4 PROC DE SOLDAGEM POR ARCO SUBMERSO (1)

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CURSO TÉCNICO EM SOLDAGEM
 
PROCESSOS DE SOLDAGEM III
PROCESSO DE SOLDAGEM por ARCO SUBMERSO
	
 Prof DAMIÃO BORGES RAMOS
SUMÁRIO
Características do processo
Vantagens e desvantagens
Aplicações
Elementos da soldagem
Montagem para execução do processo
Variantes do processo
Sequência de atividades
Tipos de soldagem
Consumíveis
Técnicas de soldagem
Descontinuidades e defeitos
Considerações sobre Segurança
Referências
	
1. CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO SOLDAGEM POR ARCO SUBMERSO
O nome do processo SAW (Submergec Arc Welding) deve-se ao fato do arco e do metal fundido estarem submersos numa cobertura de fluxo granular fusível que os protegem de contaminação pela atmosfera. 
O processo de Arco Submerso foi desenvolvido nos Estados Unidos em 1935, para atender as necessidades de maior produtividade e qualidade na indústria da construção naval. Durante a década de 40, iniciou-se o uso da expansão do processo tendo mantido suas características básicas operacionais, porém, com modificações destinadas a atender os requisitos de novos tipos de materiais e aplicações.
Figura 1 – Soldagem por arco submerso. Fonte: FELIZARDO (1).
Durante a utilização do processo, um arame sólido, tubular ou fita, é enviado à poça de fusão por um conjunto moto-redutor, cuja a velocidade é ajustada por um controle eletrônico, energizado por uma corrente elétrica da fonte de soldagem. O arame eletrodo, metal base e o fluxo, são fundidos por um arco elétrico formando uma única poça de fusão. O metal solidificado forma um cordão e a parte fundida do fluxo forma a escória resultando em uma camada protetora que evita a contaminação do cordão e reduz a velocidade de resfriamento.
• Alta intensidade de corrente elétrica, possibilitando a soldagem com correntes acima de 1500 A, utilizando um ou mais arames para enchimento da junta.
 • Existem arames para a soldagem de aços de baixo carbono, aços de baixa liga, aço inoxidável, aços cromo-molibdênio e aços ligados com níquel. 
• Caracteriza-se por ser um processo que possibilita a utilização de altas velocidades de soldagem, apresenta altas taxas de deposição, proporcionando alta produtividade. 
• Produz soldas de alta qualidade e penetração profunda, se produzir respingos e fumos durante a soldagem. 
• A composição química e espessura do metal base, a acessibilidade da junta, a posição da soldagem e a frequência ou volume de solda a ser feito são fatores que definem o uso do processo SAW. 
• Soldas em juntas de topo são realizadas somente na posição plana e soldas em juntas de filete podem ser realizadas nas posições plana ou horizontal. 
• Apresenta um custo elevado do equipamento comparado a outros processos. 
• O grande porte do equipamento restringe a realização de soldas em campo. 
· A utilização de uma combinação adequada entre o metal de adição, fluxo e técnica operatória, permite a soldagem de união enchimento e revestimento de peças metálicas.
· Velocidade de soldagem — até 400 cm/min com um único arame. Maiores velocidades podem ser alcançadas com vários arames na mesma poça de fusão.
· Para aumentar a produtividade, podem ser usados dois ou mais arames alimentados simultaneamente montados um atrás do outro conhecido como Sistema Tandem Arc ou Arames Múltiplos.
· Para se obter um cordão mais largo, geralmente em operações de revestimentos, são utilizados dois arames alimentados por uma unidade motriz e posicionados lado a lado. Este sistema é conhecido como Arames Paralelos ou Twin Arc.
· Outra variação utilizada no processo, é a soldagem com eletrodo em forma de fita geralmente com a espessura de 0,5mm e largura de 15mm a 90mm resultando em cordões largos e com baixa diluição adequados para operações de revestimentos.
Figura 2 – Processo de soldagem SAW. Fonte: ALUSOLDA(2).
• A ótima penetração inerente ao processo permite a realização de juntas de topo com chanfro reto em materiais de 12 mm ou mais de espessura, soldando somente de um lado, desde que alguma forma de apoio (mata-junta) seja usada para suportar o metal fundido. 
• Posição — a alta corrente de soldagem aliada ao alto aporte térmico cria uma grande poça de fusão. Sob tais condições, as soldas devem ser mantidas na horizontal para evitar escorrer. Soldas com pequenas poças de fusão podem ser inclinadas por até 15° da horizontal sem grande dificuldade. Se o tamanho dos passes for limitado, soldas horizontais podem ser executadas em superfícies verticais, desde que seja providenciado um suporte adequado para o fluxo.
· Soldas de um passe com até 8 mm de espessura e dois passes com até 16 mm de espessura são feitas em aço com uma junta de topo com chanfro reto e um apoio. 
• Com vários passes, usando um ou múltiplos arames, qualquer espessura de placa pode ser soldada. 
• Usando um único arame, soldas de filete até 9 mm de garganta podem ser feitas na posição horizontal com um passe. 
• Soldas de filete maiores que 8 mm são feitas normalmente na posição plana ou por vários passes na posição horizontal. 
2. Vantagens 
· Taxas de deposição: por causa das grandes espessuras que o arco submerso pode atingir, as taxas de deposição são muito maiores que outros processos de soldagem;
· Velocidade: é possível soldar até 400 centímetros por minuto utilizando um único arame. Se quiser velocidades maiores, é só utilizar mais arames na mesma poça de fusão;
· Qualidade do metal de solda: por conta da presença do fluxo como camada protetora – e muitas vezes também parte essencial da poça de fusão – a integridade do cordão de solda é muito maior do que outros tipos de solda, como TIG e MIG/MAG;
· Alta penetração: pelo arco submerso penetrar profundamente nas peças de solda, isso pode eliminar a necessidade do processo de preparação de junta;
· Limpeza do processo: por causa do fluxo,  é mais fácil remover a escória e existe pouca fumaça resultante do arco elétrico.
