O MONITORAMENTO DA SOLDAGEM COMO CONTROLE DA QUALIDADE NA INDÚSTRIA NAVAL

Transcrição

1 O MONITORAMENTO DA SOLDAGEM COMO CONTROLE DA QUALIDADE NA INDÚSTRIA NAVAL Campos dos Goytacazes RJ Março 2015

2 O monitoramento da soldagem como controle da qualidade na indústria naval Resumo Na indústria naval o processo de soldagem se mostra uma importante atividade em todas as etapas da produção. Assim, é necessário um controle rígido de qualidade a fim de assegurar a segurança das embarcações - antes, durante e após a manufatura, a credibilidade da construtora e prevenir riscos. Além de permitir uma rastreabilidade facilitada das soldas realizadas no projeto, podendo ser tomadas medidas corretivas, no caso de falhas, e preventivas, identificando a causa raiz da falha. Ferramentas, tais como softwares, são utilizadas para assegurar este controle, gerando um registro digital de fácil consulta tanto para a construtora como clientes. Palavras-chave Soldagem, controle de qualidade, rastreabilidade, indústria naval, produção naval Cristiano Farias Coelho, M.Sc. Lucivan Pereira Barros Junior, M.Sc. Orientador: Prof. Marcelo Neves, D.Sc. 1. Introdução O processo de produção naval consiste de quase 80% em atividade de soldagem propriamente dita, e sendo um segmento de valor agregado, o grau de exigência quanto ao atendimento às normas é considerado elevado (FEDELE, 2000). Para diversas aplicações, as normas relevantes exigem que, antes da execução da soldagem de produção, os procedimentos que serão adotados para a sua execução sejam especificados e testados (qualificados). Este processo visa demonstrar que, através do 2

3 procedimento proposto, soldas adequadas, de acordo com os requisitos colocados por normas técnicas como AWS (American Welding society) e ASME (The American Society of Mechanical Engineers) ou estabelecidos em contrato, possam ser obtidas. Além disto, ele permite uniformizar e manter registro das condições especificadas de soldagem para controle do processo e eventual determinação de causas de falha. Por isso, o controle de qualidade no ambiente de indústria naval deve ser rigoroso, com o cadastramento de todas as informações fundamentais retiradas dos detalhamentos de projeto, tais como juntas, spools, lista de material, unidades, linhas, sistemas de teste, entre outros. O objetivo deste trabalho é apresentar, sob a forma de estudo de caso, como ocorre o controle de qualidade em um ambiente real de indústria naval, na construção, integração e comissionamento de navios plataforma do tipo FPSO (floating, production, storage and offloading; do inglês unidade flutuante de produção, armazenagem e transferência de óleo e gás). Dentro do controle da qualidade, é apresentado ainda uma proposta de otimização do processo de rastreabilidade de soldagem, afim de proporcionar um maior controle na inspeção das soldas executadas e assim aumentar a eficiência na identificação de possíveis falhas para que sejam tomadas as ações corretivas. 2. Metodologia O artigo desenvolveu um estudo de caráter qualitativo, e tem como objetivo uma pesquisa exploratória do tema referente ao controle de qualidade de soldagem em ambiente de indústria naval, através de um estudo de caso, além de contar com embasamento em levantamento bibliográfico. Segundo Gil (2010), o estudo de caso não exige um roteiro rígido para a sua delimitação, mas é possível definir quatro fases que mostram o seu delineamento: a) delimitação da unidade-caso; b) coleta de dados; c) seleção, análise e interpretação dos dados; d) elaboração do relatório. Baseado nisso, a metodologia utilizada neste projeto passou pelas seguintes etapas: 3

