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1 CONSUMÍVEIS 2 CONSUMÍVEIS 1 - CONCEITO 1.1 -INTRODUÇÃO De acordo com a definição já estudada no Módulo 2 (Terminologia), Consumíveis de Soldagem são todos os materiais empregados na deposição ou proteção da solda, tais como: eletrodos revestidos, varetas, arames sólidos (eletrodos nus) e arames (eletrodos) tubulares, fluxos, gases e anéis consumíveis. A seleção dos consumíveis depende, principalmente, do processo de soldagem que, por sua vez, é escolhido em função de vários fatores, entre os quais: - Metal de base; - Geometria e tipo de junta; - Espessura da peça a ser soldada; - Posição de soldagem; - Tipo de fonte de energia; - Produtividade; - Habilidade do soldador, etc. 1.2 - TIPOS DE CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM EM FUNÇÃO DO PROCESSO DE SOLDAGEM Os próximos sub-itens apresentarão os consumíveis de soldagem relativos ao processo de soldagem em evidência. 1.2.1 - Utilizados em Soldagem a Gás (processo de soldagem que utiliza energia termoquímica) - Gases combustíveis: Acetileno, Propano, Butano, Gás Natural, entre outros; - Gases comburentes: Oxigênio, Ar atmosférico (quase nunca usado); - Varetas; - Fluxos (Fundentes). 3 1.2.2 -Utilizados em Soldagem a Arco Elétrico (processo de soldagem que utiliza energia elétrica) 1.2.2.1 - Arco elétrico entre o eletrodo refratário (não consumível) e a peça: - Soldagem GTAW (TIG) NOTA: Este processo de soldagem foi inicialmente desenvolvido para usar gases do tipo inertes (exemplo: argônio e hélio) para proteger a poça de fusão e o arco elétrico da ação dos gases encontrados na ar atmosférico. Por esta razão, ele foi batizado como T.I.G. (Tungsten Inert Gas). Anos mais tarde, houve a introdução dos gases ativos (CO2 e/ou O2) nos gases inertes, juntamente com o desenvolvimento de eletrodos de tungstênio ligados a óxidos de tório, cério, entre outros, este processo passou a ser chamado de Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). Vareta, maciça ou fluxada (GTAW manual) e arame, não energizado (GTAW mecanizado); Gases puros (Argônio, Hélio) e misturas gasosas (Argônio e/ou Hélio + CO2 ; Ar + O2 ; Ar + CO2 + O2). 1.2.2.2 - Arco elétrico entre o eletrodo consumível e a peça: - Soldagem Manual com Eletrodo Revestido (SMAW) Eletrodo Revestido CONSUMÍVEIS 4 1.2.2.3- Arco elétrico entre o eletrodo consumível nu e a peça - Soldagem a Arco Submerso (SAW) Eletrodos (nus e compostos) e Fluxo - Soldagem com Proteção Gasosa (GMAW) [MIG/MAG] Eletrodo (ou arame) sólido (nu) e arame tubular com núcleo metálico (metal-cored) Gases puros e misturas gasosas - Soldagem com Arame Tubular (FCAW) com ou sem Proteção Gasosa Com Proteção Gasosa Eletrodo (ou arame) tubular Gases puros e misturas gasosas (ver processo de soldagem GMAW); Sem Proteção Gasosa (Autoprotegido) Eletrodo (ou arame) tubular CONSUMÍVEIS 5 2 - NOÇÕES SOBRE ESPECIFICAÇÕES DA AMERICAN WELDING SOCIETY (AWS) A Tabela 4.1 fornece exemplos de algumas especificações AWS. Tabela 4.1 - Exemplo de Especificações ASME/AWS DESIGAÇÃO: ASME Seção II Parte C - AWS - ESPECIFICAÇÃO PARA: SFA-5.1 / A-5.1 Eletrodos de Aço ao Carbono para Soldagem Manual a Arco com Eletrodo Revestido (SMAW) SFA-5.2 / A-5.2 Varetas de Aços ao Carbono e Baixa Liga para Soldagem Oxi- Gás (OFW) SFA-5.4 / A-5.4 Eletrodos de Aço Inoxidável para Soldagem Manual a Arco com Eletrodo Revestido (SMAW) SFA-5.5 / A-5.5 Eletrodos de Aço Baixa Liga para Soldagem Manual e Arco com Eletrodo Revestido (SMAW) SFA-5.9 / A-5.9 Eletrodos Nus e Varetas para Soldagem de Aço Inoxidável SFA-5.12 / A-5.12 Eletrodos de Tungstênio e suas Ligas para Soldagem e Corte a Arco SFA-5.17 / A-5.17 Eletrodos de Aço ao Carbono e Fluxos para Soldagem a Arco Submerso (SAW) SFA-5.18 / A-5.18 Metais de Adição de Aço ao Carbono para Soldagem a Arco com Gás de Proteção SFA-5.20 / A-5.20 Eletrodos de Aço ao Carbono para Soldagem a Arco com Arame Tubular (FCAW) SFA-5.22 / A-5.22 Eletrodos de Aço Inoxidável para Soldagem a Arco com Arame Tubular (FCAW) e Varetas com Núcleo Fluxado de Aço Inoxidável para Soldagem TIG (GTAW) SFA-5.23 / A-5.23 Eletrodos de Aço Baixa-Liga e Fluxos para Soldagem a Arco Submerso (SAW) SFA-5.25 / A-5.25 Eletrodos de Aços ao Carbono e Baixa-Liga e Fluxos para Soldagem Eletro-Escória (ESW) SFA-5.26 / A-5.26 Eletrodos de Aços ao Carbono e Baixa-Liga para Soldagem Eletro-Gás (EGW) SFA-5.28 / A-5.28 Eletrodos e Varetas de Aço Baixa-Liga para Soldagem a Arco com Gás de Proteção SFA-5.29 / A-5.29 Eletrodos de Aço Baixa-Liga para Soldagem a Arco com Arame Tubular (FCAW) CONSUMÍVEIS 6 2.1 - DIFERENÇA ENTRE “ESPECIFICAÇÃO” E “CLASSIFICAÇÃO” A especificação indica os requisitos para os consumíveis de acordo com seu emprego. Para enquadrarem-se numa especificação AWS, os consumíveis devem atender a requisitos específicos, tais como: - Propriedades mecânicas do metal depositado (ensaio de tração, de dobramento, de impacto); - Composição química do consumível de soldagem ou do metal depositado; - Sanidade do metal depositado, verificada por meio de exame radiográfico. A especificação AWS estabelece as condições de testes para os consumíveis a serem realizados pelo fabricante, a fim de verificar se a solda produzida apresenta as propriedades mecânicas mínimas exigidas. Desta forma, a especificação, além de classificar os consumíveis, determina que os mesmos atendam a requisitos de: Fabricação, critérios de aceitação, composição química do metal depositado, propriedades mecânicas do metal depositado, exame radiográfico do metal depositado, embalagem, identificação, garantia, etc. Por outro lado, a classificação AWS refere-se a um consumível e a respeito do mesmo, fornece, em valores aproximados, algumas de suas propriedades mecânicas (limite de resistência, impacto), como também sua composição química e particularidades relativas ao revestimento, ou seja, fornecendo ao consumível uma designação lógica, que permita identificá-lo mais facilmente e suas características principais. Portanto, a diferença entre especificação e classificação é: A especificação AWS determina de maneira exata as características de um consumível e dá garantias sobre suas propriedades. ENQUANTO QUE: A classificação AWS apresenta uma maneira lógica de designar um consumível. CONSUMÍVEIS 7 3 - FAMILIARIZAÇÃO COM AS CLASSIFICAÇÕES AWS DE CONSUMÍVEIS Nas especificações AWS, os consumíveis são designados por um conjunto de algarismos e letras com um dos seguintes prefixos: E - Eletrodo para soldagem a arco elétrico (“electrode”); R - Vareta para soldagem a gás (“rod”);; B - Metal de adição para brasagem (“brazing”); F - Fluxo para arco submerso (“flux”); ER - Indica a possibilidade de aplicação com eletrodo nu (arame) ou vareta; SG - Gás de proteção (“shielding gas”); A seguir, serão dados exemplos de critérios e sistemas de classificação dos consumíveis que foram listados na tabela 4.1. 3.1 – CLASSIFICAÇÃO DOS GASES DE PROTEÇÃO DE ACORDO COM AS ESPECIFICAÇÃO AWS A5.32-97 3.1.1 – Generalidades Na seleção de gases de proteção adequados para a soldagem de determinados materiais, os seguintes fatores devem se considerados: composição química e espessura do metal de base, posição de soldagem e tipo de corrente. Os gases de proteção para soldagem são de dois tipos: Inertes e Reativos. 