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Mário Bittencourt - 2016.1 1 Fundamentos do Processo Eletrodo Revestido Docente: Mário Bittencourt Pressão a Frio Difusão Atrito Forjamento Ultra-Som Explosão MECÂNICA Gás Mistura Exotérmica Hidrogênio Atômico QUÍMICA LASER Radiação Eletromagnética Resistência Elétrica Pontos Costura Projeção Topo Centelhamento Percussão Alta Frequência Eletro Escória Resistência Elétrica Revestido MIG/MAG TIG Arame Tubular Eletrodo de Carvão Eletrogas Arco Plasma Arco Elétrico ELÉTRICA FONTE DE ENERGIA Feixe Eletrônico Arco Submerso Eletrodo Mário Bittencourt - 2016.1 2 Sumário Fundamentos do Processo Instalação do Processo Eletrodo Revestido Fabricação dos Eletrodos Revestimento Especificação AWS Manuseio dos Eletrodos Aplicação do Processo Vantagens e Desvantagens Defeitos Bibliografia “Operação que tem por objetivo a união de duas ou mais peças, produzida por aquecimento (calor) até uma temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição, assegurando entre as peças uma perfeita continuidade metálica e mantendo, por conseqüência, suas propriedades.” Definição de Soldagem Mário Bittencourt - 2016.1 3 No Processo Eletrodo Revestido o calor necessário para a soldagem provém do arco elétrico, que é estabelecido entre um eletrodo revestido e a peça a ser soldada. Fundamentos do Processo Fonte de Energia Eletrodo Cabo de Solda Grampo Metal Base Cabo Obra Máscara Fundamentos do Processo Rede Elétrica Mário Bittencourt - 2016.1 4 Fundamentos do Processo O eletrodo funde-se no arco elétrico (sendo consumido), fornecendo metal de adição para a soldagem. O Eletrodos Revestido tem uma alma metálica e um revestimento externo constituído por materiais minerais de composição variada, homogeneizados e aglomerados por um ligante, via de regra silicato de sódio ou potássio. ALMA METÁLICA REVESTIMENTO Fundamentos do Processo Mário Bittencourt - 2016.1 5 Fundamentos do Processo Alma ou núcleo do eletrodo, com diâmetro que varia de 1,5 a 8 mm, conduz a corrente elétrica e forma a maior parte do metal de solda. Revestimento do eletrodo reveste a alma com uma camada de material apropriado (0,5 a 5 mm). PONTA DE PEGA (extremidade não revestida) REVESTIMENTO ALMA (núcleo metálico) Uma das extremidades não contém revestimento, para possibilitar fixação no porta eletrodo; A outra extremidade o revestimento termina no final do eletrodo, ficando descoberta a seção transversal, para poder dar origem à abertura do arco. Fundamentos do Processo Mário Bittencourt - 2016.1 6 O arco elétrico gera intensa energia, produzindo: A fusão da alma metálico que formará parte do depósito e preenchimento da junta. Fundamentos do Processo A queima do revestimento formará uma atmosfera protetora e uma escória que ira cobrir o cordão de solda, ambas necessárias para a proteção da poça de fusão e do cordão de solda. Juntos, os componentes do revestimento e da alma metálica, são responsáveis pelas propriedades metalúrgicas e químicas do metal de solda. Fundamentos do Processo Mário Bittencourt - 2016.1 7 O nome do processo esta relacionado diretamente ao consumível utilizado, que é o Eletrodo Revestido. Também é conhecido pelas siglas SMAW, que significa “Shielded Metal Arc Welding” (Soldagem a Arco, Metal Protegido) e MMA que significa Manual Metal Arc. Fundamentos do Processo Mário Bittencourt - 2016.1 8 Fundamentos do Processo Mário Bittencourt - 2016.1 9 Fundamentos do Processo Metal Solda Fundido Alma do Eletrodo Revestimento do Eletrodo Gotas Metálicas Escória Metal de Solda Solidificado Direção de Avanço Gás de Proteção Gerado pelo Revestimento Metal de Base Instalação do Processo Eletrodo Revestido Porta Eletrodo Eletrodo Fonte de Energia Cabo Obra Garra Aterramento Metal Base Cabo de Solda Mário Bittencourt - 2016.1 10 Instalação do Processo Eletrodo Revestido Fonte de Energia Fonte de Energia A soldagem com eletrodos revestidos pode empregar tanto corrente alternada (CA) quanto corrente contínua (CC), porém em qualquer caso a fonte selecionada deve ser do tipo CORRENTE CONSTANTE. Mário Bittencourt - 2016.1 11 Fonte de Energia As fontes usadas no processo Eletrodo Revestido são do tipo CORRENTE CONSTANTE. Esse tipo de fonte fornecerá uma corrente de soldagem relativamente constante independentemente das variações do comprimento do arco causadas pelas oscilações da mão do soldador. A corrente de soldagem determina a quantidade de calor proveniente do arco elétrico e, desde que ela permaneça relativamente constante, os cordões de solda serão uniformes em tamanho e em forma. CORRENTE x TENSÃO Devido as