CENTRO DE CONHECIMENTO ESAB

Guia de Soldagem para Aços Inoxidáveis e Ligas de Níquel

1o Passo: Seleção do metal de adição para o processo de soldagem

Quando ambos os metais de base são os mesmos, se utiliza o como guia, a mesma liga do metal de base. Por exemplo, se unir 316L com 316L, utilize metal de adição 316L. Experiências passadas podem mostrar corrosão preferencial na solda, nesse caso, utilizar uma liga com maior elemento de liga pode ser necessário. Tome cuidado no quanto utilizar um metal de adição mais ligado, pois corrosão galvânica pode ocorrer na junta soldada.

Para soldagem de união dissimilar (exemplo: aço inoxidável com aço carbono)

Consideração: Falha pode ocorrer como resultado da mistura de baixa liga se a seleção do metal de adição for incorreta, ou se diluição for muito alta. A falha mais comum é ocorrer trinca, mas fragilização da solda também é possível.

Seleção apropriada da liga e da técnica de soldagem são, portanto, cruciais para o sucesso da soldagem:

  • NÃO UTILIZAR eletrodos baixa liga na união de aços baixa liga com aços inoxidáveis. Soldas frágeis resultarão dessa prática.
  • NÃO UTILIZAR metais de adição de aços inoxidáveis com baixo elementos de liga na união de aços baixa liga com aços inoxidáveis. Soldas frágeis ocorrerão em função da formação de martensita.
  • UTILIZAR ligas mais ligadas como os tipos 309 e 312, os quais são projetadas especificamente para este propósito

Para soldagem dissimilar de aços inoxidáveis com aços inoxidáveis ou ligas de níquel com ligas de níquel, veja o guia de soldagem de materiais dissimilares. Geralmente, a melhor prática é utilizar o metal de adição projetado para a liga mais ligada entre os dois metais base. Por exemplo, se for união entre os metais base 304L e 316L, utilizar metal de adição para o 316L.

Quando for unir aço inoxidável com ligas a base de níquel, sempre utilizar metais de adição de ligas de níquel.

  • NÃO UTILIZAR metais de adição de aços inoxidáveis para união de aço inoxidável com liga a base de níquel, pois há um alto risco de ocorrer trincas no centro da solda. Isto ocorre em função da diluição do lado da liga de níquel. Um teor maior de níquel no depósito de solda dos aços inoxidáveis cria um desiquilíbrio na composição, aumentando a sensibilidade a trinca.

2o Passo: Seleção de parâmetros de soldagem para o processo de soldagem

Os Parâmetros de soldagem devem ser selecionados para obter a energia de soldagem menor possível a fim de minimizar distorções. Distorções térmicas podem ser tão elevadas, que sobrecarregam os metais base, podendo resultar em trincas.

Energia de Soldagem = (Amperagem x Voltagem x 60) / Velocidade de soldagem. Amperagem ou voltagem baixas resultam em baixa energia de soldagem. Velocidades de Soldagem mais rápidas, como cordões retos, comparados com cordões trançados, resultam em menor energia de soldagem.

O ajuste da amperagem e voltagem podem otimizar:

  • Estabilidade do arco elétrico;
  • Penetração (voltagem menores tendem a resultar em menores penetrações);
  • Respingo (utilize ambos baixa velocidade de alimentação do arame ou alta voltagem);
  • Mordedura (voltagem mais elevadas tendem a aumentar as mordeduras. Alternativamente, diminua a velocidade de soldagem para permitir a poça de fusão preencher a mordedura);
  • Diluição (menor penetração resulta em menor diluição).

Utilize técnicas de soldagem com comprimentos de arco curtos para minimizar a queima de elementos de liga.

3o Passo: Preparação apropriada da junta

CONTAMINAÇÃO
Remover ou eliminar todas as possíveis fontes de contaminação, incluindo corrosão por produtos: sujeira, óleo, graxa, carepas, tintas, e marcadores que podem conter cloretos.

Se anti-respingos são utilizados, use materiais especificamente projetados para aços inoxidáveis. Cuidado com óleos em gás comprimido utilizados para resfriar ou secar juntas soldadas.

Note que desengordurantes podem adicionar contaminantes que irão comprometer a soldagem, bem como gerar gases venenosos perigosos. Não misture aço inoxidável e aço carbono na fabricação, a fim de evitar contaminação pelo ferro. Partículas de ferro servem para iniciar corrosão localizada.