3.1.1.1 – Potencial de Ionização (tabela 4.2) Gás Potencial de Ionização (V) Densidade (kg/m3) Argônio 15,75 1,784 Hélio 24,58 0,178 CO2 14,40 1,977 Nitrogênio 15,50 1,161 Hidrogênio 15,60 0,083 O2 12,50 1,326 CONSUMÍVEIS 8 3.1.2 - Gases Inertes Os gases inertes são aqueles que não reagem com o metal líquido da poça de fusão. Os gases inertes mais utilizados na soldagem são: Argônio e Hélio. A - Argônio O Argônio (Ar) é um gás inerte, monoatômico pesado, com peso atômico igual a 40 (aproximadamente 1,4 vez mais pesado do que ar). Este gás pode ser usado sozinho, como também combinado com um outro gás. O Ar pode ser usado na soldagem de metais ferrosos e não ferrosos (alumínio, cobre, níquel, magnésio e suas ligas). O baixopotencial de ionização (15,75 eV) requer baixas tensões de arco elétrico, favorecendo a abertura e estabilidade do arco. Esse gás é obtido da atmosfera pela liquefação do ar e purificado até o estágio de 99,995% (grau solda). O argônio é muito utilizado na soldagem de material de fina e média espessura, principalmente na soldagem do alumínio, cobre, magnésio e suas ligas. Em metais ferrosos, o argônio no estado puro deve ser evitado, devido, principalmente, à baixa fluidez da poça de fusão. Para contornar este problema, procura-se, então adicionar um gás ativo como, por exemplo, o Oxigênio e/ou CO2 (dióxido de carbono), que, além de proporcionar uma maior fluidez à poça de fusão, produzindo um cordão de solda com melhor acabamento visual, estas adições também melhoram a condutibilidade elétrica do arco elétrico, aumentando sua estabilidade elétrica. Por estas razões, o processo MIG não é indicado na soldagem dos aços. O baixo potencial de ionização do Ar implica numa baixa condutibilidade térmica deste gás, o que faz com o Ar produza um cordão de solda com uma baixa penetração em suas bordas e um boa penetração na direção da coluna do arco. Baixa condutibilidade térmica do gás requer uma menor tensão do arco, o que faz com o arco seja aberto mais rapidamente e que seja mantido aberto com uma boa estabilidade. CONSUMÍVEIS 9 As misturas de Ar + CO2, Ar + O2 e Ar + CO2 + O2 mais utilizadas na indústria foram desenvolvidas em função de testes em diferentes tipos de materiais, estando, hoje, definidas conforme indicado na Tabela 4.3. Tabela 4.3 -Composições da Mistura Ar + CO2, Ar + O2 e Ar + CO2 + O2 em função dos Metais de Base. Ar (%) CO2 (%) O2 (%) Metal de Base 98 - 2 Aço ao carbono Aço baixo carbono de alta resistência Aço Inoxidável 95 - 5 Aço ao carbono Aço baixo carbono de alta resistência Aço Inoxidável, classe 300 90 10 - Aço ao carbono Aço baixo carbono de alta resistência 88 9 3 Aço ao carbono 75 25 - Aço ao carbono Aço baixo carbono O argônio misturado ao CO2 proporciona maior estabilidade do arco, sendo muito utilizado na soldagem MAG de aço carbono. O CO2 é misturado ao argônio em percentagens variáveis de 8 a 25%, melhorando sensivelmente as propriedades mecânicas da junta soldada. A mistura 75% de Ar + 25% CO2 é muito empregada no processo de soldagem com arame tubular, pois proporciona excepcional estabilidade do arco e acelera a solidificação da poça de fusão. CONSUMÍVEIS 10 B - Hélio O Hélio (He) é um gás inerte, monatômico, muito leve, tendo peso atômico igual a 4. Ele é 0,14 vezes a densidade do ar. Este gás é usado quando se necessita aportes térmicos de grandes valores. Possui uma excelente condutibilidade térmica e o seu potencial de ionização é o mais elevado entre todos os gases de proteção usados na soldagem. Devido a isto, o He exige uma tensão no arco mais elevada do que o Ar, para o mesmo comprimento de arco e intensidade de corrente, favorecendo, portanto, a utilização de maiores velocidades de soldagem. A desvantagem do He apresentar um alto potencial de ionização é que esta característica dificulta a abertura do arco elétrico. Pelo fato do He ser bem mais leve do que a ar atmosférico, isto exige que a sua vazão seja, aproximadamente, de 2 a 3 vezes maior do que a do Ar para fornecer a mesma proteção. Também por esta característica, o He é indicado na soldagem de juntas na posição sobre-cabeça. Apesar da alta condutibilidade térmica gerada pelo He, o cordão de solda produzido não apresenta grandes penetrações, como aqueles produzidos pelo Ar e CO2. Os cordões produzidos pelo He apresentam uma baixa relação: largura / profundidade. Os altos valores de aporte térmico gerado pelo He ajuda a produzir soldas com uma penetração “arredondada” e reforços com baixa dimensão. O He pode ser usado sozinho como gás de proteção, porém, na prática, ele estará sempre sendo usado em combinação com Ar. Hoje em dia, já existem misturas gasosas formadas por He e CO2. Esse gás é obtido a partir do gás natural e purificado até alcançar 99,99% de pureza. Tem como vantagem o maior rendimento, porém, seu uso é limitado a soldagens que utilizem corrente contínua. Este gás, quando utilizado sozinho, produz uma transferência metálica do tipo “globular”. Devido ao seu maior custo em relação ao argônio, o gás hélio é empregado apenas quando suas características físicas se fazem necessárias, ou seja, na soldagem de metais que possuem alta condutibilidade térmica, como o cobre e suas ligas e o alumínio e suas ligas. CONSUMÍVEIS 11 3.1.3 - Gases Reativos Os gases reativos são aqueles que reagem com o metal líquido da poça de fusão, podendo alterar as propriedades mecânicas do metal de solda. Os gases reativos podem ser de dois tipos: Ativos e Redutores. 3.1.3.1 - Gás Ativo A - CO2 (gás carbônico) O gás ativo mais empregado na soldagem é o CO2 que, além de poder ser utilizado sozinho na proteção da poça de fusão, pode também ser utilizado com o Ar (soldagem de aços ao carbono e baixa liga) e o He (soldagem dos aços inoxidáveis série 300). O CO2 é um gás barato e, por isso, é o gás de proteção mais usado no Brasil. É preciso informar que à temperatura ambiente, o CO2 não é um gás ativo. Quando este gás passa pelo arco elétrico (quando a temperatura se encontra acima de 3.000 ºC), o CO2 se dissocia sob a forma de CO (monóxido de carbono) e oxigênio atômico. É exatamente o oxigênio, em seu estado livre, que irá produzir uma ação oxidante (ou ativa) no interior do arco elétrico. Devido a esta atmosfera altamente oxidante, o metal líquido (poça de fusão) tende a se oxidar, gerando FeO (óxido de ferro), que irá se direcionar para a escória. Fe + O FeO (1) Após esta reação de oxidação (1), o carbono (C) encontrado na poça-de-fusão irá reagir com o oxigênio encontrado no FeO, pois o C é mais ávido pelo oxigênio do que o ferro (Fe). Tem-se a seguinte reação química: C + FeO Fe + CO (gás) ↑ (2) A reação (2) fará com que o Fe volte à sua condição como metal puro e produzirá uma quantidade de monóxido de carbono sob a forma gasosa, que se direcionará para a atmosfera. CONSUMÍVEIS 12 Como a solidificação do metal líquido ocorre em uma velocidade muito elevada, isto faz com que uma parte do CO produzido fique retido no interior do cordão de solda, sob a forma de poros. Além desse problema, a reação entre o C e o FeO irá diminuir a quantidade de carbono no metal de solda, o que contribuirá para uma diminuição da resistência mecânica da junta soldada. A fim de eliminar (ou diminuir ao máximo) estes problemas, ou seja, a produção de poros e a diminuição do teor de C, faz-se necessário a adição de elementos desoxidantes na composição química do consumível de soldagem, tais como: Mn e Si, que reagem com o FeO através das seguintes reações: Si + 2FeO 2Fe + SiO2 (3) Mn + FeO Fe + MnO (4) Desta forma, a quantidade de CO produzido na reação (1) será muito menor, quando da presença dos elementos desoxidantes: Mn e Si. Elementos como alumínio (Al), titânio (Ti) e zircônio (Zr) também podem ser introduzidos na composição do consumível na função de “desoxidantes”. A maior desvantagem do uso do CO2 é a tendência em produzir um arco instável eletricamente, podendo gerar, desta forma, uma grande quantidade de respingos. B - O2 (Oxigênio) O Oxigênio também é um gás ativo, mas nunca é utilizado sozinho. Este geralmente é combinado com o argônio (mistura binária: Ar + O2) ou com o argônio mais CO2 (mistura tríplice: Ar + CO2 + O2). 