· Soldar em arco submerso é mais fácil, seguro e confortável para o operador.
· Conforme a Alusolda, o arco submerso se caracteriza pela sua excelente taxa de deposição superior aos demais processos de soldagem conforme mostrado na tabela:
Tabela I – Comparação entre processos de soldagem Fonte: Alusolda (2).
3. Desvantagens 
· Posição: existe um padrão na solda por arco submerso que é a grande proporção do processo quando comparada a outros tipos de soldagem mais comuns, como TIG ou MIG/MAG. Durante a operação, trabalha-se com altíssimas temperaturas combinadas com correntes elétricas muito intensas, e tudo isso gera uma grande poça de fusão. Levando em consideração essa premissa, o risco de a solda escorregar é enorme e, para evitar que isso aconteça, deve-se sempre manter o processo na posição horizontal. Mas, se não houver escolha e precisar soldar na vertical, será necessário utilizar um suporte apropriado para o fluxo.
· Limitações Manuais: Por causa das grandes proporções da soldagem por arco submerso, existem algumas limitações quanto a atuação manual do operador.
4. Aplicações
Os cordões de solda produzidos por arco submerso costumam ter alta resistência à impactos, ótima ductilidade e uniformidade no formato de soldagem, pois as propriedades mecânicas da peça soldada são no mínimo iguais às do metal de base.    
Em soldagens em passe único, a diluição do arame e do metal de base é maior dos que nas soldagens em multipasse, fazendo com que o arame ganhe grande importância na definição das propriedades químicas e mecânicas da peça soldada em passe único.
Logo, nem sempre é recomendado utilizar arames da mesma composição química do metal de base. Contudo, devido a diluição do arame e do metal de base afetarem bem menos a soldagem em multipasse, esta última é muito mais dependente das características obtidas com combinação do fluxo com o arame para chegar a resultados de maior qualidade.
A soldagem por arco submerso geralmente é relacionada ao aço de baixo carbono, porém, esse tipo de solda também pode ser utilizado em outros metais, como aço de baixa liga, açode alto carbono, aço inoxidável, ligas de níquel, entre outros.
O campo industrial é o que mais utiliza as aplicações do arco submerso. É um processo que padroniza a qualidade da cordão de solda e gera maior produtividade, devido à pelo menos parte do processo ser automatizado.
Além disso, esse processo é recomendado para soldagens que abrangem longas articulações em linha reta, principalmente devido às altas taxas de deposição do metal.
A soldagem por arco submerso é amplamente empregada para otimizar procedimentos em indústrias como a naval ou a automotiva.
As maiores aplicações em peças e equipamentos de aço carbono, aço manganês, baixa liga e aço inoxidável, sendo utilizado na fabricação de tubulações, estruturas metálicas, plataformas de petróleo, construção naval, e caldeiraria em geral. 
Outras aplicações importantes, são na área de manutenção para recuperação de peças gastas como:
· Cilindros de laminação
· Rolos de lingotamento contínuo
· E partes rolantes de terraplanagem
Pode também ser utilizado para deposição de revestimento nas formas de arame ou fita.
 TABELA II – Aplicações processo SAW - FONTE: INFOSOLDA.
5. ELEMENTOS DA SOLDAGEM POR ARCO SUBMERSO 
Cinco elementos estão presentes na execução de uma solda por arco submerso: 
· Calor gerado pela passagem de uma corrente elétrica através de um arco; 
· Arame para soldagem — consumível;
· As peças a serem soldadas; 
· Fluxo para arco submerso - um composto mineral granulado para soldagem; 
· O movimento relativo entre o cabeçote de soldagem e as peças de trabalho.
6. MONTAGEM NECESSÁRIA PARA EXECUÇAO DO PROCESSO
O conjunto básico utilizado na soldagem a Arco Submerso é composto por: 
• Fonte de Energia 
• Sistema de Controle 
• Unidade de alimentação de arame 
• Tocha 
• Reservatório de Fluxo 
O equipamento fornece corrente contínua obtida através da retificação da corrente por meio de diodos ou tiristores. 
Figura 3 – Equipamentos para soldagem SAW. Fonte: FELIZARDO(1).
O sistema de controle geralmente possui: 
· Medidores de corrente e tensão 
· Chave liga/desliga 
· Comando para posicionar o arame e regular a velocidade de deslocamento. 
Sua função principal é ajustar a velocidade de alimentação do arame eletrodo sendo pré-ajustada conforme a aplicação. 
A unidade de alimentação do arame possui um motor-redutor que aciona o conjunto de roldana de tracionamento que são adaptadas de acordo com o tipo e dimensões do material utilizados.
O contato elétrico é feito através do bico de contato montado na extremidade da tocha. O fluxo é enviado por gravidade de um reservatório até a poça de fusão através de mangueiras e bocais apropriados. 
O fluxo não fundido durante a operação de soldagem pode ser aspirado por um sistema de recuperação que o devolve ao reservatório, permitindo sua reciclagem. 
Dependendo do tipo de aplicação, podem ser utilizadas unidades de movimentação tipo trator, manipulador, posicionadores, mesas e viadores. Para determinar o tipo de equipamento ideal deve-se avaliar as características e necessidades da aplicação, principalmente o volume de produção, espessura da chapa e posição da soldagem.
A soldagem a arco submerso se caracteriza por ser um processo com arco instável e suave, gerando poucos fumos, ótima penetração e isento de respingos resultando em cordões uniformes com excelente acabamento. 
A utilização de uma combinação adequada entre o metal de adição, fluxo e técnica operatória, permite a soldagem de união enchimento e revestimento de peças metálicas. Para aumentar a produtividade, podem ser usados dois ou mais arames alimentados simultaneamente montados um atrás do outro conhecido como Sistema Tandem Arc ou Arames Múltiplos. 
