutilizado (tipicamente 3-5 ciclos)

Gases de Proteção

Cilindros: Armazenar na vertical (exceto He)
Temperatura: 5-40°C
Proteção: Contra quedas, impactos
Umidade: Manter secos (especialmente Ar para inoxidável)

Normas e Especificações (AWS D1.1 e NBR 8800)

AWS D1.1/D1.1M:2020 - Structural Welding Code - Steel

Escopo e Aplicabilidade

A norma AWS D1.1 cobre requisitos de soldagem para qualquer estrutura soldada feita de aços de carbono e baixa liga (ASTM A36, A572, A588, etc.). É amplamente utilizada na construção civil, pontes, estruturas metálicas e aplicações não-criogênicas.

Cláusulas principais:

Cláusula 1: Requisitos Gerais
- Aplicabilidade de materiais
- Definições e terminologia
- Responsabilidades (engenheiro, contratado, inspetor)
Cláusula 2: Documentação
- EPS (Especificação de Procedimento de Soldagem)
- RQPS (Registro de Qualificação do Procedimento)
- RQS (Registro de Qualificação do Soldador)
- Registros de inspeção
Cláusula 3: Materiais Base
- Especificações de aço aceitáveis
- Faixa de espessura
- Requisitos de carbono equivalente
- Soldabilidade
Cláusula 4: Consumíveis de Soldagem
- Eletrodos revestidos: AWS A5.1, A5.5
- Arames MIG: AWS A5.18, A5.28
- Fluxo SAW: AWS A5.17, A5.23
- Arames FCAW: AWS A5.20, A5.29
- Gases de proteção: Qualidade especificada
Cláusula 5: Soldagem Pré-Qualificada
- Procedimentos pré-qualificados (não requerem RQPS)
- Limitações de aplicação
- Detalhes de junta aprovados
Cláusula 6: Qualificação de Procedimento de Soldagem
- Requisitos de teste
- Corpos de prova (tração, dobramento, impacto)
- Critérios de aceitação
- Variáveis essenciais
Cláusula 7: Qualificação do Soldador
- Teste de qualificação
- Posições de teste
- Faixa de qualificação
- Vigência da qualificação
Cláusula 8: Inspeção
- Inspeção visual (EVS)
- Ensaios não-destrutivos (END)
- Radiografia, ultrassom, líquido penetrante
- Critérios de aceitação
Cláusula 9: Emendas e Reparos
- Procedimento de correção de defeitos
- Re-ensaio após reparo
Cláusula 10: Soldagem de Pernos (Studs)
- Especificações para pernos de conexão
Cláusula 11: Disposições Finais

Variáveis Essenciais segundo AWS D1.1

Para procedimento de soldagem (RQPS/EPS):

Material de base
- Aço específico (A36, A572, etc.)
- Espessura (faixa qualificada define limites)
Tipo de junta
- CJP (Complete Joint Penetration) - penetração total
- PJP (Partial Joint Penetration) - penetração parcial
- Fillet (filete)
Posição de soldagem
- 1G, 2G, 3G, 4G (topo)
- 1F, 2F, 3F, 4F (filete)
Processo de soldagem
- SMAW, GMAW/MIG, SAW, FCAW, TIG
Tipo de consumível
- Classe AWS (ex: E70, ER70S-6, EB70)
Proteção de gás (quando aplicável)
- Tipo e vazão
Aquecimento da peça
- Temperatura de pré-aquecimento
- Temperatura entre passes
- Justificativa (carbono equivalente)
Parâmetros de soldagem
- Corrente
- Tensão
- Velocidade de alimentação (GMAW, FCAW)
- Velocidade de soldagem
Técnica
- Número de passes
- Sequência de soldagem
- Peening (martelamento) - permitido?
Pós-aquecimento (se aplicável)
- Temperatura
- Tempo

NBR 8800:2008 - Projeto de Estruturas de Aço e de Mistas de Aço e Concreto de Edifícios

Disposições sobre Soldagem

A norma brasileira NBR 8800 adota requisitos compatíveis com a AWS D1.1, adaptados ao contexto brasileiro e estruturas de edifícios.

Seção 4.5.2.4 - Eletrodos, Arames e Fluxos para Soldagem:

Especificações exigidas:

a) Eletrodos de aço doce, revestidos: AWS A5.1 b) Eletrodos de aço baixa liga, revestidos: AWS A5.5 c) Eletrodos nus de aço doce + fluxo SAW: AWS A5.17 d) Eletrodos de aço doce GMAW: AWS A5.18 e) Eletrodos de aço doce FCAW: AWS A5.20 f) Eletrodos nus de aço baixa liga + fluxo SAW: AWS A5.23 g) Eletrodos de aço baixa liga GMAW: AWS A5.28 h) Eletrodos de aço baixa liga FCAW: AWS A5.29

Aprovação das especificações:

Conforme nota na NBR 8800: "A aprovação das especificações para eletrodos citadas é feita mediante testes de qualificação conforme ASME IX, utilizando corpos de prova conforme AWS D1.1."