4 a) Delimitação da unidade-caso: através da vivência profissional em ambiente de indústria naval de um dos autores deste artigo, foi levantada a questão de como ocorre o monitoramento de juntas soldadas, para fins de controle de qualidade; b) Coleta de dados: conversa com profissionais do ramo para compreender o fluxo de processo do monitoramento da soldagem, assim como o acompanhamento desse fluxo na empresa (cuja identidade será preservada); c) Seleção, análise e interpretação dos dados: consulta a normas, procedimentos e instruções de trabalho; d) Elaboração do relatório: conclusão sobre a adequação do processo utilizado ao objetivo do controle de qualidade. A pesquisa bibliográfica serviu de suporte ao estudo de caso durante o desenvolvimento deste trabalho, cuja contribuição, de acordo com Marconi e Lakatos (2008), se dá quando procura explicar um problema a partir de referências teóricas publicadas em documentos. Ainda, de acordo com as autoras anteriormente citadas, a pesquisa bibliográfica busca conhecer e analisar as contribuições culturais ou científicas existentes sobre um determinado assunto, tema ou problema. Assim sendo, este trabalho baseou-se no procedimento de controle de qualidade de juntas soldadas (de tubulações, mais especificamente). Foi feita uma abordagem das maneiras mais eficazes para o tratamento do problema, através da utilização de uma ferramenta computacional, o Controltub. 3. Controle de qualidade Segundo Lobo (2003), a constatação de que a maior parte dos problemas de qualidade tinha origem em falhas gerenciais e não técnicas deu origem aos chamados sistemas de gestão da qualidade, que associam ações de controle, que têm ênfase na detecção de defeitos, com ações de administração da qualidade, que possui foco na prevenção de defeitos. Sendo assim, o controle de qualidade é uma importante ferramenta que assegura que o produto atenda às necessidades dos clientes. Além disso, uma melhoria nesse controle acarreta 4

5 um aumento na produtividade, pois quando a qualidade é garantida é possível maior produção como afirma Campos (1999). De acordo com Nascimento (2010), um sistema de controle de qualidade é exigido à uma empresa de três formas, a primeira é por leis e regulamentos governacionais, a segunda é devido as exigências dos seus clientes a fim de manter a competitividade e a terceira é necessária como uma ferramenta técnica, capaz de diferenciar uma organização de outra, promovendo assim a competitividade entre elas. 3.1 Controle de qualidade na soldagem De acordo com Modenesi (2005), as qualificações de procedimento de soldagem e de soldador (ou operador) fazem parte do sistema de garantia da qualidade em soldagem. Este controle engloba diversas outras atividades apresentando uma maior ou menor complexidade em função de cada empresa, seus objetivos e clientes, e do serviço em particular. Todos os processos de soldagem, sendo manual, semi ou totalmente automático, pode sofrer certas influências do soldador ou do operador, ou até do ambiente em que a solda foi realizada, e um julgamento dessas influências é de extrema importância nas tomadas de decisões preventivas e corretivas durante a execução da solda (MARTUCCI, 1991). Em geral, três etapas podem ser consideradas no processo de garantia de qualidade do procedimento de soldagem: 1. Controle antes da soldagem: que abrange, por exemplo, a análise do projeto, credenciamento de fornecedores ou controle da recepção e identificação de material (metal de base e consumíveis), qualificação de procedimentos de soldagem, de soldadores e de operadores, preparação da junta, calibração e manutenção de equipamentos de soldagem e auxiliares. 2. Controle durante a soldagem: que inclui o controle dos materiais usados (ex.: controle do armazenamento e utilização de eletrodos básicos), da preparação e limpeza da peça a ser soldada, montagem, ponteamento das juntas, controle da distorção, da temperatura de préaquecimento e entre passes, da execução da soldagem e inspeção visual. 3. Controle após soldagem: que pode ser realizado através de inspeções não destrutivas e de ensaios destrutivos de componentes selecionados por amostragem ou de corpos de prova soldados juntamente com a peça e registro da rastreabilidade da solda específica. Além de 5

