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# BASE DE CONHECIMENTO TÉCNICO: PROCESSOS DE SOLDAGEM PARA ESTRUTURAS METÁLICAS
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## Índice Geral
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1. [Fundamentos de Soldagem](#fundamentos)
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2. [SMAW - Soldagem com Eletrodo Revestido](#smaw)
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3. [GMAW/MIG - Soldagem a Arco com Gás Inerte Metálico](#gmaw)
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4. [SAW - Soldagem por Arco Submerso](#saw)
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5. [FCAW - Soldagem por Arco com Núcleo de Fluxo](#fcaw)
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6. [TIG/GTAW - Soldagem com Gás Inerte de Tungstênio](#tig)
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7. [Consumíveis de Soldagem](#consumiveis)
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8. [Normas e Especificações (AWS D1.1 e NBR 8800)](#normas)
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9. [Simbologia de Soldagem](#simbologia)
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10. [Posições de Soldagem](#posicoes)
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11. [Tipos de Juntas e Configurações](#juntas)
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12. [Ensaios Não Destrutivos (END)](#ensaios-nd)
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13. [Qualificação de Procedimentos e Soldadores](#qualificacao)
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14. [Corpos de Prova e EPS](#corpos-prova)
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## Fundamentos de Soldagem {#fundamentos}
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### Definição e Princípios Básicos
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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:
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- **Controle térmico**: Aquecimento adequado da zona afetada pelo calor (ZAC)
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- **Proteção da poça de fusão**: Isolamento contra contaminação atmosférica
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- **Deposição correta de material**: Características químicas e mecânicas apropriadas
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- **Parâmetros de soldagem**: Corrente, tensão, velocidade e pré-aquecimento
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- **Habilidade do operador**: Execução técnica conforme procedimento qualificado
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### Propriedades Físicas Críticas
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#### Comportamento Térmico
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- **Ponto de fusão do aço carbono**: 1480°C a 1540°C
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- **Ponto de fusão do aço baixa liga**: 1450°C a 1530°C
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- **Velocidade de resfriamento**: Determina microestrutura (ferrita acicular, bainita, martensita)
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- **Zona termicamente afetada (ZAC)**: 1-10 mm de cada lado da solda (crítica em aços de alta resistência)
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#### Propriedades Mecânicas Essenciais
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- **Limite de escoamento (σy)**: Resistência máxima a deformação elástica
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- **Resistência à tração (σr)**: Carga máxima antes da ruptura
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- **Alongamento (A%)**: Ductilidade do metal depositado
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- **Tenacidade (Charpy V)**: Resistência ao impacto em temperaturas baixas
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- **Dureza (HV/HRC)**: Resistência à deformação permanente
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## SMAW - Soldagem com Eletrodo Revestido {#smaw}
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### Características Gerais do Processo
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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.
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**Princípio de funcionamento:**
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- Eletrodo revestido estabelece arco elétrico com a peça
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- Revestimento se decompõe, protegendo a poça de fusão
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- Alma metálica se deposita no metal base
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- Escória protege a solda durante o resfriamento
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- Soldador remove escória manualmente entre passes
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### Composição e Estrutura do Eletrodo
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#### Alma do Eletrodo
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A alma é a vareta metálica central (tipicamente 3,25 mm a 6,35 mm de diâmetro) que fornece o metal de adição:
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**Composição típica (% em peso):**
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- **Carbono (C)**: 0,05-0,15% (aço doce)
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- **Manganês (Mn)**: 0,5-1,2% (resistência, desoxidação)
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- **Silício (Si)**: 0,3-0,7% (desoxidação, resistência)
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- **Fósforo (P)**: <0,035% (prejudicial, causa fragilidade)
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- **Enxofre (S)**: <0,035% (prejudicial, reduz ductilidade)
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- **Aço efervescente vs. acalmado**: Eletrodos usam aço acalmado para melhor processabilidade
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#### Revestimento do Eletrodo
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O revestimento representa 10-15% do peso total do eletrodo e serve múltiplas funções:
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**Classificação por tipo de revestimento:**
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##### Revestimento Ácido
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- **Composição**: Óxido de ferro (Fe₂O₃), sílica (SiO₂), feldspato
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- **Características**:
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- Fácil soldabilidade em qualquer posição
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- Rendimento: 85-95%
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- Escória de fácil remoção
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- Sensível à oxidação (requer armazenamento seco)
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- **Exemplo**: E6010, E6020
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- **Aplicações**: Reparo, manutenção, soldagem em campo
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##### Revestimento Celulósico
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- **Composição**: Celulose (C₆H₁₀O₅), acetato de celulose, pó de ferro (opcional)
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- **Características**:
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- Produz muito gás de proteção
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- Penetração profunda
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- Elevado teor de hidrogênio (30-50 ml/100g Fe)
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- Escória fina que salpica durante a soldagem
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- Excelente capacidade de penetração
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- **Exemplo**: E6010, E6011
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- **Aplicações**: Soldagem de tubulações, trabalhos offshore, soldagem em todas as posições com penetração garantida
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##### Revestimento Rutílico
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- **Composição**: Titânio (TiO₂ - ilmenita), silicato de potássio, pó de ferro, óxido de ferro
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- **Características**:
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- Arco estável e fácil controle
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- Escória abundante de fácil remoção
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- Rendimento moderado: 80-95%
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- Teor de hidrogênio médio (10-20 ml/100g Fe)
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- Bom acabamento visual da solda
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- Respingos moderados
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- **Exemplo**: E6013, E7014
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- **Aplicações**: Placas finas, estruturas leves, trabalhos de acabamento estético
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##### Revestimento Básico (Alto H2, Low Hydrogen)
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- **Composição**: Carbonato de cálcio (CaCO₃), fluoreto de cálcio (CaF₂), silicato de cálcio, pó de ferro
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- **Características**:
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- **Baixíssimo teor de hidrogênio**: 5-15 ml/100g Fe (crítico para aços de alta resistência)
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- Excelente sanidade metalúrgica (menos poros)
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- Ferrita acicular pronunciada (maior tenacidade)
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- Escória abundante e pegajosa (exige aquecimento entre passes)
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- Elevada resistência mecânica e dureza
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- Sensível a trincas por hidrogênio
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- **Exemplo**: E7015, E7016, E7018, E7048
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- **Aplicações**:
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- Estruturas críticas (pontes, edifícios de grande altura)
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- Aços de alta resistência e baixa liga
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- Construção naval pesada
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- Estruturas soldadas em aço com altos requisitos de integridade
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- Ambientes de baixa temperatura (offshore)
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### Especificações AWS A5.1 e A5.5
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#### Classificação AWS A5.1 (Aço Carbono e Baixa Liga)
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**Nomenclatura: EXXYZ**
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- **E**: Eletrodo
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- **XX**: Resistência mínima à tração em ksi (dividir por 10 para obter ksi; ex: E70 = 70 ksi = 483 MPa)
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- **Y**: Tipo de revestimento (0-4 indicam ácido/rutílico/básico, etc.)