Requisitos Específicos da NBR 8800

Carbono Equivalente (CE)

[CE = C% + \frac{Mn}{6} + \frac{Ni}{15} + \frac{Cr}{5} + \frac{Mo}{5} + \frac{V}{5}]

CE < 0,40: Sem requisitos especiais
CE 0,40-0,60: Pré-aquecimento recomendado
CE > 0,60: Pré-aquecimento obrigatório

Pré-Aquecimento Mínimo
- Função da espessura, CE, tipo de junta
- Tabelado na norma
Temperatura entre Passes
- Mínimo 65°C
- Máximo 150°C (em geral)
- Controle rigoroso em aços de alta resistência
Inspeção de Soldagem
- Visual: 100%
- END: Conforme especificação de projeto (tipicamente radiografia ou ultrassom em juntas críticas)
Aceitação de Defeitos
- Descontinuidades aceitáveis conforme AWS D1.1/AWS D1.5

Simbologia de Soldagem

Normas Aplicáveis

AWS A2.4: American Welding Society
ISO 2553: International Organization for Standardization
ABNT NBR 6533: Associação Brasileira de Normas Técnicas
JIS Z 3021: Japanese Industrial Standards

Componentes Básicos do Símbolo de Soldagem

1. Linha de Referência

Linha horizontal contínua que serve como suporte para o símbolo
Fundamental em toda especificação
Posição do símbolo (acima/abaixo) determina lado de soldagem

2. Linha de Seta

Parte de uma extremidade da linha de referência
Aponta para a região a ser soldada
Pode estar em extremidade esquerda ou direita (critério do desenhista)

3. Símbolo Básico da Solda

Tipo de solda (filete, ranhura, ponto, etc.)
Colocado acima ou abaixo da linha de referência
Abaixo: Lado indicado pela seta
Acima: Lado oposto à seta
Acima e abaixo: Ambos os lados

4. Dimensões

Colocadas à esquerda do símbolo
Para solda de filete: medida na esquerda
Para solda de ranhura: profundidade de penetração
Para solda de ponto: diâmetro ou resistência

5. Símbolos Suplementares

Contorno da solda (convexo, côncavo, plano)
Acabamento especial (esmerilhamento, usinagem)
Inspeção especial
Soldadura ao redor (círculo de 360°)

6. Cauda

Opcional (pode ser omitida se desnecessária)
Contém informações de procedimento, norma, referência

Símbolos Básicos de Solda

Solda de Filete (Fillet Weld)

Símbolo: Triângulo retângulo
Representação: Triângulo com ângulo reto apontando para a raiz
Dimensões:
- Esquerda do símbolo: tamanho do filete (perna)
- Direita: comprimento efetivo da solda

Solda de Ranhura/Chanfro (Groove Weld)

Ranhura de Topo Simples em V:

Símbolo: V
Ângulo: Tipicamente 60-70°
Abertura da raiz: 3-6 mm
Uso: Penetração satisfatória, espessura moderada

Ranhura de Topo Dupla em V (Double V):

Símbolo: X ou duplo V
Vantagem: Distribui deformação, menos calor em cada lado
Uso: Espessuras grandes

Ranhura em U:

Símbolo: U
Características: Fundo arredondado, raio ~5 mm
Vantagem: Menos material de adição que V
Uso: Espessuras >12 mm

Ranhura em J:

Símbolo: J
Características: Uma extremidade com degrau, outra curva
Uso: Conexões T, tubulações, encosto vertical

Ranhura em K (Duplo J):

Símbolo: K ou duplo J
Simetria: Ambos os lados com degrau e curva
Uso: Espessuras muito grandes, distribuição de deformação

Solda de Ponto (Spot Weld)

Símbolo: Círculo
Dimensões: Diâmetro ou resistência de cisalhamento

Solda de Projeção (Projection Weld)

Símbolo: Círculo tangente à linha de referência
Uso: Uniões soldadas por resistência

Solda de Emenda/Aresta (Edge Weld, Bead Weld)

Símbolo: Meia-lua ou linha vertical
Uso: Emenda de chanfros, preenchimento de superfícies

Dimensionamento de Soldas

Solda de Filete

Dimensão esquerda (tamanho do filete) = comprimento das pernas
Exemplo: 6 = filete com 6 mm de perna em cada direção

Dimensão direita (comprimento) = extensão efetiva
Exemplo: 100 = 100 mm de comprimento efetivo

Especificação: 6/100 significa: filete 6 mm, comprimento 100 mm

Tamanhos padrão de filete:

3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16 mm

Solda de Ranhura com Penetração Completa (CJP)

Profundidade de penetração = profundidade total da junta
Deve penetrar completamente (sem raiz aberta)