características construtivas do equipamento, a tensão do arco se auto ajusta (dentro dos limites da curva da Fonte de Energia). Comprimento do Arco Fonte de Energia A corrente permanece constante dentro dos limites da curva do equipamento. Mário Bittencourt - 2016.1 12 Curva tombante (corrente constante) Fonte de Energia Fonte de Energia CORRENTE x TENSÃO Ao se afastar o eletrodo da junta o comprimento do arco aumenta (devido aumento da tensão) e a corrente se mantém constante. Mário Bittencourt - 2016.1 13 Fonte de Energia CORRENTE x TENSÃO Ao se aproximar o eletrodo o comprimento do arco diminui (devido a redução da tensão) e a corrente se mantém constante. A tendência é o eletrodo grudar na peça. CORRENTE [ A ] Na soldagem com eletrodo revestido a CORRENTE é a variável que se ajusta no equipamento. É determinada conforme a: - Classe e Diâmetro do Eletrodo, - Tipo de Junta e - Posição de Soldagem. Definição do tipo de corrente e polaridade, posição de soldagem e intensidade depende do tipo e diâmetro do eletrodo (catálogo dos fabricantes). Fonte de Energia Mário Bittencourt - 2016.1 14 CORRENTE [ A ] POLARIDADE Corrente contínua polaridade direta (CC-): eletrodo ligado ao polo negativo. Com essa configuração, produz-se uma maior taxa de fusão do eletrodo, associada a uma menor profundidade de penetração. + + Fonte de Energia Mário Bittencourt - 2016.1 15 POLARIDADE Corrente contínua polaridade inversa (CC+): eletrodo positivo e a peça negativa. Com essa configuração, maiores penetrações e menores taxas de fusão do eletrodo são obtidas. + + Fonte de Energia POLARIDADE Na corrente contínua – polaridade inversa (CC+) ocorre um movimento de mesma direção e sentido oposto entre o metal que está sendo transferido para a poça de fusão e o fluxo de elétrons que se dirige para a extremidade do eletrodo. O choque em contracorrente provoca substancial aquecimento das gotas de metal fundido em transferência, resultando num maior aquecimento destas e da própria poça de fusão. Como conseqüência, em CC+ será obtida maiorpenetração. Fonte de Energia Mário Bittencourt - 2016.1 16 POLARIDADE Efeito da polaridade na ponto do eletrodo. Fonte de Energia Fonte de Energia POLARIDADE Corrente alternada (CA): a polaridade alterna a cada inversão da corrente. Com essa configuração, a geometria do cordão, a penetração e a taxa de fusão serão intermediárias em relação àquelas obtidas em CC+ e CC- Mário Bittencourt - 2016.1 17 Fonte de Energia Tipo Transformador Os transformadores fornecem somente corrente alternada. Ausência de sopro magnético. Menor investimento do equipamento. Fonte de Energia Tipo Retificador Transformam a corrente alternada da rede em corrente contínua disponível para a soldagem. Melhor estabilidade do arco. Transferência metálica mais suave Mário Bittencourt - 2016.1 18 Fonte de Energia Tipo Inversor Os inversores fornecem corrente contínua e podem ser portáteis. Fonte de Energia Geradores Os geradores podem fornecer corrente contínua ou corrente alternada. Mário Bittencourt - 2016.1 19 Fonte de Energia SELEÇÃO DA FONTE DE ENERGIA Espessura a ser soldada Diâmetro do eletrodo Corrente x Ciclo de trabalho Tipo de revestimento Recursos do equipamento Dimensões Investimento inicial Assistência técnica Instalação do Processo Eletrodo Revestido Porta Eletrodo Mário Bittencourt - 2016.1 20 Porta Eletrodo Porta Eletrodo É o acessório responsável por fixar firmemente o eletrodo revestido e transmitir por condução a energia elétrica necessária a soldagem. É especificado em função da faixa do diâmetro do eletrodo que pode suportar e da máxima corrente que pode transmitir. Mário Bittencourt - 2016.1 21 Porta Eletrodo Porta Eletrodo Mário Bittencourt - 2016.1 22 Porta Eletrodo Porta Eletrodo Mário Bittencourt - 2016.1 23 Instalação do Processo Eletrodo Revestido Cabo de Solda Cabo Obra Cabos de solda e conexões devem ser dimensionados para a corrente máxima do equipamento e o correspondente Fator de Trabalho e a distância máxima de operação. Fixação Cabo Terra Cabos de Solda Mário Bittencourt - 2016.1 24 Fixação Cabo Terra Cabos de Solda Cabos de solda em relação a corrente de soldagem e o comprimento dos cabos. Fixação Cabo Terra Cabos de Solda F o n te : w w w .e u te c ti c .c o m .b r Mário Bittencourt - 2016.1 25 Instalação do Processo Eletrodo Revestido Garra Aterramento Utilizar o grampo o mais próximo possível do local de soldagem. Utilizar o cabo-obra diretamente no local de soldagem, e nunca em tubulação, pontes rolantes ou em barras longas. A ligação deve ser feita em superfícies de contato limpas. Fixação Cabo Terra Garra