3.1.3.1 - Gás Redutor O Hidrogênio (H2) é um gás redutor, ou seja, reduz os óxidos metálicos ao seu estado puro. O Hidrogênio pode ser adicionado ao Ar ou He em quantidades que pode variar de 1 a 35% objetivando aumentar a temperatura do arco. É comum na Europa a utilização de adições de até 15% H2 na soldagem do níquel pelo processo GTAW, mas o risco desta quantidade produzir poros no metal de solda é muito grande. CONSUMÍVEIS 13 3.1.4 – Comparação entre Argônio e CO2, quando utilizados isoladamente A Tabela 4.4 apresenta a influência dosgases Argônio e CO2 nas variáveis de soldagem, como também em algumas características do cordão de solda. Tabela 4.4 - Influência dos gases Argônio e CO2 nas variáveis de soldagem e características do cordão de solda VARIÁVEIS E CARACTERÍSTICAS Argônio CO2 Potencial de ionização Maior menor Comprimento de arco (função da tensão do arco) Maior menor Perdas de temperatura do arco por radiação Maiores menores Temperatura da poça de fusão menor Maior Penetração do cordão de solda menor Maior Seção transversal do arco elétrico menor Maior Largura do cordão menor Maior Altura do cordão Maior menor Acabamento do cordão de solda Melhor pior Estabilidade do arco Maior menor Dureza do cordão de solda Maior menor Temperatura do metal líquido na poça de fusão menor Maior NOTA: As misturas utilizando argônio e CO2 têm influência intermediária. CONSUMÍVEIS 14 3.1.5 – Classificação dos Gases de Proteção 3.1.5.1 – Critérios de Classificação Os gases de proteção empregados na soldagem são classificados em função de suas composições químicas. A Tabela 4.5 apresenta os gases de proteção mais empregados na soldagem a arco elétrico sob proteção gasosa, com seus respectivos: grau de pureza, umidade máxima, ponto de orvalho. Tabela 4.5 – Gases de Proteção e suas características Gás Classificaç ão AWS Estado do Produto Pureza mínima (%) Umidade máxima (ppm) Ponto de Orvalho máx. a 760 mmHg (ºC) Gás 99,997 10,5 -60Argônio SG–A Líquido 99,997 10,5 -60 Gás 99,8 32 -51Dióxido de Carbono (CO2) SG–C Líquido 99,8 32 -51 Gás 99,995 15 -57Hélio SG–He Líquido 99,995 15 -57 Gás 99,95 32 -51Hidrogênio SG–H Líquido 99,95 32 -51 Gás 99,9 32 -51Nitrogênio SG–N Líquido 99,9 4 -68 Gás 99,5 Não Aplicável -48Oxigênio SG–O Líquido 99,5 Não Aplicável -63 CONSUMÍVEIS 15 3.1.5.2 - Sistema de Classificação i – Gás (Simples) SG - B Onde: SG – Essas letras significam “Gás de Proteção”; B – Esta letra representa, logo após o hífen, representa o gás de proteção (único) que será empregado durante a soldagem (Ver Tabela 4.5). ii – Mistura Gasosa SG – BXYZ – % / % / % Onde: SG – Essas letras significam “Gás de Proteção”; B – Esta letra representa, logo após o hífen, representa o gás principal da mistura gasosa. XYZ – Estas letras representam os gases, em menor quantidade, que fazem parte da mistura gasosa. A colocação de cada gás na seqüência (XYZ) está relacionada com a quantidade de cada um, em uma ordem decrescente. % / % / % – Estes caracteres representam a percentagem, em ordem decrescente, dos gases que fazem parte da mistura gasosa, que possuem as menores quantidades. Uma barra é usada para separar o percentual de cada gás. A percentagem relativa ao gás principal da mistura será a diferença entre 100% e o somatório dos gases secundários participantes da mistura. CONSUMÍVEIS 16 A Tabela 4.6 apresenta exemplos de como este sistema de classificação para gases de proteção funciona. Tabela 4.6 – Exemplos de funcionamento do Sistema de Classificação dos Gases de Proteção Classificação AWS Misturas Gasosas Típicas Gás SG-AC-25 75/25 Argônio + Dióxido de Carbono SG-AO-2 98/2 Argônio + Oxigênio SG-AHe-10 90/10 Argônio + Hélio SG-AH-5 95/5 Argônio + Hidrogênio SG-HeA-25 75/25 Hélio + Argônio SG-HeAC-7,5/2,5 90/7,5/2,5 Hélio + Argônio + CO2 SG-ACO-8/2 90/8/2 Argônio + CO2 + O2 SG-A-G Especial Argônio + Mistura Nota: Os gases participantes da mistura gasosa, não sendo o gás principal da mistura, suas percentagens devem ter uma tolerância de ± 10%. Exemplo: SG-AC-25 Mistura: Argônio – 75% / CO2 – 25% 10% de 25% = 2,5% Conclusão:O teor de CO2 na mistura deve se encontrar entre 22,5% e 27,5%. CONSUMÍVEIS 17 iii – Mistura Gasosa Especial SG – B – G Onde: SG – Essas letras significam “Gás de Proteção”; B – Esta letra representa, logo após o hífen, representa o gás principal da mistura gasosa. G – Esta letra (quando colocada após o gás principal) significa que a mistura gasosa é especial; o gás base deve ser identificado. Os gases menores não precisam ser identificados, desde que sejam um dos gases listados na Tabela 4.5. Quando a mistura gasosa for composta por algum gás não listado na Tabela 4.5, o Sistema de Classificação da mistura será: SG – BX – G (X = Gás Específico) Onde: SG – Essas letras significam “Gás de Proteção”; B – Esta letra representa, logo após o hífen, representa o gás principal da mistura gasosa. X – Esta letra representa um gás que não está listado na Tabela 4.5. O gás representado pelo “X” deve aparecer entre parêntesis. Exemplo: Kriptônio, Neônio, Xenônio, etc. A percentagem de cada gás na mistura gasosa deve estar de acordo entre o comprador e o fornecedor. CONSUMÍVEIS 18 3.2 – CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE AÇOS AO CARBONO PARA SOLDAGEM MANUAL A ARCO COM ELETRODO REVESTIDO, DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS A5.1-91 3.2.1 – Generalidades 3.2.1.2 - Funções do Revestimento Os revestimentos são constituídos de produtos bastante complexos, combinados em proporções adequadas, que exercem, durante a soldagem, inúmeras funções. De uma maneira geral, pode-se classificar as funções do revestimento em 3 grupos: elétrica, física e metalúrgica. a - Função Elétrica: o revestimento é mau condutor de eletricidade; ele isola a alma do eletrodo e evita aberturas de arco laterais. O revestimento contém silicato de sódio (Na) ou silicato de potássio (K) que ionizam a atmosfera do arco, facilitando a abertura e estabilidade do arco elétrico, tanto em corrente contínua como em alternada. Estes silicatos atuam também como aglomerantes do revestimento. b - Funções Física e Mecânica: formação de fumos mais densos que o ar para proteger, tanto o metal em transferência durante a soldagem, como o banho de metal fundido, da contaminação pelo hidrogênio (H2), nitrogênio (N2) e oxigênio (O2) encontrados no ar atmosférico. Os fumos contribuem também na transferência metálica nas posições de soldagem desfavorecidas pelo efeito da gravidade. A escória líquida produzida pelo revestimento flutua sobre a poça de fusão, separando esta do contato com a atmosfera também durante a solidificação e o resfriamento da solda. O peso da escória molda a poça de fusão, proporcionando cordões lisos, regulares e do boa aparência. A escória líquida age sobre o valor da tensão superficial do metal fundido, melhorando a estética nos trabalhos fora da posição plana. c - Função Metalúrgica: introduz elementos químicos que refinam a estrutura do metal depositado retirando as impurezas, em forma de escórias, provenientes do metal de base e do próprio metal