11 SAW1

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Soldagem com Arco Submerso
•Fundamentos
•Equipamentos
•Consumíveis
•Técnica operatória
•Aplicações Industriais
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Fundamentos
Definição
A soldagem a arco submerso (Submerged
Arc Welding-SAW) é um processo que 
produz a coalescência entre metais pelo 
aquecimento destes com um arco elétrico 
estabelecido entre um eletrodo metálico 
revestido e a peça que está sendo soldada 
sob uma camada de um material granulado 
fusível, chamado fluxo, que é colocado sobre 
a região de solda, protegendo-o da 
contaminação pela atmosfera. 
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Fundamentos
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Fundamentos
A adição de metal é feita com o próprio eletrodo, 
que tem forma de fio ou fita e é alimentado por um 
dispositivo mecânico, podendo ser suplementada por 
outros eletrodos ou materiais contidos no fluxo de 
soldagem.
A operação é normalmente mecanizada, embora 
possa também ser modo semi-automática.
Uma vez aberto o arco, eletrodo e fluxo são 
alimentados continuamente enquanto a tocha é 
deslocada. O calor gerado pelo arco funde o 
eletrodo e parte da camada de fluxo e do metal de 
base, formando a poça de fusão.
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Fundamentos
O metal fundido e solidificado forma o cordão de 
solda e a parte fundida do fluxo forma uma escória 
que sobrenada a poça de fusão e se solidifica à 
medida que o arco se afasta, formando uma camada 
protetora que evita a contaminação do cordão e 
reduz sua velocidade de resfriamento.
A parte não fundida do fluxo pode ser reciclada em 
novas operações, desde que não esteja contaminada. 
Como o arco não é visível, não há necessidade de uso 
de dispositivos de proteção contra a radiação 
emitida pelo arco. Esta característica, contudo, 
dificulta a operação semi-automática.
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Fundamentos
Os eletrodos para soldagem a arco submerso têm 
diâmetro geralmente entre 2,4 e 6 mm. 
Alta densidade de corrente, numa ampla faixa, de 
forma que o processo é usado para espessuras a 
partir de 3,0mm, com elevada taxa de deposição.
Variações do processo: mais de um eletrodo e adição 
de pó metálico ao fluxo permitem elevar ainda mais a 
taxa de deposição. 
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Fundamentos
Taxas de deposição possíveis com diferentes processos
e técnicas de soldagem:
0,5 a 3,0
1,0 a 8,0
2,0 a 12,0
3,0 a 20,0
12,0 a 40,0
SMAW
GMAW
FCAW
SAW (1 arame)
SAW (2 arames)
Taxa de 
deposiçãoProcesso de soldagem
(Taxas aproximadas, ciclo de trabalho de 100%)
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Fundamentos
A soldagem SAW é um processo estável e suave, que 
gera poucos fumos de soldagem e quase nenhum 
respingo, e resulta em cordões com acabamento 
uniforme e com uma transição suave entre o metal 
de solda e o metal de base.
A principal limitação da soldagem SAW: usado 
apenas nas posições plana e horizontal (alta 
intensidade de corrente ! volume grande da poça 
de fusão, o metal líquido tende a escorrer para fora 
da junta). Além disso, o fluxo é constituído por um 
material granular.
Dispositivos especiais podem ser usados para 
permitir a soldagem de topo na posição horizontal. A 
soldagem circunferencial pode ser feita usando-se 
viradores.
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Fundamentos
A soldagem a arco submerso pode ser usada para 
fazer soldas em juntas de topo, de filete e 
sobrepostas. Soldas satisfatórias podem ser feitas 
em declive com ângulos de até 15° com a horizontal. 
A utilização de uma combinação adequada entre 
metal de adição, fluxo e técnica permite a soldagem 
tanto para união quanto enchimento e revestimento 
de peças metálicas.
No Brasil, devido à disponibilidade de fluxos e 
eletrodos, o processo tem sido usado em aços-
carbono, aços de baixa liga, aços inoxidáveis e alguns 
tipos de revestimento.
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Equipamentos
O equipamento básico para a soldagem a arco 
submerso consiste de uma fonte de energia, tocha de 
soldagem, alimentador de arame, sistema de controle, 
dispositivo para alimentação do fluxo e cabos 
elétricos.
Alguns destes elementos estão montados num único 
conjunto chamado de cabeçote de soldagem, usado 
particularmente na soldagem mecanizada.