6 limpeza, conformidade com desenhos e especificações, ensaios de operações, controle de reparo e documentação das atividades de fabricação. De acordo com Oliveira (2010) os componentes utilizados na soldagem, no caso MIG/MAG, eletrodos, arame de solda e etc precisam ter características de qualidade, tais como porosidade, tamanho dos poros, resíduos superficiais e teores de elementos químicos especificados claramente para os fornecedores, pois estas características podem influenciar de maneira significativa na qualidade do produto final, sendo um controle anterior à execução da soldagem. Ainda fala dos cuidados que devem ser tomados com o resfriamento pós-solda para assim diminuir e até evitar problemas dimensionais, já que este tipo de soldagem gera um calor excessivo o que pode contribuir para a deformação do material de base, sendo assim um controle durante o processo de soldagem. Guimarães Filho (2009) ainda adiciona que um controle durante a soldagem seria feito pela presença de inspetores que acompanham todo o processo de soldagem, desde a verificação da matéria-prima e constatação do uso dos parâmetros corretos da EPS (Especificação de Procedimento de Soldagem). Ainda segundo Guimarães Filho, a permanência do inspetor durante o processo de soldagem estaria relacionado à constatação de possíveis indicações que podem fazer com que o procedimento seja realizado novamente, tais como: a preparação dos componentes para soldagem, posicionamento correto, regulagem da máquina de solda de acordo com o material a ser soldado até a aplicação da solda pelo soldador ou operador de soldagem. 3.2 Inspeção e ensaios não-destrutivos A inspeção de solda consiste em verificar as características da junta soldada bem como constatar a ocorrência de defeitos como trincas, porosidade, falta de fusão, falta de penetração, inclusão de escória e mordedura. De acordo com a Associação Brasileira de Ensaios Não-destrutivos e Inpeção (2010), os Ensaios Não-Destrutivos (ENDs) são importantes ferramentas técnicas utilizadas na inspeção de equipamentos e materiais nas etapas de produção, construção, montagem e manutenção rotineira, sem danificar os mesmos. E são essas técnicas que auxiliam no controle de qualidade, que vão assegurar a qualidade, reduzir risco de perda e contribuem para atestar a confiabilidade do produto final. Os exemplos de ENDs mais utilizados na indústria são 6

7 inspeção visual (IV), líquido penetrante (LP), partícula magnética (PM), ensaio de ultrasson (US), raio-x (RX) e outros, tais como contagem de ferrita e a medida da dureza do material. O tipo de operação de uma indústria também influi nos tipos e quantidades de ENDs que serão utilizados. Guimarães Filho (2009), ao se referir a indústrias mecânicas pesadas, destaca a exigência do equipamento produzido seja preservado após qualquer tipo de controle, por se tratar de poucas unidades fabricadas. Sendo nesse contexto que os ensaios não destrutivos se inserem. O setor de controle de qualidade conta com esses métodos que verificam defeitos do produto, até mesmo se esses defeitos são provenientes da fabricação ou do material e atestam também a degradação do produto em seu uso operacional. Mas para que os ENDs tenham seus resultados satisfatórios é preciso que haja uma preocupação com treinamento de pessoal, com qualificação e certificação, calibração dos equipamentos de END, além de diretrizes ou procedimentos qualificados para execução dos ensaios não-destrutivos, seguindo todas as normas que estabelecem os critérios de aceitação (NASCIMENTO, 2010). Além do fato de o controle de qualidade ser feita por meio da realização dos ensaios não-destrutivos, mais importante ainda é o registro desses ensaios. Por isso Filho (2009) destaca a importância da documentação no controle da qualidade. O uso de normas gerais de qualidade para a indicação de todo o processo, os materiais utilizados, instalações necessárias, normas referenciadas são essenciais para dar a diretriz do processo. O plano de solda, documento que pode indicar, em desenhos, do tipo de solda e a localização da solda na peça a ser soldada facilita a visualização do soldador. Um plano de inspeção, que deve possuir as inspeções intermediárias e finais que serão realizadas e também, uma solicitação de ensaio, durante o procedimento de soldagem de produção pode ser constatada a necessidade da realização de ensaios não destrutivos e cabe ao setor de qualidade aprovar esta solicitação, bem como uma documentação de registro de recebimento de material de ensaio. O operador também deve relatar os resultados dos ensaios no relatório de ensaio e o supervisor emitir o relatório de desempenho para levantar a eficiência dos operadores de acordo com as soldas reprovadas e aprovadas. 7