de adição, assim como os óxidos originados durante a operação de soldagem. Prover de elementos de liga o metal com o objetivo de obter a composição química desejada. A Tabela 4.7 apresenta várias substâncias encontradas no revestimento do eletrodo revestido e informa quais são suas principais ações. CONSUMÍVEIS 19 TABELA 4.7 20 3.2.2 - Critérios de Classificação Os eletrodos cobertos pela especificação AWS A5.1 são classificados tendo como base: 1º. Tipo de corrente; 2º. Tipo de revestimento; 3º. Posição de soldagem; e 4º. Propriedades mecânicas do metal de solda na condição “como soldado” ou “envelhecido”*. * “Envelhecimento” é uma operação quando se faz necessária a retirada do hidrogênio difusível encontrado no interior da junta recém soldada. Os corpos de prova de tração de todos os eletrodos, à exceção dos eletrodos básicos (baixo hidrogênio),devem ser envelhecidos a uma temperatura entre 95 e 105ºC em um tempo igual a 48 ± 2 horas, com o resfriamento devendo ser feito ao ar até que se atinja a temperatura ambiente. O eletrodo que tenha sido enquadrado em uma determinada classificação dentro de uma certa especificação, este não poderá ter uma outra classificação dentro da especificação em análise. A única exceção é o eletrodo E7018M que pode também ser classificado como E7018, desde que satisfaça todas as exigências para ambas as classificações. 3.2.3 - Sistemas de Classificação A classificação genérica de umeletrodo tem a seguinte forma: E X X X X ---- ------ --- --- 1 2 3 4 onde: Dígito 1: A letra E designa um eletrodo; Dígito 2: Este dígito, composto por 2 algarismos, indica o limite de resistência à tração mínimo do metal de solda em "ksi" (1 ksi = 1.000 psi). Alguns exemplos podem ser vistos na Tabela 4.8. CONSUMÍVEIS 21 Tabela 4.8 - Exemplos na representação do Dígito 2 na codificação para classificação AWS LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (Mínimo) (1) ELETRODO REVESTIDO psi (lb/pol2) MPa E60XX 60.000 414 E70XX 70.000 482 (1) Toda a preparação da chapa de teste, envolvendo desde a escolha do metal de base, do tipo e dimensões do cobre-junta até as condições de soldagem (intensidade de corrente, geometria do chanfro, posição de soldagem, diâmetro do eletrodo, etc.) são padronizadas, cujas informações se encontram na especificação em questão. Dígito 3: Designa a posição de soldagem na qual o eletrodo revestido pode ser empregado com resultados satisfatórios. Ver tabela 4.9. Tabela 4.9 - Significado do Dígito 3 na codificação para classificação AWS ELETRODO POSIÇÃO DE SOLDAGEM E-XX1X E-XX2X E-XX4X Todas as posições. Plana e Horizontal (especialmente solda em ângulo- horizontal). Todas as posições (especialmente a vertical descendente para os eletrodos de baixo hidrogênio). Dígito 4: Este dígito pode variar de 0 (zero) a 9 (nove). Em combinação com o Dígito 3 designam: - Tipo de corrente elétrica, com a qual o eletrodo pode ser usado; - Tipo de revestimento. Sobre o significado dos Dígitos 3 e 4, consultar a Tabela 4.10. CONSUMÍVEIS 22 TABELA 4.10 23 Tabela 4.11 - Requisitos de composição química do metal depositado para os eletrodos da especificação AWS 5.1-91 PERCENTUAL EM PESO (%) aClassificação AWS C Mn Si P S Cr Mo Ni V Limite para a combinação Mn+Ni+Cr+Mo+V E-6010 E-6011 E-6012 E-6013 E-6019 E-6020 E-6022 E-6027 Não Especificado (NE) E-7014 E-7015 E-7024 NE 1,25 0,90 NE NE 0,2 0 0,3 0 0,3 0 0,0 8 1,50 E-7016 E-7018 E-7027 NE 1,60 0,75 NE NE 0,2 0 0,3 0 0,3 0 0,0 8 1,75 E-7028 E-7048 NE 1,60 0,90 NE NE 0,2 0 0,3 0 0,3 0 0,0 8 1,75 E-7018M 0,12 0,40 a 1,60 0,80 0,03 0 0,02 0 0,1 5 0,3 5 0,2 5 0,0 5 NE a Valores unitários representam valores máximos. CONSUMÍVEIS 24 25 3.3 – CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE AÇOS DE BAIXA LIGA PARA SOLDAGEM MANUAL A ARCO COM ELETRODO REVESTIDO, DE ACORDO COM AS ESPECIFICAÇÕES AWS A5.5-96 3.3.1 – Generalidades Todas as informações apresentadas nos itens 3.2.1.1, 3.2.1.2 e 3.2.1.3, relativas à especificação AWS A5.1, também são válidas para a especificação em análise. 3.3.2 - Critérios de Classificação Os eletrodos cobertos pela especificação AWS A5.5 são classificados tendo como base: 1º. Tipo de corrente; 2º. Tipo de revestimento; 3º. Posição de soldagem; 4º. Composição química do metal de solda; 5º. propriedades mecânicas do metal de solda na condição "como soldado" ou como tratado termicamente pós-soldagem" Importante salientar que um eletrodo que tenha sido enquadrado com uma classificação dentro desta especificação, este não poderá ter outra classificação. 3.3.3 - Sistemas de Classificação A classificação genérica de um eletrodo tem a seguinte forma: E X X X X X - X ---- --------------------- ---- ---- ---- 1 2 3 4 5 CONSUMÍVEIS 26 Dígito 1: A letra E designa um eletrodo; Dígito 2: Este dígito, em número de dois ou três, indicam o limite de resistência à tração mínimo de metal de solda em "ksi" (1 ksi = 1.000 psi). Alguns exemplos podem ser vistos na Tabela 4.13. Tabela 4.13 - Exemplos na representação do 2o dígito na codificação para classificação AWS LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (Mínimo) (1) ELETRODO REVESTIDO psi (lb/pol2) MPa E70XX 70.000 480 E80XX 80.000 550 E90XX 90.000 620 E100XX 100.000 690 E110XX 110.000 760 E120XX 120.000 830 Dígito 3: Designa a posição de soldagem na qual o eletrodo revestido pode ser empregado com resultados satisfatórios. Ver tabela 4.14. Tabela 4.14 - Significado do Dígito 3 na codificação para classificação AWS ELETRODO POSIÇÃO DE SOLDAGEM E-XX1X E-XX2X E-XX4X Todas as posições. Plana e Horizontal (especialmente solda em ângulo- horizontal). Todas as posições (especialmente a vertical descendente para os eletrodos de baixo hidrogênio). Dígito 4: Este dígito pode variar de 0 (zero) a 9 (nove). Em combinação com o Dígito 3 designam: - Tipo de corrente elétrica, com a qual o eletrodo pode ser usado; - Tipo de revestimento. Sobre o significado dos Dígitos 3 e 4, consultar a Tabela 4.10. Dígito 5 – É composto de letras e algarismos que indicam a composição química do metal depositado. A tabela 4.15 mostra o significado do dígito 5 para alguns eletrodos revestidos enquadrados na especificação AWS A5.5. CONSUMÍVEIS 27 Tabela 4.15 - Consumíveis da especificação AWS 5.5-96. Classificação C Mn Si P S Cr Mo Ni V Eletrodos para aços ao Carbono-Molibdênio E7010-A1 E7011-A1 E7015-A1 E7016-A1 E7018-A1 E7020-A1 E7027-A1 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,60 0,60 0,90 0,90 0,90 0,60 1,00 0,40 0,40 0,60 0,60 0,80 0,40 0,40 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 - - - - - - - 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 - - - - - - - - - - - - - - Eletrodos para aços ao Cromo-Molibdênio E8016-B1 E8018-B1 E8016-B2 E8018-B2 E7015-B2L E7016-B2L E7018-B2L E9015-B3 E9016-B3 E9018-B3 E8015-B3L E8018-B3L E8015-B4L E8016-B5 0,05-0,12 0,05-0,12 0,05 0,05-0,12 0,05-0,12 0,05 0,05 0,05-0,12 0,05-0,12 0,05-0,12 0,05 0,05 0,05 0,07-0,15 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,40-0,70 0,60 0,80 1,00 0,60 1,00 0,60 0,80 1,00 0,60 0,80 1,00 0,80 1,00 0,30-0,60 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,40-0,65 0,40-0,65 1,00-1,50 1,00-1,50 1,00-1,50 1,00-1,50 1,00-1,50 2,00-2,50 2,00-2,50 2,00-2,50 2,00-2,50 2,00-2,50 1,75-2,25 0,40-0,60 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 0,40-0,65 0,90-1,20 0,90-1,20 0,90-1,20 0,90-1,20 0,90-1,20 0,40-0,65 1,00-1,25 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0,05 Eletrodos para aços ao Níquel E8016-C1 E8018-C1 E7015-C1L E7016-C1L