Variações:
- V 60°, profundidade 12 mm
- U, raio 5 mm, profundidade 20 mm

Exemplos Práticos de Especificação Simbólica

Exemplo 1: Filete duplo 8 mm, 150 mm comprimento

Símbolo: Triângulo (8 mm)
Acima e abaixo da linha de referência (ambos os lados)
Comprimento: 150 mm
Interpretação: Filetes de 8 mm em ambos os lados, 150 mm de comprimento

Exemplo 2: Ranhura V, chanfro 60°, penetração 15 mm

Símbolo: V (ranhura)
Dimensão: 15 (profundidade)
Ângulo: 60°
Interpretação: Ranhura em V com ângulo 60°, penetração completa (15 mm)

Exemplo 3: Solda ao redor (360°)

Símbolo: Círculo na junção de seta e linha de referência
Interpretação: Solda em toda volta do elemento

Símbolos Suplementares

Contorno da Solda

Símbolo	Descrição	Significado
Linha reta	Contorno plano	Solda plana, sem protuberância
Meia-lua acima	Contorno convexo	Solda abaulada para cima
Meia-lua abaixo	Contorno côncavo	Solda curva para dentro

Acabamento

Símbolo	Descrição	Significado
G	Esmerilhamento	Esmerilhar a superfície
C	Usinagem	Usinar a superfície
H	Martelamento	Martelar (peening)
M	Usinagem de Metal	Usinar a solda
R	Laminação	Laminar
U	Usinagem Ultrassônica	Tratamento ultrassônico

Posições de Soldagem

Classificação Geral

Existem 4 posições básicas de soldagem, aplicáveis a soldas de topo (groove) e filete (fillet), com variações para tubulações:

Soldas de Topo em Chapas (Groove Welds - Letras G)

1G - Posição Plana

Descrição: Chapa horizontal, solda de cima para baixo
Eixo da solda: Horizontal
Gravidade: Favorece o fluxo de metal (máxima facilidade)
Características:
- Maior produtividade
- Possibilita uso de equipamento de maior potência
- Possibilita mecanização/robô
- Melhor controle da poça
Aplicação: Estruturas, chapas largas, painéis

2G - Posição Horizontal

Descrição: Chapa vertical, solda ao longo de linha horizontal
Eixo da solda: Horizontal
Gravidade: Exerce efeito lateral na poça
Características:
- Moderadamente fácil
- Requer controle de velocidade
- Risco de escorregamento da poça
- Taxa de deposição boa
Aplicação: Vigas, peças verticais com soldagem lateral

3G - Posição Vertical

Descrição: Chapa vertical, solda de baixo para cima (ascendente)
Eixo da solda: Vertical
Técnica: Soldagem ascendente ou descendente
- Ascendente (mais comum): Maior penetração, melhor solidez
- Descendente: Menor penetração, execução mais rápida mas de menor qualidade
Características:
- Difícil (requer experiência)
- Menor velocidade de deposição
- Controle crítico da poça
- Risco de falta de penetração
Aplicação: Pilares, vigas verticals, estruturas de grande altura

4G - Posição Sobre-Cabeça (Overhead)

Descrição: Chapa horizontal, solda de baixo (operador abaixo da junta)
Eixo da solda: Horizontal
Gravidade: Trabalha contra o operador
Características:
- Extremamente difícil
- Menor velocidade de deposição
- Fadiga extrema do soldador
- Alto risco de queda de metal quente
- Maior risco de falta de penetração e defeitos
Equipamento: Proteção adicional (capuz, perneiras)
Aplicação: Ligações estruturais no teto, pisos intermédios, pontes

Soldas de Filete em Chapas (Fillet Welds - Letras F)

1F - Filete Plana

Mesma posição que 1G
Junta em forma de L ou T, solda pelo lado de cima
Máxima facilidade

2F - Filete Horizontal

Mesma posição que 2G
Junta em forma de L ou T, solda ao longo de linha horizontal

3F - Filete Vertical

Mesma posição que 3G
Junta em forma de L ou T, solda na posição vertical

4F - Filete Sobre-Cabeça

Mesma posição que 4G
Junta em forma de L ou T, solda sobre-cabeça

Soldas em Tubulações (Numeração Especial)

Soldas de Topo em Tubo Rotativo

1G: Eixo horizontal, tubo rotacionando
2G: Eixo vertical, tubo fixo
5G: Eixo horizontal, tubo fixo (vertical ao longo do tubo)
5GX: Eixo horizontal inclinado
6G: Eixo inclinado a 45°, tubo fixo (qualificação em todas as posições)
6GX: Eixo a 45° com inclinação adicional

Soldas de Filete em Tubo

1FR: Filete plana, tubo rotativo
2FR: Filete horizontal transversal, tubo fixo
4FR: Filete sobre-cabeça, tubo fixo
5FR: Filete em eixo fixo horizontal
6FR: Filete em eixo a 45°