8 3.3 Monitoramento e rastreabilidade Devido ao grande volume de procedimentos de soldagem em um projeto de construção naval, a rastreabilidade e monitoramento das operações de soldagem se faz uma importante ferramenta para que o controle de qualidade de uma empresa seja eficiente, começando pela rastreabilidade da matéria-prima, do processo de soldagem propriamente dito, da documentação e do produto final (NASCIMENTO, 2010). Assim, Modenesi (2005) defende que dispor de facilidade para acessar estes procedimentos (em um banco de dados) e selecioná-los de acordo com os critérios dos códigos que estão sendo usados, é uma importante estratégia para manter a própria competitividade da empresa. Atualmente há uma diversidade de programas computacionais específicos para o armazenamento e seleção de procedimento de soldagem, um deles é o Controltub, utilizado pela empresa objeto de estudo neste artigo, cujo aplicação é discutida a seguir. 4. Estudo de caso: rastreabilidade da soldagem na construção e integração de fpso s 4.1 Empresa pesquisada Para preservar a identidade da empresa objeto de pesquisa deste estudo, o nome da mesma foi substituído por X. A empresa X foi fundada em Niterói (RJ), no Brasil em 2012, a partir da necessidade de atender a política brasileira de Conteúdo Local para a construção, integração e comissionamento de navios plataforma do tipo FPSO. Desde então com investimentos em infra-estrutura e recursos humanos, a X vem crescendo e aperfeiçoando a cada dia seus processos, observando as verdadeiras necessidades do mercado e estabelecendo um padrão internacional de qualidade. Ela possui um Sistema de Qualidade certificado com as exigências da ISO 9000 e constantemente passa por auditorias, internas e de seus clientes, para avaliações em seu Sistema a fim de constatar o atendimento das normas aplicáveis de fabricação. 8

9 4.2. O processo escolhido Buscando contribuir com a melhoria contínua dos processos da empresa X e a um atendimento mais eficiente aos requisitos dos clientes, o processo de produção (Solda) e Controle da Qualidade vem estudando novas formas de aprimoramento de suas atividades, e é com essa finalidade que foram escolhidos para a implantação de procedimentos e práticas que visam melhorar a qualidade final do produto e atender aos requisitos do cliente. 4.3 A ferramenta de software De acordo com Mattos (2011), quando adequadamente alimentado, o Controltub, a partir da entrada dos dados, pela Produção e pelo setor de Controle da Qualidade, de execução da junta soldada (soldador de raiz, soldador de enchimento, Instrução de Execução e Inspeção de Solda IEIS ou Especificação de Procedimento de Soldagem - EPS aplicada), realiza toda uma análise da compatibilidade das variáveis essenciais e aponta eventuais inconformidades, caso alguma destas variáveis não tenham sido atendidas. Desta forma, o sistema complementa, de forma inteligente, o monitoramento do processo feito pelos profissionais envolvidos na obra, garantindo o pleno atendimento à Norma aplicável. 4.4 Estudo do processo Durante a integração, a etapa do projeto em que os módulos topside (unidades de processamento de óleo, água ou gás) construídos onshore são integrados em um navio FPSO, o setor de tubulação é a que recebe maior atenção pela importância da sua finalidade (transporte dos fluidos processados). A partir da fabricação, o spool (do inglês, tubulação) segue o seguinte fluxo mostrado na Figura 1. Interpretando o fluxo de processo de montagem de tubulação, chegou-se à enumeração da sequência das atividades, conforme segue: 1- Fabricação de spools (terceirizado); 9