de Aterramento Mário Bittencourt - 2016.1 26 Fixação Cabo Terra Garra de Aterramento Garra de Aterramento Mário Bittencourt - 2016.1 27 4.6.1 Não é permitido a utilização de garras de aterramento fabricadas de ligas de cobre. Também, não deve haver contato de qualquer tipo entre peças de cobre (ou suas ligas) e as áreas aquecidas ou fundidas pela soldagem e tratamento térmico, excetuando-se as barras de cobre para proteção lateral da soldagem eletrogás e cobre-juntas de cobre não consumíveis em qualquer processo. Garra de Aterramento Norma Petrobras N-133 Soldagem Rev.M 06/15 Garra de Aterramento Mário Bittencourt - 2016.1 28 Instalação do Processo Eletrodo Revestido Eletrodo Eletrodo Revestido Mário Bittencourt - 2016.1 29 É constituído por uma alma metálica (vareta) coberta por um revestimento que é o responsável pelo fornecimento de algumas propriedades ao cordão soldado. Eletrodo Revestido REVESTIMENTO ALMA METÁLICA Fabricação dos Eletrodos A matéria prima para a alma metálica é um fio-máquina laminado a quente na forma de bobinas, que é posteriormente trefilado a frio até o diâmetro adequado do eletrodo, retificado e cortado no comprimento adequado. A alma metálica tem as funções principais de conduzir a corrente elétrica e fornecer metal de adição para a junta. Mário Bittencourt - 2016.1 30 Fabricação dos Eletrodos Os ingredientes do revestimento são cuidadosamente pesados, misturados a seco (mistura seca). Então é adicionado o silicato de sódio e/ou potássio (mistura úmida) que é compactada em um cilindro e alimentada à prensa extrusora. O revestimento é extrudado sobre as varetas metálicas que são alimentadas através da prensa extrusora a uma velocidade muito alta. Fabricação dos Eletrodos O revestimento é removido da extremidade do eletrodo (ponta de pega) para garantir o contato elétrico, e também da outra extremidade para assegurar uma abertura de arco fácil. PONTA DE PEGA Mário Bittencourt - 2016.1 31 Fabricação dos Eletrodos Os eletrodos são então identificados com a marca comercial e sua classificação antes de entrar no forno de secagem, onde eles sofrem um ciclo controlado de aquecimento para assegurar o teor adequado de umidade antes de embalá-los. Fabricação dos Eletrodos Uma das muitas verificações de qualidade feitas durante o processo de fabricação é o procedimento que garante que a espessura do revestimento e a concentricidade da alma do eletrodo sejam uniformes. Mário Bittencourt - 2016.1 32 Funções do Revestimento Para satisfazer aos diversos requisitos industriais, os eletrodos são produzidos com revestimento diferentes, cujos compostos, quando combinados, conferem aos mesmos propriedades que os tornam mais ou menos aptos para uma dada aplicação. Os revestimentos devem satisfazer e cumprir um grande número de funções, destacando-se as seguintes: - Metalúrgicas - Controle do arco - Operação e manipulação - Mecânicas - Fabricação Funções Metalúrgicas do Revestimento Proteção do metal durante a sua transferência, através da geração de gases e escória. AR H2O O2 Mário Bittencourt - 2016.1 33 Funções Metalúrgicas do Revestimento Desoxidação da poça de fusão. Em certos casos, transferir elementos de liga. Transferir o mínimo possível de hidrogênio para a poça de fusão, pois esse elemento coopera para a produção de trincas e porosidades. Funções do Revestimento no Controle do Arco Possuir elementos com baixo potencial de ionização, de forma a facilitar a ignição e reignição do arco. Regular a penetração. Diminuir a produção de respingos. Mário Bittencourt - 2016.1 34 Funções do Revestimento no Controle do Arco Estabilizar o arco. Funções do Revestimento na Operação e Manipulação do Processo Produzir escória com intervalo de fusão conveniente, solidificando após o metal de solda. Produzir escória com adequada viscosidade. Produzir escória com adequada tensão interfacial com o metal de solda (geometria do cordão). Produzir escória que seja facilmente destacável. Mário Bittencourt - 2016.1 35 Durante a fase de solidificação a escória formada sobre o cordão de solda, é responsável pelo ciclo térmico do cordão de solda. Funções do Revestimento na Operação e Manipulação do Processo Isolamento elétrico, não abre arco lateralmente. Na soldagem manual com eletrodos revestidos, a cratera do revestimento, ou a formação de uma taça na ponta do revestimento, que se estende além da alma metálica, realiza a função de concentrar e dirigir o arco. Funções do Revestimento na Operação e Manipulação do Processo Mário Bittencourt - 2016.1 36 Funções do Revestimento na Fabricação do Eletrodo Os custos dos compostos