Faça um planejamento para realizar a qualificação de desempenho para a seguinte condição de trabalho:
Material: SA-516 GR60
Faixa de Espessura: abaixo de 5 mm
Processo de soldagem: SMAW;
Eletrodos: AWS E-7018
Tipo de Junta: soldas de topo, acesso pelos dois lados, sem cobre-junta; posições de soldagem: todas;
Pré-aquecimento: sem pré-aquecimento
Tratamento térmico: não requerido;
Requisitos de impacto: não requerido.
Material: SA-516 GR60
Faixa de Espessura: abaixo de 5 mm
Processo de soldagem: SMAW;
Eletrodos: AWS E-7018
Tipo de Junta: soldas de topo, acesso pelos dois lados, sem cobre-junta; posições de soldagem: todas;
Tratamento térmico: não requerido;
Requisitos de impacto: não requerido.
Passo 1
O objetivo pedido: elaborar um planejamento para realizar a qualificação de desempenho (qualificação de procedimento e registro de ensaios) para as condições abaixo. Lista completa e clara das informações que você deu:
- Material:
. - Faixa de espessura: abaixo de
. - Processo de soldagem:
. - Eletrodos:
. - Tipo de junta: soldas de topo (butt), acesso pelos dois lados, sem cobre-junta.
- Posições de soldagem: todas.
- Pré-aquecimento: sem pré-aquecimento.
- Tratamento térmico pós-solda: não requerido.
- Requisitos de impacto: não requerido.
Passo 2
O que significa “qualificação de desempenho” e quais documentos vamos gerar (aula rápida e prática):
- Objetivo prático: provar que um procedimento de soldagem (WPS) aplicado nas condições dadas produz soldas aceitáveis, registrando os parâmetros e os ensaios (PQR).
- Termos que vamos usar:
- WPS (Welding Procedure Specification): o procedimento escrito com faixas de parâmetros que o soldador deve seguir.
- PQR (Procedure Qualification Record): registro dos ensaios executados em corpos de prova soldados com o WPS — contém valores reais de corrente, tensão, velocidade, etc., e resultados dos ensaios mecânicos e NDT.
- WPQ (Welder Performance Qualification): qualificação do soldador (aqui não pediram, mas é consequência).
- Por que isso importa: em prova/inspeção o auditor vai pedir o WPS apoiado por um PQR; então nosso planejamento deve garantir que façamos os ensaios necessários e documentemos tudo.
Passo 3
Escolha prática dos parâmetros primários e justificativa didática (por que escolhi isso para a prova):
- Considerações técnicas importantes para placas finas (
): - risco de queima (burn-through) e distorção alto se calor for grande;
- poucas passes desejáveis (idealmente 1 ou 2 por lado);
- eletrodo
é de baixo hidrogênio: bom para resistência à trinca; porém precisa armazenamento seco.
- Escolha de eletrodo e diâmetro (decisão prática):
- usar
com diâmetro (escolha equilibrada para chapas finas — permite bom controle do cordão). - justificativa: diâmetro menor facilita controle de calor e evita burn-through em chapas finas; se disponível
também é aceitável.
- usar
- Polaridade:
(polaridade direta, eletrodo positivo) costuma ser recomendada para — melhor penetração controlada.
Passo 4
Projeto de junta e preparação do corpo de prova (o que cortar e por que — passo a passo):
- Tipo de junta para qualificação (recomendação prática para
): - junta de topo com faces praticamente quadradas (square butt) ou bevel muito pequeno.
- root opening (folga de raiz):
a . - ângulo de empenho: usar bevel mínimo (p.ex.
a por lado) — a ideia é minimizar número de passes e calor. - sem backing (conforme informado) — solda por ambos os lados: primeiro passe de raiz por um lado, depois solda do lado oposto e acabamento.
- Dimensões do corpo de prova:
- espessura do corpo de prova: igual à espessura a qual se quer qualificar (para cobrir a faixa até
faça amostras em ao menos duas espessuras representativas, por exemplo e , se possível). - comprimento: pelo menos
para permitir corte de todas as peças de ensaio (tensão, dobramento, macro). - quantidade de corpos de prova: mínimo recomendado na prática para um PQR completo:
corpos (um para ensaios destrutivos múltiplos e macro/RT, outro para repetir se necessário) — depois dou um checklist com quantidades e cortes.
- espessura do corpo de prova: igual à espessura a qual se quer qualificar (para cobrir a faixa até
Passo 5
Parâmetros de soldagem e controle de calor (fórmula, como calcular, exemplo numérico e como usar em prova):
- Fórmula de heat input (explicada didaticamente):
- definimos heat input (entrada de calor) por unidade de comprimento como
onde: -
= tensão do arco em , -
= corrente em , -
= velocidade de soldagem em , -
= eficiência do processo (para usar ).
