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OBJETIVOS Através do estudo deste módulo o leitor deve tornar-se apto a: 1- Saber a finalidade das qualificações de procedimentos de soldagem e de soldadores/operadores de soldagem e dos ensaios nas chapas de teste de produção; 2- Saber a aplicação das normas de qualificação ASME section IX, API Std 1104 e AWS D1.1; 3- Orientar, baseado nos requisitos de normas técnicas, a preparação das peças de teste, a remoção e preparação dos corpos de prova e os ensaios dos corpos de prova; 4- Testemunhar a preparação das peças de teste, a remoção e a preparação dos corpos de prova e os ensaios mecânicos dos corpos de prova; 5- Avaliar, baseado nos requisitos de normas técnicas, os resultados dos ensaios nas chapas de teste de produção e de qualificação de procedimento de soldagem e de soldadores/operadores de soldagem. NOTAS IMPORTANTES: 1) Os objetivos assinalados em negrito e itálico NÃO são exigências para o inspetor de soldagem Nível 1 e, portanto, NÃO serão cobrados nas provas do curso e provas do exame de qualificação. 2) As partes do texto da apostila assinaladas com barras verticais NÃO são exigências para o inspetor de soldagem Nível 1 e, portanto, NÃO serão cobrados nas provas do curso e provas do exame de qualificação. SUMÁRIO 1 - DEFINIÇÕES 1 2 - PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM 1 2.1 – Definição 2.2 – Qualificação do Procedimento de Soldagem da Executante 2.3 – Normas de Qualificação 2.4 – Preparação das Peças de Teste 2.4.1 - Tipo de Peça de Teste 2.4.2 - Material da Peça de Teste 2.4.3 - Dimensões da Peça de Teste 2.4.4 - Espessura da Peça de Teste 2.4.5 - Diâmetro da Peça de Teste 2.4.6 - Posição de Soldagem 2.4.7 – Consumível de Soldagem 2.4.8 - Preparação da junta a ser soldada 2.5 – Remoção dos Corpos-de-Prova 2.5.1 – Posição de retirada dos corpos de prova 2.5.2 – Preparação dos Corpos-de-Prova 2.6 – Chapa de Teste de Produção 2.7 – Validade da qualificação 1 1 2 4 4 4 6 6 7 7 11 11 12 12 15 16 16 3 – QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES/OPERADORES DE SOLDAGEM 3.1 – Definição 3.2 – Normas de Qualificação 3.3 – Preparação das Peças de Teste 3.3.1 - Tipo de Peça de Teste 3.3.2 - Material da Peça de Teste 3.3.3 - Dimensões da Peça de Teste 3.3.4 - Espessura da Peça de Teste 3.3.5 - Diâmetro da Peça de Teste 3.3.6 - Posição de Soldagem 3.3.7 – Consumível de Soldagem 3.4 – Validade da qualificação 19 19 19 19 20 20 20 21 21 22 23 4 – ENSAIOS USUAIS 24 5 – AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 25 Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 1 1 - DEFINIÇÕES 1.1 - Peça de Teste Ver chapa ou tubo de teste. 1.2 - Chapa ou tubo de teste Peça soldada para a qualificação de procedimento de soldagem da executante ou de soldadores ou operadores de soldagem. 1.3 - Chapa de Teste de produção Chapa soldada nas mesmas condições de uma das juntas soldadas do equipamento, com a finalidade de executar ensaios mecânicos, químicos, metalográficos, ou não-destrutivos. 1.4 - Equipamento Produto da fabricação, construção e/ou montagem soldada, tais como: equipamentos de caldeiraria, tubulação, estruturas metálicas industriais, estruturas metálicas marítimas, oleodutos e gasodutos. 1.5 – P Number (N° P) O código ASME agrupa os metais de base, baseado nas propriedades mecânicas, composição química e soldabilidade do material. 1.6 – F Number (F N°) O código ASME agrupa os consumíveis de soldagem, baseado nas propriedades mecânicas, composição química e usabilidade. 2. PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM 2.1 - Definição O procedimento de soldagem é um documento, que estabelece todos os itens importantes, que devem ser considerados na união de partes por soldagem. Um exemplo e maiores informações sobre o PS podem ser encontrados no MÓDULO 13 - DOCUMENTOS TÉCNICOS. O procedimento de soldagem contém limites ou faixas de parâmetros tais como tipo de corrente, espessura do metal de base, tipo de metal de base, tipo de consumível etc. Um procedimento de soldagem é válido somente dentro dos limites nele especificados. Se um procedimento não pode produzir soldas de boa qualidade, sem que os limites estabelecidos sejam ultrapassados, então um novo procedimento de soldagem deve ser utilizado em lugar do primeiro. Muitas normas de qualificação requerem que o procedimento de soldagem, além de ser o documento que contém os métodos e a tecnologia requerida, seja também qualificado antes de ser colocado em uso na produção de soldas. 