Trabalhar com aço inoxidável não é necessariamente difícil, mas soldá-lo exige atenção meticulosa aos detalhes. Ele não dissipa calor como o aço comum ou o alumínio e pode perder parte da sua resistência à corrosão se submetido a calor excessivo. Boas práticas ajudam a manter sua resistência à corrosão. Imagem: Miller Electric
A resistência à corrosão do aço inoxidável o torna uma escolha atraente para muitas aplicações críticas de tubulação, incluindo aplicações de alta pureza nas indústrias alimentícia e de bebidas, farmacêutica, de vasos de pressão e petroquímica. No entanto, esse material não dissipa calor como o aço carbono ou o alumínio, e a soldagem inadequada pode reduzir sua resistência à corrosão. Aplicar calor em excesso e usar o metal de adição errado são dois dos principais fatores que contribuem para esse problema.
Seguir algumas boas práticas de soldagem de aço inoxidável pode ajudar a melhorar os resultados e garantir que o metal mantenha sua resistência à corrosão. Além disso, aprimorar o processo de soldagem pode trazer benefícios de produtividade sem comprometer a qualidade.
Na soldagem de aço inoxidável, a seleção do metal de adição é crucial para o controle do teor de carbono. Os metais de adição utilizados na soldagem de tubos de aço inoxidável devem melhorar o desempenho da solda e atender aos requisitos da aplicação.
Procure metais de adição com a designação “L”, como ER308L, pois eles oferecem um teor máximo de carbono menor, o que ajuda a manter a resistência à corrosão das ligas de aço inoxidável de baixo carbono. Soldar um metal base de baixo carbono com metais de adição padrão aumenta o teor de carbono da junta soldada, elevando o risco de corrosão. Evite metais de adição marcados com “H”, pois estes oferecem maior teor de carbono e são projetados para aplicações que exigem maior resistência em altas temperaturas.
Ao soldar aço inoxidável, é importante escolher um metal de adição com baixos níveis de traços (também conhecidos como impurezas) de elementos. Esses são elementos residuais nas matérias-primas utilizadas para fabricar metais de adição, incluindo antimônio, arsênio, fósforo e enxofre. Eles podem afetar significativamente a resistência à corrosão do material.
Como o aço inoxidável é muito sensível à entrada de calor, a preparação da junta e a montagem adequada desempenham um papel fundamental no controle do calor para manter as propriedades do material. Devido a folgas entre as peças ou encaixe irregular, o maçarico precisa permanecer em um mesmo local por mais tempo, exigindo mais metal de adição para preencher essas folgas. Isso pode causar acúmulo de calor na área afetada, o que pode superaquecer a peça. Um encaixe inadequado também pode dificultar a união das peças e a obtenção da penetração de solda necessária. Certifique-se de que as peças se encaixem no aço inoxidável da maneira mais perfeita possível.
A limpeza deste material também é muito importante. Mesmo pequenas quantidades de contaminação ou sujeira nas juntas soldadas podem causar defeitos que reduzem a resistência e a resistência à corrosão do produto final. Para limpar o substrato antes da soldagem, utilize uma escova especial de aço inoxidável que não tenha sido usada em aço carbono ou alumínio.
Em aço inoxidável, a sensibilização é a principal causa da perda de resistência à corrosão. Isso pode ocorrer quando a temperatura de soldagem e a taxa de resfriamento flutuam muito, alterando a microestrutura do material.
Esta solda externa em tubo de aço inoxidável, realizada com o processo GMAW e deposição de metal regulada (RMD) sem retrolavagem da camada de raiz, apresenta aparência e qualidade semelhantes às soldas feitas com GTAW com retrolavagem.
Um componente fundamental da resistência à corrosão do aço inoxidável é o óxido de cromo. No entanto, se o teor de carbono na solda for muito alto, forma-se carboneto de cromo. Este carboneto liga-se ao cromo e impede a formação do óxido de cromo, essencial para a resistência à corrosão do aço inoxidável. Se houver uma quantidade insuficiente de óxido de cromo, o material não apresentará as propriedades desejadas e ocorrerá corrosão.
A prevenção da sensibilização depende da seleção do metal de adição e do controle da entrada de calor. Como mencionado anteriormente, é importante escolher um metal de adição com baixo teor de carbono para a soldagem de aço inoxidável. No entanto, o carbono às vezes é necessário para conferir resistência em determinadas aplicações. O controle do calor é especialmente importante quando metais de adição com baixo teor de carbono não são uma opção.