10 2- Após a fabricação dos spools, estes são transportados para fornecimento à Produção da empresa X, sob o acompanhamento do Planejamento; 3- Início da etapa de fit-up (montagem) dos spools, sob a execução da Produção, que se baseia nas informações fornecidas pelo Planejamento. 4- Emissão pela Produção do Pedido de Inspeção (PI) de Ensaio Não-Destrutivo (END) em 3 (três) vias, na qual; 5-1 (uma) via fica para arquivo e; 6-2 (duas) vias são entregues ao Controle da Qualidade (CQ), sendo que uma é arquivada e; 7- A terceira é entregue ao Inspetor Dimensional (DMA), que vai a campo com um palm top para aprovar ou não cada montagem. Se reprovar, retorna ao passo 3, mas se aprovar, registra no palm top, e; 8- Repassa a via do PI ao Inspetor de Solda para o Visual de Ajuste (VA), que se reprovar, retorna ao passo 3, mas se aprovar, devolve o PI assinado ao Inspetor Dimensional, que fica para seu arquivo próprio; 9- O Inspetor de Solda registra a aprovação do VA no palm top e; 10- Entrega o palm top à equipe responsável em descarregar os dados do palm no Controltub, o software utilizado no projeto para controle da qualidade. Esses dados geram o relatório denominado Welding Map (do inglês, Mapa de Soldagem), que abre a necessidade de serviço para a etapa seguinte; 11- A solda de juntas; 12- O resoldista, após observação a olho nu, informa ao encarregado de solda sobre todas as juntas cujas soldas ele verificou a finalização, então o encarregado compila as informações em formulário contendo: o tag (do inglês, etiqueta), a junta, o I.E.I.S./Item, o Sinete (registro do soldador), a corrida (lote de consumível utilizado na solda) e um campo destinado para observação; 13- Este formulário é entregue ao auxiliar de soldagem, que registra as soldas realizadas no palm top, e em seguida; 14- Entrega à equipe que novamente descarrega os dados do palm top no Controltub ; 15- O Welding Map abre a necessidade de serviço para o primeiro Ensaio Não Destrutivo (END): o Visual de Solda (VS), que se for reprovado devido necessidade de reparo, retorna ao 10

11 passo 11, se reprovado com necessidade de corte total, retorna ao passo 3, e caso seja aprovado; 16- É lançado no ControlTub e então o Welding Map abre a necessidade da etapa seguinte de serviço; 17- ENDs: Líquido Penetrante (LP)/Partícula Magnética (PM), Ultrassom (US)/Raio-X (RX); 18- De acordo com o tipo de material, já ensaiado, e espessura do tubo (acima de 20mm) e do suporte (em geral, acima de 40mm), é feita a análise da necessidade de realização de Tratamento Térmico (em inglês PWHT Post Welding Heat Treatment); 19- Após realização do PWHT ou caso o material não exija, são realizados os ENDs de ferrita e dureza, de acordo com a necessidade. Caso os ensaios não sejam aprovados, retorna ao passo 11, e; 20- Se aprovados, são lançados no ControlTub ; 21- É realizado o Test Pack (Pre Test Punch List) e; 22- Caso haja alguma reprovação, torna-se pendência da Produção, até que seja tratado, e; 23- Segue para o Teste Hidrostático; 24- Ocorrem a limpeza química, torque/remontagem e retoque (pintura); 25- É levantado o Punch List Final; 26- É realizado o comissionamento, e; 27- Finalmente encerra com o registro de todas as ações no data book, sob a responsabilidade da Qualidade. 11

12 Figura 1. Fluxograma de solda. 12

13 4.5 Proposta de melhoria do processo Ao analisar o fluxograma descrito acima, foi possível identificar alguns gargalos gerados no atual processo de rastreabilidade das soldas de juntas, durante a etapa final da montagem e integração dos módulos do FPSO em questão. Como forma de aumentar o controle na inspeção das soldas executadas, seguem recomendações de ajustes no processo de modo a proporcionar maior eficiência no rastreamento de soldagem: a. Após o fit-up (etapa 3), no DMA/VA, convencionou-se a atuação conjunta do Inspetor Dimensional e do Inspetor de Solda (um de cada), cabendo ao setor de Controle da Qualidade o controle manual com planilha de Excel para acompanhar os inspetores que não realizaram o download das respectivas aprovações no ControlTub. No processo também não está claro quem fica com a via do Pedido de Inspeção, que serve apenas para controle pessoal de responsabilidade técnica; b. Devido às circunstâncias de proximidade do prazo, à época da coleta de dados, para entrega do projeto em questão, foi observado em campo que a velocidade da Produção não pode se equiparar a do Controle da Qualidade (o primeiro é muito mais veloz). Por conta disso, os DMAs e VAs terminam sendo registrados à caneta no próprio spool, para que sejam feitas as soldas, o que termina não havendo o rastreamento simultâneo no ControlTub ; c. Foi verificado que o papel do Resoldista está ligado à Produção. O consenso extraído do campo é que este profissional deveria estar ligado ao Controle da Qualidade por ser este um setor de inspeção. Adicionalmente, a sugestão dada foi que cada resoldista dispusesse de um palm top, para registrar as soldas finalizadas assim que fossem feitas as observações em campo. Sendo assim, o processo ideal seguiria o seguinte fluxograma da Figura 2. 13