do revestimento devem ser relativamente baixos. O produto resultante da adição de silicatos aos compostos secos do revestimento que irá revestir a alma deve ser de fácil produção. A extrusão do revestimento deve ser realizada sem dificuldades. Funções do Revestimento na Fabricação do Eletrodo Deve existir adesão suficientemente grande entre o revestimento e a alma. O revestimento deve ser resistente a trincas nas operações de secagem e ressecagem. O revestimento deve ser resistente a deformação. O produto final deve resistir à embalagem, transporte e manipulação. Mário Bittencourt - 2016.1 37 Transferência X Espessura do Revestimento Espessura do revestimento do eletrodo. Transferência X Espessura do Revestimento Transferência do metal de adição. FINO MÉDIO GROSSO Mário Bittencourt - 2016.1 38 Transferência X Espessura do Revestimento Influência da espessura do revestimento no passe de raiz. FINO MÉDIO GROSSO Transferência X Espessura do Revestimento Aparência do cordão. FINO MÉDIO GROSSO Mário Bittencourt - 2016.1 39 Transferência X Espessura do Revestimento Penetração. FINO MÉDIO GROSSO Constituintes do Revestimento Elementos de liga Aglomerantes Formadores de gases Estabilizadores do arco Formadores de fluxo e escória Plasticizantes Mário Bittencourt - 2016.1 40 Mário Bittencourt - 2016.1 41 Ácido Básico Oxidante Celulósico Rutílico Altissímo Rendimento Tipos de Revestimento Mário Bittencourt - 2016.1 42 Revestimento Ácido praticamente não é mais produzido; metal de solda apresenta baixas propriedades mecânicas devido ao alto conteúdo de oxigênio. o metal de solda produzido é muito suscetível a trincas de solidificação e, portanto, os elementos carbono, enxofre e fósforo devem se encontrar em baixos teores. gera escória em grande quantidade e facilmente destacável. Revestimento Básico média penetração; geralmente apresenta as melhores propriedades mecânico metalúrgicas entre todos os eletrodos, destacando-se a tenacidade; escória fluida e facilmente destacável; requer ressecagem a temperaturas relativamente altas; após algumas horas de contato com a atmosfera, requer ressecagem por ser altamente higroscópico; Mário Bittencourt - 2016.1 43 Revestimento Oxidante baixa penetração propriedades mecânicas baixa, principalmente a tenacidade. produz escória oxida, abundante e de fácil destacabilidade. não indicado para aplicações de risco elevado. bastante utilizado na soldagem subaquática. alta penetração alto nível de H2 no metal depositado impede o uso em materiais sujeitos a trincas por hidrogênio; pouca escória, facilmente destacável não devem ser ressecados elevada produção de gases (CO2, CO, H2, H2O) da combustão dos materiais orgânicos (principalmente a celulose); Revestimento Celulósico Mário Bittencourt - 2016.1 44 média penetração o metal de solda pode apresentar um nível de hidrogênio alto (até 30 ml/100g) escória de rápida solidificação, facilmente destacável requer ressecagem revestimento apresenta até 50% de rutilo (TiO2) Revestimento Rutílico Altíssimo Rendimento média penetração reduz a tenacidade do metal de solda. aumenta a fluidez da escória, devido à formação de óxido de ferro; requer ressecagem boa estabilidade do arco; possuem altas taxas de deposição; possibilidade de soldar por gravidade (arraste); Mário Bittencourt - 2016.1 45 Especificação AWS As normas AWS especificam as propriedades mínimas ou faixas dos consumíveis para soldagem dando a eles uma determinada classificação, Os testes / ensaios requeridos pelas especificações AWS são para determinar a composição química, propriedades mecânicas e sanidade do metal de solda, nível de umidade para os eletrodos de baixo hidrogênio e aplicabilidade do consumível. Especificação AWS As normas AWS classificam os consumíveis pelos resultados do metal depositado, sem diluição com o metal de base, não sendo portanto caracterizada como uma junta soldada. Muitos detalhes dos consumíveis para soldagem a arco encontram-se nestas especificações sendo portanto importante conhecê-las e utilizá-las como referências nas definições do consumíveis e processos de soldagem. Mário Bittencourt - 2016.1 46 Especificação AWS Mário Bittencourt - 2016.1 47 Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB Mário Bittencourt - 2016.1 48 Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB 0 Posição de Soldagem: 1 > todas as posições 2 > horizontal e plana 3 > plana 4 > plana, sobre-cabeça, horizontal, vertical descendente Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB Mário Bittencourt - 2016.1 49 Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB 0 0 Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB 0 0 0 0 Mário Bittencourt - 2016.1 50 Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB 0 0 0 0 Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB Mário Bittencourt - 2016.1 51 Eletrodo Resistência a tração mínima de 70 ksi Posição de Soldagem 1=todas as posições, 2=horizontal e plana, 3=plana, Especificação AWS A5.1 (aço carbono) E 70 1 8 1 H4 R Requisitos de teste de umidade absorvida Requisitos de Hidrogênio Difusível 8 ml > H2 > 4 ml = H8 4 ml > H2 = H4 16 ml > H2 > 8 ml = H16 Atende requisitos mais exigentes de Tenacidade e Ductlidade Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB Mário Bittencourt - 2016.1 52 Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB Especificação AWS Fonte: Catálogo Eletrodos Revestidos ESAB Mário Bittencourt - 2016.1 53 Especificação ASME A American Society of Mechanical Engineers (ASME) utiliza na íntegra as especificações de eletrodos da AWS adicionando as letras SF antes do número da especificação. Então, a especificação AWS A5.1 transforma-se na especificação ASME SFA5.1. Tanto a classificação quanto os requisitos são os mesmos. COMPRIMENTO DO ELETRODO MARCA COMERCIAL NORMA APLICADA DIÂMETRO DA ALMA CATALOGO ESAB Mário Bittencourt - 2016.1 54 Manuseio dos Eletrodos Os eletrodos revestidos são muito higroscópicos e necessitam de cuidados especiais para que suas características não sejam afetadas. A umidade pode causar: - porosidades - trincas - arco instável, - respingos e - acabamento ruim. Mário Bittencourt - 2016.1 55 Manuseio dos Eletrodos HIDROGÊNIO DIFUSÍVEL O teor de hidrogênio difusível é normalmente medido em um volume do gás hidrogênio (em ml) nas condições normais de temperaturae pressão para cada cem gramas (100 g) de metal depositado. Manuseio dos Eletrodos HIDROGÊNIO DIFUSÍVEL O International Institute of Welding (IIW) classifica os teores de hidrogênio difusível nos diversos níveis conforme a tabela abaixo. Mário Bittencourt - 2016.1 56 As embalagens são consideradas NÃO estanques. Os eletrodos em estoque devem ser armazenados em estufa. Manuseio dos Eletrodos Os eletrodos devem ser submetidos à secagem antes da sua utilização, dependendo do tipo de revestimento. Deve ser realizada manutenção da secagem dos eletrodos em utilização. A secagem pode ser dispensada nos casos de embalagens projetadas visando a estanqueidade, mas deve ser verificado sempre as normas em utilização. Manuseio dos Eletrodos Mário Bittencourt - 2016.1 57 Manuseio dos Eletrodos Manuseio dos Eletrodos Mário Bittencourt - 2016.1 58 Assim, os eletrodos revestidos devem ser ARMAZENADOS em estufas, com tempeturatura e umidade controladas; Os eletrodos revestidos devem ser submetidos a operações de SECAGEM e de MANUTENÇÃO desta secagem, sempre que recomendado nas normas e/ou orientações do fabricante. Manuseio dos Eletrodos Armazenamento Quando armazenadas na posição vertical, as embalagens de eletrodos revestidos devem ser posicionadas com as pontas de abertura de arco voltadas para cima. A ordem de retirada de embalagens deve seguir o FIRST IN – FIRST OUT (“FIFO”); Os eletrodos devem ser dispostos em prateleiras no interior da estufa; Mário Bittencourt - 2016.1 59 Estufa para Armazenamento Pode ser um compartimento fechado de um almoxarifado, que deve conter aquecedores elétricos e ventiladores para circulação do ar quente entre as embalagens. Armazenamento - Norma N-133 4.7.11 Os eletrodos revestidos, eletrodos nus, eletrodos tubulares, varetas e fluxos em sua embalagem original devem ser armazenados sobre estrados ou prateleiras. Mário Bittencourt - 2016.1 60 Armazenamento - Norma N-133 As seguintes condições, no interior da estufa, devem ser observadas: a) a temperatura deve ser, no mínimo, 10 °C acima da temperatura ambiente, mas sempre igual ou superior a 20 °C e não ultrapassando 40 ºC; b) a umidade relativa do ar deve ser no máximo 50 %; c) se o fabricante do consumível indicar valores de temperatura e umidade relativa distintos que os das exigidos em a) e b), os mesmos devem ser atendidos. Estufa Armazenagem - Norma N-133 4.5.5 A estufa para armazenagem ou recebimento de eletrodos revestidos, eletrodos nus, eletrodos tubulares, varetas e fluxos deve dispor de meio de aquecimento, termômetro e higrômetro. Estas estufas não devem ser ligadas diretamente na fonte de soldagem. Mário Bittencourt - 2016.1 61 Secagem e Manutenção Os eletrodos celulósicos não são muito higroscópicos e raramente necessitam de secagem. Os eletrodos básicos são os únicos que aceitam secagem em temperaturas mais elevadas, permitindo redução