Descontinuidades e Defeitos na Soldagem 25/11/2012 2

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2 Descontinuidades e Defeitos na Soldagem 25/11/2012 2

3 Descontinuidades e Defeitos Descontinuidade é toda ou qualquer anomalia que uma junta soldada venha apresentar, que altera ou não o seu desempenho e eficiência. De acordo com as exigências de qualidade da junta soldada (normas), uma descontinuidade pode ser considerada um defeito, exigindo ações corretivas. Devido ao alto custo destas ações, a presença de defeitos deve ser sempre evitada. Segundo a AWS (American Welding Society), as descontinuidades são divididas em 3 (três) categorias básicas: Descontinuidades Dimensionais; Descontinuidades Estruturais; Descontinuidades por Má Soldabilidade. 25/11/2012 3

4 Descontinuidades Dimensionais São todas e quaisquer anomalias que venham apresentar em juntas soldadas, que afetem sua integridade dimensional e física, assim como o acabamento e o desempenho esperado por esta, frente ao resultado dimensional final. Estas descontinuidades podem ser em totalidade detectadas pelo próprio soldador, e ou em inspeção visual/dimensional por inspetor de qualidade ou de soldagem. São as anomalias dimensionais: Distorção e desalinhamento; Dimensões incorretas da solda; Perfil incorreto da solda. 25/11/2012 4

5 Descontinuidades Estruturais São todas e quaisquer anomalias que venham apresentar em juntas soldadas que afetem sua integridade estrutural, macrometalurgica, isto é, afetando a normalidade estrutural do material. Estas descontinuidades nem sempre podem ser detectadas pelo próprio soldador, e ou em inspeção visual/dimensional. Muitas delas há a necessidade de adotar técnicas de ensaios, com inspetor especialista, qualificado. São as anomalias: Porosidades; Inclusões de tungstênio; Inclusões de escória; Falta de fusão; Falta de penetração; Mordedura. 25/11/2012 5

6 Descontinuidades Por Má Soldabilidade São todas e quaisquer anomalias que venham apresentar em juntas soldadas que afetem sua integridade física e química, metalúrgica do material. Estas descontinuidades não sempre podem ser detectadas pelo próprio soldador, e ou em inspeção visual/dimensional. Para todas estas há a necessidade de adotar técnicas de ensaios, e ou analises físio-químicas, ou ainda estudar as composições anteriormente a soldagem. São as anomalias: Propriedades Químicas; Propriedades Metalúrgicas. 25/11/2012 6

7 Descontinuidades em uma Solda 25/11/2012 7

10 Descontinuidades em uma Solda 25/11/

11 Reforço Excessivo Em valores de tensão muito altos, o reforço do cordão tende a aumentar, criando uma face do cordão ligeiramente afinada, muito convexa. Esta concavidade tende a formar um ângulo agudo no pé da solda, com grande concentração de tensão. Esta descontinuidade as vezes passa despercebida, mas é de alta criticidade. Um cordão com um reforço excessivo pode ocasionar problemas graves de ruptura no cordão, devido a concentração de tensão no ângulo tendencioso a reto (90 ), já mencionado. A tensão de soldagem está diretamente relacionada a este fator, e deverá ser regulada, respeitando os parâmetros ideais. 25/11/

12 Reforço Excessivo 25/11/

13 Reforço Excessivo 25/11/

14 Esse tipo de defeito é encontrado quando: Falta de Penetração O cordão de solda não penetrar completamente na espessura do metal de base; Quando dois cordões de solda opostos não se interpenetrarem; Quando o cordão de solda não penetrar na garganta de uma junta em ângulo. A corrente de soldagem é o parâmetro que tem o maior efeito na penetração. A penetração incompleta é normalmente causada pela aplicação de uma corrente de soldagem muito baixa e pode ser evitada simplesmente aumentando essa corrente de soldagem. Outras causas podem ser o emprego de uma velocidade de soldagem muito baixa e um ângulo incorreto da tocha. Ambas permitirão que a poça de fusão passe à frente do arco, atuando como um amortecimento à penetração. O arco deve ser mantido na margem anterior da poça de fusão. 25/11/

15 Falta de Penetração 25/11/

16 Falta de Fusão Falta de fusão, também conhecida como gota fria, ocorre onde não existir fusão entre o metal de solda e as superfícies do metal de base. A causa mais comum de falta de fusão é uma técnica de soldagem deficiente. Ou a poça de fusão fica muito larga (por causa de uma velocidade de soldagem muito baixa) e/ou o metal de solda passou à frente do arco (grande incidência nos cordões de solda em juntas de ângulo). Mais uma vez, o arco deve ser mantido na margem anterior da poça de fusão. Quando isso é feito, a poça de fusão não ficará muito e não poderá "amortecer" o arco. 25/11/