Para se obter um cordão mais largo, geralmente nas operações de revestimentos são utilizados dois arames alimentados por uma unidade motriz e posicionados lado a lado. Este sistema é conhecido como Arames Paralelos ou Twin Arc.
Outra variação utilizada no processo, é a soldagem com eletrodo em forma de fita geralmente com a espessura de 0,5mm e largura de 15 a 90mm, resultando em cordões largos e com baixa diluição adequados para operações de revestimentos. 
Figura 4 – Soldagem com eletrodo em fita Fonte: Alusolda (2)
7. VARIÁVEIS DO PROCESSO SAW 
Para obtenção de um processo de soldagem adequado em termos de qualidade e produtividade, é importante conhecer as principais variáveis do processo e suas influências.
· Polaridade: geralmente é utilizada corrente contínua conectando o arame no polo positivo.
· Corrente de soldagem: afeta a taxa de fusão do arame e a penetração do: 
· Aumento da corrente: resulta em maior penetração. 
· Diminuição da corrente: proporciona menor penetração. 
· A variação da velocidade do arame provocará uma alteração proporcional na intensidade da corrente. 
· A tensão influencia diretamente o comprimento do arco, a largura e a altura do cordão, com efeito secundário na penetração e na taxa de fusão do arame eletrodo.
· Outras variáveis devem ser pré-determinadas antes do início da soldagem como: 
· Velocidade de soldagem 
· Escolha da combinação arame/fluxo 
· Diâmetro do arame 
· Tipo de junta 
· Distância do bico de contato à peça.
8. SEQUÊNCIA GERAL DE ATIVIDADES
8.1) Ajuste do equipamento de soldagem: 
· O cabeçote, o painel de controle e o carretel são montados em um dispositivo móvel. 
· O caminho a ser percorrido pelo equipamento deve estar livre e disponível. 
· A fonte de soldagem é conectada à rede elétrica. São conectadas, através de cabos elétricos, a fonte de soldagem ao cabeçote e à peça de trabalho.
8.2) Preparação das peças de trabalho:
· Determina-se o tipo de junta mais adequado para a solda a ser executada. 
· Preparam-se e limpam-se as regiões a serem soldadas. 
· Se aplicável, coloca-se o cobre-juntas. 
· As peças a serem soldadas são colocadas em posição para soldagem. 
· Normalmente elas são ponteadas ou presas por dispositivos auxiliares para mantê-las na posição desejada.
8.3) Preparação para a soldagem:
Cada elemento da soldagem por arco submerso tem um efeito sobre a solda concluída. Os valores para a tensão e corrente de soldagem, a composição e o diâmetro do arame de soldagem para o tipo de junta escolhida e o material a ser soldado são determinados das tabelas aplicáveis. É responsabilidade do operador ajustar e verificar as condições adequadas de soldagem e ajustar o equipamento para manter as condições pré-ajustadas e produzir a solda.
A bobina de arame de soldagem é instalada no carretel. A extremidade da bobina é inserida nas roldanas do dispositivo de alimentação de arame e alimentada até alcançar as peças de trabalho. O cabeçote de soldagem é então posicionado de forma que o arame fique pronto para iniciar a solda.
O fluxo requerido é colocado no silo do cabeçote de soldagem. Uma quantidade do fluxo é depositada até cobrir a região de soldagem no ponto inicial da solda. 
Os controles são ajustados para estabelecer as condições adequadas de soldagem: corrente, tensão e velocidade de soldagem.
8.4) A atividade de soldagem: para execução da soldagem no processo arco submerso, o operador deve adotar os seguintes procedimentos: 
· Alinhamento da direção de deslocamento do equipamento com a direção da junta.
· Alinhamento do arame com relação ao centro da junta. 
· Posicionamento do cabeçote no local de início da operação.
· Abertura do arco.
· Supervisão da abertura e interrupção da operação de soldagem, incluindo a verificação e eventuais correções dos parâmetros.
· Extinção do arco.
· Limpeza da camada de escória e preparação para a deposição dos passes seguintes, se for o caso.
Um arco elétrico é estabelecido quando a corrente flui entre o arame e a peça; o dispositivo de alimentação do arame começa a empurrá-lo a uma velocidade de alimentação controlada; o carro inicia seu deslocamento ao longo do cordão de solda (manual ou automaticamente)
O fluxo para soldagem por arco submerso é alimentado através do tubo do silo e distribui-se continuamentesobre o cordão de solda por uma pequena distância à frente da região de soldagem.
 Figura 5 – Processo de soldagem a arco submerso Fonte: ESAB(4).
O intenso calor desenvolvido pela passagem da corrente de soldagem funde a extremidade do arame e as bordas adjacentes das peças de trabalho, criando uma poça de metal fundido. Esta poça está num estado líquido bem fluido e é turbulenta. Por essas razões, qualquer escória ou quaisquer bolhas de gás são prontamente varridas para a superfície. 
O fluxo para soldagem protege completamente a região de soldagem do contato com a atmosfera. Uma pequena quantidade de fluxo se funde. Essa porção fundida tem várias funções: ela cobre completamente a superfície da solda, evitando a contaminação do metal de solda por gases atmosféricos; dissolve e, portanto, elimina as impurezas que se separam do metal fundido e flutuam em sua superfície; e também pode ser o agente de adição de certos elementos de liga. 
A combinação de todos esses fatores resulta em uma solda íntegra, limpa e homogênea.
À medida que o cordão de solda é constituído, a parte fundida do fluxo se resfria e endurece, formando um material duro e vítreo, que protege a solda até seu resfriamento, sendo normal seu completo destacamento da solda. 
Desde que adequadamente executadas, as soldas por arco submerso não apresentam fagulhas, tornando desnecessários equipamentos de proteção contra a radiação. Não há respingos a serem removidos.