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- **Z**: Tipo de corrente e posições:
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- 0: CA ou CC+; apenas posição plana
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- 1: CA ou CC+/-; todas as posições
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- 2: CA ou CC-; posições plana e horizontal
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- 3: CA ou CC+; posições plana e horizontal
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- 4: CA ou CC+; apenas posição plana
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**Exemplo - E7018:**
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- Resistência à tração: 70 ksi = 483 MPa
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- Revestimento: Básico (1 = básico para eletrodos de aço doce)
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- Corrente: CA ou CC+; todas as posições
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#### Composição Química e Propriedades Mecânicas (AWS A5.1)
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| Classe | Limite Escoamento (MPa) | Resist. Tração (MPa) | Alongamento (%) | Charpy V (-20°C) (J) |
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|--------|------------------------|--------------------|-----------------|---------------------|
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| E6010 | 350-400 | 410-500 | 18-25 | 27-40 |
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| E6013 | 330-380 | 380-460 | 22-32 | 30-50 |
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| E7018 | 450-530 | 520-600 | 17-25 | 40-60 |
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| E8018 | 600+ | 690+ | 12-18 | 60-100 |
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**Requisitos de composição química (metal depositado):**
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- **Carbono (C)**: 0,05-0,15%
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- **Manganês (Mn)**: 0,5-1,6%
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- **Silício (Si)**: 0,3-0,8%
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- **Enxofre (S)**: ≤0,035%
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- **Fósforo (P)**: ≤0,035%
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#### Especificação AWS A5.5 (Aços de Baixa Liga)
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Eletrodos revestidos para aços de baixa liga contêm elementos ligantes adicionais:
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- **Manganês (Mn)**: até 2,5%
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- **Níquel (Ni)**: até 3,5% (maior tenacidade em baixas temperaturas)
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- **Cromo (Cr)**: até 1,5% (resistência à corrosão, dureza)
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- **Molibdênio (Mo)**: até 1,0% (resistência em alta temperatura, tenacidade)
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- **Vanádio (V)**: até 0,5% (resistência, dureza)
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**Exemplos de classificação:**
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- **E8015-Ni1**: Eletrodo de alta resistência com 1% de níquel
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- **E9016-B3**: Eletrodo com molibdênio (B3)
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### Parâmetros de Soldagem SMAW
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#### Seleção de Corrente
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- **Relação**: Tipicamente 50-80 A por milímetro de diâmetro do eletrodo
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- **Eletrodo 2,5 mm**: 125-200 A (tipicamente 160 A)
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- **Eletrodo 3,25 mm**: 160-260 A (tipicamente 200 A)
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- **Eletrodo 4,0 mm**: 220-320 A (tipicamente 280 A)
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- **Eletrodo 5,0 mm**: 300-400 A (tipicamente 350 A)
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#### Tipo de Corrente
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- **Corrente Contínua Polaridade Positiva (CC+/DCEP)**: Eletrodo como anodo
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- Maior penetração
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- Melhor soldabilidade em posições sobre-cabeça
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- Exigido para eletrodos básicos (E7015, E7016, E7018)
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- **Corrente Contínua Polaridade Negativa (CC-/DCEN)**: Eletrodo como cátodo
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- Menor penetração
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- Menos aquecimento do eletrodo
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- Usado em eletrodos celulósicos e rutílicos em múltiplos passes
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- **Corrente Alternada (AC)**: Combina DCEP e DCEN
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- Arco mais estável com certos eletrodos
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- Menos equipamento necessário
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- Eletrodos básicos requerem CC+
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### Velocidade de Soldagem e Rendimento
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- **Velocidade típica**: 100-250 mm/min (depende da corrente e posição)
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- **Rendimento**: Razão entre metal depositado e eletrodo consumido
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- Sem pó de ferro: 80-95%
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- Com pó de ferro: 95-110%
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- **Taxa de deposição**: 2-5 kg/h (depende do diâmetro e corrente)
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### Posições de Soldagem SMAW
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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).
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## GMAW/MIG - Soldagem a Arco com Gás Inerte Metálico {#gmaw}
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### Características Gerais do Processo
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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.
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**Princípio de funcionamento:**
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- Arame é alimentado continuamente através de tocha de contato
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- Arco elétrico entre arame e peça aquece ambos
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- Gás protetor (inerte ou ativo) protege a poça de fusão
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- Transferência metálica pelo processo de gotejamento, spray ou globular
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### Consumíveis: Arames Sólidos
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#### Composição e Especificações (AWS A5.18 para aço carbono)
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**Nomenclatura: ERxxSy**
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- **ER**: Eletrodo-vareta para GMAW
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- **xx**: Resistência à tração em ksi (E70 = 70 ksi = 483 MPa)
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- **S**: Arame sólido (em oposição a tubular)
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- **y**: Nível de desoxidação (indicador de teor de Mn e Si)
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**Arames comuns para aço carbono:**
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| Classificação | Composição Típica | Aplicação | Propriedades |
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|---------------|-------------------|-----------|--------------|
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| ER70S-2 | 0,07% C, 0,9% Mn, 0,5% Si | Aço muito limpo (ASTM A36) | Adequado para metal base limpo, requer superfície preparada |
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| ER70S-3 | 0,07% C, 1,0% Mn, 0,8% Si | Aço moderadamente limpo | Equilibrado entre resistência e ductilidade |
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| 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 |
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| ER70S-7 | 0,07% C, 1,2% Mn, 0,6% Si + Zr | Aplicações especiais | Zircônio para maior solidez metalúrgica |
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**ER70S-6 - Especificação Detalhada:**
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- **Carbono (C)**: 0,05-0,09% (controla dureza, evita porosidade)
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- **Manganês (Mn)**: 1,4-1,85% (desoxidação, resistência)
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- **Silício (Si)**: 0,80-1,10% (desoxidação, fluidez)
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- **Enxofre (S)**: ≤0,03%
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- **Fósforo (P)**: ≤0,025%
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- **Cobre (Cu)**: 0,5-1,0% (opcional, melhora resistência à corrosão)
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**Propriedades mecânicas do arame (conforme AWS A5.18):**
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- Limite de escoamento: 420-500 MPa (típico: 430 MPa)
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- Resistência à tração: 520-620 MPa (típico: 540 MPa)
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- Alongamento: 27-35%
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- Tenacidade (Charpy V a 0°C): ≥47 J
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#### Arames para Aços de Baixa Liga (AWS A5.28)
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**Exemplos:**
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- **ER70S-Ni**: Contém níquel para maior tenacidade em baixa temperatura
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- **ER80S-D2**: Contém molibdênio e cromo para alta resistência
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- **ER90S-B3**: Contém molibdênio para aços de alta resistência
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### Gases de Proteção
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#### Gases Inertes
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- **Argônio (Ar)**: Gás nobre, inerte, mais denso que ar, excelente proteção
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- Temperatura de ionização: 15,76 eV
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- Fluxo recomendado: 12-20 L/min
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- Arco mais frio
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- Menor penetração comparado a gases ativos
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- **Hélio (He)**: Gás nobre, menos denso, maior calor de ionização
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- Temperatura de ionização: 24,59 eV
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- Requer 2-3 vezes maior fluxo que argônio
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- Arco mais quente, penetração mais profunda
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- Mais caro que argônio
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- Usado em metais não-ferrosos (Al, Cu)
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#### Gases Ativos (Reativos)
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- **Dióxido de Carbono (CO₂)**:
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- Reativo, decompõe-se no arco em CO + O₂
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- Grande poder oxidante (favorece spray com grande corrente)
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- Produz muitos respingos
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- Penetração profunda
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- Arame deve ser ER70S-6 ou com alto Mn/Si
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- Fluxo: 15-25 L/min
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- **Problema**: Elevada porosidade se não compensado com desoxidantes
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- **Oxigênio (O₂)**:
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- Sempre misturado com argônio (1-5%)
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- Melhora estabilidade do arco