drástica no teor de umidade do revestimento devido à diminuição da água molecular de seus componentes sem prejuízo de suas propriedades. Secagem e Manutenção A temperatura e o tempo mínimo de secagem e de manutenção das condições de secagem devem estar de acordo com as recomendações dos fabricantes. Quando houver dúvidas quanto ao tratamento a ser dado aos consumíveis, o fabricante deve ser consultado sobre o manuseio, armazenagem, secagem e manutenção da secagem. Devem ser elaborados formulários específicos para controle de secagem dos consumíveis. Mário Bittencourt - 2016.1 62 Secagem e Manutenção - Norma N-133 4.7.20 A secagem e a manutenção da secagem de eletrodos revestidos e fluxos devem obedecer aos parâmetros especificados pelo fabricante. Caso não haja uma recomendação específica do fabricante, devem ser utilizados os seguintes parâmetros: a) eletrodos revestidos de baixo hidrogênio devem ser submetidos às seguintes condições; - estufa de secagem: temperatura de 350 °C ± 30 °C durante 1 hora; - estufa de manutenção da secagem: temperatura de 150°C a 180 °C; Secagem e Manutenção Mário Bittencourt - 2016.1 63 Secagem e Manutenção - Norma N-133 4.7.21 Os eletrodos de revestimento básico, quando de sua utilização no campo, devem ser mantidos entre 80 °C e 150 °C, em estufas portáteis (cochicho), conforme definido em 4.5.9. 4.7.22 Os eletrodos de revestimento básico que, fora da estufa de manutenção de secagem, não forem utilizados após uma jornada de trabalho devem ser identificados e separados, retornando à estufa de armazenagem para posterior ressecagem. Permite-se apenas uma ressecagem. Estufa de Secagem - Norma N-133 4.5.6 As estufas para secagem de eletrodos revestidos e fluxos devem dispor de resistências elétricas, para controlar e manter a temperatura de até 400 ºC, e de termômetro, termostato e respiro com diâmetro superior a 10 mm. 4.5.6.1 A estufa para secagem de eletrodos revestidos deve ter prateleiras perfuradas ou em forma de grade, afastadas das paredes verticais de, no mínimo, 25 mm. 4.5.6.2 A estufa para secagem de fluxo deve ter dispositivo agitador ou bandejas afastadas das paredes verticais de, no mínimo, 25 mm. Mário Bittencourt - 2016.1 64 Estufa de Secagem Estufa de Secagem Mário Bittencourt - 2016.1 65 Estufa de Manutenção - Norma N-133 4.5.7 As estufas para manutenção da secagem de eletrodos revestidos e fluxos devem dispor de termômetro, termostato e de resistências elétricas, para controlar e manter a temperatura de até 200 °C. As estufas para manutenção da secagem de eletrodos revestidos devem ter prateleiras furadas ou em forma de grade. 4.5.8 Devem existir, no mínimo uma estufa de armazenamento, uma estufa para secagem e uma estufa de manutenção da secagem, podendo esta ser fixa ou portátil. Estufa de Manutenção Mário Bittencourt - 2016.1 66 Estufa Pórtátil - Norma N-133 4.5.9 A estufa portátil para manutenção da secagem (cochicho) de eletrodos de revestimento básico deve dispor de resistências elétricas, para garantir a temperatura entre 80 °C e 150 °C, e ser de uso individual de cada soldador. As estufas devem estar calibradas. Estufa Portátil (cochicho) Mário Bittencourt - 2016.1 67 Eletrodo Revestido NÃO Ressecável O eletrodo ELBRAS BR H4R EXTRA BAIXO HIDROGÊNIO, segundo o fabricante ELBRAS Eletrodos, não utiliza água na sua fabricação, dispensando a ressecagem e a manutenção em estufas. O eletrodo ELBRAS BR H4R possui revestimento flexível e com alta resistência ao impacto, evitando quebras durante o transporte. (Fonte: www.elbras.com.br) Eletrodo Revestido NÃO Ressecável Norma N-133 4.7.15 Os eletrodos não ressecáveis somente devem ser empregados em materiais de base “P Number” 1 Grupo 1 e quando não houver requisito de tenacidade ou TTAT. Não é permitida a utilização destes eletrodos na soldagem de dutos. 4.7.16 Os eletrodos não ressecáveis devem ser submetidos aos testes em câmara climática e medição de hidrogênio difusível conforme requisitos estabelecidos nas AWS A5.1 A e AWS A4.3 respectivamente. Mário Bittencourt - 2016.1 68 Instalação do Processo Eletrodo Revestido Metal Base É o processo mais utilizado na indústria de uma maneira geral. Pode ser empregado numa faixa de espessura amplae pode ser realizado em qualquer posição de soldagem. Exemplos: - Soldagem de estrutural metálicas (pontes, viadutos); - Soldagem de tubulações industriais (tubulação de gás e oleodutos). Aplicação do Processo Mário Bittencourt - 2016.1 69 Soldabilidade A propriedade fundamental que caracteriza uma junta soldada é a SOLDABILIDADE DO MATERIAL. A soldabilidade é a capacidade do metal de