UMIDADE E TEMPERATURA DO METAL BASE
Remova a umidade. Deixe as soldas aquecerem ao ar livre até a temperatura ambiente para evitar umidade. Verifique se há contaminação por umidade nos gases de proteção.

CORTE A PLASMA
Acabamento com esmeril para limpar o metal, juntas preparadas com corte a plasma ou processos que utilizam nitrogênio ou ar no plasma. Nitretação da junta pode ocorrer o que pode resultar em ferrugem na zona afetada pelo calor.

Utilize abrasivos não contaminados projetados para aços inoxidáveis.

ANTECIPAR A DISTORÇÃO
Aços inoxidáveis tem uma taxa de expansão térmica 50% maior que os aços carbono. As ligas de níquel expandem em uma taxa menor. Utilize ponteamentos em distancias curtas para reduzir a tensão. Minimize técnicas de soldagem trançadas, que resultam em uma velocidade de soldagem mais lenta e maiores energias de soldagem. Cordões retos são mais recomendados na soldagem de aços inoxidáveis e ligas de níquel.

CHANFROS ESTREITOS
Evite chanfros estreitos. A abertura da raiz deve ter no mínimo o diâmetro do eletrodo. Esse cuidado é particularmente importante na soldagem de aço inoxidável duplex e ligas de níquel, que tendem a ter uma poça de fusão menos fluida, resultando em falta de fusão ou mordedura.

4o Passo: Limpeza pós soldagem

Essa etapa é muito importante. O objetivo da limpeza pós soldagem é garantir uma formação adequada do filme de óxido de cromo na superfície para uma melhor resistência a corrosão: quanto mais suave o acabamento, maior a resistência a corrosão. O calor da soldagem é capaz de retirar o cromo da superfície, no que pode resultar em corrosão. Para evitar ferrugem, é muito importante remover a zona pobre em cromo com limpeza pós soldagem por meio químico ou mecânico.

A utilização de escovas de aço inoxidável e outras ferramentas são altamente recomendadas para evitar a impregnação de partículas de ferro na superfície que pode ocasionar ferrugem.

MÉTODOS DE LIMPEZA

POLIMENTO ELETROLÍTICO
ste método é o melhor, porém, é lento e com custo elevado.

DECAPAGEM
Ácidos nítricos e hidrofluórico. Combinados com uma superfície lisa, este método produz uma ótima resistência a corrosão e remove manchas na superfície. Evite excesso de decapagem que resulta em superfície grossa. Note que os produtos de decapagem devem ser apropriadamente neutralizados e descartados de acordo com as leis ambientais. Uma solda decapada é ao mesmo tempo passivada. As soluções de passivação não são tão efetivas quanto as soluções de decapagem para remoção de contaminantes.

ESMERILHAMENTO
A resistência a corrosão é dependente de quão fina é a superfície.

POLIMENTO MECÂNICO
uase tão efetivo quanto o polimento eletrolítico, dependendo da granulometria utilizada: quanto mais fina a superfície, melhor a resistência a corrosão.

ESCOVAMENTO
ste é um método válido, desde que uma escova não contaminada de aço inoxidável seja utilizada.

JATEAMENTO DE AREIA
Utilizar fluidos não contaminados. Evitar excesso de jateamento que pode ocasionar em acabamento grosseiro.

Considerações especiais para ligas de níquel e superausteníticas

Aços inoxidáveis da linha 300 comuns, contém uma quantidade de ferrita no metal de solda que auxilia na supressão de micro trincas. Micro trincas podem se propagar em trincas contínuas, que são normalmente observadas no centro do cordão de solda. Micro trincas é normalmente causada por filmes de baixo ponto de fusão nos contornos de grão na solidificação da solda, combinando com a alta taxa de expansão térmica. A ferrita atua em garantir mais áreas de contornos de grão, assim diluindo a quantidade de intermetálicos de baixo ponto de fusão.

Como as ligas de níquel e aços inoxidáveis super-austeníticos não contém ferrita, eles são mais susceptíveis a trincas. Para diminuir o risco de trincamento, os cuidados a seguir podem ser úteis:

DESIGN DA JUNTA
evido ao alto teor de níquel, a fluidez da poça de fusão tende a ser um pouco mais lenta. Para prevenir falta de fusão, é recomendado a utilizar ângulo das juntas mais largos e aberturas de raiz mais abertas do que comumente utilizado em aços inoxidáveis.

