O aço inoxidável não é necessariamente difícil de trabalhar, mas soldá-lo requer atenção cuidadosa aos detalhes. Ele não dissipa calor como o aço carbono ou o alumínio e pode perder alguma resistência à corrosão se você aplicar muito calor nele. As melhores 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 tubos, incluindo aplicações de alimentos e bebidas de alta pureza, farmacêuticas, vasos de pressão e petroquímicas. 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 muito calor e usar o metal de enchimento errado são dois culpados.
Seguir algumas práticas recomendadas para soldagem de aço inoxidável pode ajudar a melhorar os resultados e garantir que o metal mantenha sua resistência à corrosão. Além disso, atualizar 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 essencial para controlar o teor de carbono. Os metais de adição usados ​​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 fornecem um menor teor máximo de carbono que ajuda a manter a resistência à corrosão de 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, aumentando o risco de corrosão. Evite metais de adição marcados com um "H", pois eles fornecem maior teor de carbono e são projetados para aplicações que exigem maior resistência em temperaturas elevadas.
Ao soldar aço inoxidável, também 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 usadas para fazer metais de adição, incluindo antimônio, arsênio, fósforo e enxofre. Eles podem afetar muito 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 encaixes irregulares, a tocha deve permanecer no mesmo local por mais tempo e mais metal de adição é necessário para preencher essas folgas. Isso pode causar acúmulo de calor na área afetada, o que pode superaquecer a peça. Um encaixe incorreto também pode dificultar o preenchimento da folga e a obtenção da penetração de solda necessária. Tome cuidado para garantir que as peças se encaixem no aço inoxidável o mais próximo possível da perfeição.
A limpeza deste material também é muito importante. Quantidades muito pequenas de contaminação ou sujeira em juntas soldadas podem causar defeitos que reduzem a resistência e a resistência à corrosão do produto final. Para limpar o substrato antes da soldagem, use uma escova especial de aço inoxidável que não tenha sido usada em aço carbono ou alumínio.
No aço inoxidável, a sensibilização é a principal causa da perda de resistência à corrosão. Isso pode acontecer quando a temperatura de soldagem e a taxa de resfriamento oscilam muito, alterando a microestrutura do material.
Esta solda OD em tubo de aço inoxidável, soldada usando GMAW e deposição de metal regulada (RMD) sem retrolavagem do passe de raiz, é semelhante em aparência e qualidade às soldas feitas com GTAW retrolavado.
Uma parte essencial da resistência à corrosão do aço inoxidável é o óxido de cromo. Mas se o teor de carbono na solda for muito alto, o carboneto de cromo se formará. Eles ligam o cromo e impedem a formação do óxido de cromo desejado, o que dá resistência à corrosão do aço inoxidável. Se não houver óxido de cromo suficiente, o material não terá as propriedades desejadas e ocorrerá corrosão.
A prevenção da sensibilização se resume à seleção do metal de adição e ao controle do aporte térmico. Como mencionado anteriormente, é importante escolher um metal de adição com baixo teor de carbono para soldagem de aço inoxidável. No entanto, às vezes, o carbono é necessário para fornecer resistência em determinadas aplicações. O controle térmico é especialmente importante quando metais de adição com baixo teor de carbono não são uma opção.
Minimize o tempo que a solda e a zona afetada pelo calor permanecem em temperaturas elevadas — normalmente consideradas entre 500 e 800 graus Celsius (950 a 1.500 graus Fahrenheit). Quanto menos tempo a soldagem passar nessa faixa, menos calor ela gera. Sempre verifique e observe a temperatura de interpasse 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 com gás tungstênio (GTAW) para o passe de raiz é o método tradicional de soldagem de tubos de aço inoxidável. Isso geralmente requer retrolavagem de argônio para ajudar a evitar a oxidação na parte traseira da solda. No entanto, o uso de processos de soldagem de arame em tubos de aço inoxidável está se tornando cada vez mais comum. Nessas aplicações, é importante entender como os vários gases de proteção afetam a resistência à corrosão do material.
Ao soldar aço inoxidável usando o processo de soldagem a arco elétrico a gás (GMAW), tradicionalmente são usados ​​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 solda e aumenta o risco de sensibilização. Argônio puro não é recomendado para GMAW em aço inoxidável.
O arame tubular para aço inoxidável é projetado para operar com uma mistura tradicional de 75% de argônio e 25% de dióxido de carbono. O fluxo contém ingredientes projetados para evitar que o carbono do gás de proteção contamine a solda.
À medida que os processos GMAW evoluíram, eles simplificaram a soldagem de tubos e canos de aço inoxidável. Embora algumas aplicações ainda possam exigir processos GTAW, processos avançados de arame podem fornecer qualidade semelhante e maior produtividade em muitas aplicações de aço inoxidável.
Soldas ID de aço inoxidável feitas com GMAW RMD são semelhantes em qualidade e aparência às soldas OD correspondentes.
A passagem de raiz usando um processo GMAW de curto-circuito modificado, como a Deposição de Metal Regulada (RMD) da Miller, elimina a retrolavagem em algumas aplicações de aço inoxidável austenítico. A passagem de raiz RMD pode ser seguida por passagens de enchimento e acabamento de soldagem a arco com núcleo de fluxo ou GMAW pulsado — uma mudança que economiza tempo e dinheiro em comparação ao uso de GTAW com retropurga, especialmente em tubos maiores.
A RMD usa transferência de metal de curto-circuito precisamente controlada para produzir um arco calmo e estável e uma poça de solda. Isso proporciona menos chance de sobreposições frias ou falta de fusão, menos respingos e uma passagem de raiz de tubo de maior qualidade. A transferência de metal precisamente controlada também proporciona deposição uniforme de gotas e controle mais fácil da poça de solda e, portanto, entrada de calor e velocidade de soldagem.
Processos não convencionais podem aumentar a produtividade da soldagem. Ao usar um RMD, a velocidade de soldagem pode ser de 6 a 12 pol./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 redução da 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 menos entrada de calor do que a transferência de pulso de spray convencional. Como o processo é de circuito fechado, o desvio do arco e as variações de distância da ponta à peça de trabalho são praticamente eliminados. Isso proporciona um controle mais fácil da poça para soldagem no local e fora do local. Finalmente, o acoplamento do GMAW pulsado para cordão de enchimento e cobertura com RMD para cordão de raiz permite que o procedimento de soldagem seja realizado usando um arame e um gás, eliminando os tempos de troca do processo.
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