Outros dispositivos podem ser usados para 
deslocamento da tocha de soldagem ou da peça; 
sistemas óticos ou eletrônicos são úteis no controle do 
posicionamento da tocha em relação à junta durante a 
soldagem (trilhadores de junta) e sistemas para 
reciclagem de fluxo podem simplificar a operação.
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Equipamentos
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Equipamentos
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Equipamentos
A tocha de soldagem consiste do bico de contato 
deslizante, de cobre, de um sistema para fixação do 
cabo de saída da fonte e de um suporte isolante. Os 
bicos de contato devem ser adequados para cada 
diâmetro de arame que vai ser usado.
O alimentador de arame consiste de um suporte para a 
bobina de eletrodo, um motor com controlador de 
velocidade de giro e um conjunto de roletes de 
alimentação. A velocidade de alimentação usualmente 
varia entre 8 e 235 mm/s.
O alimentador de fluxo é composto por um porta-
fluxo, mangueira condutora e um bocal de saída 
(concêntrico com a tocha de soldagem ou colocado à 
frente desta). Em geral o fluxo é alimentado por 
gravidade. 
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Equipamentos
Sistemas para recuperação aspiram o fluxo não 
fundido durante a operação e o devolvem ao porta-
fluxo e podem ter sistemas para manter o aquecimento 
deste fluxo durante a operação.
O sistema de controle permite o ajuste dos diversos 
parâmetros de soldagem, como velocidade de 
alimentação de arame, velocidade de deslocamento e a 
tensão de soldagem.
Os cabos servem para conduzir a corrente de 
soldagem e devem ter um diâmetro compatível com a 
corrente a ser usada.
O cabeçote de soldagem mecanizada geralmente 
consiste de uma “tartaruga”com velocidade ajustável, 
que se desloca por um trilho colocado sobre a peça ou 
um outro suporte e sustenta os alimentadores de 
arame, de fluxo e a tocha de soldagem
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Equipamentos
Pode ainda suportar outros dispositivos, como os 
trilhadores de junta.
Quando se usa este equipamento, o cabeçote possui 
também movimento na direção transversal ao eixo de 
soldagem.
Em alguns casos, o cabeçote pode ficar parado 
enquanto a peça é movimentada por posicionadores ou 
viradores, como, por exemplo, na soldagem 
circunferencial de tubos.
A velocidade máxima de soldagem é da ordem de 45 
mm/s. O cabeçote de soldagem pode também ser 
suportado por um manipulador com movimentos 
lineares nos três eixos.
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Variações do processo
• soldagem com arames múltiplos (até 6): na técnica 
“tander-arc” os arames formam arcos distintos e na 
técnica “twin-arc” dois arames finos são alimentados 
simultaneamente, formando um único arco elétrico;
• soldagem com elevado “stickout” que permite 
aumentar a taxa de deposição para um determinado 
nível de corrente;
• soldagem em chanfro estreito (“narrow-gap”), que 
utiliza cabeçotes especiais na soldagem de peças 
espessas com pequena abertura de raiz e ângulo de 
chanfro entre 5o e 10o, (economia de material menores 
energias de soldagem);
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Variações do processo
• soldagem com eletrodo 
em forma de fita 
(espessura da ordem de 
0,5mm e largura de 15 a 
90 mm) para produzir 
cordões largos e com 
baixa diluição, bastante 
adequados para operações 
de revestimento e
• soldagem com adição de 
pó metálico ao fluxo, que 
aumenta a taxa de 
deposição (enchimento de 
chanfros). 
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Consumíveis
Os consumíveis usados na soldagem a arco submerso 
são os eletrodos e os fluxos de soldagem.
Os eletrodos podem ser arames sólidos, tubulares ou 
fitas e são fornecidos na forma de carretéis ou 
bobinas, em diferentes dimensões e quantidades.
Os fluxos são compostos por uma mistura de óxidos e 
outros minerais, podendo ainda conter ferro-ligas e 
têm diversas funções na operação: estabilizar o arco, 
fornecer elementos de liga para o metal de solda, 
proteger o arco e o metal aquecido da contaminação 
pela atmosfera, minimizar as impurezas no metal de 
solda, formar escória com determinadas propriedades 
físicas e químicas (que podem influenciar o aspecto e o 
formato do cordão de solda, sua destacabilidade, a 
ocorrência de mordeduras, etc).