2.2 - Qualificação do Procedimento de Soldagem Os materiais utilizados na fabricação dos equipamentos possuem propriedades mecânicas conhecidas. O projeto dos equipamentos é feito com base nestas propriedades. Quando a fabricação dos equipamentos é feita pela soldagem de dois ou mais materiais, é necessário Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 2 garantir que esta união resista da mesma forma que os materiais empregados. Para tanto, o projetista necessita conhecer, quais as propriedades que a junta soldada terá. Na soldagem, em razão dos efeitos da temperatura, não é suficiente conhecer somente as propriedades do metal de base e do metal de solda, individualmente. É necessário também, conhecer as propriedades mecânicas de toda a junta soldada, ou seja: do metal de base, da zona afetada termicamente e do metal de solda, em conjunto. Isto é feito, através da qualificação do procedimento de soldagem. A qualificação do procedimento de soldagem é o método através do qual, um procedimento particular é provado ser adequado para produzir juntas soldadas de qualidade satisfatória. A qualificação é feita pela soldagem de peças de teste, de acordo com o procedimento previamente estabelecido, e pela avaliação dos resultados dos ensaios em corpos de prova extraídos da peça de teste. A avaliação dos resultados é feita em comparação com o critério de aceitação, estabelecido pela norma de qualificação aplicável. Em alguns casos, é permitido o uso de procedimentos pré-qualificados. Estes são procedimentos de soldagem que podem ser utilizados, quando a experiência e familiarização com certos metais de base e consumíveis de soldagem tenham provado a adequação de um procedimento específico, através de serviços executados, há um longo período de tempo. O uso de procedimento pré-qualificado só é feito quando permitido pela norma de qualificação de procedimentos e especificações, normas de fabricação, etc. Para os procedimentos pré- qualificados não é necessária a execução dos ensaios de qualificação. Quando o uso de procedimento pré-qualificado não é permitido (ou, por exemplo, quando o procedimento não atende aos requisitos para se enquadrar como procedimento pré-qualificado), o procedimento de soldagem deve ser aprovado adequado, através dos ensaios e/ou exames e avaliação dos resultados, conforme requerido pela norma ou especificação adotada. Os requisitos para a qualificação dos procedimentos de soldagem variam largamente de uma norma para outra. Uma qualificação feita segundo uma norma, geralmente não tem validade para outra norma. É necessário, portanto, que o inspetor de soldagem esteja consciente de que os requisitos da norma aplicável estejam sendo seguidos, na qualificação dos procedimentos. 2.3 - Normas de Qualificação Diferentes normas, códigos e especificações determinam os trabalhos de soldagem em todo o mundo. Requisitos obrigatórios relativos à qualificação de procedimentos de soldagem são incluídos ou referenciados nestes documentos. É responsabilidade do Inspetor de Soldagem Nível 2 determinar, através das especificações de projeto ou documentos de compra, a norma que regulamenta a soldagem e quais os requisitos de qualificação determinados nesses documentos. Para ilustrar a variedade de normas de qualificação existentes, estão relacionadas abaixo as mais utilizadas: (a)ASME Section IX - Welding and Brazing Qualifications É uma norma aplicada a equipamentos como caldeiras, tubulações, vasos de pressão, componentes nucleares. Todas as seções da norma "ASME Boiler and Pressure Vessels" referenciam a "Section IX" para as qualificações. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 3 (b) API Std 1104 - Standart for Welding Pipelines and Related Facilities É uma norma de qualificação exclusiva para soldagem de oleodutos/gasodutos. (c) AWS D1.1 - AWS Structural Welding Code - Steel Este documento contém seus próprios requisitos para as qualificações, os quais são obrigatórios, quando os trabalhos de soldagem devem ser de acordo com a norma AWS D1.1. É também utilizado como um código apropriado, quando nenhum outro é especificado. A Tabela 11.1 mostra as normas mais usuais, de projeto e fabricação de equipamentos, com as normas de qualificação especificadas. Normas/Códigos de qualificação requeridas pelas normas de projeto e fabricação TABELA 11.1 NORMAS/CÓDIGOS DE PROJETO NORMAS/CÓDIGOS QUALIFICAÇÃO ASME I Caldeiras ASME IX ASME III Componentes Nucleares ASME IX ASME VIII Div. 1/ Div.2 Vasos de Pressão ASME IX ANSI B31.1 Tubulação de Vapor ASME IX ANSI B31.3 Tubulação Química ASME IX ANSI B31.4 Tubulação de Transporte de Petróleo ASME IX e API 1104 ANSI B31.8 Tubulação de Transmissão e Distribuição de Gás