- Faixa prática de heat input para chapas finas
: - objetivo: manter
baixo — por exemplo entre e .
- objetivo: manter
- Exemplo numérico (como fazer na prova):
- suponha
, , . Para calcular que dá :
Substituindo: - interpretação: essa velocidade é
(pouco mais de ); se você viajar muito devagar aumenta o calor e risco de burn-through.
- suponha
- Faixa de corrente típica para
com : a . Voltagem típica conforme arco: a . Registre sempre os valores reais no PQR. - Observação prática: em chapas muito finas reduza o diâmetro do eletrodo ou diminua a corrente; prefira passes curtos (stringer beads) e evite oscilações amplas (weaving amplo aumenta calor).
Passo 6
Técnica de soldagem, sequência e cuidado prático em solda dois lados sem backing:
- Sequência recomendada:
- Fazer passe de raiz por um lado — cordão stringer, arco controlado, corrente mais baixa dentro da faixa.
- Limpar totalmente escória do E-7018.
- Fazer passe do outro lado para completar penetração e aporte de metal de enchimento.
- Se necessário, repassar faces para acabamento (mas mantenha calor controlado).
- Técnicas para minimizar falta de fusão:
- arco curto, ângulo de trabalho adequado (
a ), - manter root gap adequado (
– ), - não usar pré-aquecimento (conforme seu requisito), mas controlar a energia pelo lado do operador.
- arco curto, ângulo de trabalho adequado (
- Controle de interpass: mesmo sem pré-aquecimento, registre temperatura entre passes; se sobe muito, deixe esfriar. Não ultrapassar temperaturas que gerem problemas — para chapas finas costuma-se manter abaixo de
, mas como você declarou “sem pré-aquecimento”, anote no PQR que não houve pré-aquecimento.
Passo 7
Manuseio dos eletrodos e preparação (muito importante para E-7018 — aula prática):
- Armazenamento: mantenha
em forno de armazenamento a – (ver ficha do fabricante). Anote a temperatura e tempo no PQR. - Se eletrodos ficarem expostos à umidade, rebake antes do uso (por exemplo
por hora — seguir recomendação do fabricante). - Na prova: registre lotes dos eletrodos, condições de armazenamento e se houve recura.
Passo 8
Ensaios a executar para qualificação (o que, por que e como cortar os corpos de prova) — passo a passo didático:
- Ensaios não-destrutivos (NDT):
- Inspeção visual completa.
- Radiografia (RT) ou Ultrassom (UT) do cordão: uma chapa para RT para comprovar continuidade e ausência de descontinuidades internas. Escolha RT se quiser mostrar claramente poros e falta de fusão; UT também aceitável dependendo do procedimento de qualificação.
- Macro etch (ataque químico) em um corpo de prova para verificar penetração total e formação da raiz.
- Ensaios mecânicos destrutivos:
- Ensaio de dobramento (bend test): face bend e root bend (número de espécimes conforme norma aplicável; na prática prepare pelo menos
bend transverse e bend longitudinal para segurança). - Ensaio de tração (tensile): extrair corpo de prova com junta no centro para verificar resistência (registro do tipo de fratura).
- Dureza (opcional): medir dureza na região de cordão e HAZ, útil se o material ou cliente exigir.
- Ensaio de dobramento (bend test): face bend e root bend (número de espécimes conforme norma aplicável; na prática prepare pelo menos
- Quantidade e cortes (exemplo prático de corte para um corpo de prova):
- Corpo de prova A (soldado): cortar para RT/macro.
- Corpo de prova B: cortes para dois ensaios de dobramento (face e root).
- Corpo de prova C: peça para tração.
- Portanto, recomendo soldar ao menos
corpos de prova por espessura a qualificar (mais se quiser redundância).
- Como documentar: cada peça deve ter identificação, posição de soldagem anotada (flat, horizontal, vertical, overhead), parâmetros registrados, e resultados numéricos dos ensaios.
Passo 9
Critérios de aceitação práticos (o que o inspetor vai olhar na prova — expliquei com linguagem simples):
- Inspeção visual: sem trincas, sem falta de fusão visível, contornos aceitáveis, porosidade localizada dentro do aceitável conforme norma aplicável.
- Macro: penetração adequada em toda raiz; sem zonas frias notórias; fissão e fusão completas.
- RT/UT: sem descontinuidades que excedam critérios da norma (ex.: poros longitudinais contínuos, falta de fusão). No planejamento escreva qual classe de aceitação (por exemplo Classe B/C dependendo da aplicação) — se não houver norma específica, combinar com o cliente ou usar AWS/ASME critérios.