Tipos de Juntas e Configurações

Juntas Básicas

1. Junta de Topo (Butt Joint)

Características: Duas chapas com faces aproximadas
Tipos de chanfro:
- Ranhura I (sem chanfro): Espessura ≤ 6 mm
- Ranhura V (simples V): Espessura 6-12 mm, penetração moderada
- Ranhura X (duplo V): Espessura > 12 mm, ambos os lados
- Ranhura U: Espessura > 12 mm, menos material de adição
- Ranhura J: Espessura > 12 mm, penetração profunda
- Ranhura K (duplo J): Espessura muito grande, distribuição simétrica

Parâmetros de chanfro:

Ângulo de abertura (α): 60-70° para V, 20-30° para J
Abertura de raiz (f): 3-6 mm
Garganta (r): Raio de curvatura em U/J, tipicamente 5-8 mm

2. Junta em T (T-Joint)

Características: Uma chapa perpendicular à outra
Tipos de solda: Filete ou ranhura
- Filete simples: Menor resistência, mais rápido
- Ranhura: Maior resistência, maior trabalho
- Combinada: Filete + ranhura (híbrida)

Configurações:

T-Filete duplo: Filetes em ambos os lados
T-Ranhura com filete: Ranhura de um lado + filete do outro (reforço)

3. Junta de Canto/Ângulo (Corner Joint)

Características: Duas chapas em ângulo (tipicamente 90°)
Tipos:
- Interior (inside corner): Filete interno
- Exterior (outside corner): Ranhura ou filete

4. Junta Sobreposta (Lap Joint)

Características: Chapas sobrepostas, bordas alinhadas
Tipo de solda: Filete de um ou ambos os lados
Limitação: Menos resistência que topo (menor área da junta)
Uso: Reparos, conexões menos críticas

5. Junta de Aresta (Edge Joint)

Características: Bordas simples em contato
Tipo de solda: Filete ou ranhura
Uso: Materiais finos, painéis

Detalhes de Junta Pré-Qualificados (AWS D1.1)

A norma AWS D1.1 fornece detalhes de junta pré-qualificados que dispensam RQPS (Registro de Qualificação de Procedimento):

Juntas de Topo - Aço Carbono

CJP (Complete Joint Penetration) - Ranhura V:

Espessura qualificada: 6-12 mm
Ângulo do chanfro: 60° ± 5°
Abertura de raiz: 3-6 mm
Processos permitidos: SMAW, GMAW, FCAW, TIG
Número de passes: 1-3 passes
Pré-aquecimento: Mínimo (conforme CE)

CJP - Ranhura X (Duplo V):

Espessura qualificada: 12-25 mm
Ângulo do chanfro: 60° ± 5° (cada lado)
Abertura de raiz: 3-6 mm
Número de passes: 4-8 passes (2-4 cada lado)

PJP (Partial Joint Penetration) - Ranhura com Filete:

Espessura qualificada: Até 25 mm
Penetração mínima: Conforme tabela (ex: 6 mm)
Filete mínimo: 6 mm (ou conforme cálculo)

Juntas de Filete Pré-Qualificadas

Filete Simples em T (ambos os lados):

Tamanho de filete: 6-10 mm
Comprimento efetivo: Mínimo 25 mm
Tipo de peça: Chapa ≤ 6 mm (qualificada como base)

Filete em Sobreposto:

Tamanho: 6-8 mm
Espessura de chapa: Até 6 mm

Preparação de Junta (Joint Preparation)

Limpeza da Superfície

Método: Escovagem de aço, chama (oxide), esmerilhamento
Objetivo: Remover óxido, ferrugem, óleo, tinta
Limite:
- Carepa de laminação: Aceitável (com ER70S-6)
- Ferrugem pesada: Remover
- Óxido de solda anterior: Remover

Alinhamento da Junta

Raíz paralela: Abertura constante ao longo
Tolerância: ±2 mm em 300 mm
Ferrugem localizada: Remover

Ângulo do Chanfro

Tolerância: ±5° da especificação
Medição: Com gabarito ou transferidor

Ensaios Não Destrutivos (END)

Tipos de Ensaios

1. Ensaio Visual (EVS - Visual Weld Inspection)

Norma: AWS D1.1, ASTM E448
Equipamento: Olho humano, lupa 2-10×, iluminação mínima 50 fc
Parâmetros verificados:
- Dimensões da solda (largura, altura, penetração aparente)
- Descontinuidades superficiais (trincas, poros, undercut)
- Acabamento (regularidade, salpicos)
- Alinhamento (offset máximo permitido)
- Corrosão ou manchas

Critérios de aceitação (típicos):

Poros superficiais: Máximo 1/4 polegada diâmetro, 3 máximo por 12 polegadas
Undercut: Máximo 1/32 polegada profundidade
Salpicos: Removível, não integrado na solda
Trincas: Zero tolerância