17 Falta de Fusão 25/11/

20 Mordeduras Mordedura é um defeito que aparece como um entalhe no metal de base ao longo das bordas do cordão de solda. É muito comum em juntas em ângulo sobrepostas, porém pode também ser encontrada em juntas de topo e em ângulo. Esse tipo de defeito é mais comumente causado por parâmetros de soldagem inadequados, particularmente a velocidade de soldagem (por conseqüência a corrente) e a tensão do arco. Quando a velocidade de soldagem é muito alta, o cordão de solda fica com uma crista por causa da solidificação extremamente rápida. As forças da tensão superficial arrastaram o metal fundido ao longo das margens do cordão de solda e empilharam-no ao longo de seu centro. As partes fundidas do metal de base são afetadas da mesma maneira. 25/11/

21 Mordeduras O entalhe da mordedura fica onde o metal de base fundido foi arrastado para a solda e não retornou devido à rápida solidificação. A diminuição da velocidade de soldagem reduzirá gradualmente o tamanho da mordedura e eventualmente eliminá-la-á. Quando estão presentes mordeduras pequenas ou intermitentes, aumentar a tensão do arco ou soldar empurrando podem ser ações corretivas eficazes. Em ambos os casos o cordão de solda ficará mais plano e a molhabilidade será melhor. Entretanto, quando a tensão do arco é aumentada até níveis excessivos, a mordedura poderá aparecer novamente. Esse fato é particularmente verdadeiro no modo de transferência por aerossol. Quando o arco se torna muito longo, também se torna muito largo, que resulta num aumento da quantidade de metal de base fundido. 25/11/

22 Mordeduras 25/11/

23 Porosidade A porosidade consiste em poros de gás encontrados no cordão de solda solidificado. Esses poros podem variar em tamanho e são geralmente distribuídos numa forma aleatória. Entretanto, é possível que a porosidade possa ser encontrada apenas no centro da solda. Os poros podem ser superficiais ou sub-superficiais. As causas mais comuns da porosidade são a contaminação atmosférica, superfícies das peças a serem soldadas excessivamente oxidadas, elementos de liga desoxidantes no arame inadequados e a presença de materiais estranhos. A contaminação atmosférica pode ser causada por: Vazão de gás de proteção insuficiente; Vazão de gás de proteção excessiva, que pode causar aspiração de ar para dentro do fluxo do gás de proteção; Bocais obstruídos ou sistema de fornecimento de gás danificado (mangueiras e conexões sem vazamentos, etc.); Correntes de ar excessivas na área da soldagem, que podem arrastar o gás de proteção da região da poça de fusão. 25/11/

24 Porosidade 25/11/

25 Porosidade 25/11/

26 Trincas Trincas longitudinais (ou de centro) do cordão de solda não freqüentemente encontradas na soldagem MIG/MAG e ER. Entretanto, essas trincas só podem ser de dois tipos: trincas a quente (por desolutos) e trincas a frio (hidrogênio). Trincas a quente são aquelas que ocorrem enquanto o cordão de solda está entre as temperaturas de fusão (linha liquidus) e de solidificação (linha solidus). Nessa faixa de temperatura o cordão de solda está "pastoso". Trincas a quente normalmente resultam do uso de um arame de solda incorreto (particularmente em ligas de alumínio e de aço inoxidável). A composição química do metal de base também pode levar a esse defeito (um exemplo seria um fundido de aço inoxidável de alto carbono). Qualquer combinação de projeto de junta, condições e técnicas de soldagem que resulte num cordão de solda com uma superfície excessivamente côncava poderá conduzir à fissuração. 25/11/

27 Trincas 25/11/

28 Trincas 1. Trinca de Cratera; 2. Trincas Transversais; 3. Trincas no Metal de Base; 4. Trinca Longitudinal; 5. Trinca na Interface do Cordão; 6. Trinca Sob Cordão; 7. Trinca Lamelar; 8. Trinca de Raiz; 25/11/