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- Acelera transição para spray
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- Reduz respingos
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- Oxida elementos de liga (Cr, V, Ti, Mn, Si)
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#### Misturas Comerciais Mais Utilizadas
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| Composição | Aplicação | Características |
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|------------|-----------|-----------------|
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| 100% Ar | Alumínio, cobre, aço inoxidável | Mínima oxidação, arco frio, custo baixo |
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| 75% Ar + 25% CO₂ | **Aço carbono padrão** | Bom equilíbrio entre penetração e estabilidade |
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| 80% Ar + 20% CO₂ | Aço carbono, melhor acabamento | Melhor controle de respingos, penetração adequada |
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| 90% Ar + 10% CO₂ | Aço baixa liga | Reduz oxidação de elementos ligantes |
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| 95% Ar + 5% O₂ | Aço inoxidável | Previne oxidação, estabiliza arco |
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| 98% Ar + 2% O₂ | Aço inoxidável fino | Minimiza oxidação |
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| 100% CO₂ | Aço carbono grosso | Penetração máxima, muitos respingos, custo mínimo |
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**Fluxo de gás recomendado:**
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- Geral: 15-20 L/min
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- Materiais finos: 12-15 L/min
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- Materiais espessos: 18-25 L/min
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- Condições ventosas: adicionar 5-10 L/min
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### Parâmetros de Soldagem GMAW
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#### Corrente de Soldagem
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- Relacionada diretamente com velocidade de alimentação do arame
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- Aumentar corrente = aumentar velocidade de deposição
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- Faixa típica: 150-400 A para aço carbono
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- Arame 0,8 mm: 80-150 A
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- Arame 1,0 mm: 120-200 A
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- Arame 1,2 mm: 180-280 A
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- Arame 1,6 mm: 250-400 A
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#### Tensão de Soldagem
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- Controla a forma do cordão
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- Aumentar tensão = cordão mais largo, penetração reduzida
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- Faixa típica: 18-28 V
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- **Proporção**: ~0,5 V/mm de arame para arco estável
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#### Velocidade de Alimentação do Arame
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- Proporcionado à corrente desejada
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- Aumentar velocidade = aumentar corrente e taxa de deposição
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- Equipamentos com comando remoto permitem ajuste fino
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### Modos de Transferência Metálica
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#### Transferência Globular
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- Gotas grandes caem pela gravidade
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- Ocorre em correntes baixas/médias
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- Muitos respingos
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- Penetração limitada
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- Restrição a posições plana/horizontal
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#### Transferência por Spray (Spray Arc)
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- Gotas pequenas transferidas pelo campo eletromagnético do arco
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- Ocorre acima de corrente crítica (~170-200 A com 1,0 mm de arame)
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- Poucos respingos
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- Excelente penetração
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- Permitido em todas as posições
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- Melhor com Ar puro ou Ar-CO₂ 75%
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#### Transferência de Curto-Circuito
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- Arame toca a peça frequentemente (100-200 vezes/segundo)
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- Ocorre em correntes baixas
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- Aporte de calor reduzido
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- Aplicável a materiais finos
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- Permite múltiplas posições
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- Muitos respingos
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#### Transferência por Pulso
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- Corrente alternada entre base e pico
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- Controla tamanho das gotas
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- Reduz respingos
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- Aumenta penetração controlada
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- Equipamento mais complexo
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### Velocidade de Soldagem
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- Típica: 300-600 mm/min
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- Taxa de deposição: 5-10 kg/h
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## SAW - Soldagem por Arco Submerso {#saw}
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### Características Gerais do Processo
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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.
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**Princípio de funcionamento:**
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- Arame e fluxo são alimentados simultaneamente na junta
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- Arco elétrico entre arame e peça aquece a junta e o fluxo
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- Fluxo funde parcialmente, criando proteção e isolamento
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- Escória protege a solda durante resfriamento
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- Fluxo não fundido é reutilizado
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### Consumíveis: Arames Nus e Fluxos
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#### Arames Nus (AWS A5.17 - Aço Carbono)
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**Nomenclatura: EB xxyz**
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- **EB**: Eletrodo nu para arco submerso
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- **xx**: Resistência mínima à tração
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- **y**: Elemento significativo na composição
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- **z**: Características do material
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**Arames comuns:**
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| Classificação | Composição | Aplicação | Propriedades |
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|---------------|-----------|-----------|--------------|
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| 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
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||
Os fluxos são componentes críticos que determinam as propriedades metalúrgicas da solda.
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||
**Classificação por Composição:**
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||
##### Fluxos Neutros
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||
- **Composição típica**:
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||
- 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
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- Adequado para maioria das aplicações
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||
- Transferência controlada de oxigênio
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||
- Propriedades mecânicas balanceadas
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- **Exemplos**: AWS F7A2, F7A4
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||
##### Fluxos Básicos
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- **Composição típica**:
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||
- 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
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||
- 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
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||
- **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
|
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|
||
- **Características**:
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||
- Maior penetração
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||
- Controle superior do perfil da solda
|
||
- Menor interação com escória
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||
- 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
|
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||
#### Índice de Basicidade (IB)
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||
**Definição**: Razão entre óxidos básicos e óxidos ácidos
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\[IB = \frac{[\% CaCO_3] + [\% CaF_2] + [\% MgO]}{[\% SiO_2] + [\% TiO_2] + [\% Al_2O_3]}\]
|
||
|
||
**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)
|
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||
### Parâmetros de Soldagem SAW
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#### Corrente de Soldagem
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- Faixa muito ampla: 200-2000 A
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||
- Maior corrente = maior penetração e taxa de deposição
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||
- Múltiplos arcos podem ser usados em paralelo para estruturas largas
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||
- Recomendação: 200-600 A para soldagem manual/semi-automática
|
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||
#### Tensão de Soldagem
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- Faixa típica: 25-40 V
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||
- Maior tensão = cordão mais largo, penetração reduzida
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||
#### Velocidade de Soldagem
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||
- Muito variável: 100-1000 mm/min (depende de corrente e espessura)
|
||
- Taxa de deposição: 10-30 kg/h (consideravelmente mais alta que GMAW/SMAW)
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||
### Características de Soldagem
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- **Arco invisível**: Protegido pelo fluxo, impossível inspecionar durante execução
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- **Pouca fumaça**: Mínima emissão de fumaça comparado a outros processos
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- **Aquecimento gradual**: ZAC bem definida, menos tensões residuais em alguns casos
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||
- **Excelente qualidade**: Soldas limpas com propriedades metalúrgicas excelentes
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||
- **Restrições**: Não permitido em posições verticais ou sobre-cabeça; requer geometria preparada
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## FCAW - Soldagem por Arco com Núcleo de Fluxo {#fcaw}
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### Características Gerais do Processo
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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).