9. PARÂMETROS –
Durante as várias fases do processo, é necessário compatibilizar todas as variáveis envolvidas. Assim, por exemplo:
· Na fase de projeto, tomam-se em consideração o tipo e espessura do metal de base e as propriedades requeridas para a junta soldada. 
· Na fase de produção, consideram-se o tipo de equipamento disponível, o projeto da junta, o posicionamento da peça e do eletrodo. 
· São muito relevantes, também, os parâmetros primários tais como: 
· Corrente e tensão, 
· velocidade de soldagem, 
· polaridade, 
· combinação eletrodo-fluxo, diâmetro do eletrodo, distância entre o bico e a ponta do eletrodo ou extensão livre do eletrodo, distribuição e altura da camada de fluxo.
A fim de aumentar a produtividade e facilitar operações específicas existem variantes do processo de soldagem ao arco submerso. São elas:
9.1) “Twin arc” (arcos gêmeos ou paralelos) = trabalha com um ou mais eletrodos, usando uma ou mais fontes de energia soldando, simultaneamente. Essa variante fornece menor penetração, baixa diluição e alta taxa de deposição. É empregado na execução de revestimentos e soldagem de chanfros largos com mata-junta.
Figura 6 – Soldagem arco submerso. Fonte: TELECURSO 2000, Volume 1.
9.2) “Tandem arc” (arcos em série) = usa dois ou mais eletrodos, soldando em linha e simultaneamente e cada um tem sua fonte de energia e controles separados. Devido aos problemas criados por efeito de campos magnéticos, os eletrodos “rebocados” possuem fontes de corrente alternada (CA). Assim, é comum que o eletrodo “guia” trabalhe com CC+, que garante melhor penetração, e que os demais eletrodos trabalhem com CA, o que garante o enchimento e o melhor acabamento do cordão.
Figura 7 – Soldagem arco submerso. Fonte: TELECURSO 2000, Volume 1.
9.3) Eletrodo em fita = é a variante na qual o eletrodo é substituído por uma fita metálica de 0,5 mm de espessura e 30 a 120 mm de largura. Nela, a diluição é muito baixa e o cordão de solda tem aproximadamente a largura da fita. Esse fato indica o processo para revestimento de grandes áreas.
Figura 8 – Soldagem arco submerso. Fonte: TELECURSO 2000, Volume 1.
9.4) Adição de pó metálico = é a variante na qual uma camada de pó de ferro (mais comum) é depositada antes do fluxo com a função de aumentar a taxa de deposição. Nessa variante, o arco elétrico funde o arame-eletrodo, o metal de base e o pó, formando uma junta única.
Figura 9 – Soldagem arco submerso. Fonte: TELECURSO 2000, Volume 1.
9.5) Outras variantes são:
· Soldagem com elevado “stick out”, que permite aumentar a taxa de deposição através do efeito Joule.
· Soldagem em chanfro estreito (“narrow gag”), que permite a soldagem de componentes de grande espessura com pequena abertura de raiz e ângulo de soldagem com inclinação entre 5º - 10º e com o uso de cabeçotes especiais.
10. TIPOS DE SOLDAGEM POR ARCO SUBMERSO
Existem 3 tipos de soldagem por arco submerso:
· Soldagem automática - não existe a necessidade da regulagem dos controles pelo operador. As peças de trabalho podem ou não serem carregadas pelo próprio equipamento.
· Soldagem semiautomática - apenas parte do processo é automatizado, como a taxa de alimentação do arame ou do fluxo. O restante é feito de forma manual por um operador, no qual ele controla os ângulos de trabalho, a velocidade de deslocamento da tocha, entre outras variáveis.
· Soldagem mecanizada - a máquina realiza todo a operação da soldagem, mas, o processo ainda precisa ser monitorado por um operador, que será responsável por posicionar as peças a serem soldadas, reabastecer o fluxo, regular os controles e definir as velocidades de deslocamentos.
11. CONSUMÍVEIS 
A combinação do metal de base com o procedimento de soldagem, o eletrodo e o fluxo de soldagem adequados determina as propriedades mecânicas do cordão de solda. 
11.1) Arames para soldagem -
Os arames utilizados no processo e nas aplicações de arco submerso são fornecidos em carretéis ou bobinas com diferentes tamanhos na forma de arames sólidos, tubulares, ou fitas.
Para facilitar a escolha correta, são utilizadas no Brasil as especificações AWS e ASME através de um sistema de letras e números. 
As classificações AWS e ASME são idênticas e apenas informam as propriedades mecânicas do metal depositado pela combinação eletrodo/fluxo e a composição química do depósito. Nestas classificações a letra “F” designa fluxo e a letra “E” indica as características do arame eletrodo.
Normalmente, os eletrodos para soldagem ao arco submerso são arames sólidos (arame nú ou fita), fornecidos em carretéis e bobinas, com diâmetros que variam entre 1,6 e 6,4 mm. Eles permitem soldagem com elevadas densidades de corrente, dependendo do tipo e quantidade de soldas a realizar. 
São produzidos por trefilação e podem ser revestidos superficialmente com cobre (uma película aplicada durante a sua preparação) , para proteger o arame de aço carbono contra a oxidação e melhorar o contato elétrico.
Em aplicações especiais, eles podem ter a forma de fita ou de tubo. A especificação dos arames pode ser feita de acordo com a composição química. Por essa classificação, os arames-eletrodos são divididos em três grupos: baixo (L), médio (M) e alto (H) teor de manganês. 
Além disso, os eletrodos de cada grupo podem apresentar diferentes teores de carbono e altos ou baixos teores de silício. Os eletrodos com maiores teores de carbono, manganês e silício produzem cordões com maior resistência e dureza. Os eletrodos com maior teor de silício são adequados para os cordões obtidos com elevadas velocidades de soldagem, porque o silício aumenta a fluidez da poça de fusão.