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Consumíveis
Quanto ao processo de fabricação, os fluxos podem 
ser fundidos e aglomerados. Os fluxos mais utilizados 
são os aglomerados.
Os fluxos fundidos são produzidos pela fusão da 
mistura de seus componentes em fornos elétricos e 
depois e resfriados em água ou coquilha, resultando 
num produto com uma aparência cristalina, que é 
secado, britado, moído, peneirado e finalmente 
embalado.
Apresentam boa homogeneidade química, não são 
higroscópicos e têm manuseio e armazenagem 
simplificados. São facilmente reciclados, sem mudança 
significativa na granulometria ou composição, mas é 
difícil adicionar desoxidantes e ferro-ligas durante 
sua fabricação, sem segregação ou altas perdas. Assim 
a faixa de composições dos fluxos fundidos é limitada.
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Consumíveis
Na fabricação de fluxos aglomerados os ingredientes 
são pulverizados, misturados a seco e aglomerados com 
silicato de potássio, de sódio ou uma mistura dos dois.
Depois a mistura úmida é pelotizada e cozida a uma 
temperatura geralmente entre 600 e 950oC. O 
material obtido é moído, peneirado e embalado.
Neste tipo de fluxo é fácil a adição de desoxidantes e 
elementos de liga, ele pode ser usado em camadas mais 
grossas e é fácil de ser identificado pela cor. 
Higroscópico, gera alguma fumaça quando fundido e 
pode sofrer mudanças na composição devido à 
segregação ou remoção de partículas.
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Consumíveis
Os fluxos aglomerados podem ter composição química 
muito mais variada que fluxos fundidos e são de menor 
custo. Este é o tipo de fluxo mais usado no Brasil.
O tamanho e a distribuição das partículas do fluxo são 
importantes porque influenciam sua alimentação e 
recuperação, além do nível de corrente e o formato do 
cordão de solda. À medida que a corrente aumenta, a 
quantidade de partículas de tamanho médio deve 
decrescer e a quantidade das pequenas deve crescer, 
para fluxos fundidos. Se a corrente é muito alta para 
um determinado tamanho de partícula, o arco pode 
ficar instável e deixar as extremidades do cordão 
irregulares e desiguais. 
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Consumíveis
Quanto as características químicas, os fluxos podem 
ser classificados como básicos, ácidos ou neutros. As 
propriedades do metal depositado são influenciadas 
pela basicidade do fluxo. Vários “índices de basicidade
(B)” foram desenvolvidos com o objetivo de quantificar 
estes efeitos:
CaO + CaF2 + MgO + K2O + Na2O + ½(MnO + FeO)
B = ----------------------------------------------------------------------,
SiO2 + ½ (Al2O3 + TiO2 + ZrO2)
CaO, MgO, etc., são as percentagens em peso dos 
diferentes componentes do fluxo. 
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Consumíveis
Se este índice for maior que 1 o fluxo é quimicamente 
básico, se for menor que 1 o fluxo é ácido, se for 
próximo a 1 ele tende a ser quimicamente neutro.
Fluxos de maior basicidade tendem a reduzir os teores 
de oxigênio, enxofre e fósforo do metal depositado, 
melhorando assim as propriedades mecânicas, em 
particular a resistência à fratura frágil. Fluxos ácidos 
tendem a produzir metal depositado com teores de 
oxigênio, fósforo e enxofre mais altos.
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Consumíveis
Os fluxos também são classificados quanto a sua 
influência sobre a composição química do metal 
depositado e podem ser ativos, neutros ou ligados.
Fluxos neutros são aqueles que praticamente não 
influenciam na composição química do metal 
depositado. 
Fluxos ativos incorporam elementos de liga como o Mn
e Si na solda
Fluxos ligados adicionam outros elementos, além do Si 
e Mn, ao metal depositado. A soldagem com este tipo 
de fluxo deve ser cuidadosamente controlada, já que 
variações nos parâmetros, particularmente na tensão, 
influenciam a transferência de elementos de liga para 
a solda e, portanto, a sua composição química.
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Consumíveis
Exemplo de influência da corrente e tensão de 
soldagem na transferência de Cr e Mo de um fluxo 
ativo na soldagem com eletrodo de aço não ligado.
0,332,027600
0,432,527400
0,593,532500
0,492,929500
0,412,326500
MoCr
Composição da solda (% peso)Tensão
(V)
Corrente
(A)
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Consumíveis
Propriedades mecânicas do metal depositado.