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||
**Princípio de funcionamento (FCAW-G):**
|
||
- Arame tubular alimentado continuamente
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||
- Arco entre arame e peça
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||
- Gás protetor (geralmente Ar-CO₂) e gases produzidos pelo fluxo protegem a poça
|
||
- Escória parcialmente fundida permanece na superfície
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||
**Princípio de funcionamento (FCAW-S):**
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||
- Fluxo interior produz seus próprios gases de proteção
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||
- Não requer gás externo
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||
- Ideal para aplicações ao ar livre e ventosas
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### Consumíveis: Arames Tubulares
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#### Classificação AWS A5.20 (Aço Carbono FCAW-G)
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||
**Nomenclatura: ExxtTy-z**
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||
- **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
|
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||
**Exemplos comuns:**
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||
| Classificação | Composição do Núcleo | Gás Externo | Aplicação |
|
||
|---------------|---------------------|-------------|-----------|
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||
| 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
|
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|
||
**Fluxo Rutílico:**
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||
- **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
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||
- 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
|
||
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||
#### 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
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||
- 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
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||
- Aplicações offshore
|
||
|
||
### Vantagens em Relação a Outros Processos
|
||
|
||
1. **Taxa de deposição**: Superior a SMAW, comparável a SAW
|
||
2. **Posições de soldagem**: Todas (plana, horizontal, vertical, sobre-cabeça)
|
||
3. **Resistência ao vento**: FCAW-S resiste até 5 m/s
|
||
4. **Penetração**: Profunda, excelente para materiais espessos
|
||
5. **Versatilidade**: Funciona com ou sem gás protetor
|
||
6. **Craqueamento por H₂**: Reduzido vs. celulósico (fluxo básico)
|
||
|
||
### Limitações
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||
1. **Teor de oxigênio**: Fluxo rutílico introduz mais oxigênio que SAW básico
|
||
2. **Tenacidade**: Menor que SAW ou TIG para mesma resistência
|
||
3. **Acabamento**: Requer mais trabalho de limpeza que GMAW
|
||
4. **Custo de consumível**: Mais caro que arame sólido GMAW
|
||
5. **Espessura mínima**: Difícil em chapas muito finas (<2 mm)
|
||
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||
---
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||
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||
## TIG/GTAW - Soldagem com Gás Inerte de Tungstênio {#tig}
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||
### Características Gerais do Processo
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||
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||
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
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||
|
||
#### Características Físicas
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||
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||
- **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
|
||
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||
#### Tipos de Eletrodos de Tungstênio
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||
**Classificação AWS (Cor de identificação)**
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| 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)
|
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||
### Material de Adição: Varetas para TIG
|
||
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#### Especificações AWS
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**Aço Carbono e Baixa Liga (AWS A5.2)**
|
||
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||
| 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
|
||
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||
**Relação básica** (em Amperes):
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||
\[I (A) ≈ 50 \times d_{eletrodo(mm)}\]
|
||
|
||
Exemplos:
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||
- 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 {#consumiveis}
|
||
|
||
### Classificação Geral dos Consumíveis
|
||
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||
#### Por Tipo de Processo:
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||
|
||
1. **SMAW**: Eletrodos revestidos
|
||
2. **GMAW**: Arames sólidos
|
||
3. **SAW**: Arames nus + fluxos
|
||
4. **FCAW**: Arames tubulares
|
||
5. **TIG**: Varetas + eletrodos de tungstênio + gases
|
||
|
||
#### Por Material de Base:
|
||
|
||
1. **Aço Carbono**
|
||
2. **Aço de Baixa Liga**
|
||
3. **Aço Inoxidável**
|
||
4. **Alumínio e suas ligas**
|
||
5. **Cobre e suas ligas**
|
||
6. **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
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- **Justificativa**: Reduzir absorção de umidade e teor de H₂ difusível
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#### Arames Sólidos GMAW
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- **Bobina lacrada**: Armazenar em embalagem original
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- **Temperatura**: 5-40°C
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- **Umidade**: Mínima (não expor a chuva)
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- **Após abertura**: Usar em até 6 meses
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- **Problemas comuns**: Oxidação superficial, contaminação
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#### Fluxos (SAW)
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- **Estocagem**: Recipientes fechados e secos
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- **Temperatura**: 10-30°C
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- **Umidade**: <5%
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- **Pré-aquecimento**: Antes de uso (conforme IB)
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- Fluxos básicos: 150-200°C por 30 min
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- Fluxos neutros: 100-150°C por 15 min
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- **Regeneração**: Fluxo não fundido pode ser reutilizado (tipicamente 3-5 ciclos)
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#### Gases de Proteção
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- **Cilindros**: Armazenar na vertical (exceto He)
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- **Temperatura**: 5-40°C
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- **Proteção**: Contra quedas, impactos
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- **Umidade**: Manter secos (especialmente Ar para inoxidável)
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## Normas e Especificações (AWS D1.1 e NBR 8800) {#normas}
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### AWS D1.1/D1.1M:2020 - Structural Welding Code - Steel
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#### Escopo e Aplicabilidade
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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.
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**Cláusulas principais:**
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1. **Cláusula 1: Requisitos Gerais**
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- Aplicabilidade de materiais
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- Definições e terminologia
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- Responsabilidades (engenheiro, contratado, inspetor)
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2. **Cláusula 2: Documentação**
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- EPS (Especificação de Procedimento de Soldagem)
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- RQPS (Registro de Qualificação do Procedimento)
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- RQS (Registro de Qualificação do Soldador)
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- Registros de inspeção
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3. **Cláusula 3: Materiais Base**
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- Especificações de aço aceitáveis
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- Faixa de espessura
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- Requisitos de carbono equivalente
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- Soldabilidade
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4. **Cláusula 4: Consumíveis de Soldagem**
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- **Eletrodos revestidos**: AWS A5.1, A5.5
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||
- **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
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5. **Cláusula 5: Soldagem Pré-Qualificada**
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||
- Procedimentos pré-qualificados (não requerem RQPS)
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- Limitações de aplicação
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- Detalhes de junta aprovados
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6. **Cláusula 6: Qualificação de Procedimento de Soldagem**
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||
- Requisitos de teste
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||
- Corpos de prova (tração, dobramento, impacto)
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||
- Critérios de aceitação
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||
- Variáveis essenciais
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7. **Cláusula 7: Qualificação do Soldador**
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- Teste de qualificação
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- Posições de teste
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- Faixa de qualificação
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||
- Vigência da qualificação
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8. **Cláusula 8: Inspeção**
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||
- Inspeção visual (EVS)
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||
- Ensaios não-destrutivos (END)
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||
- Radiografia, ultrassom, líquido penetrante
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||
- Critérios de aceitação
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9. **Cláusula 9: Emendas e Reparos**
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||
- Procedimento de correção de defeitos
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||
- Re-ensaio após reparo
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||
10. **Cláusula 10: Soldagem de Pernos (Studs)**
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||
- Especificações para pernos de conexão
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11. **Cláusula 11: Disposições Finais**
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#### Variáveis Essenciais segundo AWS D1.1
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**Para procedimento de soldagem (RQPS/EPS):**
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1. **Material de base**
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- Aço específico (A36, A572, etc.)