E018-C1L E8016-C2 E8018-C2 E7015-C2L E7016-C2L E7018-C2L E8016-C3 E8018-C3 0,12 0,12 0,05 0,05 0,05 0,12 0,12 0,05 0,05 0,05 0,12 0,12 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 0,40-1,25 0,40-1,25 0,60 0,80 0,50 0,50 0,50 0,60 0,80 0,50 0,50 0,50 0,80 0,80 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 - - - - - - - - - - 0,15 - - - - - - - - - - - 0,35 - 2,00-2,75 2,00-2,75 2,00-2,75 2,00-2,75 2,00-2,75 3,00-3,75 3,00-3,75 3,00-3,75 3,00-3,75 3,00-3,75 0,80-1,10 0,80-1,10 - - - - - - - - - - 0,05 0,05 Eletrodos para aços ao Níquel-Molibdênio E-8018-NM1 0,10 0,80-1,25 0,60 0,02 0,02 0,10 0,40-0,65 0,80-1,10 0,02 Eletrodos para aços ao Manganês-Molibdênio E-9015-D1 E-9018-D1 E-10015-D2 E-10016-D2 E-10018-D2 E-8016-D3 E-8018-D3 0,12 0,12 0,15 0,15 0,15 0,12 0,12 1,00-1,75 1,00-1,75 1,65-2,00 1,65-2,00 1,65-2,00 1,00-1,80 1,00-1,80 0,60 0,80 0,60 0,60 0,80 0,60 0,80 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 - - - - - - - 0,25-0,45 0,25-0,45 0,25-0,45 0,25-0,45 0,25-0,45 0,40-0,65 0,40-0,65 0,90 0,90 0,90 0,90 0,900,90 0,90 - - - - - - - Eletrodos para todos os outros aços de baixa liga E-XX10-G(A) E-XX11-G(A) E-XX18-G(A) E-9018-M(B) E-10018-M E-11018-M E-12018-M E-7018-W1(C) - - - 0,10 - - - 0,12 1,00 min. 1,00 min 1,00 min 0,60-1,25 0,75-1,70 1,30-1,80 1,30-2,25 0,40-0,70 0,80 min 0,80 min 0,80 min 0,80 0,60 0,60 0,60 0,40-0,70 - - - 0,030 0,030 0,030 0,030 0,025 - - - 0,030 0,030 0,030 0,030 0,025 0,30 min. 0,30 min. 0,30 min. 0,15 0,35 0,40 0,30-1,50 0,15-0,30 0,20 min. 0,20 min. 0,20 min. 0,35 0,25-0,50 0,25-0,50 0,30-0,55 0,30-0,55 0,50 min. 0,50 min. 0,50min. 1,40-1,80 1,40-2,10 1,25-2,50 1,75-2,50 0,20-0,40 0,10 min. 0,10 min. 0,10 min. 0,05 0,05 0,05 0,05 0,08 CONSUMÍVEIS 28 3.4 - CLASSIFICAÇÃO DE VARETAS DE AÇOS AO CARBONO E BAIXA LIGA PARA SOLDAGEM A OXI-GÁS DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS A5.2-92 3.4.1 - Critério de Classificação As varetas para a soldagem a oxi-gás são classificadas tendo como base as propriedades mecânicas do metal de solda na condição “como soldado”. As varetas classificadas para esta especificação são para serem usadas no processo de soldagem a oxi-gás. No entanto, não é proibido o seu uso para qualquer outro processo, no qual eles sejam apropriados. 3.4.2 - Sistema de Classificação A classificação AWS de uma vareta genérica tem a seguinte forma: R X X X ----- ----------------------- 1 2 onde: 1 - R representa uma vareta para soldagem a gás; 2 - Este dígito pode estar representado por 2 ou 3 algarismos, designando, aproximadamente, o limite de resistência à tração mínimo do metal de solda, em ksi (1 ksi = 1.000 psi). A Tabela 4.16 mostra alguns exemplos de classificação, enquanto a Tabela 4.17 apresenta a composição química da vareta, de acordo com a norma AWS A5.2-92. Tabela 4.16 – Requisitos de limite de resistência mínimo à tração e de alongamento do metal de solda (Especificação AWS A5.2-92) Limite de Resistência, mínimo Vareta (psi) (MPa) Alongamento Mínimo, em 25,4 mm (%) R 45 NR *6 NR NR R 60 60.000 410 20 R 65 65.000 450 16 R100 100.000 690 14 R XXX – G *1 xxx ---- NR *1 NR: Não requerido. CONSUMÍVEIS 29 R 45 - A vareta R 45 é um aço com um baixo teor de carbono contendo pequenas quantidades de Cu, Cr, Ni, Mo e Al, usado na soldagem de aços ao carbono e C-Mn de baixa resistência, onde o limite de resistência requerido não exceda 45 ksi (310 MPa). Esta vareta também pode ser usado na soldagem do ferro forjado. R 60 - A vareta R 60 possui uma composição química diferente da composição da vareta R 45, principalmente para os elementos C, Mn e Si. É comumente utilizada na soldagem de tubos de aços carbono e outras estruturas que exigem maiores requisitos de tenacidade. R 65 - A vareta R 65 é utilizada na soldagem a gás de aços carbono e de baixa liga, onde o limite de resistência à tração mínimo é de 65.000 psi. R 100 - A vareta R 100 é uma vareta que por sua composição química destina-se a soldagem de aços de baixa liga e alta resistência. Possui baixo teor de impurezas. Usuários deste consumível deve estar atentos pois os resultados de tratamentos térmicos realizados no equipamento podem gerar propriedades mecânicas diferentes entre o metal de base e o metal de solda. R XXX-G - A vareta R XXX - G não possui requisitos de composição química. Sua definição pode ser estabelecida em acordo entre o comprador e o fornecedor ou fabricante. O valor da resistência a tração será dado de acordo com o resultado do ensaio de tração do metal de solda. Estes valores devem estar limitados aos seguintes números: 45, 60, 65, 70, 80, 90 e 100. Tabela 4.17 - Requisitos de composição química das varetas de especificação AWS A5.2-92 Percentual (%), em peso a) Classificação AWS C Mn Si P S Cu Cr Ni Mo Al R 45 0,08 0,50 0,10 0,035 0,040 0,30 0,20 0,30 0,20 0,02 R 60 0,15 0,90 a 1,40 0,10 a 0,35 0,035 0,035 0,30 0,20 0,30 0,20 0,02 R 65 0,15 0,90 a 1,60 0,10 a 0,70 0,035 0,035 0,30 0,40 0,30 0,20 0,02 R 100 0,18 a 0,23 0,70 a 0,90 0,20 a 0,35 0,025 0,025 0,15 0,40 a 0,60 0,40 a 0,70 0,15 a 0,25 0,02 R XXX-G NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR CONSUMÍVEIS 30 3.5 - CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE AÇO INOXIDÁVEL PARA A SOLDAGEM MANUAL A ARCO COM ELETRODO REVESTIDO DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS A5.4-92 3.5.1 - Critério de Classificação Os eletrodos revestidos são classificados tendo como base: a) Composição química de metal de solda não diluído (Ver Tabela 4.18); b) Tipo de corrente e posição de soldagem. 3.5.2 - Sistema de Classificação A classificação de um eletrodo genérico, tem a seguinte forma: E X X X X X - X X ---- ------------------------------------ ---- ---- 1 2 3 4 Onde: Dígito 1 – A letra E designa um eletrodo; Dígito 2 – Este dígito pode ser formado ou só por algarismos, ou uma composição entre algarismos e letras, e se refere à composição química do metal de solda não diluído (ver Tabela 4.18). Os algarismos iniciais referem-se à composição química definida de acordo com a classificação (designação) AISI [American Iron and Steel Institute]. Exemplos: - E-308: metal de solda com composição nominal de 19%Cr e 10%Ni para a soldagem dos aços de composição similar tal como 301, 302, 304 e 305 da classificação AISI. - E-309L: metal de solda com composição nominal de 23,5%Cr e 13%Ni, mas que tem restrições com respeito ao conteúdo de carbono, não podendo exceder 0,04%C. Por isto, a denominação 309 vai acompanhada da letra “L”, inicial de LOW, do inglês “baixo” significando baixo carbono. CONSUMÍVEIS 31 TABELA 4.18 32 Dígito 3 - Este dígito refere-se às posições em que o eletrodo pode ser empregado com resultados satisfatórios. - EXXX-1X: o algarismo 1 (um) indica que o eletrodo pode ser usado em todas as posições, porém na prática, os eletrodos apresentam desempenho satisfatório para soldagem em todas as posições apenas para os diâmetros até 4 mm. Para diâmetros superiores a 4 mm, o desempenho só é satisfatório nas posições horizontal (apenas para solda em ângulo) e plana. - EXXX-2X: o algarismo 2 (dois) indica que o desempenho do eletrodo só é satisfatório na posição horizontal (apenas para solda em ângulo) e na posição plana. Dígito 4 - Este dígito refere-se ao tipo de corrente em que o eletrodo deve ser utilizado, e em combinação com o anterior indica os tipos e/ou características do revestimento. - EXXX-15: este eletrodo deve ser utilizado em corrente contínua e ligado ao pólo positivo (CC+), ou seja, polaridade inversa. Os elementos