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20
17
16
15
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330 (48)
400 (58)
470 (68)
540 (78)
610 (88)
680 (98)
740 (108)
430-560 (60-80)
480-660 (70-95)
550-700 (80-100)
620-760 (90-110)
690-830 (100-120)
760-900 (110-130)
830-970 (120-140)
F43XX (F6XX) – EXXX (*)
F48XX (F7XX) -EXX-XX(*)
F55XX (F8XX) -EXX-XX
F62XX (F9XX) -EXX-XX
F69XX (F10XX) -EXX-XX
F76XX (F11XX) -EXX-XX
F83XX (F12XX) -EXX-XX
Alongamento 
em
51 mm
(%)
Limite de
escoamento 
mínimo 0,2%
MPa (ksi)
Limite de resistência
MPa (ksi)
Classificação
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Consumíveis
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Consumíveis
Os arames são especificados com base em sua 
composição química, em três tipos: de baixo (L), médio 
(M) e alto (H) teor de manganês.
Dentro de cada grupo, os arames podem ter diferentes 
teores de carbono e teores de silício baixo ou alto (K). 
De uma forma geral, os arames com maiores teores de 
carbono, manganês e silício favorecem a deposição de 
cordões com maior resistência e dureza
O silício aumenta a fluidez da poça de fusão, 
melhorando o formato de cordões depositados com 
alta velocidade de soldagem e aumentando a 
resistência à porosidade. 
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Consumíveis
As propriedades reais do metal depositado com uma 
dada combinação eletrodo-fluxo dependem do 
procedimento de soldagem específico usado na 
operação.
Por outro lado, existe um número relativamente grande 
de consumíveis disponíveis comercialmente, muitos 
desenvolvidos para situações especiais, e que não 
foram enquadrados nas especificações usuais.
A seleção final de uma combinação eletrodo-fluxo 
geralmente é feita com base na soldagem de corpos de 
prova de qualificação, segundo uma determinada 
norma, e na avaliação ou medida das propriedades de 
interesse da solda desejada.
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Técnica Operatória
Além das variações já citadas, outras técnicas podem 
ser usadas para aumentar aindamais a velocidade de 
soldagem ou de enchimento da junta:
• adições de arames sólidos e tubulares frios podem 
produzir aumentos na taxa de deposição de até 73%, 
mas com penetração mais baixa.
• adições de arame quente são muito mais eficientes 
do que arames frios e a taxa de deposição pode ser 
aumentada de 50% a 100% sem prejuízo das 
propriedades do metal de solda. O processo requer 
equipamento adicional e maior atenção do operador. 
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Técnica Operatória
Adição de pó metálico ao fluxo pode aumentar as taxas 
de deposição em até 70% mas diminui a penetração e a 
diluição. Os pós podem ser adicionados à frente da 
poça de fusão ou diretamente nela. A adição de pó não 
requer energia adicional, não deteriora a resistência 
do metal de solda nem aumenta riscos de fissuração.
O uso de técnicas especiais para aumento na taxa de 
deposição deve ser acompanhado de outros cuidados 
especiais, como: projeto e preparação da junta, 
seqüência de soldagem e fixação das peças adequadas.
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Técnica Operatória
As principais variáveis operacionais na soldagem por 
arco submerso, em ordem aproximada de importância, 
são:
• valor e tipo de corrente,
• tipo de fluxo e distribuição das partículas,
• tensão,
• velocidade de soldagem,
• diâmetro do eletrodo,
• extensão do eletrodo,
• tipo de eletrodo e
• largura e profundidade da camada de fluxo. 
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Técnica Operatória
A corrente é a variável mais importante pois influi 
diretamente na taxa de fusão do eletrodo na taxa de 
deposição, na penetração, no reforço e na diluição. 
Correntes muito elevadas resultam em cordões com 
elevada razão penetração/largura, favorecendo a 
fissuração a quente, reforço excessivo e formação de 
mordeduras.
Correntes muito baixas promovem penetração ou fusão 
incompletas.
O tipo de corrente mais usado é a CC+ (maior 
penetração). CC- aumenta a taxa de fusão. CA 
apresenta resultados intermediários e minimiza a 
ocorrência de sopro magnético, particularmente na 
soldagem com arames múltiplos.