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- Espessura (faixa qualificada define limites)
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||
2. **Tipo de junta**
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||
- CJP (Complete Joint Penetration) - penetração total
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||
- PJP (Partial Joint Penetration) - penetração parcial
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- Fillet (filete)
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||
3. **Posição de soldagem**
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||
- 1G, 2G, 3G, 4G (topo)
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||
- 1F, 2F, 3F, 4F (filete)
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||
|
||
4. **Processo de soldagem**
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||
- SMAW, GMAW/MIG, SAW, FCAW, TIG
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||
5. **Tipo de consumível**
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||
- Classe AWS (ex: E70, ER70S-6, EB70)
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||
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||
6. **Proteção de gás** (quando aplicável)
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||
- Tipo e vazão
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||
7. **Aquecimento da peça**
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||
- Temperatura de pré-aquecimento
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- Temperatura entre passes
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- Justificativa (carbono equivalente)
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||
8. **Parâmetros de soldagem**
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||
- Corrente
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- Tensão
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||
- Velocidade de alimentação (GMAW, FCAW)
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||
- Velocidade de soldagem
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9. **Técnica**
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||
- Número de passes
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||
- Sequência de soldagem
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||
- Peening (martelamento) - permitido?
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10. **Pós-aquecimento** (se aplicável)
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- Temperatura
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- Tempo
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### NBR 8800:2008 - Projeto de Estruturas de Aço e de Mistas de Aço e Concreto de Edifícios
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#### Disposições sobre Soldagem
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||
A norma brasileira NBR 8800 adota requisitos compatíveis com a AWS D1.1, adaptados ao contexto brasileiro e estruturas de edifícios.
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**Seção 4.5.2.4 - Eletrodos, Arames e Fluxos para Soldagem:**
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**Especificações exigidas:**
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a) **Eletrodos de aço doce, revestidos**: AWS A5.1
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b) **Eletrodos de aço baixa liga, revestidos**: AWS A5.5
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c) **Eletrodos nus de aço doce + fluxo SAW**: AWS A5.17
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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
|
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g) **Eletrodos de aço baixa liga GMAW**: AWS A5.28
|
||
h) **Eletrodos de aço baixa liga FCAW**: AWS A5.29
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|
||
**Aprovação das especificações:**
|
||
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||
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."
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#### Requisitos Específicos da NBR 8800
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1. **Carbono Equivalente (CE)**
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\[CE = C\% + \frac{Mn}{6} + \frac{Ni}{15} + \frac{Cr}{5} + \frac{Mo}{5} + \frac{V}{5}\]
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||
- CE < 0,40: Sem requisitos especiais
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- CE 0,40-0,60: Pré-aquecimento recomendado
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- CE > 0,60: Pré-aquecimento obrigatório
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2. **Pré-Aquecimento Mínimo**
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||
- Função da espessura, CE, tipo de junta
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||
- Tabelado na norma
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||
3. **Temperatura entre Passes**
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||
- Mínimo 65°C
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- Máximo 150°C (em geral)
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||
- Controle rigoroso em aços de alta resistência
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4. **Inspeção de Soldagem**
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- Visual: 100%
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||
- END: Conforme especificação de projeto (tipicamente radiografia ou ultrassom em juntas críticas)
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5. **Aceitação de Defeitos**
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||
- Descontinuidades aceitáveis conforme AWS D1.1/AWS D1.5
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## Simbologia de Soldagem {#simbologia}
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### Normas Aplicáveis
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- **AWS A2.4**: American Welding Society
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- **ISO 2553**: International Organization for Standardization
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- **ABNT NBR 6533**: Associação Brasileira de Normas Técnicas
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- **JIS Z 3021**: Japanese Industrial Standards
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### Componentes Básicos do Símbolo de Soldagem
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#### 1. Linha de Referência
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- Linha horizontal contínua que serve como suporte para o símbolo
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- Fundamental em toda especificação
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- Posição do símbolo (acima/abaixo) determina lado de soldagem
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#### 2. Linha de Seta
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- Parte de uma extremidade da linha de referência
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- Aponta para a região a ser soldada
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- Pode estar em extremidade esquerda ou direita (critério do desenhista)
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#### 3. Símbolo Básico da Solda
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||
- Tipo de solda (filete, ranhura, ponto, etc.)
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||
- Colocado acima ou abaixo da linha de referência
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- **Abaixo**: Lado indicado pela seta
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- **Acima**: Lado oposto à seta
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||
- **Acima e abaixo**: Ambos os lados
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||
#### 4. Dimensões
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||
- Colocadas à esquerda do símbolo
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||
- Para solda de filete: medida na esquerda
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||
- Para solda de ranhura: profundidade de penetração
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||
- Para solda de ponto: diâmetro ou resistência
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||
#### 5. Símbolos Suplementares
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||
- Contorno da solda (convexo, côncavo, plano)
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||
- Acabamento especial (esmerilhamento, usinagem)
|
||
- Inspeção especial
|
||
- Soldadura ao redor (círculo de 360°)
|
||
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||
#### 6. Cauda
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||
- Opcional (pode ser omitida se desnecessária)
|
||
- Contém informações de procedimento, norma, referência
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||
### Símbolos Básicos de Solda
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||
#### Solda de Filete (Fillet Weld)
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- **Símbolo**: Triângulo retângulo
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||
- **Representação**: Triângulo com ângulo reto apontando para a raiz
|
||
- **Dimensões**:
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||
- Esquerda do símbolo: tamanho do filete (perna)
|
||
- Direita: comprimento efetivo da solda
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#### Solda de Ranhura/Chanfro (Groove Weld)
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||
**Ranhura de Topo Simples em V:**
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||
- **Símbolo**: V
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- **Ângulo**: Tipicamente 60-70°
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||
- **Abertura da raiz**: 3-6 mm
|
||
- **Uso**: Penetração satisfatória, espessura moderada
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||
|
||
**Ranhura de Topo Dupla em V (Double V):**
|
||
- **Símbolo**: X ou duplo V
|
||
- **Vantagem**: Distribui deformação, menos calor em cada lado
|
||
- **Uso**: Espessuras grandes
|
||
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||
**Ranhura em U:**
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||
- **Símbolo**: U
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||
- **Características**: Fundo arredondado, raio ~5 mm
|
||
- **Vantagem**: Menos material de adição que V
|
||
- **Uso**: Espessuras >12 mm
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||
|
||
**Ranhura em J:**
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||
- **Símbolo**: J
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||
- **Características**: Uma extremidade com degrau, outra curva
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||