químicos da composição destes eletrodos estão totalmente incorporados na alma e o revestimento está constituído por elementos calcários, similar ao E-7015 da especificação AWS A5.1.91. - EXXX-16: este eletrodo pode ser utilizado em corrente alternada (CA) ou em corrente contínua com polaridade inversa (CC+). Iguais aos anteriores, estes eletrodos têm elementos químicos totalmente integrados a alma e o revestimento está constituído por dióxido de titânio (TiO2) e silicato de potássio (K), similar ao E6013 da especificação AWS A5.1-91. - EXXX-17: o revestimento destes eletrodos é uma modificação do EXXX-16, onde parte do dióxido de titânio é substituído por sílica (SiO2), similar ao E-6019 da especificação AWS A5.1- 91. Operam com corrente alternada (CA) e contínua (CC+) e embora sejam recomendados para uso em todas as posições, os eletrodos de diâmetros maiores de 4,8 mm não são recomendados para as posições vertical e sobre-cabeça. - EXXX-25: as características operacionaise o tipo de revestimento deste eletrodo é similar a designação 15, só que a alma está constituída por um arame de aço doce e os elementos de liga se encontram no revestimento. Por este motivo, usa-se intensidades de corrente maiores, quando comparados com o EXXX-15. Os eletrodos EXXX-25 são recomendados somente para serem usados nas posições plana (topo e ângulo) e horizontal (solda de ângulo). - EXXX-26: tanto o tipo de revestimento como as características operativas destes eletrodos são similares ao eletrodo EXXX-16, só que, como no caso anterior, a alma está constituída por um aço doce e os elementos de liga estão no revestimento. Por este motivo, usa-se intensidades de corrente maiores, quando comparados com o EXXX-16. Os eletrodos EXXX-26 são recomendados para serem usados nas posições plana (topo e ângulo) e horizontal (solda de ângulo). NOTA: Os eletrodos EXXX-25 e EXXX-26 também são denominados “Eletrodos Sintéticos”. CONSUMÍVEIS 33 3.6 - CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS NUS (ARAMES) E VARETA DE AÇO INOXIDÁVEL PARA SOLDAGEM DE AÇO INOXIDÁVEL DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS A5.9-93 Esta especificação apresentam as exigências para a classificação dos seguintes consumíveis de aço inoxidável: eletrodo nu (arame), vareta, fita e metal cored (tipo de arame tubular que possui núcleo metálico). 3.6.1 - Critérios de Classificação Os consumíveis do tipo arame, vareta e fita enquadrados nesta especificação são classificados tendo como base a composição química do próprio consumível. Para o consumível "metal cored", este é classificado tendo como base a composição química do metal depositado. 3.6.2 - SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO A classificação de um eletrodo/vareta genérica tem a seguinte forma: E R X X X X X ---- ---- ------------------------------------ 1 2 3 Onde: Dígito 1 - A letra E designa um eletrodo; Dígito 2 - A letra R designa uma vareta;.19. CONSUMÍVEIS 34 Dígitos 1 + 2 - As letras ER, quando utilizadas juntas, referem-se ao consumível que pode ser fornecido ou sob a forma contínua (exemplo: arame [eletrodo nu], fita, metal cored) ou sob a forma de vareta. São os seguintes processos de soldagem que se utilizam destes consumíveis: GTAW, GMAW e, SAW. NOTA: Quando o consumível a ser utilizado for do tipo "metal cored", a letra "R" deverá ser substituída pela letra "C": EC. Quando o consumível a ser utilizado for do tipo "fita", a letra "R" deverá ser substituída pela letra "Q": EQ. Dígito 3 – Este dígito pode ser formado ou só por algarismos, ou uma composição entre algarismos e letras, e se refere à composição química do consumível de soldagem (caso dos arames, varetas e fitas) ou se refere à composição química do metal de solda não diluído (caso do “metal cored”). Os algarismos iniciais referem-se à composição química definida de acordo com a classificação (designação) AISI [American Iron and Steel Institute]. Ver Tabela 4.19. Exemplos: ER308 - Composição química conforme Tabela 4.19. ER308L - Mesma composição química do ER308, mas com menor teor de carbono. ER308MoL - Mesma composição química do ER308L, mas com teor de molibdênio de 2 a 3%. CONSUMÍVEIS 35 TABELA 4.19 36 3.7 - CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE AÇO CARBONO E FLUXOS PARA SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS A5.17-97 3.7.1 - Critério de Classificação: Os arames e fluxos cobertos por esta especificação são classificados tendo como base: 1. Propriedades mecânicas do metal de solda, usando o fluxo em combinação com qualquer um dos eletrodos classificados nesta especificação. 2. Condição do tratamento térmico no qual as propriedades mecânicas são obtidas. 3. Composição química do eletrodo, para o caso de arames sólidos, ou do metal de solda (utilizando um determinado fluxo) para os eletrodos compósitos (exemplo: arame tubular). Nota: Importante salientar que, quando um fluxo é fabricado, ele não tem, a princípio, uma classificação AWS. Quando este fluxo é utilizado com um determinado arame, este fluxo terá uma classificação AWS de acordo com os resultados alcançados nesta combinação (fluxo – arame). Combinando este fluxo em questão com um novo arame (outra classificação AWS), uma nova classificação AWS para este fluxo será designada, visto que este segundo arame usado possuía diferente composição química daquele primeiro arame. CONSUMÍVEIS 37 3.7.2 - Sistema de Classificação A classificação de uma combinação genérica de um fluxo com um arame tem a seguinte forma: F S X X X - E X X X K ---- ---- ---- ---- ---- --- ---- ------------- ---- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Onde: Dígito 1 - A letra F designa um fluxo; Dígito 2 - A letra S indica se o fluxo em uso foi produzido pela trituração de uma escória previamente fabricada ou produzido por uma mistura formada por uma parte triturada e uma parte “virgem”. A omissão da letra S significa que o fluxo em questão é do tipo “virgem”. Dígito 3 - Este dígito refere-se ao limite de resistência à tração mínimo do metal depositado proveniente de uma combinação entre fluxo e arame. Exemplos: FX6X - EXXX -Faixa do limite de resistência à tração entre 60.000 e 80.000 psi (430 e 560 MPa), onde o algarismo 6 indicado tem relação com o limite mínimo da faixa. FX7X - EXXX -Faixa do limite de resistência à tração entre 70.000 e 95.000 psi (480 e 660 MPa), onde o algarismo 7 indicado tem relação com o limite mínimo da faixa. Dígito 4 - Designa a condição de tratamento térmico na qual os testes foram conduzidos: “A” refere-se à condição “Como Soldado” e “P” ao tratamento térmico após soldagem. O tempo e a temperatura deste tratamento térmico estão contemplados no corpo da especificação A5.17. Dígito 5 - Este dígito refere-se à maior temperatura em que se efetuou o ensaio de impacto (charpy com entalhe em V), obtendo-se valores de no mínimo 27J para o metal de solda. CONSUMÍVEIS 38 Exemplos: - FXXXZ - EXXX - A letra Z refere-se a ensaio de impacto não requerido; - FXXX0 - EXXX - O algarismo 0 (zero) refere-se à temperatura mínima de 0ºC para o ensaio; - FXXX2 - EXXX - O algarismo 2 refere-se à temperatura mínima de -20ºC para o ensaio; - FXXX3 - EXXX - O algarismo 3 refere-se à temperatura mínima de -30ºC para o ensaio; - FXXX4 - EXXX - O algarismo 4 refere-se à temperatura mínima de -40ºC para o ensaio; - FXXX5 - EXXX - O algarismo 5 refere-se à temperatura mínima de -50ºC para o ensaio; - FXXX6 - EXXX - O algarismo 6 refere-se à temperatura mínima de -60ºC para o