Minimize o tempo em que a solda e a zona afetada pelo calor permanecem em temperaturas elevadas — normalmente consideradas entre 500 e 800 graus Celsius (950 a 1500 graus Fahrenheit). Quanto menos tempo a soldagem permanecer nessa faixa de temperatura, menos calor será gerado. Sempre verifique e observe a temperatura entre passes no procedimento de soldagem da aplicação.
Outra opção é usar metais de adição projetados com componentes de liga, como titânio e nióbio, para evitar a formação de carboneto de cromo. Como esses componentes também afetam a resistência e a tenacidade, esses metais de adição não podem ser usados ​​em todas as aplicações.
A soldagem a arco de tungstênio com gás (GTAW) para o passe de raiz é o método tradicional de soldagem de tubos de aço inoxidável. Normalmente, requer a retrolavagem com argônio para ajudar a prevenir a oxidação na parte de trás da solda. No entanto, o uso de processos de soldagem com arame em tubos de aço inoxidável está se tornando cada vez mais comum. Nessas aplicações, é importante entender como os diferentes gases de proteção afetam a resistência à corrosão do material.
Na soldagem de aço inoxidável pelo processo de soldagem a arco com gás e metal (GMAW), tradicionalmente utilizam-se argônio e dióxido de carbono, uma mistura de argônio e oxigênio ou uma mistura de três gases (hélio, argônio e dióxido de carbono). Normalmente, essas misturas contêm principalmente argônio ou hélio e menos de 5% de dióxido de carbono, pois o dióxido de carbono fornece carbono à poça de fusão e aumenta o risco de sensibilização. O uso de argônio puro não é recomendado para soldagem GMAW em aço inoxidável.
O arame tubular para aço inoxidável é projetado para ser usado com uma mistura tradicional de 75% de argônio e 25% de dióxido de carbono. O fluxo contém ingredientes que impedem que o carbono do gás de proteção contamine a solda.
Com a evolução dos processos GMAW, a soldagem de tubos e canos de aço inoxidável tornou-se mais simples. Embora algumas aplicações ainda exijam processos GTAW, os processos avançados de soldagem com arame podem proporcionar qualidade similar e maior produtividade em muitas aplicações com aço inoxidável.
As soldas internas de aço inoxidável feitas com GMAW RMD são semelhantes em qualidade e aparência às soldas externas correspondentes.
A soldagem de raiz utilizando um processo GMAW de curto-circuito modificado, como a Deposição Regulada de Metal (RMD) da Miller, elimina a necessidade de retrolavagem em algumas aplicações de aço inoxidável austenítico. A soldagem de raiz RMD pode ser seguida por soldagem GMAW pulsada ou soldagem a arco com arame tubular – uma mudança que economiza tempo e dinheiro em comparação com o uso de GTAW com retrolavagem, especialmente em tubos maiores.
A tecnologia RMD utiliza transferência de metal por curto-circuito controlada com precisão para produzir um arco e uma poça de fusão estáveis ​​e controlados. Isso reduz a probabilidade de juntas frias ou falta de fusão, diminui os respingos e proporciona uma melhor qualidade na solda de raiz do tubo. A transferência de metal controlada com precisão também garante a deposição uniforme das gotas e facilita o controle da poça de fusão, influenciando, consequentemente, a entrada de calor e a velocidade de soldagem.
Processos não convencionais podem aumentar a produtividade da soldagem. Ao usar um RMD (dispositivo de soldagem por deformação plástica), a velocidade de soldagem pode variar de 15 a 30 cm/min. Como o processo aumenta a produtividade sem aquecimento adicional das peças, ele ajuda a manter as propriedades e a resistência à corrosão do aço inoxidável. A menor entrada de calor do processo também ajuda a controlar a deformação do substrato.
Este processo GMAW pulsado proporciona comprimentos de arco mais curtos, cones de arco mais estreitos e menor aporte térmico do que a transferência por pulso de spray convencional. Como o processo é de circuito fechado, a deriva do arco e as variações na distância entre a ponta e a peça são praticamente eliminadas. Isso facilita o controle da poça de fusão para soldagem no local e fora do local. Por fim, a combinação do GMAW pulsado para enchimento e cordão de acabamento com o RMD para cordão de raiz permite que o procedimento de soldagem seja realizado com um único arame e um único gás, eliminando os tempos de troca de processo.
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