14 Figura 2. Fluxograma de solda ideal. 14

15 5. Conclusões As ferramentas informatizadas destinadas ao gerenciamento de atividades na indústria naval proporcionam um controle de fabricação e montagem preciso e confiável, tanto no que se refere às atividades de produção como às de inspeção. Isso se deve principalmente pelo fato do fácil acesso dos registros referentes a uma solda específica. Devido ao grande volume de juntas soldadas na construção, integração e comissionamento de um navio FPSO, o uso desses sistemas informatizados gera grande economia de mão-deobra e documentação em papel e também agiliza a elaboração de relatórios, o que implica aumento de produtividade da empresa. Além de proporcionar uma rastreabilidade facilitada das soldas que, por ocasião, podem falhar mesmo se aprovadas pelo Controle de Qualidade. O estudo de caso demonstrou que o correto monitoramento das soldas realizadas contribui significativamente para o controle da qualidade, uma vez que o registro dos defeitos encontrados são ferramentas poderosas para conhecer a realidade da empresa e prover subsídios para implementação de melhorias no processo de soldagem. 6. Referências ABNT. NBR 14842: Critérios para qualificação e certificação de inspetores de soldagem. Rio de Janeiro, CAMPOS, V. F. TQC Controle de Qualidade Total (no estilo japonês). Editora de Desenvolvimento Gerencial: Belo Horizonte, FEDELE, R. A. Soldagem na indústria moderna: Materiais e processos. Revista Soldagem & Inspeção. Ano 6, n GUIMARÃES FILHO, S. Controle da qualidade em indústrias mecânicas pesadas. Dissertação de mestrado. Escola Politécnica da USP GIL, A. C. Como elaborar projetos e pesquisa. 5. ed. São Paulo: Saraiva;

16 LOBO, A. Qualidade e Produtividade Disponível em: < Acesso em: 09 Fev MARCONI, M. A.; LAKATOS, E. M. Metodologia científica: ciência e conhecimento científico, métodos científicos, teoria, hipóteses e variáveis. 5. ed. rev. e ampl. São Paulo: Atlas, MARTUCCI JÚNIOR, M. Considerações sobre a implantação de automação. Automação e Controle. v.1, n.10. São Paulo, MATTOS, J. W. Sistemas da Família Control e SCM: Complemento natural Disponível em: < Acesso em: 05 Fev MODENESI, P. J. Normas e Qualificação em Soldagem Disponível em: < Acesso em: 04 Fev NASCIMENTO, R. S.; SILVA, L. C. D. Qualidade na soldagem em uma empresa fabricante de estruturas metálicas soldadas do setor de óleo e gás. VI Congresso Nacional de Excelência em Gestão. Niterói, OLIVEIRA, V. A.; SILVA, O. M.; DEBERNARDO, V. H. S. Garantia da qualididade da solda MIG/TIG na fabricação de radiadores de alumínio. Revista Ciências Exatas Univerdaide de Taubaté (UNITAU).V. 16. N. 1. Taubaté,

17 Monitoring of welding as Quality Control in the Shipbuilding Industry Abstract In the shipbuilding industry the welding process is an important activity in all the stages of production. Thereby, it is need a rigid quality control to ensure the vessels safety before, during and after production -, the credibility of the shipyard and to prevent risks. Besides allowing an easier tracking of the welds of vessel design, corrective measures may be taken in the event of failures, and by identifying the root cause, preventive fixes can be taken. Tools, such as software, are used to ensure this control, generating a digital record of easy consultation for both the shipyard as customers. Keywords Welding, quality control, traceability, shipping industry, shipbuilding production. 17