2. Ensaio por Líquido Penetrante (PT - Penetrant Testing)

Norma: ASTM E1417, ISO 3452
Aplicação: Detecção de descontinuidades superficiais
Tipos de penetrante:
- Removível por solvente: Aplicação manual, descontinuidades micro
- Lavável em água: Tipo hidrofílico
- Pós-emulsificável: Requer emulsificador adicional

Procedimento:

Preparação superficial (limpeza)
Aplicação de penetrante (imersão ou spray)
Tempo de penetração (mínimo 5-30 minutos)
Remoção de excesso
Aplicação de revelador (pó branco)
Tempo de revelação (10-15 minutos)
Interpretação (descontinuidades aparecem em vermelho/fluorescente)

Vantagens:

Custo baixo
Simples de executar
Sensibilidade para trincas finíssimas

Limitações:

Apenas superfícies (profundidade máxima ~0,5 mm)
Não funciona em materiais porosos
Material ferromagnético recomendado

3. Ensaio por Partículas Magnéticas (MT - Magnetic Particle Testing)

Norma: ASTM E1444, ISO 9934
Aplicação: Detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiais em materiais ferromagnéticos
Princípio: Campo magnético aplicado no material, partículas de ferro se atraem para descontinuidades

Tipos de partículas:

Secas: Pó de ferro, sem líquido transportador
Molhadas: Partículas em óleo ou água

Campo magnético:

AC (alternada): Penetração superficial
DC (contínua): Penetração até ~5 mm de profundidade

Vantagens:

Detecta descontinuidades subsuperficiais
Rápido
Sensibilidade alta para trincas
Custo razoável

Limitações:

Apenas materiais ferromagnéticos
Remanência magnética (desmagnetizar após teste)
Preparação superficial crítica

4. Ensaio Ultrassônico (UT - Ultrasonic Testing)

Norma: ASTM E494, ISO 11316, AWS D1.5
Aplicação: Detecção de descontinuidades internas (poros, falta de penetração, delaminações)
Princípio: Ondas sonoras de alta frequência (0,5-20 MHz) penetram material
- Reflexão em interfaces
- Atenuação proporcional a defeitos
- Imagem de perfil vertical (A-scan) ou horizontal (B-scan)

Tipos de ensaio:

Eco de pulso (Pulse-Echo): Emitente = receptor
Transmissão (Through-Transmission): Emitente ≠ receptor
Difração de tempo de voo (ToFD): Alta sensibilidade para pequenos defeitos

Vantagens:

Detecta defeitos internos
Profundidade de penetração: até 2-3 metros de aço
Portátil, rápido
Não radioativo
Precisão razoável

Limitações:

Requer operador qualificado
Sensível a condições superficiais
Superfícies curvas/complexas: desafiadoras
Impedância acústica diferente em interfaces

5. Radiografia (RT - Radiographic Testing)

Norma: ASTM E1030, ISO 11699, AWS D1.5
Aplicação: Detecção de descontinuidades internas (porosidade, falta de fusão, inclusões)
Fontes:
- Raios X: Energia controlada, equipamento portátil mas requer gerador
- Radioisótopos (Gama): Cobalto-60, Irídio-192, sem eletricidade necessária
- Acelerador linear (LINAC): Alta energia, penetração profunda

Densidade radiográfica:

Contraste proporcional a densidade do material
Defeitos aparecem como áreas mais claras (menos densidade)

Filme radiográfico:

ISO de 400-1600 (sensibilidade)
Exposição crítica
Interpretação requer experiência

Vantagens:

Excelente para detectar porosidade, inclusões de óxido
Permanente (registro em filme)
Aplicável a qualquer material

Limitações:

Periculosidade radiológica (requer proteção, área isolada)
Maior custo
Orientação do defeito crítica (trincas longitudinais podem não ser detectadas)
Processamento de filme lento

6. Ensaio de Estanqueidade (Leak Test)

Aplicação: Juntas de tubulações, tanques, recipientes sob pressão
Métodos:
- Imersão em água: Procurar bolhas
- Hélio (Helium Leak Test): Alta sensibilidade, caro
- Pressurização: Ar comprimido com sabão

Critérios de Aceitação (AWS D1.1)

Radiografia

Porosidade: Máximo 1/16 polegada diâmetro, total <2% da área
Inclusão de tungstênio (TIG): Máximo 1/32 polegada, 3 máximo
Falta de fusão: Zero tolerância em CJP
Falta de penetração de raiz: Zero tolerância em CJP

Ultrassom

Similar à radiografia
Maior sensibilidade para pequenos defeitos
Calibração crítica

Inspeção Visual

Sem trincas
Undercut: Máximo 1/32 polegada (0,8 mm)
Alinhamento: Máximo 1/8 polegada (3,2 mm)

Qualificação de Procedimentos e Soldadores

EPS - Especificação de Procedimento de Soldagem

A EPS é um documento formal que descreve os parâmetros e técnicas para produzir uma solda de qualidade conforme norma (AWS D1.1, NBR 8800, ASME IX).