- **Uso**: Conexões T, tubulações, encosto vertical
|
||
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||
**Ranhura em K (Duplo J):**
|
||
- **Símbolo**: K ou duplo J
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||
- **Simetria**: Ambos os lados com degrau e curva
|
||
- **Uso**: Espessuras muito grandes, distribuição de deformação
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||
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||
#### Solda de Ponto (Spot Weld)
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||
- **Símbolo**: Círculo
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||
- **Dimensões**: Diâmetro ou resistência de cisalhamento
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||
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||
#### Solda de Projeção (Projection Weld)
|
||
- **Símbolo**: Círculo tangente à linha de referência
|
||
- **Uso**: Uniões soldadas por resistência
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||
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||
#### Solda de Emenda/Aresta (Edge Weld, Bead Weld)
|
||
- **Símbolo**: Meia-lua ou linha vertical
|
||
- **Uso**: Emenda de chanfros, preenchimento de superfícies
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||
### Dimensionamento de Soldas
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#### Solda de Filete
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```
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Dimensão esquerda (tamanho do filete) = comprimento das pernas
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||
Exemplo: 6 = filete com 6 mm de perna em cada direção
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||
Dimensão direita (comprimento) = extensão efetiva
|
||
Exemplo: 100 = 100 mm de comprimento efetivo
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||
|
||
Especificação: 6/100 significa: filete 6 mm, comprimento 100 mm
|
||
```
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||
|
||
**Tamanhos padrão de filete:**
|
||
- 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16 mm
|
||
|
||
#### Solda de Ranhura com Penetração Completa (CJP)
|
||
|
||
```
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||
Profundidade de penetração = profundidade total da junta
|
||
Deve penetrar completamente (sem raiz aberta)
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||
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||
Variações:
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||
- V 60°, profundidade 12 mm
|
||
- U, raio 5 mm, profundidade 20 mm
|
||
```
|
||
|
||
### Exemplos Práticos de Especificação Simbólica
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||
|
||
**Exemplo 1: Filete duplo 8 mm, 150 mm comprimento**
|
||
```
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||
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
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||
|
||
#### Contorno da Solda
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||
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||
| Símbolo | Descrição | Significado |
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||
|---------|-----------|-------------|
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||
| Linha reta | Contorno plano | Solda plana, sem protuberância |
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||
| Meia-lua acima | Contorno convexo | Solda abaulada para cima |
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||
| Meia-lua abaixo | Contorno côncavo | Solda curva para dentro |
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||
|
||
#### Acabamento
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||
|
||
| Símbolo | Descrição | Significado |
|
||
|---------|-----------|-------------|
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||
| G | Esmerilhamento | Esmerilhar a superfície |
|
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| C | Usinagem | Usinar a superfície |
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| H | Martelamento | Martelar (peening) |
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||
| M | Usinagem de Metal | Usinar a solda |
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| R | Laminação | Laminar |
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| U | Usinagem Ultrassônica | Tratamento ultrassônico |
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## Posições de Soldagem {#posicoes}
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### Classificação Geral
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Existem **4 posições básicas** de soldagem, aplicáveis a soldas de **topo (groove)** e **filete (fillet)**, com variações para tubulações:
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### Soldas de Topo em Chapas (Groove Welds - Letras G)
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#### 1G - Posição Plana
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||
- **Descrição**: Chapa horizontal, solda de cima para baixo
|
||
- **Eixo da solda**: Horizontal
|
||
- **Gravidade**: Favorece o fluxo de metal (máxima facilidade)
|
||
- **Características**:
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||
- Maior produtividade
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||
- Possibilita uso de equipamento de maior potência
|
||
- Possibilita mecanização/robô
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||
- 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
|
||
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||
### Soldas de Filete em Chapas (Fillet Welds - Letras F)
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||
#### 1F - Filete Plana
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||
- Mesma posição que 1G
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||
- Junta em forma de L ou T, solda pelo lado de cima
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||
- Máxima facilidade
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#### 2F - Filete Horizontal
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||
- Mesma posição que 2G
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||
- Junta em forma de L ou T, solda ao longo de linha horizontal
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||
#### 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
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||
- Junta em forma de L ou T, solda sobre-cabeça
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||
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||
### Soldas em Tubulações (Numeração Especial)
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||
#### Soldas de Topo em Tubo Rotativo
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||
- **1G**: Eixo horizontal, tubo rotacionando
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||
- **2G**: Eixo vertical, tubo fixo
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||
- **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
|
||
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||
#### 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°
|
||
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||
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||
## Tipos de Juntas e Configurações {#juntas}
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||
### Juntas Básicas
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#### 1. Junta de Topo (Butt Joint)
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||
- **Características**: Duas chapas com faces aproximadas
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- **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
|
||
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||
**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)
|
||
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||
**Configurações:**
|
||
- **T-Filete duplo**: Filetes em ambos os lados
|
||
- **T-Ranhura com filete**: Ranhura de um lado + filete do outro (reforço)
|
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||
#### 3. Junta de Canto/Ângulo (Corner Joint)
|
||
- **Características**: Duas chapas em ângulo (tipicamente 90°)
|
||
- **Tipos**:
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||
- **Interior (inside corner)**: Filete interno
|
||
- **Exterior (outside corner)**: Ranhura ou filete
|
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||
#### 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
|
||
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||
#### 5. Junta de Aresta (Edge Joint)
|
||
- **Características**: Bordas simples em contato
|
||
- **Tipo de solda**: Filete ou ranhura
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||
- **Uso**: Materiais finos, painéis
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### Detalhes de Junta Pré-Qualificados (AWS D1.1)
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||
A norma AWS D1.1 fornece **detalhes de junta pré-qualificados** que dispensam RQPS (Registro de Qualificação de Procedimento):
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#### Juntas de Topo - Aço Carbono
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**CJP (Complete Joint Penetration) - Ranhura V:**
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- **Espessura qualificada**: 6-12 mm
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- **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)
|
||
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||
**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)
|
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||
**PJP (Partial Joint Penetration) - Ranhura com Filete:**
|
||
- **Espessura qualificada**: Até 25 mm
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||
- **Penetração mínima**: Conforme tabela (ex: 6 mm)
|
||
- **Filete mínimo**: 6 mm (ou conforme cálculo)
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||
#### Juntas de Filete Pré-Qualificadas
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||
**Filete Simples em T (ambos os lados):**
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||
- **Tamanho de filete**: 6-10 mm
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||
- **Comprimento efetivo**: Mínimo 25 mm
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||
- **Tipo de peça**: Chapa ≤ 6 mm (qualificada como base)
|
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||
**Filete em Sobreposto:**
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- **Tamanho**: 6-8 mm
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||
- **Espessura de chapa**: Até 6 mm
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### Preparação de Junta (Joint Preparation)
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#### Limpeza da Superfície