Carbono e manganês são os elementos de liga mais comuns, com adições de Si, Mo, Ni, Cr, Cu e outros elementos adicionados para aumentar a resistência mecânica e controlar as propriedades mecânicas a altas ou baixas temperaturas. Adições de manganês e silício também auxiliam na eliminação da porosidade gerada pelo gás CO.
A escolha do arame adequado é feita de acordo com a aplicação, ou seja, a espessura do metal de base, requisitos mecânicos, químicos e metalúrgicos. No caso dos aços inoxidáveis, os arames ou fitas são escolhidos conforme as diferentes aplicações.
A Tabela III mostra a composição química típica e as especificações aplicáveis dos arames ESAB.
Tabela III - Composição química de arames Fonte: ESAB (4).
11.2) Fluxos –
A soldagem ao arco submerso não pode ser realizada sem o fluxo de soldagem que recobre o arco, protegendo a solda da contaminação atmosférica. 
O fluxo de soldagem é um compostogranulado formado por uma mistura de óxidos e outros minerais e, eventualmente, ferro-ligas. Dependendo da quantidade relativa de óxidos presentes no fluxo, ele pode ser classificado como ácido, neutro ou básico. De um modo geral, os fluxos mais básicos tendem a reduzir os teores de oxigênio, enxofre e fósforo no metal depositado, o que melhora as propriedades mecânicas, como a resistência à fratura frágil. 
O tamanho das partículas que compõe o fluxo é um dado importante, porque ele afeta o nível de corrente usada. Em geral, uma corrente mais alta é usada com um fluxo mais fino a fim de que se obtenha um arco estável e soldas mais largas e planas. 
Outras variáveis que influenciam na escolha do tamanho da partícula são o tipo do fluxo, a velocidade de soldagem e o tipo de solda que se quer obter. 
A escolha de um fluxo é sempre feita em combinação com a escolha do arame eletrodo. Essa combinação é que define as propriedades finais do metal depositado. Ambos são especificados de acordo com normas da AWS (American Welding Society): a A 5.17-80 (para eletrodos de aço doce e fluxos compatíveis) e a A 5.23-80 (para eletrodos de aço de baixa liga e fluxos correspondentes). 
Os fluxos possuem diversas funções na soldagem a arco submerso, entre elas: 
· Estabilizar o arco elétrico 
· Fornecer elementos de liga para o metal de solda 
· Desoxidar o metal de solda => influencia no aspecto e forma no cordão de solda 
· Escorificar as impurezas => limpar as impurezas do metal soldado
· Moldar o cordão de solda 
· Proteger a poça de fusão de qualquer tipo de contaminação externa;
De acordo com o processo de fabricação, os fluxos podem ser divididos em dois grupos: 
· Os primeiros são produzidos pela mistura de seus componentes em fornos elétricos ou queimadores. A massa após o resfriamento, é moída, peneirada a uma granulometria determinada e em seguida o fluxo é embalado em sacos ou tambores. 
· Os fluxos não fundidos podem ser subdivididos em fluxos misturados ou sinterizados, sendo este último o mais utilizado. Na fabricação do fluxo aglomerado, os componentes em forma de pó são misturados e com adição de um silicato com elemento ligante são granulados e posteriormente secados em forno. É necessário que a estocagem seja feita em embalagens fechadas e em ambientes secos com umidade relativa a máxima de 50% ou a utilização de estufas para esta finalidade.
Caso o fluxo absorva umidade excessiva, deverá ser ressecado em fornos apropriados com temperaturas controladas indicadas pelo fabricante. 
Conforme a sua capacidade de alterar a composição química do metal de solda, os fluxos podem ser classificados como: neutros, ativos ou ligados.
· Os fluxos neutros, não alteram significativamente a composição química do metal de solda, sendo indicado para soldagem em múltiplos passos. Consequentemente, a resistência mecânica do depósito de solda não é significativamente alterada pela quantidade fundida de fluxo, que varia com a tensão de soldagem. O uso principal dos fluxos neutros é em soldas multipasse de peças com espessuras acima de 25 mm. Esses fluxos apresentam maior sensibilidade à porosidade e às trincas.
· Os fluxos ativos são definidos pelo ASME/AWS como "aqueles que contêm pequenas quantidades de manganês, silício ou ambos, que são desoxidantes adicionados ao fluxo para melhorar a resistência à porosidade e a trincas causadas pelos contaminantes no metal de base ou dele provenientes". Normalmente, o uso desses fluxos fica restrito a peças com espessuras menores que 25 mm, sendo aplicável a soldas monopasse ou com poucos passes. Maiores tensões de soldagem causam aumento significativo do consumo de fluxo, aumentando os teores de manganês e/ou de silício no depósito de solda e, consequentemente, aumentando também sua resistência mecânica e dureza e diminuindo sua tenacidade.
· Os fluxos ligados podem ser definidos como aqueles que contêm, além de manganês e silício, elementos de liga tais como: cromo - níquel - molibdênio – cobre. As principais aplicações dos fluxos ligados são aços de baixa liga e revestimento duro.
Dois fatores influenciam a escolha do fluxo: 
· Características de desempenho = incluem facilidade de remoção da escória, capacidade de remoção de óxidos e carepa, capacidade de condução de corrente elétrica, possibilidade de uso de vários arames e possibilidade de aplicação de corrente alternada.
· Propriedades mecânicas = são de importância primária para muitas aplicações críticas tais como vasos de pressão e serviços a baixas temperaturas. Para essas soldas, deve haver um compromisso das características de desempenho para satisfazer às propriedades mecânicas requeridas.
Os fluxos para soldagem por arco submerso são escolhidos para satisfazer aos requisitos de propriedades mecânicas em conjunto com um arame particular e também para atender às necessidades de desempenho de cada aplicação.