Estrutura de uma EPS

Informações Administrativas
- Empresa/contratante
- Data de emissão e revisão
- Número da EPS
- Responsável pela aprovação
Material de Base
- Designação ASTM (ex: A36, A572 Gr.50)
- Faixa de espessura qualificada
- Grupo de aço conforme AWS
Metal de Adição
- Especificação (ex: AWS A5.1 E7018)
- Diâmetro
- Marca/fabricante
- Condições de pré-aquecimento
Gás de Proteção (quando aplicável)
- Tipo e composição
- Vazão (L/min)
- Pureza especificada
Tipo de Junta
- Desenho da junta
- CJP ou PJP
- Chanfro específico (V, U, J, etc.)
- Ângulo, abertura de raiz, garganta
Posições de Soldagem Qualificadas
- 1G, 2G, 3G, 4G (topo)
- 1F, 2F, 3F, 4F (filete)
Parâmetros de Soldagem
- Corrente (A)
- Tensão (V)
- Velocidade de alimentação (GMAW, FCAW) - mm/min
- Velocidade de soldagem - mm/min
- Técnica: número de passes, sequência
Temperatura de Pré-Aquecimento
- Mínima requerida (°C)
- Justificativa (CE, espessura)
Temperatura Entre Passes
- Mínima: tipicamente 65°C
- Máxima: conforme especificação (150-200°C)
Pós-Aquecimento (se aplicável)
- Temperatura
- Tempo de soaking
- Taxa de resfriamento controlado
Técnica de Soldagem
- Passes de raiz, enchimento, acabamento
- Direção de passes (zigzag, descending, etc.)
- Limpeza entre passes (escova de aço)
- Peening permitido? (martelamento)

RQPS - Registro de Qualificação do Procedimento

O RQPS documenta os testes realizados para validar a EPS. Inclui:

Variáveis Registradas Durante Soldagem
- Parâmetros reais (corrente, tensão, velocidade)
- Temperatura de pré-aquecimento medida
- Temperatura entre passes
- Observações do soldador
Detalhes do Corpo de Prova
- Dimensões da chapa de teste
- Material de base real utilizado
- Consumível lote utilizado
- Data de soldagem
Resultados de Testes
- Inspeção visual (pass/fail)
- Radiografia (aceitável conforme norma)
- Ensaios de tração (limite escoamento, resistência, alongamento)
- Ensaios de dobramento (sem trincas visíveis)
- Ensaios de impacto Charpy (se especificado)
- Análise metalográfica (opcional, para aços críticos)

RQS - Registro de Qualificação de Soldador

O RQS documenta que um soldador específico pode executar soldas conforme EPS qualificada.

Teste de Qualificação de Soldador

Preparação:

Soldador executa amostra de teste sob observação de inspetor certificado
Amostra conforme norma (típico: tubo 6G para qualificação em todas posições)
Parâmetros conforme EPS qualificada
Inspetor presencia e registra

Amostra de Teste Típica (AWS D1.1):

Material: ASTM A36 ou conforme EPS
Dimensões:
- Tubo: Ø 114 mm × 6-10 mm espessura × 150-200 mm comprimento
- Ou placa: 200 × 150 × 6-10 mm
Junta: 6G (45°, rotação fixa) - qualifica para todas as posições
- Alternativa: Testar em cada posição desejada (1G, 2G, 3G, 4G)

Corpos de Prova Extraídos:

Tração: Mínimo 1 corpo
Dobramento lateral: Mínimo 2 corpos (ambos lados)
Ou radial bending (3 corpos)

Critérios de Aceitação:

Tração: Deve atingir limite escoamento e resistência mínima
Dobramento: Sem trincas > 1/4 polegada (6,35 mm)
Ausência de trincas: Inspeção visual

Vigência da Qualificação

Válida por: Conforme norma
- AWS D1.1: 6 meses se não utilizado (pode ser requalificado com novo teste)
- ASME IX: 12 meses inatividade = requalificação necessária
Perda de qualificação: Mudança de variável essencial (processo, material, tipo junta, etc.)

Corpos de Prova e EPS

Preparação de Corpo de Prova para Ensaio Mecânico

Corpos de Prova de Tração (Tensile Test Specimen)

Norma: AWS D1.1, ASTM E8, EN 895

Tipos:

Transversal à solda (TS - Transverse Specimen):

Linha de solda perpendicular à direção de tração
Testa resistência da solda + ZAC
Mais importante para qualificação

Desenho típico:

┌─────────────────────────────┐
│  seção de emenda (solda)    │
├─────────────────────────────┤
│ Comprimento útil: ~50 mm    │
│ Largura: ~25 mm             │
│ Espessura: conforme metal   │
└─────────────────────────────┘

Processo de preparação:

Remover escória e salpicos (lixar/esmerilhar)
Medir espessura e largura (3 locais: mín, máx, médio)
Marcar comprimento útil (tipicamente 50 mm = 2")
Se necessário, usinar para dimensões padronizadas
Identificar corpo de prova

Propriedades esperadas (aço carbono E70):

Limite escoamento: 430-500 MPa
Resistência à tração: 520-600 MPa
Alongamento: 22-28%

Cálculos: [Limite\ Escoamento = \frac{Carga\ Escoamento (N)}{Largura (mm) \times Espessura (mm)}]

[Resistência\ Tração = \frac{Carga\ Ruptura (N)}{Largura (mm) \times Espessura (mm)}]

[Alongamento% = \frac{(Comprimento\ Final - Comprimento\ Inicial) \times 100}{Comprimento\ Inicial}]

Corpos de Prova de Dobramento (Bend Test Specimen)

Norma: AWS D1.1, ASTM E190

Tipos:

Dobramento Lateral (Side Bend):

Corpo de prova transversal é dobrado
Eixo de flexão: perpendicular à linha de solda
Face da solda sai do lado de tensão
Máxima importância para qualificação

Dobramento Radial (Guided Bend):

Corpo de prova dobrado em mandril
Raio de curvatura: conforme espessura (3×, 4×, 5× espessura)
Detecta capacidade da solda a se flexionar

Preparação do corpo de prova:

Corte transversal à solda
Remova escória e salpicos
Usine (opcional) para padronizar

Procedimento de dobramento:

Colocar em máquina de dobra
Aplicar força lentamente até raio de curvatura especificado
Inspecionar visualmente após desdobramento
Medir abertura de trinca

Critério de aceitação:

Máximo 1/4 polegada (6,35 mm) de abertura de trinca
Máximo 3/8 polegada (9,5 mm) em certos casos
Sem trincas internas (metalografia se necessário)

Corpos de Prova para Ensaio de Impacto Charpy

Norma: AWS D1.1, ASTM E23

Entalhe em V:

Profundidade: 2 mm
Raio de curvatura: 0,25 mm
Localização: Centro da linha de solda ou ZAC

Temperatura de teste:

Temperatura ambiente (20°C): Teste básico
Temperatura baixa (0°C, -20°C): Aplicações críticas/offshore
Temperatura criogênica (-40°C, -50°C): Estruturas navais pesadas

Procedimento:

Entalhadores pêndulo
Queda controlada do martelo
Mede energia absorvida (Joules)

Propriedades esperadas (aço E7018 em 20°C):

Energia mínima: 27-68 J conforme especificação
Aplicações críticas (naval): 60-100 J

Energia = Energia Inicial - Energia após impacto

Metalografia (Microscopia)

Aplicação:

Validação de qualificação de procedimento (procedimentos críticos)
Análise de estrutura de grão
Detecção de trincas internas
Avaliação de ZAC

Preparação:

Corte amostra
Embutimento em resina
Lixamento progressivo (80 → 600 grit)
Polimento com pano + pasta de diamante
Ataque químico (Nital 2-5% para aço carbono)
Observação em microscópio (50× a 500×)

Microestrutura esperada (solda de aço E7018):

Ferrita acicular: 30-60%
Ferrita de contorno de grão: 10-30%
Martensita: 0-10% (em aços baixa liga)
Ausência de trincas por hidrogênio (HAC)

Qualificação Pré-Qualificada (AWS D1.1)

Alguns procedimentos dispensam RQPS se seguem rigorosamente as especificações AWS. Pré-qualificados para:

Detalhes de junta específicos (ex: V simples, espessura 6-12 mm)
Processos aprovados (SMAW, GMAW, FCAW, TIG)
Materiais base em grupo (ex: Aço carbono grupo 1-3)
Soldadores devem ser qualificados separadamente

Vantagem: Reduz tempo e custo de qualificação

Desvantagem: Menos flexibilidade; qualquer desvio requer nova qualificação completa

Documento de EPS - Modelo Típico

# ESPECIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM (EPS)

EPS-001: Soldagem de Estrutura em A36 - Junta de Topo V

## DADOS ADMINISTRATIVOS
- Empresa: [Nome]
- Aprovado por: [Engenheiro]
- Data: [Data]
- Revisão: 1
- Válida a partir de: [Data]

## MATERIAL DE BASE
- Especificação: ASTM A36
- Faixa de espessura qualificada: 6-12 mm
- Grupo AWS: Aço carbono (G1-G3)
- Temperatura mínima de serviço: 0°C

## METAL DE ADIÇÃO
- Especificação: AWS A5.1 E7018
- Diâmetro: 3,25 mm
- Armazenamento: 200-250°C

## GÁS DE PROTEÇÃO
- Tipo: Ar + 20% CO₂ (MAG)
- Vazão: 15-20 L/min
- Pureza: 99,5% mínimo

## TIPO DE JUNTA
- Tipo: Topo com ranhura V
- Ângulo do chanfro: 60° ± 5°
- Abertura de raiz: 3-6 mm
- Garganta: Até a superfície
- Desenho: [Referência do desenho]