ensaio. Dígito 6 - A letra E designa um eletrodo, e as letras EC indicam eletrodo composto (similar ao arame tubular). A omissão da letra “C” indica que o consumível em questão é um arame sólido. Dígito 7 - As letras L, M e H, que podem aparecer neste campo, referem-se a: L (low) -Eletrodo com baixo teor de manganês (faixa: 0,25% - 0,60%); M (medium) -Eletrodo com médio teor de manganês (faixa: 0,80% - 1,40%); H (high) -Eletrodo com alto teor de manganês (faixa: 1,30% - 2,20%). Dígito 8 - Este dígito, representado por 1 ou 2 algarismos, refere-se ao teor de carbono do eletrodo conforme Tabela 4.20; Dígito 9 - A letra K indica que o eletrodo foi fabricado com aço acalmado ao silício. CONSUMÍVEIS 39 3.7.3 - Eletrodos A especificação prevê 12 tipos de eletrodos agrupados em 3 classes como mostrado na Tabela 4.20. Tabela 4.20 -Composição química dos eletrodos para soldagem a arco submerso de classificação AWS A 5.17-97 COMPOSIÇÃO QUÍMICA - PERCENTUAL EM PESO (a) (b)CLASSIFICAÇÃO AWS Carbono Manganês Silício Enxofre Fósforo Cobre (c) EL8 EL8K EL12 0,10 0,10 0,04 a 0,14 0,25 a 0,60 0,25 a 0,60 0,25 a 0,60 0,07 0,10 a 0,25 0,10 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,35 0,35 0,35 EM11K EM12 EM12K EM13K EM14K (d) EM15K 0,07 a 0,15 0,06 a 0,15 0,05 a 0,15 0,06 a 0,16 0,06 a 0,19 0,10 a 0,20 1,00 a1,50 0,80 a 1,25 0,80 a 1,25 0,90 a 1,40 0,90 a 1,40 0,80 a 1,25 0,65 a 0,85 0,10 0,10 a 0,35 0,35 a 0,75 0,35 a 0,75 0,10 a 0,35 0,030 0,030 0,030 0,030 0,025 0,030 0,025 0,030 0,030 0,030 0,025 0,030 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 EH11K EH12K EH14 0,06 a 0,15 0,06 a 0,15 0,10 a 0,20 1,40 a 1,85 1,50 a 2,00 1,70 a 2,20 0,80 a 1,15 0,25 a 0,65 0,10 0,030 0,025 0,030 0,030 0,025 0,030 0,35 0,35 0,35 EC1 (e) 0,15 1,80 0,90 0,035 0,035 0,35 CONSUMÍVEIS 40 3.8 - CLASSIFICAÇÃO DOS METAIS DE ADIÇÃO DE AÇOS AO CARBONO PARA A SOLDAGEM POR ARCO COM GÁS DE PROTEÇÃO DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS 5.18-2001 3.8.1 - Critério de Classificação Os metais de adição desta especificação do tipo arame sólido e vareta são classificados com base na composição química dos próprios consumíveis e nas propriedades mecânicas do metal de solda, na condição “como soldado”. Os metais de adição desta especificação do tipo metal cored (similar ao arame tubular, porém com seu núcleo formado por material totalmente metálico) são classificados com base na composição química e nas propriedades mecânicas do metal de solda, na condição “como soldado”. 3.8.2 - Sistema de Classificação A classificação genérica de um arame sólido ou vareta para soldagem a arco com gás de proteção de aços ao carbono tem a seguinte forma: E R X X S - X ------------- ------------ ----- ----- 1 2 3 4 Onde: Dígito 1 - As letras ER, quando utilizadas juntas, referem-se ao consumível na forma de eletrodo, vareta ou arame, aplicável em processos de soldagem GMAW (MIG / MAG), GTAW e PAW (Plasma); Dígito 2 - Estes dígitos indicam o limite de resistência à tração do metal depositado, em Ksi (1 Ksi = 1.000 psi). Exemplo: ER70S-X = 70.000 Lbs/pol2 = 500 MPa Dígito 3 - A letra S designa vareta ou arame sólido; Dígito 4 - Este sufixo indica a composição química do arame ou vareta. CONSUMÍVEIS 41 A classificação genérica relativa ao consumível do tipo “metal cored” (similar ao arame tubular) para soldagem a arco com gás de proteção de aços ao carbono tem a seguinte forma: E X X C - X X ---- ------------- ----- ---- ----- 1 2 3 4 5 Onde: Dígito 1 - A letra E designa um eletrodo; Dígito 2 - Estes dígitos indicam o limite de resistência à tração do metal depositado, em Ksi (1 Ksi = 1000 psi). Exemplo: ER70S-X=70.000 Lbs/pol2 = 500 MPa; Dígito 3 - A letra C designa um consumível composto do tipo “metal cored”; Dígito 4 - Este dígito indica a composição química do metal de solda. Dígito 5 - Este dígito pode apresentar a letra “C” que representa o gás CO2 (100%) e a letra “M” representa uma mistura gasosa do tipo 75 ~ 80% Argônio com balanço com CO2. A Tabela 4.21 mostra a composição química do arame sólido e da vareta (ERXXS-S), como também a do metal de solda (EXXC-X). A Tabela 4.22 apresenta as propriedades mecânicas do metal de solda da especificação AWS A 5.18-2001 CONSUMÍVEIS 42 TABELA 4.21 43 TABELA 4.22 44 3.9 - CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE AÇO AO CARBONO PARA SOLDAGEM A ARCO COM ARAME TUBULAR DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS A5.20-95 3.9.1 - Critério de Classificação Os eletrodos tubulares para soldagem a arco de aço-carbono estão classificados com base nos seguintes fatores: a) Propriedades mecânicas do metal de solda, na condição de “como soldado”; b) Posição de soldagem; c) Uso ou não de uma proteção externa; d) A adequabilidade para aplicações de um único passe, ou em passes múltiplos; e) Tipo de corrente. 3.9.2 - Sistema de Classificação A classificação genérica de um eletrodo tubular para soldagem de aços carbono tem a seguinte forma: E X X T - X X M ----- ----- ----- ----- ------------- ------ 1 2 3 4 5 6 Onde: Dígito 1 - A letra E designa um eletrodo; Dígito 2 - Este dígito indica o limite de resistência à tração mínimo do metal depositado 10 ksi (1 ksi = 1.000 psi) nas condições de como soldado, ver Tabela 4.23 Tabela 4.23- Exemplo do significado do 1o e 2o dígito (consumíveis de espec. AWS A5.20-95) LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO MÍNIMO CLASSIFICAÇÃO AWS Lb/pol2 (psi) MPa E6XT-X E7XT-X 60.000 70.000 415 480 CONSUMÍVEIS 45 Dígito 3 -Este dígito indica a posição de soldagem para o qual o eletrodo é recomendado; 0 - Posição plana e horizontal (solda em ângulo) 1 - Todas as posições Dígito 4 -Indica um eletrodo tubular com núcleo fluxado; Dígito 5 -Indica a utilização e a característica de desempenho, ver Tabela 4.24. Tabela 4.24 - Significado do 5o dígito na especificação AWS A5.20-95 TÉCNICA, PROTEÇÃO E POLARIDADE CLASSIFICAÇÃO AWS Técnica Operativa Proteção Externa Corrente / Polaridade E XX T-1 E XX T-1M E XX T-2 E XX T-3 E XX T-4 E XX T-5 E XX T-6 E XX T-7 E XX T-8 E XX T-9 E XX T-10 E XX T-11 E XX T-G E XX T-GS Passes simples ou múltiplos Passes simples ou múltiplos Passe simples Passe simples Passes simples ou múltiplos Passes simples ou múltiplos Passes simples ou múltiplos Passes simples ou múltiplos Passes simples ou múltiplos Passes simples ou múltiplos Passe simples Passes simples ou múltiplos Passes simples ou múltiplos Passe simples CO2 75~80%Ar /bal. CO2 Nenhuma Nenhuma CO2 Nenhuma Nenhuma Nenhuma CO2 Nenhuma Nenhuma *(A) *(A) c.c. / inversa c.c. / inversa c.c. / inversa c.c. / inversa c.c. / inversa c.c. / inv. ou direta c.c. / inversa c.c. / direta c.c. / direta c.c. / inversa c.c. / direta *(A) *(A) NOTA: Os requisitos de proteção gasosa, corrente e polaridade podem ser estabelecidos, em acordo entre o comprador e o fornecedor ou fabricante. Dígito 6 -Indica se o arame tubular foi homologado com uma mistura gasosa do tipo 75 ~ 80% Argônio / balanço CO2. CONSUMÍVEIS 46 3.10 - CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE AÇO INOXIDÁVEL PARA A SOLDAGEM A ARCO COM ARAME TUBULAR E VARETAS COM NÚCLEO FLUXADO DE AÇO INOXIDÁVEL PARA SOLDAGEM GTAW (TIG) DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS A5.22-95 3.10.1 - Critério de Classificação Os arames tubulares e varetas de núcleo fluxado para soldagem de aços resistentes à corrosão, ao cromo e ao cromo-níquel estão classificados com base nos seguintes fatores: a) Composição química do metal de solda, b) Posição de soldagem; c) Meio de proteção empregado durante a soldagem,e d) Tipo de corrente utilizada. 