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Técnica Operatória
A tensão influi diretamente no comprimento do arco, 
na largura do cordão e no consumo de fluxo e 
inversamente na penetração e no reforço. Ela tem 
pouco efeito sobre a taxa de deposição. A tensão do 
arco pode ter forte influência na composição química e 
nas propriedades de soldas feitas com fluxo ativo. 
Tensão excessivamente alta aumenta a dificuldade 
para remoção de escória.
As dimensões transversais do cordão de solda são 
inversamente proporcionais à velocidade de soldagem, 
isto é, largura, penetração e reforço tendem a diminuir 
com o aumento da velocidade. Velocidade muito alta 
promove a ocorrência de mordedura, porosidade e 
cordão irregular.
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Técnica Operatória
O diâmetro do eletrodo afeta a geometria do cordão e 
a taxa de deposição, para uma corrente fixa. Para um 
valor fixo de corrente, a largura do cordão aumenta e 
a penetração e a taxa de deposição tendem a cair com 
o aumento do diâmetro
A estabilidade do arco e a facilidade de abertura 
deste também diminuem para eletrodos de maior 
diâmetro.
Como ocorre em outros processos, para cada diâmetro 
de eletrodo existe uma faixa de valores de corrente 
recomendada. Maior produtividade é obtida no limite 
superior das faixas 
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Técnica Operatória
Faixa de corrente para arames de aço de
diferentes diâmetros
1000 a 25008,0
600 a 16006,4
600 a 13005,6
500 a 12004,8
400 a 9004,0
300 a 8003,2
300 a 6002,4
200 a 5002,0
100 a 3001,6
Corrente de soldagem
(A)
Diâmetro do arame
(mm)
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Técnica Operatória
A extensão do eletrodo (comprimento energizado do 
arame) tem o mesmo efeito já citado em outros 
processos de soldagem. Em geral, usam-se valores 
entre 20 e 40 mm.
A largura e a altura da camada de fluxo influenciam a 
aparência da solda e o arco de soldagem. Camada de 
fluxo muito espessa resulta em solda com aparência 
pastosa e áspera. Os gases gerados não podem escapar 
imediatamente, e a superfície da solda fica irregular. 
Com uma camada de fluxo muito estreita, o arco não 
ficará inteiramente submerso no fluxo ocorrendo 
clarões (“flashing”) e respingos. A solda terá uma 
aparência ruim e poderá ficar porosa.
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Técnica Operatória
A espessura ótima da camada de fluxo deve ser 
estabelecida na prática, em função das outras 
condições da soldagem, acrescentando lentamente o 
fluxo até o arco ficar completamente submerso e não 
mais se observam o clarão do arco.
A inclinação da peça ou da tocha durante a soldagem 
podem afetar o formato do cordão de solda. A maioria 
das soldas são feitas na posição plana. Entretanto, 
algumas vezes é necessário ou desejável soldar com a 
peça levemente inclinada para que a tocha avance em 
declive ou aclive. 
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Aplicações Industriais
A soldagem a arco submerso é usada em uma larga 
faixa de aplicações industriais.
Soldas de alta qualidade, altas taxas de deposição, 
grande penetração e adaptação à automação tornam o 
processo adequado para a fabricação em larga escala, 
encontrando grande aplicação em estaleiros, 
caldeirarias de médio e grande porte, mineradoras, 
siderúrgicas, fábricas de perfis e estruturas 
metálicas.
SAW vem sendo usada na fabricação de vasos de 
pressão, navios, vagões, tubos com costura e no 
revestimento ou recuperação de peças com 
propriedades especiais como elevada resistência ao 
desgaste abrasivo e tenacidade, entre outras.
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Aplicações Industriais
A soldagem a arco submerso é muito utilizada também 
na manutenção e recuperação das peças metálicas e na 
recuperação de cilindros de laminação e de rolos de 
lingotamento contínuo, cones de altos-fornos, material 
rodante e outras superfícies desgastadas em geral.
O processo é usado para soldar peças com espessura a 
partir de 1,5 mm até chapas com 300mm de espessura, 
porém não é aplicável para todos os metais e ligas. Ele 
é largamente usado em aços carbono, aços estruturais 
de baixa liga e aços inoxidáveis e ainda alguns aços 
estruturais de alta resistência, aços de alto carbono e 
ligas de níquel.
As composições de ligas que podem ser soldadas por 
SAW têm se expandido com a crescente 
disponibilidade de eletrodos e fluxos.