ASME IX e API 1104 API 620 Tanque de Estocagem ASME IX API 650 Tanque de Estocagem de Óleo ASME IX AWS D1.1 Estrutura Metálica AWS D1.1 Uma vez determinada a norma de qualificação, podem ser estabelecidos os requisitos, específicos para cada caso, para a qualificação dos procedimentos. Conforme mencionado anteriormente, as qualificações são feitas, pela avaliação dos resultados de ensaios efetuados nos corpos de prova extraídos das peças de teste, soldados de acordo com um procedimento previamente estabelecido. É responsabilidade do inspetor de soldagem testemunhar a preparação das peças de teste, a remoção e a preparação dos corpos de prova e os ensaios mecânicos de tração, dobramento e de dureza dos corpos de prova. Cabe ainda ao inspetor de soldagem Nível 2, testemunhar o ensaio de impacto, além de orientar os serviços anteriormente descritos e avaliar os resultados dos ensaios efetuados. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 4 2.4. PREPARAÇÃO DAS PEÇAS DE TESTE A preparação das peças de teste é feita com base nos requisitos da norma de qualificação aplicável e nas informações do procedimento de soldagem a ser qualificado. Os itens relativos à preparação da peça de teste são interligados entre si. Assim, a análise deve ser conjunta, tendo em mente que o menor número de peças de teste sempre é desejável, dentro das limitações da norma aplicável. 2.4.1 - Tipo da peça de teste A peça de teste pode ser um tubo, uma chapa ou uma combinação destes. O tipo nem sempre é considerado como variável essencial, isto é, uma variável para o qual a requalificação é necessária em caso de alterações. Em geral a peça de teste deve ser representativa do trabalho a ser executado. Se a qualificação é destinada para a soldagem de tubos, possivelmente a peça de teste deverá ser um tubo, de modo a reduzir o número de peças de testes necessários. 2.4.2 - Material da peça de teste De um modo em geral as peças de teste devem ser do mesmo material do equipamento. Para diminuir o número de qualificações, as normas definem exceções que, sempre que possível, devem ser adotadas. As normas agrupam os materiais de forma a facilitar a utilização de materiais similares ao do equipamento a ser soldado, a norma API 1104 agrupa através do limite de escoamento do material, já a norma ASME agrupa através do Nº P, que é baseado na propriedade mecânica, composição química e soldabilidade do material, como exemplo mostrado no parágrafo QW 422, ASME Seção IX. A escolha do material deve ser sempre baseada nos requisitos das normas e, dentro das exceções permitidas, em função da disponibilidade e custo do material. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 5 Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 6 2.4.3 - Dimensões da peça de teste A peça de teste deve ter dimensões que permitam a retirada dos corpos de prova previstos. Para se determinar o comprimento de uma chapa de teste, por exemplo, é necessário saber a quantidade e as larguras dos corpos de prova. A largura da peça de teste, depende do comprimento dos corpos de prova. A norma AWS D1.1 estabelece diretamente as dimensões, cabendo apenas ao inspetor identificar o desenho específico a ser utilizado. A norma ASME Seção IX mostra a distribuição e as dimensões dos corpos de prova separadamente, ficando a cargo do inspetor o estabelecimento das dimensões. 2.4.4 - Espessura da peça de teste Um dos fatores mais importantes a determinar antes da preparação da peça de teste é a espessura da peça. Isto porque a espessura da peça de teste determina os limites de espessura qualificados pelo teste. Em geral, a espessura da peça de teste deve ser, no mínimo, a metade da espessura máxima estabelecida no procedimento. De qualquer forma, a espessura da peça de teste é representativa Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 7 de uma determinada faixa de espessuras. A norma API Std 1104, por exemplo, limita a qualificação a determinados grupos de espessuras. A escolha adequada da espessura reduzirá o número de peças de teste. Tabela 11.2 - Influência da espessura na qualificação de procedimentos de Soldagem ASME SEÇÃO IX (2004) Espessura T da peça de teste Espessura T qualificada do metal de base(mm) Espessura t qualificada do metal depositado(mm) Tipo e quantidade de testes requeridos ( mm ) Mínimo Máximo Máximo Tração Dob. Lat. Dob. Face Dob. Raiz < 1,5 T 2T 2t 2 ---- 2 2 ≥ 1,5 ≤ 10 1,5 2T 2t 2 Nota 5 2 2 > 10 < 19 5,0 2T 2t 2 Nota 5 2 2 ≥ 19 < 38 5,0 2T 2t quando t < 19 2 4 ----- ---- ≥ 19 < 38 5,0 2T 2T quando t ≥19 2 4 ----- ---- ≥ 38 5,0 200 2t quando t < 19 2 4 ---- ---- ≥ 