3.10.2 - Sistema de Classificação A classificação genérica de um eletrodo tubular para soldagem de aço cromo e aço cromo-níquel tem a seguinte forma: E X X X X X T X - X ----- ------------------------------------ ----- ----- ----- 1 2 3 4 5 Onde: Dígito 1 - A letra E designa um eletrodo; Dígito 2 – Este dígito pode ser formado ou só por algarismos, ou uma composição entre algarismos e letras, e se refere à composição química do consumível de soldagem (caso dos arames, varetas e fitas) ou se refere à composição química do metal de solda não diluído (caso do “metal cored”). Os algarismos iniciais referem-se à composição química definida de acordo com a classificação (designação) AISI [American Iron and Steel Institute]. CONSUMÍVEIS 47 Dígito 3 Indica se tratar de um eletrodo tubular com núcleo fluxado; Dígito 4 - Refere-se a posição de soldagem: 0 - Posição plana e horizontal (solda em ângulo) 1 - Todas as posições. Dígito 5 - Indica o meio de proteção, a corrente e polaridade empregadas durante a soldagem e o processo de soldagem. Os meios de proteção cobertos por esta especificação incluem: Classificação AWS Meio de Proteção Corrente Processo EXXXTX-1 CO2 CC+ FCAW EXXXTX-3 Sem proteção externa CC+ FCAW EXXXTX-4 75 a 80% Ar + CO2 CC+ FCAW RXXXTX-5 100% Ar CC - GTAW EXXXTX-G Não especificadaNãoespecificada FCAW RXXXT1-G Não especificada Nãoespecificada GTAW CONSUMÍVEIS 48 3.11 - CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE AÇO BAIXA LIGA PARA SOLDAGEM A ARCO COM ARAME TUBULAR DE ACORDO COM A ESPECIFICAÇÃO AWS A5.29-98 3.11.1 - Critério de Classificação Os eletrodos tubulares para a soldagem a arco de aços baixa liga são classificados com base nos seguintes fatores: a) Propriedades mecânicas do metal de solda; b) Posição de soldagem; c) Uso de gás para proteção externa; d) Tipo de corrente; e) Composição química do metal de solda depositado. 3.11.2 - Sistema de Classificação A classificação genérica de um eletrodo tubular para soldagem de aços baixa liga tem a seguinte forma: E X X X T X - X M ----- ------------- ----- ---- ---- ----- ----- 1 2 3 4 5 6 7 Onde: Dígito 1 - A letra E designa um eletrodo; Dígito 2 - Este dígito pode ser representado com um ou dois algarismos e se refere a faixa de valores de resistência à tração do metal de solda em 10 ksi (1 ksi = 1000 psi) nas condições como soldado, ver Tabela 4.25. CONSUMÍVEIS 49 Tabela 4.25 - Significados do 2o dígito para consumíveis de especificação AWS A5.29-98 FAIXA DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃOClassificação AWS Lb/pol2 MPa E 6XTX-X E 7XTX-X E 8XTX-X E 9XTX-X E 10XTX-X E 11XTX-X E 12XTX-X E XXXTX-X 60.000 a 80.000 70.000 a 90.000 80.000 a 100.000 90.000 a 110.000 100.000 a 120.000 110.000 a 130.000 120.000 a 140.000 *(a) 410 a 550 480 a 620 550 a 690 620 a 760 690 a 830 760 a 900 830 a 970 *(a) NOTA: Os requisitos de resistência à tração deste eletrodo será estabelecido em acordo entre o comprador e o fornecedor ou fabricante. Dígito 3 - Este dígito indica a posição de soldagem para o qual o eletrodo é Recomendado. 0 - Posição plana e horizontal 1 - Todas as posições Dígito 4 - Indica se tratar de um arame tubular com núcleo fluxado; Dígito 5 - Indica a utilização e o desempenho do consumível, ver Tabela 4.26. CONSUMÍVEIS 50 Tabela 4.26 - Significado do 5o dígito para consumíveis enquadrados na especificação AWS A5.29-86 Classificação AWS Técnica Operativa Proteção Externa Corrente / Polaridade E XXT1-X E XXT1-XM E XXT4-X E XXT5-X E XXT8-X E XXTX-G Passe simples ou múltiplos Passe simples ou múltiplos Passe simples ou múltiplos Passe simples ou múltiplos Passe simples ou múltiplos Passe simples ou múltiplos CO2 75~80%Ar+ CO2 não CO2 não N.E. c.c. / inversa c.c. / inversa c.c. / inversa c.c. / inversa c.c. / direta N.E. Dígito 6 - Este dígito designa a composição química do metal depositado NOTA: As composições químicas específicas nem sempre são identificadas na especificação, com as propriedades mecânicas específicas. A especificação exige que o fornecedor inclua as propriedades mecânicas para um eletrodo particular, na classificação desse eletrodo. Assim, por exemplo, uma designação de um eletrodo como E80T5-Ni3, EXXT5, não é uma classificação completa. Dígito 7 - Indica se o arame tubular foi homologado com uma mistura gasosa do tipo 75 ~ 80% Argônio / balanço CO2. CONSUMÍVEIS 51 4 - AGRUPAMENTO DOS MATERIAIS DE ADIÇÃO (ELETRODOS, ARAMES, FLUXOS, ETC) O código ASME (American Society of Mechanical Engineers [Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos]) Seção II Parte C utiliza o mesmo sistema de especificações e classificações da AWS (American Welding Society [Sociedade Americana de Soldagem]), como por exemplo: ASME AWS Especificação: SFA-5.1 = A 5.1 Classificação: E 7018 = E 7018 Utilizando as especificações AWS, o código ASME agrupa os metais de adição e os designa com um número denominado F Number. Esta designação ordena os metais de adição em função da dificuldade que oferecem aos soldadores e operadores de soldagem, quanto à execução de soldas isentas de defeitos. Ver Tabela 4.27. Os F Numbers listados nessa tabela são relativos apenas aos consumíveis utilizados na soldagem de aços ao carbono e inoxidáveis. CONSUMÍVEIS 52 F NUMBER ESPECIFICAÇÃO AWS CLASSIFICAÇÃO AWS OBS SFA-5.1 EXX20/22/24/27/28 Eletrodos de diversos revestimentos que trabalham em posição plana e horizontal SFA-5.4 EXXX(X)-25/26 Eletrodo para aço inoxidável. 1 SFA-5.5 EXX20-X/27-X Aços baixa-liga SFA-5.1 EXX12/13/14/19 Eletrodos de revestimento rutílico e rutilo- ácido 2 SFA-5.5 E(X)XX13-X Eletrodos de revestimento rutílico SFA-5.1 EXX10/11 3 SFA-5.5 E(X)XX10-X/11-X Eletrodos de revestimento celulósico SFA-5.1 EXXX-15/16/18/18M/48 Eletrodos de revestimento básico (baixo hidrogênio) SFA-5.4 EXXX(X)-15/16/17 Eletrodos outros sem ser austeníticos e duplex 4 SFA-5.5 E(X)XX15-X/16-X/18- X/18M/18M1 Eletrodos de revestimento básico (baixo hidrogênio) 5 SFA-5.4 EXXX(X)-15/16/17 Eletrodos austeníticos e duplex 6 SFA-5.2/SFA-5.9/ SFA-5.17/ SFA-5.18 SFA-5.20/ SFA-5.22 SFA-5.23/ SFA-5.25 SFA-5.26 * * NOTA: * Neste F Number 6, se agrupam todos os outros consumíveis de soldagem, tais como: arames sólidos e tubulares para soldagem com proteção gasosa ou não, processos GMAW e FCAW; varetas para soldagem GTAW; arames e fluxos para soldagem a arco submerso SAW; arames para solda oxi-gás FOW, etc. Esse agrupamento visa reduzir, sempre que possível, a quantidade das qualificações de desempenho, o que não significa que os metais de adição, ainda que pertencendo a um mesmo grupo, possam substituir indiscriminadamente os metais usados nos testes de qualificação. (Este tema é tratado mais amplamente no Módulo 11: “Qualificação de Procedimentos e Soldadores”) Tabela 4.27 –F Number de eletrodos, arames, para qualificação de Soldadores e Operadores CONSUMÍVEIS 53 ELETRODO UTILIZADO NO PROCESSO ELETRODO UTILIZADO NO PROCESSO ELETRODO REVESTIDOELETRODO REVESTIDO CONSUMÍVEIS 54 ARAME UTILIZADO NO PROCESSO ARAME UTILIZADO NO PROCESSO OXIACETILENOOXIACETILENO CONSUMÍVEIS 55 ARAME UTILIZADO NO PROCESSO MIG/MAGARAME UTILIZADO NO PROCESSO MIG/MAG CONSUMÍVEIS 56 CILINDRO DE GÁS COMBUSTÍVELCILINDRO DE GÁS COMBUSTÍVEL CONSUMÍVEIS 57 ARAME UTILIZADO NO PROCESSO TIGARAME UTILIZADO NO PROCESSO TIG CONSUMÍVEIS 58 FLUXO PARA ARCO SUBMERSO CONSUMÍVEIS 59 ARAME UTILIZADO NO PROCESSO ARCO ARAME UTILIZADO NO PROCESSO ARCO SUBMERSOSUBMERSO CONSUMÍVEIS CONSUMÍVEIS CONSUMÍVEIS