ENERGIA DE SOLDAGEM
uanto menor a energia de soldagem, menor a susceptibilidade a trinca. Utilizar um consumível com diâmetro menor, que exigirá menor corrente de soldagem, é benéfico. Energia de soldagem máxima de 25kJ/inch (1kJ/mm) é recomendada.

FORMATO DO CORDÃO DE SOLDA
ordões côncavos devem ser evitados. Cordões de solda planos para a ligeiramente convexas são preferíveis.

TEMPERATURA DE INTERPASSE
a soldagem de ligas que não contém ferrita em sua microestrutura, uma temperatura de interpasse menor é preferível, que diminui a tensão térmica. Recomendação de temperatura de interpasse máxima é 300oF (150oC).

Considerações especiais para aços inoxidáveis duplex.

Ligas duplex são bastante diferentes dos aços inoxidáveis padrão. Eles contêm normalmente 50% de cada microesturura, ferrita e austenita. Se não soldado corretamente, estas classes de ligas podem ser susceptíveis a formação de fases frágeis ou formação de precipitados que são susceptíveis a pitting. Ao reconhecer isso, e seguir corretamente os procedimentos recomendados, fabricações que mantém resistência a corrosão e resistência mecânica são facilmente executáveis.

A ESAB fornece guias de soldagem para soldar com sucesso materiais duplex.

Falando genericamente, os parâmetros a seguir devem ser seguidos:

DESIGN DA JUNTA
Devido à natureza de pouca fluidez dos materiais ferríticos, o fluxo da poça de fusão tende a ser lento. Para prevenir falta de fusão é recomendável utilizar ângulos de juntas mais abertos e aberturas de raiz mais largas que as comumente utilizadas in aços inoxidáveis.

SELEÇÃO DE GASES DE PROTEÇÃO E DE PURGA
Devido à natureza de pouca fluidez dos materiais ferríticos, o fluxo da poça de fusão tende a ser lento. Este fato pode ser compensado com uma escolha mais apropriada do gás de proteção, que também pode beneficiar o balanço entre austenita e ferrita. A seleção de gás de purga pode ter efeito benéfico na resistência a corrosão.

ENERGIA DE SOLDAGEM
Para atingir a relação desejada de austenita e ferrita, a energia de soldagem deve ser adequadamente controlada. A recomendação da faixa de energia de soldagem é dependente da liga de duplex que será fabricada. Veja o guia de soldagem ESAB para informações mais específicas.

TEMPERATURA DE INTERPASSE
 recomendação da temperatura de interpasse é dependente da liga de duplex que será fabricada e a espessura a ser soldada. Veja o guia de soldagem ESAB para informações mais específicas.

Soldagem de aços ferríticos

Aços inoxidáveis ferríticos, por sua natureza, tendem a ter pouca molhabilidade, devido à pouca fluidez.

ESAB desenvolveu composição química especial para diferentes ligas de aços inoxidáveis ferríticos para melhorar a molhabilidade.

Soldagem de Revestimento

Para muitas aplicações industriais, é necessário conter pressões relativamente elevadas em conformidades com vários códigos de vasos de pressão, como ASME. Ao mesmo tempo, corrosão contra proteção é requerida para estender a vida útil do equipamento.

Uma solução comum é fabricar o vaso com um aço de alta resistência e baixa liga, e revestir com materiais mais ligados, utilizando vários processos. Processos mais comuns são MIG, TIG, SMAW e SAW, utilizando arames e cominação arame fluxo. Nas últimas décadas, a utilização de fitas tem se tornado mais e mais comum para ambos processos Arco Submerso e Eletro escória.

ESAB desenvolveu uma extensa linha de consumíveis, arames, fitas e fluxos que podem atingir soldas totalmente ligadas com apenas uma camada de solda com taxa de deposição superando 90lb/hr (40kg/hr).

Geralmente, é necessário aplicar uma primeira camada com um consumível mais ligado para atingir um depósito de solda com propriedades mecânicas corretas. Camadas subsequentes podem ser atingidas utilizando um metal de adição com a composição química final desejada.

Contate seu Representante de Vendas ESAB para saber mais sobre as ligas disponíveis em arames, fitas ou combinação de fluxo.

Publicado em Eletrodos Revestidos , Palavras-Chave Eletrodos Revestidos

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