## POSIÇÕES DE SOLDAGEM QUALIFICADAS
- 1G (Plana)
- 2G (Horizontal)
- [Outras conforme teste]

## PARÂMETROS DE SOLDAGEM

### Passe 1 (Raiz)
- Corrente: 140-160 A (CC+)
- Tensão: 20-24 V
- Velocidade de soldagem: 150-200 mm/min
- Técnica: Oscilação leve

### Passe 2+ (Enchimento)
- Corrente: 160-180 A (CC+)
- Tensão: 22-26 V
- Velocidade de soldagem: 180-250 mm/min
- Técnica: Oscilação simples

## PRÉ-AQUECIMENTO
- Temperatura mínima: 0°C (CE = 0,35)
- Justificativa: Carbono equivalente baixo

## TEMPERATURA ENTRE PASSES
- Mínima: 65°C
- Máxima: 150°C
- Método de controle: Termômetro de contato

## SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM
- Passe 1: Raiz, de baixo para cima
- Passes 2+: Enchimento, oscilação simples
- Limpeza: Escova de aço entre passes

## TESTES REQUERIDOS
- Inspeção Visual: 100%
- Radiografia: Conforme projeto
- Tração Transversal: 1 corpo
- Dobramento Lateral: 2 corpos
- Charpy (-20°C): 3 corpos (se aplicável)

## OBSERVAÇÕES
- Não permitido peening
- Resfriamento ao ar
- RQS válida por: 6 meses

---

Fim do documento base de conhecimento.

66 KiB Raw Permalink Blame History Unescape Escape

BASE DE CONHECIMENTO TÉCNICO: PROCESSOS DE SOLDAGEM PARA ESTRUTURAS METÁLICAS

Índice Geral

Fundamentos de Soldagem

Definição e Princípios Básicos

Propriedades Físicas Críticas

Comportamento Térmico

Propriedades Mecânicas Essenciais

SMAW - Soldagem com Eletrodo Revestido

Características Gerais do Processo

Composição e Estrutura do Eletrodo

Alma do Eletrodo

Revestimento do Eletrodo

Revestimento Ácido

Revestimento Celulósico

Revestimento Rutílico

Revestimento Básico (Alto H2, Low Hydrogen)

Especificações AWS A5.1 e A5.5

Classificação AWS A5.1 (Aço Carbono e Baixa Liga)

Composição Química e Propriedades Mecânicas (AWS A5.1)

Especificação AWS A5.5 (Aços de Baixa Liga)

Parâmetros de Soldagem SMAW

Seleção de Corrente

Tipo de Corrente

Velocidade de Soldagem e Rendimento

Posições de Soldagem SMAW

GMAW/MIG - Soldagem a Arco com Gás Inerte Metálico

Características Gerais do Processo

Consumíveis: Arames Sólidos

Composição e Especificações (AWS A5.18 para aço carbono)

Arames para Aços de Baixa Liga (AWS A5.28)

Gases de Proteção

Gases Inertes

Gases Ativos (Reativos)

Misturas Comerciais Mais Utilizadas

Parâmetros de Soldagem GMAW

Corrente de Soldagem

Tensão de Soldagem

Velocidade de Alimentação do Arame

Modos de Transferência Metálica

Transferência Globular

Transferência por Spray (Spray Arc)

Transferência de Curto-Circuito

Transferência por Pulso

Velocidade de Soldagem

SAW - Soldagem por Arco Submerso

Características Gerais do Processo

Consumíveis: Arames Nus e Fluxos

Arames Nus (AWS A5.17 - Aço Carbono)

Fluxos para Soldagem por Arco Submerso

Fluxos Neutros

Fluxos Básicos

Fluxos Ácidos

Índice de Basicidade (IB)

Parâmetros de Soldagem SAW

Corrente de Soldagem

Tensão de Soldagem

Velocidade de Soldagem

Características de Soldagem

FCAW - Soldagem por Arco com Núcleo de Fluxo

Características Gerais do Processo

Consumíveis: Arames Tubulares

Classificação AWS A5.20 (Aço Carbono FCAW-G)

Composição Química do Fluxo Interior

Propriedades Mecânicas (AWS A5.20)

Parâmetros de Soldagem FCAW-G

Corrente e Tensão

Velocidade de Soldagem

Gases de Proteção para FCAW-G

Parâmetros de Soldagem FCAW-S (Autoprotegido)

Características Únicas

Aplicações Específicas

Vantagens em Relação a Outros Processos

Limitações

TIG/GTAW - Soldagem com Gás Inerte de Tungstênio

Características Gerais do Processo

Eletrodo de Tungstênio

Características Físicas

Tipos de Eletrodos de Tungstênio

Material de Adição: Varetas para TIG

66 KiB

Raw Permalink Blame History