29 Trincas 25/11/

30 Trincas Longitudinais 25/11/

31 Trincas de Cratera 25/11/

32 Rechupe de Cratera 25/11/

33 Técnicas de Soldagem e Troubleshooting 25/11/

34 Técnica para Evitar Rechupe de Cratera 25/11/

35 Técnica Passe a ré 25/11/

36 Técnica Soldagem em Blocos 25/11/

37 Técnica Soldagem e Cascata 25/11/

38 Defeito Causa e/ou Ação Corretiva Porosidade Arame - pode ser necessário um arame com teores mais altos de Mn e Si; Problema de proteção: vento, bocal obstruído ou pequeno, mangueira de gás danificada, vazão de gás excessiva, etc; Falha na remoção da escória vítrea entre os passes de solda; Soldagem sobre a escória de eletrodo revestido. Limpeza do metal de base. Arco instável (Arco oscila lateralmente e/ou apaga e acende frequentemente) Gás de proteção incompatível. Sistema de alimentação de arame desgastado, incompatível para o tipo de arame. Pressão e vazão incorreta para o tipo de metal de adição. 25/11/

39 Defeito Causa e/ou Ação Corretiva Falta de penetração Valores de Corrente de soldagem muito baixa. Extensão do eletrodo muito grande. Poça de fusão passando à frente do arco. Falta de fusão Polaridade errada; deveria ser CC+. Velocidade de soldagem muito baixa. Soldagem sobre um cordão convexo. Oscilação da tocha muito larga ou muito estreita. Oxidação excessiva na chapa. 25/11/ Má limpeza da junta.

40 Defeito Causa e/ou Ação Corretiva Mordedura (Entalhes/sulcos na região de interface do cordão) Velocidade de soldagem muito alta; Tensão de soldagem muito alta; Corrente de soldagem excessiva; Parada insuficiente às margens do cordão de solda. Trincas (Fissurações no cordão, em sua face ou regiões adjacentes). Composição química incorreta do arame de solda. Cordão de solda muito pequeno. Má qualidade do material de base sendo soldado. Limpeza incorreta/ineficiente do metal de base; Má soldabilidade do metal de base. 25/11/

41 Defeito Causa e/ou Ação Corretiva Início do cordão deficiente Tensão de soldagem muito baixa; Extensão do eletrodo muito grande; Limpeza incorreta da escória vítrea ou a oxidação do metal de base. Respingos excessivos Corrente de soldagem alta; Misturas incorretas/incompatíveis com o metal de base (Use misturas Ar-CO2 ou Ar- O2 no lugar de CO2); Diminua o percentual de He; Tensão do arco muito baixa; 25/11/

42 Defeito Causa e/ou Ação Corretiva Convexidade do cordão de solda Tensão do arco ou corrente de soldagem muito baixa; Extensão do eletrodo excessiva; Polaridade errada; deveria ser CC+; Junta de solda muito estreita. Furo da raiz Corrente de soldagem muito alta; Velocidade de soldagem muito baixa; Diminua a abertura da raiz; Use misturas Ar-CO2 no lugar de CO2. 25/11/

43 Defeito Causa e/ou Ação Corretiva Inclusão de Escória Chapas oxidadas; Intensidade de corrente muito baixa; Má repartição dos cordões; Falta ou inadequada limpeza entre os cordões; Incorreta progressão na ascendente/descendente. Projeções Corrente muito elevada; Eletrodo úmido; Má ligação do cabo terra. 25/11/

44 Regras Gerais para uma Boa Soldagem Independentemente do material a ser soldado existem algumas poucas precauções que devem ser tomadas para evitar defeitos de porosidade e falta de fusão na solda: O material a ser soldado deve estar tão limpo quanto possível, livre de escórias, carepas e oxidações em geral;. Toda a graxa, óleo e lubrificantes devem ser removidos. Para se obter soldas de melhor qualidade a carepa, a ferrugem e outras camadas de óxidos devem ser mecânica ou quimicamente removidas. Na soldagem de chapas de aço carbono use apenas as combinações arame-gás de proteção recomendadas para os diversos tipos de aço: acalmados, semi-acalmados ou efervescentes. Mantenha os EPI s limpos, livres de graxas, óleos e anti-respingo; 25/11/

45 Regras Gerais para uma Boa Soldagem Mantenha um fluxo adequado de gás de proteção (como mostrado nas tabelas de condições de soldagem) e proteja o local de soldagem de ventos e de correntes de ar; Mantenha o arame de solda centralizado em relação ao fluxo de gás de proteção. A curvatura do arame é normalmente responsável pelo fato de o arame de solda estar fora de centro. Esse desalinhamento pode ser corrigido usando-se um dispositivo de endireitamento do arame de solda colocado no alimentador de arame; Ao soldar por ambos os lados duma chapa, ou onde não houve penetração total do primeiro passe no material de base, certifique- se que o segundo passe penetrará profundamente no primeiro. Mantenha os instrumentos de medição e indicação (termômetros, amperímetros, voltímetros) devidamente calibrados; 25/11/