Como as propriedades do metal de solda depositado pelo processo de arco submerso são afetadas pelo tipo de fluxo empregado, é necessário aplicar uma classificação separada para cada combinação arame-fluxo. Um arame pode ser classificado com vários fluxos.
A seguir são mostrados os dois sistemas de classificação de combinações arame-fluxo da norma AWS, segundo indicação da ESAB (4):
A mesma publicação da ESAB (4), recomenda que a escolha de arames e fluxos para usos específicos, devem ser atendidas algumas características de desempenho: 
· Facilidade de remoção da escória; 
· Capacidade de soldar sobre óxidos e carepa; 
· Possibilidade de soldar a altas velocidades; 
· Desempenho com vários arames; 
· Preço e consumo de fluxo com as propriedades mecânicas necessárias. 
Evidentemente, com o compromisso da combinação arame-fluxo atender às propriedades mecânicas requeridas com o melhor desempenho possível na soldagem, o que para a maior parte das indústrias, tais como caldeiraria, naval e automotiva, pode ser simplificada. 
O exemplo seguinte, também proposto pela ESAB (4), ilustra o que pode ser feito com a pré-seleção de combinações simplificadas de arame-fluxo para a maioria das aplicações de soldagem de alta qualidade de aços carbono conforme figura 6, abaixo:
 Figura 10 – Combinações de arames e fluxos. Fonte: ESAB(4).
12. A NECESSIDADE DE SUPORTE PARA O METAL DE SOLDA FUNDIDO 
A soldagem por arco submerso forma um grande volume de metal fundido que permanece fluido por um período de tempo considerável. É essencial que esse metal fundido seja suportado e contido até sua completa solidificação, pelo uso de cobre-juntas para assegurar o suporte ao metal fundido. 
Existem cinco modos comumente empregados para suportar o metal de solda fundido. Os dois primeiros empregam cobre-juntas temporários que são removidos após o término da soldagem. Nos outros três, o cobre-juntas torna-se parte integrante da junta soldada.
· Cobre-juntas não consumível = cobre-juntas de cobre é frequentemente utilizado como cobre-juntas não consumível na soldagem dos aços. É empregado quando o metal de base não tem massa suficiente para prover um suporte adequado ao metal de solda ou quando deve ser obtida uma penetração completa em apenas um passe. O cobre-juntas de cobre é particularmente útil na soldagem de peças de pequena espessura. Vários tipos de cobre-juntas de cobre são mostrados na Figura 7, seguinte: 
Figura 11 - Diversos tipos de cobre-juntas não consumíveis, de cobre. Fonte: ESAB (4).
· Cama de fluxo = a ESAB indica o fluxo OK Flux 350 como o mais adequado para uso. A cama de fluxo deve ser pressionada uniformemente contra a base da junta por uma mangueira inflada com água ou ar comprimido. O fluxo é depositado sobre a mangueira (Figura 8). No entanto observe-se que:
a) Com o uso da cama de fluxo podem ser toleradas maiores irregularidades de montagem que com outros tipos de cobre-juntas, porque o material granulado conformar-se-á melhor à base da peça.
b) Pressão excessiva para manter o fluxo granulado contra a base da juntatende a produzir concavidade na raiz.
 Figura 12 - Cama de fluxo. Fonte: ESAB (4).
· Junta sem abertura de raiz e passe de selagem = juntas sem abertura de raiz e passes de selagem são os métodos mais empregados para obter suporte para o metal de solda. 
Numa junta sem abertura de raiz, o nariz deve ser espesso o suficiente para suportar o primeiro passe de solda sem perfurar o chanfro e alcançando a penetração requerida. Essa técnica é empregada em juntas de topo (com ou sem chanfro) e juntas em ângulo (inclusive juntas sobrepostas e em “T”). Algumas vezes, são usados cobre-juntas suplementares. É da maior importância que as faces da junta estejam fortemente pressionadas no ponto de máxima penetração da solda.
O passe de selagem pode ser realizado por outros processos de soldagem, empregando arames tubulares ou eletrodos revestidos (veja a Figura 9). Os passes subsequentes ao passe de selagem, podem ser executados do mesmo lado (para espessuras abaixo de 12,5 mm) ou do lado oposto nos demais casos.
Figura 13 - Passe de selagem. Fonte: ESAB (4).
Eletrodos revestidos são frequentemente empregados em passes de selagem, quando não for conveniente aplicar outras técnicas de cobre-juntas devido à inacessibilidade, preparação ou montagem deficiente da junta ou mesmo dificuldade de girar o conjunto ( Figura 10). 
 Figura 14 - Diversos tipos de passe de selagem. Fonte: ESAB (4).
O cordão soldado com eletrodo revestido pode permanecer como parte integrante da junta se atender aos requisitos de qualidade ou pode ser removido por goivagem, lixamento ou usinagem, após execução da solda por arco submerso. Quando a solda realizada com eletrodo revestido tiver que ser removida, deposita-se – posteriormente - um cordão permanente com arco submerso. Para passes de selagem, é recomendado um eletrodo revestido de baixo hidrogênio.
· Cobre-juntas metálico consumível = a solda penetra e funde o material do cobre-juntas, que se torna temporária ou permanentemente parte integrante do conjunto. Podem ser empregadas tiras de material compatível com o metal a ser soldado ou a junta pode ser localizada de tal modo que uma parte da estrutura forme o cobre-juntas (Figura 11). É importante que as superfícies de contato estejam limpas e coladas uma à outra, de modo a evitar porosidade e vazamento de metal líquido.
Figura 15 - Cobre-juntas metálicos consumíveis. Fonte: ESAB (4). Fonte: ESAB (4).
13. LIMPEZA DA JUNTA
É de fundamental importância que a junta esteja limpa. Qualquer material que produza gases quando aquecido pelo calor da soldagem como óleo, graxa, água, tinta, óxidos ou carepa deve ser removido. A carepa de usina ou mesmo marcas de lápis térmico ou marcadores podem causar problemas. A limpeza é particularmente importante na soldagem de peças de pequena espessura a altas velocidades de soldagem. 