38 5,0 200 200 quando t ≥19 2 4 ---- ---- Nota 5: Quatro ensaios de dobramentos laterais podem ser utilizados ao invés de dobramento de face e dobramento de raiz, para espessuras maior ou igual a 10mm. 2.4.5 - Diâmetro da peça de teste Quando a peça de teste for um tubo, deve ser analisada a influência do diâmetro na validade da qualificação. As normas de qualificação diferem entre si neste fator. Segundo a norma ASME Sec. IX, por exemplo, o diâmetro só tem influência na qualificação de soldadores. Quando o diâmetro do tubo for uma variável essencial, por exemplo, na Norma AWS, ele representará uma faixa de diâmetros, e a escolha deve ser feita de modo a cobrir a faixa prevista pelo procedimento. Tabela 11.3 - Influência do diâmetro na qualificação de procedimentos de Soldagem AWS D.1.1 ∅ da Peça de Teste Espessura T da peça de teste ( mm ) Qtde. Amostra por posição END Tipo e quantidade de testes requeridos ∅ qualificado (mm) Espessura T qualificada do metal de base(mm) Tração Dob. Raiz Dob. Face Dob. Lat. min. máx. 50 5.5 2 Sim 2 2 2 --- ≥19 < 100 3,2 19.0 75 5.5 150 14,3 1 sim 2 --- --- 4 ≥ 100 4,8 ilimitado 200 12,7 2.4.6 - Posição de Soldagem A posição tem influência na energia da soldagem e na dificuldade de execução de soldas, e, portanto, afeta diretamente a qualificação de procedimentos e de soldadores/operadores de soldagem. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 8 Em vista disto, as normas definem as posições fundamentais e a faixa de domínio de cada posição, o que faz com que a posição em que a peça de teste deve ser soldada, possa ser estabelecida. Sempre que a posição de soldagemfor considerada como uma variável essencial, a qualificação estará limitada à posição em que a peça foi soldada ou, de acordo com a norma aplicável, a duas ou mais posições, como exemplo, temos a Norma AWS D1.1. Diante de um caso específico, verificam-se quais as posições de soldagem previstas no procedimento, se a posição de soldagem é variável essencial para o procedimento de soldagem na norma de qualificação e, em caso positivo, quais os limites das posições. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 9 10 Tabela 11.4 - Qualificação de Procedimento de soldagem-Posição de soldagem de teste de produção qualificada para chapa, tubo e “box tube”. Segundo a Norma AWS D.1.1 Teste de qualifica-ção Solda de chapa de produção qualificada Solda de Tubo de produção qualificada Solda de “box tube” de produção qualificada Topo Chanfro em T, Y e K Topo Chanfro em T, Y e K Tipo de solda Posição Chanfro/ Penet. total Chanfro/ Penet. parcial Filete Penet. total Penet. parcial Penet. total Penet. parcial Filete Penet. total Penet. parcial Penet. total Penet. parcial Filete Chanfro/ penetra- ção total 1G 2G 3G 4G F F,H V OH F F,H V OH F F,H V OH F F,H V OH F F,H V OH F F,H V OH F F,H V OH F F,H V OH F F,H V OH Filete 1F 2F 3F 4F F F,H V OH F F,H V OH F F,H V OH. C H A P A Solda de Tampão Qualifica Solda de Tampão somente para as posições testadas Chanfro/ penetra- ção total 1G (Rotacio nal) 2G 5G 2G+5G 6G 6GR F F,H F,V, OH Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas Todas Todas F F,H F,V, OH Todas Todas Todas F F,H F,V,OH Todas Todas Todas T U B U L A R Filete 1F (Rotacio nal) 2F 2F (Rotacio nal) 4F 5F F F,H F,H F,H,OH Todas F F,H F,H F,H,OH Todas F F,H F,H F,H,OH Todas Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 11 2.4.7 - Consumível de soldagem A especificação correta do consumível a ser utilizado está ligado a integridade da junta soldada, de forma a garantir a propriedade mecânica requerida pelo projeto. O agrupamento dos consumíveis é feito de formas diferentes, a Norma API 1104 especifica nove grupos, na Norma AWS D1.1 os consumíveis estão correlacionados com o tipo de material de base, na norma ASME Seção IX os consumíveis estão especificados através do Nº F, conforme indicado no parágrafo QW 432. A Tabela 11.5 ilustra o agrupamento dos consumíveis de soldagem segundo a norma API 1104. Tabela 11. 5 Grupos de Metais de Adição API 1104 Grupo Especificação AWS Consumível Flux 1 A 5.1 E6010 – E6011 A5.5 E7010 – E7011 2 A 5.5 E8010 – E8011/E 9010 3 A 5.1 ou A 5.5 E7015 - E7016 - E7018 A 5.5 E8015 – E8016 – E8018 E9018 4 A 5.17 EL8 F6XZ EL8K EL12 EM5K EM12k EM13K EM15K F6X0 F6X2 F7XZ F7X0 F7X2 5 A 5.18 ER70S-2 A 5.18 ER70S-6 ER90S-G A 5.28 ER80S-D2 ER90S6 6 A 5.2 RG60 – RG65 7 A 5.20 E61T-GS – E71T-GS 8 A 5.29 E71T8-K6 9 A 5.29 E91T8-G 2.4.8 - Preparação da junta a ser soldada A preparação da junta deve ser representativa das condições reais do equipamento a ser soldado. Assim, o tipo e dimensões do chanfro, consumíveis de soldagem, os dispositivos auxiliares de montagem e a limpeza da junta devem ser equivalentes às condições reais. Algumas normas (ex.: AWS) definem o tipo de chanfro como variável essencial. Em vista disto, dependendo dos tipos de chanfros previstos no procedimento, o número de peças de teste pode ser influenciado. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 12 2.5. REMOÇÃO DOS CORPOS DE PROVA A partir da definição da peça de teste, que foi feita em função das informações do procedimento de soldagem e das variáveis da norma de qualificação, podem ser determinados os requisitos referentes a remoção e preparação dos corpos de prova. Todos os requisitos dependerão agora, da peça de teste e da norma de qualificação. Da peça de teste, porque dependem do tipo, da espessura e do diâmetro da peça de teste e da norma de qualificação, porque as normas, também neste fator, possuem requisitos exclusivos, tanto para a qualificação de procedimento como para a qualificação de soldadores e operadores de soldagem. 2.5.1 – Posição de retirada de Corpos-de-Prova Em geral, a posição de retirada dos corpos de prova depende da norma de qualificação, do tipo de peça de teste, do diâmetro do tubo de teste e da espessura da peça de teste. As figuras 11.3, 11.4 e 11.5 ilustram a posição de retirada dos corpos, segundo os requisitos das normas de qualificação mais usuais. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 13 Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 14 Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 15 2.5.2 - Preparação dos corpos de prova Este item é de grande importância na qualificação porque dele depende a validade e a repetibilidade dos resultados dos ensaios. É responsabilidade do inspetor de soldagem fazer com que sejam atendidos os requisitos quanto às dimensões e ao acabamento dos corpos de prova. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 16 2.6 - Chapa de Teste de Produção A propriedade mecânica de resistência ao impacto de uma junta soldada, é alterada em função da energia de soldagem, que é variável dependendo do diâmetro do eletrodo, a posição de soldagem, da velocidade de resfriamento, etc. Para certos materiais (por exemplo, materiais para baixas temperaturas) esta alteração é de grande importância, porque pode aumentar o risco de fratura frágil do equipamento. Tendo em vista estes fatores, algumas normas requerem, para certos materiais, que seja executado ensaio de impacto nas juntas soldadas das peças de teste de qualificação do procedimento de soldagem e nas juntas soldadas das chapas de teste de produção. As chapas de teste de produção, sempre que possível são colocadas como apêndice, nas juntas a serem soldadas o que normalmente ocorre quando se trata de juntas longitudinais. Para juntas circunferências, isto não é possível, e então as chapas de teste de produção são colocadas próximas as juntas a serem soldadas. Assim, durante a soldagem do equipamento, as chapas de teste de produção são também soldadas nas mesmas condições das soldas do equipamento. São retirados destas chapas, depois, corpos de prova que são submetidos a ensaio de impacto. Em geral, as chapas de teste de produção são requeridas para cada tipo de junta e para cada posição de soldagem. A norma de projeto normalmente é a que contém os requisitos relativos às chapas de teste de produção quanto a: - Quantidade de chapas; - Quantidade e posição de retirada dos corpos de prova; - Critérios de avaliação dos resultados. Além de ensaio de impacto, podem ser requeridos outros ensaios, dependendo da norma aplicável, como ensaios de tração, dobramento, macrográficos ou micrográficos, dureza, etc.. 2.7 - Validade da Qualificação Quanto a validade da qualificação de procedimentos de soldagem as normas diferenciam-se entre si, ou seja, quando que um procedimento passa a ser impróprio para uso este deve ser requalificado. É atividade do inspetor de soldagem controlar que somente procedimentos qualificados sejam utilizados, na soldagem de juntas, as quais estejam devidamente adequados. Os limitesdas qualificações são estabelecidos em primeiro lugar através das variáveis de soldagem. Variáveis, são condições de soldagem que, se mudadas, afetarão a qualidade das soldas. Para o processo de soldagem com eletrodo revestido, por exemplo, a mudança de uma fonte de energia de retificador para gerador, não tem, normalmente, nenhuma influência na probalidade de se alterar a qualidade das soldas e, portanto, não é considerada como uma variável para este Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 17 processo. De