46 Regras Gerais para uma Boa Soldagem Quando o primeiro passe tiver penetrado completamente, ou quando for empregada uma abertura na raiz, é prática comum esmerilhar o outro lado para limpar o metal de solda antes que seja aplicado o segundo passe. Essa prática é obrigatória na soldagem do alumínio e do cobre, e quando são necessárias soldas de qualidade radiográfica em aços carbono e inoxidáveis; Evite condições de soldagem nas quais o metal de solda fundido passe à frente da poça de fusão. Essa é a principal causa de defeitos de falta de fusão, particularmente na posição vertical com progressão descendente; Na soldagem multipasse, esmerilhe todos os cordões de solda que apresentarem convexidade excessiva e molhabilidade ruim, para deixá-los com uma superfície mais plana; Remova os resíduos de óxidos ou de escória encontrados no cordão de solda com uma lixa ou com uma picadeira se for depositar outro cordão de solda posteriormente. 25/11/

47 Regras Gerais para uma Boa Soldagem Ao efetuarmos uma soldagem, devemos nos atentar ainda para os seguintes fatores externos, de responsabilidade direta do soldador, quais influenciam drasticamente na qualidade e desempenho do processo: Controle da velocidade de soldagem; Limpeza da junta, bocais, eletrodos e acessórios; Fixação correta do cabo terra (negativo) à peça; Regulagem dos parâmetros corretos da máquina; Controle da poça de fusão (mão do soldador); 25/11/

48 Ensaios de Qualificação e Ensaios de Inspeção 25/11/

49 Ensaios Utilizados na Soldagem Na soldagem, são utilizados diversas técnicas de ensaios, sendo estes divididos em 2 (dois) grandes grupos: Ensaios para qualificação (ensaios mecânicos); Ensaios para inspeção (ensaios não-destrutivos). Os ensaios mecânicos são utilizados basicamente para o desenvolvimento e qualificação de processos de soldagem, e na qualificação de soldadores. São também conhecidos como ensaios destrutivos, pois para sua realização, há a necessidade de realização em um corpo de prova, submetido a interferências. Os ensaios para inspeção (ou ensaios não-destrutivos) são utilizados para inspecionar as juntas soldadas em campo, no decorrer do processo dou em juntas finalizadas, de modo que garantam a integridade e ausência de defeitos. 25/11/

50 Ensaios Mecânicos/Destrutívos Os principais ensaios para qualificação utilizados (ensaios mecânicos) são: Macrografia e Metalografia; Dureza Vickers (HV); Dureza Rockwell (HRc); Dobramento (de face e de raiz); Tração; Impacto. 25/11/

51 Ensaio de Macrografia Solução Nital Acido nítrico em solução de 6 % em álcool isopropílico. 25/11/

52 Ensaio de Dureza Vickers HV 25/11/

53 Ensaio de Dureza Vickers HV Pontos de medição pelo penetrador. 25/11/

54 Ensaio de Dureza Vickers HV Penetrador de diamante, no formato piramidal. Medidas da penetração pelos diagonais formados pela pirâmide = maior diagonal. 25/11/

55 Ensaio de Dureza Rockwell HRc Durômetros 25/11/

56 Ensaio de Dureza Rockwell HRc Penetrador de diamante, no tronco cônico 25/11/

57 Ensaio de Dobramento Exige-se que o dobramento seja lateral e frontal, em relação ao cordão. 25/11/

58 Ensaio de Tração 25/11/

59 Ensaio de Tração Máquina Universal de Tração/Compressão 25/11/

60 Impacto (IZOD ou CHARPY) 25/11/

61 Impacto (IZOD ou CHARPY) Máquina de Ensaio de Impacto (IZOD e CHARPY) 25/11/

62 Ensaios Não-destrutivos Os principais ensaios não-destrutivos são: Radiografia; Líquidos Penetrantes; Ensaio Visual e Dimensional; Teste por Ponto TPP; Partículas Magnéticas; Ultra-som. 25/11/

63 Ensaio Radiografico 25/11/

64 Ensaio Radiografico Exemplos de radiografias de soldas com descontinuidades: (a) Falta de penetração, (b) Inclusão de escória; (c) Porosidade agrupada. 25/11/