base ou combinação de metais serem soldados em condições de fabricação, e ter como resultado uma junta satisfatória para a aplicação desejada. Soldabilidade É adequado para a maioria dos metais e ligas metálicas do mercado (aço carbono, aço de baixa , média e alta liga, aço inoxidável, ferro fundido, cobre, níquel e suas ligas e algumas ligas de alumínio). Não é adequado para metais reativos: Titânio e Zircônio, pois a proteção da queima do revestimento não impede a contaminação pelo oxigênio. Ligas de baixo ponto de fusão, tais como Estanho, Zinco e Chumbo não são soldados pelo SMAW, devido a intensidade de calor ser muito alta para estes materiais. Mário Bittencourt - 2016.1 70 Aplicação: soldagem de tubos Aplicação: soldagem de estruturas Mário Bittencourt - 2016.1 71 Aplicação: soldagem de manutenção Abertura do Arco Elétrico Tensão de circuito aberto Tensão de curto-circuito Tensão de trabalho Mário Bittencourt - 2016.1 72 Abertura do Arco Elétrico O local de abertura de arco deve ser fundido e preenchido pelo cordão de solda a fim de que não se torne suscetível à ocorrência de trincas. Local de abertura ERRADO do arco elétrico Local de abertura CORRETO do arco elétrico Critérios para Seleção dos Eletrodos Composição química MB x MA Resistência mecânica metal depositado Posições de soldagem Tipo de revestimento Diâmetro x Posição Disponibilidade Investimento inicial Taxa de deposição Mário Bittencourt - 2016.1 73 Massa de material depositado por unidade de tempo. Sempre maior na posição plana. Efeito da gravidade mantém o metal fundido na junta. Aumenta com a corrente de soldagem. Processos com 2 ou mais arames aumentam substancialmente a taxa de deposição. Taxa de Deposição Mário Bittencourt - 2016.1 74 Processo Eletrodo Revestido apresenta baixa taxa de deposição e fator de operação baixo, quando comparado com os processos GMAW, FCAW e SAW. Eletrodo Revestido 1 a 3 kg/h MIG-MAG 2 a 6 kg/h Arco Submerso 5 a 12 kg/h Twin-arc 10 a 25 kg/h Tandem-arc 12 a 30 kg/h Taxa de Deposição A alimentação e eletrodo revestido não é contínua. A corrente de soldagem é limitada, pois alta corrente danifica o revestimento do eletrodo. O processo produz escória e exige limpeza interpasses. Taxa de Deposição Mário Bittencourt - 2016.1 75 Taxa de Deposição 3,2 4,4 5,6 Taxa de Deposição 250 Mário Bittencourt - 2016.1 76 Taxa de Deposição http://www.esab.com.br/br/pt/education O cálculo do depósito real deve considerar o fator de operação típico do processo. Os dados variam conforme as dimensões, posição de soldagem e procedimento. Razão de Depósito Real Mário Bittencourt - 2016.1 77 Razão de Depósito Real Eficiência do Processo Os diversos tipos ou classes de eletrodos, apresentam diferentes % de eficiência (fator de operação). 55 65,7 61,6 60,7 62,5 69,7 0 20 40 60 80 E6010 E6011 E6013 E7014 E7018 E7024 Tipo de Eletrodo Ef ic iê nc ia (% ) Inclui a perda de 50mm da ponta Mário Bittencourt - 2016.1 78 O tamanho das sobras, quebra do revestimento no manuseio, etc, pode ser um custo adicional expressivo em um projeto (desperdício). Eficiência do Processo Usuário paga pelas perdas. Geralmente representam cerca de no mínimo 40% a mais no custo inicial do eletrodo. Eficiência do Processo Processo Gravitacional Eletrodo Revestido É uma variação da soldagem com Eletrodos Revestidos. Um eletrodo com 700 mm de comprimento opera em um tripé alimentador, executando soldas de ângulo na posição horizontal. O movimento do eletrodo é consequência da ação da gravidade ou da ação de molas. Um operador pode operar 04 tripés, simultaneamente. A fonte de energia é similar à utilizada em operações manuais. Deve-se observar os valores de ciclo de trabalho. Mário Bittencourt - 2016.1 79 Processo Gravitacional Eletrodo Revestido Eficiência do Processo Vantagens do Processo Baixo investimento em equipamento; O sistema é simples de operar e pode ser portátil; Opera em ambientes fechados ou abertos; Pouca limitação quanato ao acesso. Mário Bittencourt - 2016.1 80 Vantagens do Processo Não requer gás de proteção adicional; Consumíveis disponíveis para a maioria dos metais de base e requisitos (mecânicos, químicos, especias) ; Mão de obra/soldadores de localização relativamente fácil; Vantagens do Processo Dependendo da aplicação, pode ser mais produtivo e eventualmente econômico que qualquer outro processo de soldagem. Exemplos: passe de raiz em linha de dutos, passe de raiz em juntas de difícil acesso, ponteamento. Mário Bittencourt - 2016.1 81 Desvantagens do Processo Baixo fator de operação, Baixa eficiência / rendimento Baixa razão de depósito quando