qualquer maneira, pode ser uma variável para outro processo de soldagem. Algumas normas de qualificação dão a todas as variáveis a mesma importância. Outras dão níveis diferentes de importância a elas, classificando-as em variáveis essenciais e variáveis não- essenciais. Cada norma determina variáveis específicas, aplicáveis a cada um dos processos de soldagem. Com o conhecimento das variáveis aplicáveis, o inspetor de soldagem pode determinar se a soldagem é executada de maneira apropriada. Variáveis essenciais: são variáveis se alteradas requer a requalificação. Variáveis essenciais suplementares: são variáveis se alteradas requer a requalificação, contudo a sua análise é necessária quando se tem requisito de impacto na junta soldada. Variáveis não-essenciais: variáveis se alteradas não requer a requalificação. Pelo uso de procedimento qualificado e dentro dos limites das variáveis, resultarão soldas aceitáveis, se o soldador não introduzir defeitos. Entretanto, uma mudança além dos limites estabelecidos no procedimento pode afetar as propriedades mecânicas das soldas, mesmo que o soldador execute a solda sem defeitos. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 18 Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 19 3 - Qualificação de Soldadores e Operadores de Soldagem 3.1 - Definição Os requisitos de resistência mecânica, estabelecidos pelos projetistas para as juntas soldadas, baseiam-se na inexistência de defeitos ou na existência de descontinuidades em quantidade, tipo e dimensões aceitáveis nestas juntas. Ocorre que a qualidade das soldas depende, dentre outros fatores, da habilidade do elemento humano que executa a soldagem. Antes que o soldador ou operador de soldagem execute soldas de produção, é necessário que seu empregador tenha certeza de sua habilidade. Para auxiliar o empregador na determinação do nível e competência que ele pode esperar que um soldador ou operador de soldagem tenha na produção de soldas, vários testes foram desenvolvidos. Estes testes são chamados de teste de qualificação de soldadores e operadores de soldagem. A qualificação do soldador demonstra a sua habilidade para produzir soldas aceitáveis de acordo com um procedimento de soldagem. A qualificação do operador de soldagem demonstra a sua habilidade para operar um equipamento de soldagem de acordo com um procedimento de soldagem. Independente da norma utilizada é sempre requerido que o soldador ou operador de soldagem execute a soldagem em peças de teste. Durante a soldagem da peça de teste, o soldador ou operador de soldagem deve ser acompanhado pelo inspetor de soldagem, que verifica se a soldagem está sendo executada de acordo com o procedimento de soldagem. Uma vez completada a soldagem, a peça de teste é submetida a ensaios, que determinarão se a peça atende aos requisitos de qualidade previstos pela norma aplicável. O tipo de peça de teste, o material da peça de teste, os ensaios, o critério de avaliação, etc. são determinados pela norma de qualificação aplicável. 3.2 - Normas de Qualificação Diferentes normas, códigos e especificações determinam os trabalhos de soldagem, conforme indicado na Tabela 11.1. Requisitos obrigatórios relativos a qualificação de soldadores/operadores de soldagem, são incluídos ou referenciados nestes documentos. É responsabilidade do Inspetor de Soldagem Nível 2 determinar, através das especificações de projeto, a norma que regulamenta a soldagem e quais os requisitos de qualificação determinados nesses documentos. 3.3 - PREPARAÇÃO DAS PEÇAS DE TESTE A preparação das peças de teste é feita com base nos requisitos da norma de qualificação aplicável. 3.3.1 - Tipo da peça de teste A peça de teste pode ser um tubo ou uma chapa. Em geral a peça de teste deve ser representativa do trabalho a ser executado. Se a qualificação é destinada para a soldagem de tubos, possivelmente a peça de teste deverá ser um tubo, de modo a verificar a habilidade do soldador/operador de soldagem. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 20 3.3.2 - Material da peça de teste O material a ser utilizado deve ser, quando possível, do mesmo que o da junta a ser soldada, contudo, algumas normas, por exemplo, ASME Seção IX, permite que a qualificação do soldador/operador de soldagem pode ser realizada utilizando-se um material com o mesmo "Nº P" da junta, ou que esteja dentro de uma faixa determinada de Nº P, conforme indicado no QW - 423. 