Métodos de limpeza – 
· Limpeza a chama: empregada para remover óxidos, carepa e umidade, é um dos mais eficientes meios de eliminar porosidade na soldagem por arco submerso. Já que não há aquecimento pela radiação do arco precedendo a solda e as velocidades de soldagem são muito altas, a limpeza a chama é mesmo mais importante que em processos por arco aberto. Em algumas aplicações, uma tocha de aquecimento é montada diretamente no equipamento de solda. A seção mais aquecida do núcleo da chama deve atuar no cordão de solda. A região de solda iminente deve ser aquecida a uma temperatura acima de 200°C para evitar a condensação de umidade proveniente dos gases evoluídos na junta. 
· Lixamento: pode ser empregado para remover a carepa de usina ou óxidos grosseiros. As lixadeiras podem ser operadas manualmente ou por equipamentos semiautomáticos. Devem sempre ser usados óculos de proteção e também é essencial que seja escolhido o disco abrasivo adequado para a velocidade à qual a lixadeira vai operar. 
· Escova rotativa: é útil na remoção de finas camadas de óxido e alguma sujeira. Alguns tipos de tinta podem ser removidos com a escova rotativa, mas geralmente são necessários um removedor, limpeza a chama ou lixamento. 
· Removedores: devem ser aplicados em superfícies pintadas, seguidos de escovamento e lavagem com um solvente volátil. Deve ser observado o perigo do manuseio de solventes. Tintas podem ser algumas vezes removidas com escova, mas as superfícies devem ser cuidadosamente examinadas para garantir que a tinta tenha sido totalmente removida.
· Jateamento: remove prontamente óxidos grosseiros, carepa de usina e tintas. Bordas cortadas não são limpas satisfatoriamente com esse método. Devem ser asseguradas aos operadores ventilação adequada e proteção para os olhos. 
· Decapagem: pode ser empregada para remover carepa de usina e oxidação grosseira. O banho decapante deve conter inibidores e deve ser aplicado um agente apassivador para evitar a absorção de hidrogênio. 
· Desengraxe: aplicado especialmente na limpeza de peças conformadas a frio.
14. TIPOS BÁSICOS DE JUNTAS 
O tipo de junta escolhido para qualquer atividade de soldagem pode afetar: a qualidade e a resistência da solda; o custo da mão-de-obra e de materiais; o tempo e as despesas envolvidas na preparação, nos dispositivos e no posicionamento das peças. 
A escolha do tipo de junta adequado depende de vários fatores, tais como: espessura e material da junta; propriedades físicas almejadas na junta; tamanho das peças sendo soldadas; acessibilidade da junta; ajuste a ser obtido; equipamento disponível para a preparação do bisel; número de peças a serem soldadas; especificações ou códigos aplicáveis. 
Alguns tipos de juntas empregadas na soldagem por arco submerso: juntas de topo - juntas sobrepostas - juntas em ângulo - juntas de canto.
15. TRATAMENTOS TÉRMICOS - PREPARAÇÃO PARA A SOLDAGEM
Tratamentos térmicos raramente são requeridos para aços de baixo carbono ou estruturais, embora sejam ocasionalmente empregados para evitar empenamento ou para garantir baixa dureza para usinagem. 
Durante a soldagem de aços de alto carbono ou de alta liga, no entanto, existe o perigo de que o depósito de solda e a zona termicamente afetada contenham altos percentuais de martensita, um constituinte duro do aço. 
Tais soldas possuem alta dureza e baixa ductilidade e podem mesmo vir a trincar durante o resfriamento. O objetivo do pré-aquecimento e do pós-aquecimento é manter o teor de martensita da solda a um nível mínimo. De ambos os tratamentos resultam melhor ductilidade, baixa dureza e menor probabilidade de fissuração durante o resfriamento. 
Assim, se os tratamentos térmicos devem ou não ser aplicados depende do teor de carbono e de outros elementos de liga no metal sendo soldado. Se corpos de prova soldados sem tratamento térmico apresentarem baixa ductilidade ou dureza muito alta, é indicativo da necessidade de pré-aquecimento ou pós-aquecimento. 
15.1) Pré-aquecimento = um método simples para determinar a necessidade de preaquecimento de uma solda é o do carbono equivalente (Ceq). A temperabilidade de um aço está relacionada ao seu teor de carbono acrescido dos teores de certos elementos de liga. Determina-se o teor aproximado de outros elementos de liga que produzem a mesma dureza que 1% de carbono. 
Então, uma indicação da temperabilidade, designada por carbono equivalente (Ceq), pode ser calculada pela Equação [1]: 
Equação [1] é válida quando os teores estão dentro das faixas: 
· %Csão especialmente recomendados para a soldagem de seções espessas. Entretanto, para a maioria dos aços carbono e de baixa liga, apenas o pré-aquecimento pode ser necessário de um modo geral. 
O pré-aquecimento a 120 - 150°C é geralmente empregado na soldagem multipasse em seções de espessura maior que 25 mm para reduzir a susceptibilidade da solda à fissuração. 
15.2) Pós-aquecimento = significa o aquecimento da junta soldada imediatamente após a solda ter sido realizada. É distintamente diferente de outros tratamentos executados após o resfriamento da solda, tais como alívio de tensões, revenimento e recozimento. 
O pós-aquecimento tem a mesma função do pré-aquecimento. Mantém a temperatura da peça em um nível suficientemente elevado de tal maneira que a junta soldada resfrie lentamente. Assim como no pré-aquecimento, o resultado é uma ductilidade maior na solda. 