comparado com processos semi- automáticos, Apresenta baixa velocidade de soldagem, na maioria das aplicações, Desvantagens do Processo Elevada geração de fumos e gases prejudiciais a sáude, Geralmente apresenta dificuldade na remoção da escória, causando descontinuidades. Requer maior habilidade do soldador, quando comparado com processos semi- automáticos Mário Bittencourt - 2016.1 82 Desvantagens do Processo Desvantagens do Processo Mário Bittencourt - 2016.1 83 Desvantagens do Processo Elevado custo por kg (ou metro) de metal depositado. Processo que mais contribui nos custos das operações de soldagem em um projeto. Armazenamento difícil dos eletrodos, que requerem controle de temperatura e umidade. Desvantagens do Processo Gera grande quantidade de respingos, Dependendo da classe do eletrodo, requer custos elevados de manuseio, manutenção e preservação. A alimentação e eletrodo revestido não é contínua. Corrente de soldagem limitada, em função de que altas correntes danifica o revestimento do eletrodo. Mário Bittencourt - 2016.1 84 Descontinuidades Relativas ao Processo Sopro magnético Inclusão de escória Porosidade Trinca de cratera Trinca a frio Arco instável Respingos Falta de penetração Sopro Magnético Quando se solda com corrente contínua, campos magnéticos são originados através da solda. Em soldas que apresentam variações na espessura e formas irregulares esses campos magnéticos podem afetar o arco tornando-o fora de controle em termos de direção. Essa condição é especialmente incômoda quando se soldam cantos. Corrente Alternada raramente causa esse problema por causa do campo magnético com rápida reversão produzido. Mário Bittencourt - 2016.1 85 Sopro Magnético Soldagem na extremidade da peça. Sopro Magnético Soldagem ao lado de peças de grandes espessuras. Mário Bittencourt - 2016.1 86 Sopro Magnético Soldagem na proximidade do grampo. Sopro Magnético SOLUÇÕES Alterar a inclinação do eletrodo para a direção do sopro magnético. Ligar cabo-obra à extremidade da peça, ou trocar a ligação do cabo-obra para outra posição. Pontear em diversos pontos. Aquecer a peça, quando existe um membro da junta mais espesso do que o outro. Utilizar corrente alternada no lugar de corrente contínua. Mário Bittencourt - 2016.1 87 Sopro Magnético FILME FILME Inclusão de Escória Corrente muito baixa. Velocidade de soldagem muito alta. Limpeza inadequada do cordão de solda anterior. Mário Bittencourt - 2016.1 88 Porosidade Limpeza inadequada da superfície da peça (ferrugem, graxas, tintas, etc.). Arco muito longo. Eletrodo úmido. Trinca de Cratera Retirada brusca do eletrodo da poça de fusão ao terminar a soldagem na troca do eletrodo, especialmente com alta corrente e tensão, havendo perigo de trincas de contração por resfriamento rápido. Mário Bittencourt - 2016.1 89 O hidrogênio pode ser introduzido na poça de fusão através das seguintes fontes: - Umidade do revestimento do eletrodo ou fluxo; - Umidade do gás de proteção; - Ferrugem, graxas, óleos, trincas, etc, na superfície a ser soldada; - Umidade do ar durante a soldagem; - Umidade na chapa ou no arame de solda. Trinca à frio induzida pelo H2 TRINCA SOB CORDÃO Trinca à frio induzida pelo H2 Mário Bittencourt - 2016.1 90 TRINCA NA RAIZ Trinca à frio induzida pelo H2 TRINCA NA MARGEM Trinca à frio induzida pelo H2 Mário Bittencourt - 2016.1 91 Arco Instável Eletrodo úmido em alguns pontos, fundindo obliquamente por esta razão. Alma do eletrodo excêntrica em relação ao revestimento. Cabos frouxos, ou mau contato entre as conexões provocam arco irregular. Respingos Mal contato entre cabos e peças, sendo necessário limpar as superfícies a serem contatadas a fim de evitar instabilidade no arco. Mário Bittencourt - 2016.1 92 Respingos Porta eletrodo e garras de aterramento em mal estado de conservação. Falta de Penetração Corrente muito baixa. Penetração da escória entre os dois membros da junta na região da raiz impede uma fusão completa do material. Mário Bittencourt - 2016.1 93 Bibliografia SILVA, F. J. G., Tecnologia da soldadura, 1 ed., Porto, PRT, Editora Publindústria, 2014. WAINER, E.; BRANDI, S.; MELLO, F., Soldagem: processos e metalurgia, São Paulo, SP, Editora Blucher, 2013. SENAI-SP, Soldagem, 1 ed., São Paulo, SP, Editora SENAI-SP, 2013. MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009. PETROBRAS, Soldagem N-133 Rev. M, Rio de Janeiro, RJ, 2015. FORTES, C., Apostila de eletrodos revestidos, ESAB, 2005. Disponível em: http://www.esab.com.br/br/pt/education/apostilas/index.cfm. Acesso em: 27 abril 2016.
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