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- **Método**: Escovagem de aço, chama (oxide), esmerilhamento
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||
- **Objetivo**: Remover óxido, ferrugem, óleo, tinta
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||
- **Limite**:
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||
- Carepa de laminação: Aceitável (com ER70S-6)
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||
- Ferrugem pesada: Remover
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||
- Óxido de solda anterior: Remover
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||
#### Alinhamento da Junta
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||
- **Raíz paralela**: Abertura constante ao longo
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||
- **Tolerância**: ±2 mm em 300 mm
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||
- **Ferrugem localizada**: Remover
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||
#### Ângulo do Chanfro
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||
- **Tolerância**: ±5° da especificação
|
||
- **Medição**: Com gabarito ou transferidor
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## Ensaios Não Destrutivos (END) {#ensaios-nd}
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### Tipos de Ensaios
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#### 1. Ensaio Visual (EVS - Visual Weld Inspection)
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||
- **Norma**: AWS D1.1, ASTM E448
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- **Equipamento**: Olho humano, lupa 2-10×, iluminação mínima 50 fc
|
||
- **Parâmetros verificados**:
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||
- Dimensões da solda (largura, altura, penetração aparente)
|
||
- Descontinuidades superficiais (trincas, poros, undercut)
|
||
- Acabamento (regularidade, salpicos)
|
||
- Alinhamento (offset máximo permitido)
|
||
- Corrosão ou manchas
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||
**Critérios de aceitação (típicos):**
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||
- **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
|
||
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||
#### 2. Ensaio por Líquido Penetrante (PT - Penetrant Testing)
|
||
- **Norma**: ASTM E1417, ISO 3452
|
||
- **Aplicação**: Detecção de descontinuidades **superficiais**
|
||
- **Tipos de penetrante**:
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||
- **Removível por solvente**: Aplicação manual, descontinuidades micro
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||
- **Lavável em água**: Tipo hidrofílico
|
||
- **Pós-emulsificável**: Requer emulsificador adicional
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||
**Procedimento:**
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1. Preparação superficial (limpeza)
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2. Aplicação de penetrante (imersão ou spray)
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3. Tempo de penetração (mínimo 5-30 minutos)
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4. Remoção de excesso
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5. Aplicação de revelador (pó branco)
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||
6. Tempo de revelação (10-15 minutos)
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7. Interpretação (descontinuidades aparecem em vermelho/fluorescente)
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**Vantagens:**
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- Custo baixo
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- Simples de executar
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- Sensibilidade para trincas finíssimas
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**Limitações:**
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- Apenas superfícies (profundidade máxima ~0,5 mm)
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- Não funciona em materiais porosos
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- Material ferromagnético recomendado
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#### 3. Ensaio por Partículas Magnéticas (MT - Magnetic Particle Testing)
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||
- **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
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||
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||
**Tipos de partículas:**
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||
- **Secas**: Pó de ferro, sem líquido transportador
|
||
- **Molhadas**: Partículas em óleo ou água
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||
**Campo magnético:**
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||
- **AC (alternada)**: Penetração superficial
|
||
- **DC (contínua)**: Penetração até ~5 mm de profundidade
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||
**Vantagens:**
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||
- Detecta descontinuidades subsuperficiais
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||
- Rápido
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||
- Sensibilidade alta para trincas
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||
- Custo razoável
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||
**Limitações:**
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- Apenas materiais ferromagnéticos
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||
- Remanência magnética (desmagnetizar após teste)
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||
- Preparação superficial crítica
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||
#### 4. Ensaio Ultrassônico (UT - Ultrasonic Testing)
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||
- **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
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||
- Reflexão em interfaces
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||
- Atenuação proporcional a defeitos
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||
- Imagem de perfil vertical (A-scan) ou horizontal (B-scan)
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||
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||
**Tipos de ensaio:**
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||
- **Eco de pulso (Pulse-Echo)**: Emitente = receptor
|
||
- **Transmissão (Through-Transmission)**: Emitente ≠ receptor
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||
- **Difração de tempo de voo (ToFD)**: Alta sensibilidade para pequenos defeitos
|
||
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||
**Vantagens:**
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||
- Detecta defeitos internos
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||
- Profundidade de penetração: até 2-3 metros de aço
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||
- Portátil, rápido
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- Não radioativo
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||
- Precisão razoável
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||
**Limitações:**
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- Requer operador qualificado
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- Sensível a condições superficiais
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||
- Superfícies curvas/complexas: desafiadoras
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||
- Impedância acústica diferente em interfaces
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||
#### 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
|
||
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||
**Densidade radiográfica:**
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||
- Contraste proporcional a densidade do material
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||
- Defeitos aparecem como áreas mais claras (menos densidade)
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||
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||
**Filme radiográfico:**
|
||
- ISO de 400-1600 (sensibilidade)
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||
- Exposição crítica
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||
- Interpretação requer experiência
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||
**Vantagens:**
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||
- Excelente para detectar porosidade, inclusões de óxido
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- Permanente (registro em filme)
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||
- Aplicável a qualquer material
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||
**Limitações:**
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||
- Periculosidade radiológica (requer proteção, área isolada)
|
||
- Maior custo
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||
- Orientação do defeito crítica (trincas longitudinais podem não ser detectadas)
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||
- Processamento de filme lento
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#### 6. Ensaio de Estanqueidade (Leak Test)
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||
- **Aplicação**: Juntas de tubulações, tanques, recipientes sob pressão
|
||
- **Métodos**:
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||
- **Imersão em água**: Procurar bolhas
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||
- **Hélio (Helium Leak Test)**: Alta sensibilidade, caro
|
||
- **Pressurização**: Ar comprimido com sabão
|
||
|
||
### Critérios de Aceitação (AWS D1.1)
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|
||
#### Radiografia
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||
- **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
|
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||
#### Ultrassom
|
||
- Similar à radiografia
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||
- Maior sensibilidade para pequenos defeitos
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||
- Calibração crítica
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#### Inspeção Visual
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- Sem trincas
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||
- Undercut: Máximo 1/32 polegada (0,8 mm)
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||
- Alinhamento: Máximo 1/8 polegada (3,2 mm)
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## Qualificação de Procedimentos e Soldadores {#qualificacao}
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### EPS - Especificação de Procedimento de Soldagem
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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).