3.3.3 - Dimensões da peça de teste A peça de teste deve ter um comprimento mínimo especificado na norma de qualificação, de forma que permitam a retirada dos corpos de prova previstos. Em geral as normas permitem que seja executado ensaio radiográfico, comprimento mínimo de 152 mm, ao invés de ensaio mecânico, salvo alguma particularidade devido a processo de soldagem e/ou posição de soldagem, etc. A figura 11.9 ilustra forma de retirada dos corpos-de-prova segundo a norma ASME Seção IX. 3.3.4 - Espessura da peça de teste A escolha da espessura a ser soldada durante o teste deve ser de tal forma que o soldador/operador de soldagem seja qualificado sem que haja necessidade da realização de novos testes. A norma ASME Seção IX, por exemplo, não limita a qualificação por valor mínimo qualificado e sim pelo valor máximo, conforme mostrado na Tabela 11.6 (b). Tabela 11. 6 (a): Corpos de prova. Tipo e número de exames e corpos de prova requeridos Espessura do metal de solda (mm) Exame visual Qw-302.4 Dobramento lateral QW-462.2 (nota 1) Dobramento de face QW-462.3(a) (nota 1) Dobramento de raiz QW-462.3(a) (nota 1) Menos que 10 mm 10mm até 19mm(exclusive) 19mm (inclusive) e acima X X X ... 2 (nota 3) 2 1 (nota 3) ... 1 (nota 3) ... Nota geral: A “Espessura do metal de Solda” é a espessura total do metal de solda de todos os soldadores e todos os processos na chapa de teste. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 21 NOTAS: (1) Para qualificar nas posições 5G ou 6G, o total de quatro corpos de prova de dobramento são requeridos. Para qualificar usando uma combinação de 2G e 5G numa única chapa de teste, o total de seis corpos de prova de dobramento são requeridos. Ver QW-302.3. O tipo do corpo de prova de dobramento deve ser baseado na espessura do metal de solda. (2) Um corpo de prova de dobramento de face e um de dobramento de raiz poderão ser substituídos por dois corpos de prova de dobramento lateral. Tabela 11.6 (b): Espessura do metal de solda qualificada. Espessura, t, do metal de solda no corpo de prova (mm) (Notas 1 e 2) Espessura do metal de solda qualificada (Nota 3) Todas 13 e acima, com três camadas no mínimo 2 t Máximo a ser soldado NOTAS: (1) Quando mais de um soldador e/ou mais que um processo e mais que um metal de adição F-number é usado para depositar metal de solda na chapa de teste, a espessura, t, do metal de solda na chapa de teste por cada soldador, com cada processo e, cada metal de adição F-number de acordo com as variáveis aplicáveis sob QW-404, devem ser determinadas e usadas individualmente na coluna: “Espessura, t, do metal de solda no corpo de prova” para determinar a “Espessura do metal de solda qualificado”. (2) Dois ou mais tubos de teste com diferentes espessuras de metal depositado podem ser usados para determinar aespessura do metal de solda qualificada e esta espessura deve ser aplicada em soldas de produção no menor diâmetro para o qual o soldador é qualificado conforme QW-452.3. (3) Espessura de chapa de teste de 19 mm ou maior deve ser usada para qualificação de uma combinação de três ou mais soldadores sendo que cada um pode usar o mesmo ou diferentes processos de soldagem. 3.3.5 - Diâmetro da peça de teste As normas de qualificação diferem entre si neste fator, contudo o diâmetro tem influência na qualificação de soldadores/operadores de soldagem, por isso é importante que a escolha deve ser feita de modo a cobrir a faixa prevista para execução da soldagem. Na Tabela 11.7 podemos verificar a importância do diâmetro da peça de teste. Tabela 11.7 Influência do diâmetro na qualificação do soldador/operador de soldagem - ASME IX Limites de Diâmetros Qualificados para solda de chanfro Diâmetro da Peça Diâmetro Qualificado (mm) de Teste ( mm) Mínimo Máximo < 25 Diâmetro soldado Ilimitado ≥ 25 < 73 25 Ilimitado ≥ 73 73 Ilimitado 3.3.6 - Posição de Soldagem A posição de soldagem é uma variável essencial a ser considerada na qualificação do soldador/operador de soldagem, em vista disso a posição da peça de teste deve ser estabelecida de forma a se ter o maior domínio possível de cada posição. A tabela 11.8 mostra as faixas de qualificação por cada posição da peça de teste. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 22 Tabela 11.8 Influência da posição de soldagem na qualificação do soldador/operador de soldagem ASME IX Tipo de Solda e Posição de Soldagem Qualificada Teste de Qualificação Chanfro Ângulo Solda Posição Chapa e Tubo > 610 mm Tubo ≤ 610 mm ( ∅ ext.) Chapa e Tubo 1G P P P 2G P,H P,H P,H 3G P,V P P,H.V 4G P,SC P P,V,SC 3G e 4G P,V,SC P Todas 2G, 3G e 4G Todas P,H Todas Chapa - chanfro Posiçoes especiais(SP) SP, P SP, P SP, P 1F ---- ---- P 2F ---- ---- P,H 3F ---- ---- P,H.V 4F ---- ---- P,V,SC 3F e 4F ----- ----- Todas Chapa - Ângulo Posiçoes especiais(SP) SP, P 1G P P P 2G P,H P,H P,H 5G P,V,SC P, V,SC Todas 6G Todas Todas Todas 2G e 5G Todas Todas Todas Tubo - Chanfro Posiçoes especiais(SP) SP, P SP, P SP, P 1F ---- ---- P 2F ---- ---- P,H Tubo - Ângulo 2FR ---- ---- P,H 4F ---- ---- P,H,,SC 5F ----- ----- Todas Posiçoes especiais(SP) SP, P Posições de soldagem – P= Plana H = Horizontal V = Vertical SC = Sobrecabeça 3.3.7 – Consumíveis de soldagem A habilidade do soldador em produzir soldas sem defeitos está, de certa forma, relacionado ao tipo de consumível que o soldador/operador é qualificado. Na norma ASME Seção IX os consumíveis de soldagem estão agrupados de acordo com um Nº F, conforme indicado no parágrafo QW 432. QW 432 – “F-NUMBERS”: Agrupamento de Eletrodos e de Varetas de soldagem para qualificação. F-No. Especificação ASME Classificação AWS Aços e Aços liga 1 SFA-5.1 EXX20 1 SFA-5.1 EXX22 1 SFA-5.1 EXX24 1 SFA-5.1 EXX27 1 SFA-5.1 EXX28 1 SFA-5.4 EXXX(X)-25 1 SFA-5.4 EXXX(X)-26 1 SFA-5.5 EXX20-X 1 SFA-5.5 EXX27-X Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 23 2 SFA-5.1 EXX12 2 SFA-5.1 EXX13 2 SFA-5.1 EXX14 2 SFA-5.1 EXX19 2 SFA-5.5 E(X)XX13-X 3 SFA-5.1 EXX10 3 SFA-5.1 EXX11 3 SFA-5.5 E(X)XX10-X 3 SFA-5.5 E(X)XX11-X 4 SFA-5.1 EXX15 4 SFA-5.1 EXX16 4 SFA-5.1 EXX18 4 SFA-5.1 EXX18M 4 SFA-5.1 EXX48 4 SFA-5.4 exceto austenítico e dúplex EXXX(X)-15 4 SFA-5.4 exceto austenítico e dúplex EXXX(X)-16 4 SFA-5.4 exceto austenítico e dúplex EXXX(X)-17 4 SFA-5.5 E(X)XX15-X 4 SFA-5.5 E(X)XX16-X 4 SFA-5.5 E(X)XX18-X 4 SFA-5.5 E(X)XX18M 4 SFA-5.5 E(X)XX18M1 5 SFA-5.4 austenitico e duplex EXXX(X)-15 5 SFA-5.4 austenitico e duplex EXXX(X)-16 5 SFA-5.4 austenitico e duplex EXXX(X)-17 6 SFA-5.2 Todas as classificações 6 SFA-5.9 Todas as classificações 6 SFA-5.17 Todas as classificações 6 SFA-5.18 Todas as classificações 6 SFA-5.20 Todas as classificações 6 SFA-5.22 Todas as classificações 6 SFA-5.23 Todas as classificações 6 SFA-5.25 Todas as classificações 6 SFA-5.26 Todas as classificações 6 SFA-5.28 Todas as classificações 6 SFA-5.29 Todas as classificações 6 SFA-5.30 IN Ms-X 6 SFA-5.30 IN5XX 6 SFA-5.30 IN3XX(X) 3.4 - Validade da Qualificação A qualificação permanece válida pelo período de tempo que ele trabalhar, usando o processo de soldagem pelo qual ele foi qualificado. Se porém ele permanecer por um determinado período de tempo sem soldar, haverá a necessidade de ele novamente demonstrar a sua habilidade, através de novo teste de qualificação. O tempo máximo após o qual será necessário a requalificação, é diferente de uma norma para outra, por exemplo, para as normas ASME Seção IX e AWS, o período de tempo é de seis meses. Os limites das qualificações são estabelecidos em primeiro lugar através das variáveis de soldagem. Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 24 É atividade do inspetor de soldagem controlar que somente soldadores/operadores qualificados sejam utilizados e que só trabalhem nos serviços para os quais estiverem qualificados. 4. ENSAIOS USUAIS A grande diferença entre a qualificação de procedimento e a qualificação de soldador/operador de soldagem está nos requisitos referentes aos tipos de ensaios que devem ser executados. Isto porque, na qualificação de procedimento os ensaios visam, sobretudo, determinar as propriedades mecânicas da junta soldada, enquanto que na qualificação de soldadores/operadores, visa-se verificar a existência ou não de defeitos nas soldas. É atividade do Inspetor de Soldagem Nível 2 a definição do tipo de ensaio a ser executado. As normas definem também os métodos de execução dos ensaios. Em geral eles devem ser executados de acordo com a norma ASTM A-370, ou conforme requerido pela própria norma. Para o ensaio de dobramento, é comum que as normas de qualificação especifiquem as dimensões da máquina para o ensaio. Além dos ensaios apresentados, algumas normas também requerem ensaio de impacto para a qualificação de alguns procedimentos de soldagem. Estes requisitos podem estar contidos na norma de projeto (Ex.: normas ASME) ou na própria norma de qualificação (Ex.: norma AWS D1.1). Curso de Inspetor de Soldagem – Qualificação 25 5. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Toda norma contém o seu próprio critério de avaliação dos resultados. Os critérios são definidos para cada tipo de ensaio. Cabe ao Inspetor de Soldagem Nível 2 a comparação entre os resultados obtidos nos ensaios e o critério de aceitação da norma aplicável e determinar a aprovação ou não de um procedimento ou de um soldador/operador de soldagem em processo de qualificação.
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