Raramente é aplicado de forma isolada; é quase sempre conjugado com o pré-aquecimento, sendo mais frequentemente empregado em aços altamente temperáveis, mas algumas vezes é utilizado em aços menos temperáveis se for difícil a aplicação de um pré-aquecimento adequado devido à dimensão das peças sendo soldadas. 
Por essa razão, a Tabela V pode ser considerada confiável somente se o aquecimento for aplicado imediatamente após a solda ter sido executada. 
 Tabela V - Tempos de temperaturas de pós-aquecimento para aços temperáveis. Fonte: ESAB (4).
15.3) Outros tratamentos térmicos = além do pré-aquecimento e do pós-aquecimento, vários outros tratamentos térmicos são empregados em juntas soldadas para influenciar nas propriedades do metal de solda: 
· Alívio de tensões = seguindo a atividade de soldagem, o resfriamento e a contração do metal de solda originam tensões na solda e nas regiões adjacentes. O objetivo do alívio de tensões é reduzir essas tensões. Esse tratamento leva a junta soldada a uma condição mais durável; a ductilidade é aumentada sobremaneira, embora a resistência mecânica diminua ligeiramente. 
Tipicamente, o alívio de tensões consiste no aquecimento da peça a uma temperatura em torno de 600°C e mantê-la por uma hora para cada 25 mm de espessura (Tabela VI). 
O conjunto é então resfriado lentamente em ar calmo até 300°C. Se temperaturas altas como 600°C forem impraticáveis, podem ser empregadas temperaturas mais baixas com um tempo de encharcamento mais longo. 
 Tabela VI - Tempo e temperatura de alívio de tensões. ESAB (4).
· Recozimento pleno = o recozimento pleno possui outra função adicional em relação ao alívio de tensões simples. Além de levar a peça soldada a uma condição sem tensões, o recozimento pleno assegura ductilidade e baixa dureza da solda e da zona termicamente afetada. Esse tratamento térmico consiste no aquecimento do conjunto até sua faixa crítica (840°C até 1.000°C) e resfriá-lo no forno.
· Normalização = esse tratamento é na realidade uma outra forma de recozimento. As temperaturas utilizadas são as mesmas que no caso do recozimento, mas a normalização pressupõe resfriamento em ar calmo até a temperatura ambiente em vez de resfriamento no forno. As tensões internas são aliviadas, porém, a solda não fica com as mesma ductilidade e baixa dureza obtidas com o recozimento pleno.
Esses tratamentos são similares de dois pontos de vista. Primeiro, usualmente requerem temperaturas mais altas que o preaquecimento e o pós-aquecimento. Segundo, embora sejam atividades de "pós-aquecimento" - no sentido de que são aplicados após a solda ter sido executada - diferem do pós-aquecimento no fato de que a solda é deixada resfriar antes que o tratamento seja iniciado. São largamente utilizados em soldas de aços carbono e de aços de baixa liga.
16. DESCONTINUIDADES ou DEFEITOS
· Mordeduras: podem ser ocasionadas por excesso de voltagem, preparação incorreta das juntas, corrente inadequada, posição errada do arame eletrodo, velocidade de avanço muito baixa. 
· Porosidade: surge quando se emprega uma velocidade de soldagem inadequada, fluxo úmido ou insuficiente, metal base contaminado, arame eletrodo oxidado. 
· Inclusões de Escória: acontece quando se utiliza junta inadequada, amperagem ou voltagem excessiva, posição incorreta do arame na junta, fluxo úmido. 
· Trincas: podem surgir devido a preparação errada das juntas, tensões residuais nos conjuntos soldados ou penetração excessiva, combinação fluxo/arame incorreta, falha no controle térmico. 
· Falta de fusão: pode ser ocasionada por intensidade insuficiente de corrente, velocidade de avanço excessiva, junta irregular, diâmetro incorreto do arame, posicionamento errado do arame.
17. CONSIDERAÇÕES SOBRE SEGURANÇA
Com o arco submerso (invisível por que está abaixo do fluxo) a soldagem é normalmente executada sem fumaças, projeções e outros inconvenientes comumente verificados em outros processos de soldagem a arco elétrico.
Daí, não necessitarmos de máscaras e outros dispositivos de proteção a não ser dos óculos de segurança. Eles devem ser escuros para proteção contra clarões no caso de, inadvertidamente, ocorrer abertura de arco sem fluxo de cobertura.
A soldagem a arco submerso pode produzir fumaças e gases tóxicos. É sempre conveniente cuidar para que exista uma ventilação adequada do local de soldagem, especialmente no caso de áreas confinadas.
O operador e outras pessoas relacionadas com a operação do equipamento de soldagem devem estar familiarizados com as instruções de operação do fabricante. Particular atenção deve ser dada às informações de precaução contidas nos manuais de operação.
 FIGURA 16 – Processo SAW - FONTE: INFOSOLDA.
REFERÊNCIAS
1) FELIZARDO, I. Tecnologia da Soldagem. CEFET/MG, 2016.
2) ALUSOLDA. Soldagem por arco submerso, e-book.
Disponível em: https://alusolda.com.br/arco-submerso-arame-defeitos-no-cordao-de-solda-e-principais-aplicacoes/
Acesso: 13/10/2022.
3) Soldagem por arco submerso: Processo, Máquinas e Aplicações / AVENTA.
Disponível em: https://aventa.com.br/novidades/soldagem-arco-submerso
Acesso: 13/10/2022.
4) ESAB. Arco submerso.
Disponível em: https://esab.com/br/sam_pt/esab-university/handbooks/apostila-arco-submerso/
Acesso: 14/10/2022.
5) INFOSOLDA. Processos 5 – Soldagem Arco Submerso.
Disponível em: https://infosolda.com.br/wp-content/uploads/Downloads/Artigos/processos_solda/2013-10-15-soldagem-a-arco-submerso.pdf
Acesso: 20/10/2022.
6) TELECURSO 2000. Processos de Fabricação - aula 17. Volume 1, 
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