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#### Estrutura de uma EPS
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1. **Informações Administrativas**
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- Empresa/contratante
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- Data de emissão e revisão
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- Número da EPS
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- Responsável pela aprovação
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2. **Material de Base**
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||
- Designação ASTM (ex: A36, A572 Gr.50)
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||
- Faixa de espessura qualificada
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||
- Grupo de aço conforme AWS
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3. **Metal de Adição**
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- Especificação (ex: AWS A5.1 E7018)
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||
- Diâmetro
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||
- Marca/fabricante
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||
- Condições de pré-aquecimento
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4. **Gás de Proteção** (quando aplicável)
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- Tipo e composição
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- Vazão (L/min)
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- Pureza especificada
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||
5. **Tipo de Junta**
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||
- Desenho da junta
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||
- CJP ou PJP
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||
- Chanfro específico (V, U, J, etc.)
|
||
- Ângulo, abertura de raiz, garganta
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||
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||
6. **Posições de Soldagem Qualificadas**
|
||
- 1G, 2G, 3G, 4G (topo)
|
||
- 1F, 2F, 3F, 4F (filete)
|
||
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||
7. **Parâmetros de Soldagem**
|
||
- Corrente (A)
|
||
- Tensão (V)
|
||
- Velocidade de alimentação (GMAW, FCAW) - mm/min
|
||
- Velocidade de soldagem - mm/min
|
||
- Técnica: número de passes, sequência
|
||
|
||
8. **Temperatura de Pré-Aquecimento**
|
||
- Mínima requerida (°C)
|
||
- Justificativa (CE, espessura)
|
||
|
||
9. **Temperatura Entre Passes**
|
||
- Mínima: tipicamente 65°C
|
||
- Máxima: conforme especificação (150-200°C)
|
||
|
||
10. **Pós-Aquecimento** (se aplicável)
|
||
- Temperatura
|
||
- Tempo de soaking
|
||
- Taxa de resfriamento controlado
|
||
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||
11. **Técnica de Soldagem**
|
||
- Passes de raiz, enchimento, acabamento
|
||
- Direção de passes (zigzag, descending, etc.)
|
||
- Limpeza entre passes (escova de aço)
|
||
- Peening permitido? (martelamento)
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||
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||
### RQPS - Registro de Qualificação do Procedimento
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||
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||
O RQPS documenta os testes realizados para validar a EPS. Inclui:
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1. **Variáveis Registradas Durante Soldagem**
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||
- Parâmetros reais (corrente, tensão, velocidade)
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||
- Temperatura de pré-aquecimento medida
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||
- Temperatura entre passes
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||
- Observações do soldador
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||
2. **Detalhes do Corpo de Prova**
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||
- Dimensões da chapa de teste
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- Material de base real utilizado
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- Consumível lote utilizado
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- Data de soldagem
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||
3. **Resultados de Testes**
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||
- Inspeção visual (pass/fail)
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||
- Radiografia (aceitável conforme norma)
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||
- Ensaios de tração (limite escoamento, resistência, alongamento)
|
||
- Ensaios de dobramento (sem trincas visíveis)
|
||
- Ensaios de impacto Charpy (se especificado)
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||
- Análise metalográfica (opcional, para aços críticos)
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||
### RQS - Registro de Qualificação de Soldador
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||
O RQS documenta que um soldador específico pode executar soldas conforme EPS qualificada.
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#### Teste de Qualificação de Soldador
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||
**Preparação:**
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||
- Soldador executa amostra de teste sob observação de inspetor certificado
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||
- Amostra conforme norma (típico: tubo 6G para qualificação em todas posições)
|
||
- Parâmetros conforme EPS qualificada
|
||
- Inspetor presencia e registra
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||
|
||
**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.)
|
||
|
||
---
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||
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||
## Corpos de Prova e EPS {#corpos-prova}
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||
### Preparação de Corpo de Prova para Ensaio Mecânico
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||
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||
#### Corpos de Prova de Tração (Tensile Test Specimen)
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||
|
||
**Norma**: AWS D1.1, ASTM E8, EN 895
|
||
|
||
**Tipos:**
|
||
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||
**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:**
|
||
1. Remover escória e salpicos (lixar/esmerilhar)
|
||
2. Medir espessura e largura (3 locais: mín, máx, médio)
|
||
3. Marcar comprimento útil (tipicamente 50 mm = 2")
|
||
4. Se necessário, usinar para dimensões padronizadas
|
||
5. 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:**
|
||
1. Corte transversal à solda
|
||
2. Remova escória e salpicos
|
||
3. Usine (opcional) para padronizar
|
||
|
||
**Procedimento de dobramento:**
|
||
1. Colocar em máquina de dobra
|
||
2. Aplicar força lentamente até raio de curvatura especificado
|
||
3. Inspecionar visualmente após desdobramento
|
||
4. 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:**
|
||
1. Entalhadores pêndulo
|
||
2. Queda controlada do martelo
|
||
3. 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:**
|
||
1. Corte amostra
|
||
2. Embutimento em resina
|
||
3. Lixamento progressivo (80 → 600 grit)
|
||
4. Polimento com pano + pasta de diamante
|
||
5. Ataque químico (Nital 2-5% para aço carbono)
|
||
6. 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
|
||
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**Desvantagem**: Menos flexibilidade; qualquer desvio requer nova qualificação completa
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### Documento de EPS - Modelo Típico
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# ESPECIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM (EPS)
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EPS-001: Soldagem de Estrutura em A36 - Junta de Topo V
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## DADOS ADMINISTRATIVOS
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- Empresa: [Nome]
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- Aprovado por: [Engenheiro]
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- Data: [Data]
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- Revisão: 1
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- Válida a partir de: [Data]
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## MATERIAL DE BASE
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- Especificação: ASTM A36
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- Faixa de espessura qualificada: 6-12 mm
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- Grupo AWS: Aço carbono (G1-G3)
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- Temperatura mínima de serviço: 0°C
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## METAL DE ADIÇÃO
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- Especificação: AWS A5.1 E7018
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- Diâmetro: 3,25 mm
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- Armazenamento: 200-250°C
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## GÁS DE PROTEÇÃO
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- Tipo: Ar + 20% CO₂ (MAG)
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- Vazão: 15-20 L/min
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- Pureza: 99,5% mínimo
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## TIPO DE JUNTA
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- Tipo: Topo com ranhura V
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- Ângulo do chanfro: 60° ± 5°
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- Abertura de raiz: 3-6 mm
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- Garganta: Até a superfície
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- Desenho: [Referência do desenho]
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## POSIÇÕES DE SOLDAGEM QUALIFICADAS
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- 1G (Plana)
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- 2G (Horizontal)
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- [Outras conforme teste]
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## PARÂMETROS DE SOLDAGEM
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### Passe 1 (Raiz)
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- Corrente: 140-160 A (CC+)
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- Tensão: 20-24 V
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- Velocidade de soldagem: 150-200 mm/min
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- Técnica: Oscilação leve
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### Passe 2+ (Enchimento)
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- Corrente: 160-180 A (CC+)
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- Tensão: 22-26 V
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- Velocidade de soldagem: 180-250 mm/min
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- Técnica: Oscilação simples
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## PRÉ-AQUECIMENTO
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- Temperatura mínima: 0°C (CE = 0,35)
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- Justificativa: Carbono equivalente baixo
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## TEMPERATURA ENTRE PASSES
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- Mínima: 65°C
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- Máxima: 150°C
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- Método de controle: Termômetro de contato
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## SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM
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- Passe 1: Raiz, de baixo para cima
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- Passes 2+: Enchimento, oscilação simples
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- Limpeza: Escova de aço entre passes
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## TESTES REQUERIDOS
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- Inspeção Visual: 100%
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- Radiografia: Conforme projeto
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- Tração Transversal: 1 corpo
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- Dobramento Lateral: 2 corpos
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- Charpy (-20°C): 3 corpos (se aplicável)
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## OBSERVAÇÕES
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- Não permitido peening
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- Resfriamento ao ar
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- RQS válida por: 6 meses
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Fim do documento base de conhecimento.
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