- Bend tests: espécime deve dobrar sem abertura ou trinca significativa na superfície externa (visual e/ou após ataque químico).
- Tração: o corpo de prova deve atingir resistência mínima requerida pela especificação do material; se fratura ocorrer na região do metal de solda, registrar e analisar — geralmente é aceitável que falhe no metal base desde que resistência mínima seja atingida.
- Observação prática: como não há requisito de impacto, não é preciso Charpy; mesmo assim registre que “impacto não requerido”.
Passo 10
Elaboração do WPS e do PQR (o que colocar, passo a passo para a prova)
- O que deve conter no WPS (resumo que você pode reproduzir na prova):
- identificação do processo:
, - eletrodo:
, - base metal:
, espessuras qualificadas: ex.: , - junta: butt, square, root gap
– , - posição: todas (listar:
ou conforme norma), - pré-aquecimento: nenhum,
- PWHT: não requerido,
- parâmetros: faixas de corrente
– , tensão – , velocidade calculada para manter entre – , - posições qualificadas e quaisquer restrições (ex.: apenas diâmetro de eletrodo
).
- identificação do processo:
- O que registrar no PQR (durante e após ensaios):
- valores reais de
, , , , eletrodos lote, temperatura ambiente, se houve re-bake de eletrodos, sequência de passes, medidas dos corpos de prova, resultados dos ensaios (numéricos e observações). - anexar relatórios de RT/UT, fotos, resultados de tração, bend, macro etch.
- valores reais de
Passo 11
Cronograma prático e checklist operativo (quanto tempo e responsáveis — plano executável)
- Dia 0: preparar corpos de prova (cortar e chanfer se necessário) e organizar eletrodos (verificar forno).
- Dia 1: soldagem do corpo de prova para posição de soldagem mais severa (por exemplo posição vertical ou overhead) e soldagem dos outros posicionamentos. Registrar parâmetros em formulário.
- Dia 2: ensaios NDT (RT/UT) e macro (depois de soldas solidificadas e limpas).
- Dia 3: corte de corpos para ensaios mecânicos e execução de bend/tensile/dureza.
- Dia 4: análise dos resultados, elaboração do PQR e emissão do WPS final.
- Observação: calendário pode variar; reservar laboratório de ensaios com antecedência.
- Checklist rápido antes de iniciar:
- corpos de prova identificados,
- eletrodos na temperatura correta,
- equipamento calibrado (amperímetro, voltímetro, medidor de velocidade),
- formulários para registro de parâmetros,
- responsável por RT/UT agendado,
- câmera para fotos de cada etapa.
Passo 12
Riscos comuns e como mitigar (dicas práticas para provar que você pensou neles)
- Burn-through (queima): usar diâmetro menor do eletrodo, reduzir corrente, aumentar velocidade, usar root gap controlado.
- Falta de fusão na raiz: garantir root opening adequado, arco controlado e passe de raiz com boa técnica.
- Hidrogênio/ trinca: usar E-7018 armazenado seco; se houver suspeita de contaminação, re-bake.
- Registro insuficiente: registre tudo no PQR (cada passe, cada parâmetro).
- Não conformidade em RT: se RT mostrar defeito, desbastar e retrabalhar, repetir ensaio e registrar variação para justificar novo PQR se necessário.
Passo 13
O que escrever de forma direta no relatório final (modelo curto para prova/inspeção)
- Identificação do WPS com faixas e restrições (processo, eletrodo, espessura, posições).
- Registro do PQR: corpos de prova, parâmetros reais (
, , , ), resultados dos ensaios (RT/UT, macro, bend, tração). - Conclusão clara: “Procedimento qualificado para
para espessuras até , processo com , sem pré-aquecimento, sem PWHT, em todas as posições, conforme ensaios A, B, C (anexar relatórios).”
Resposta
Plano de qualificação resumido e executável:
- Preparar corpos de prova em pelo menos
espessuras representativas até (p.ex. e ), comprimento , junta butt square, root gap – . - WPS:
, , polaridade , posição: todas, pré-aquecimento: nenhum, PWHT: não requerido. - Parâmetros: corrente
– , tensão – , objetivo – (usar fórmula com para ajustar velocidade ). - Técnica: passe de raiz stringer por um lado, limpar, completar pelo outro lado; controlar velocidade e evitar weaving amplo.
- Manuseio eletrodos: armazenamento em forno
– ; rebake se necessário; registrar lotes. - Ensaios a executar: inspeção visual, RT/UT, macro etch, bend tests (face e root), tensile; dureza se requerido. Preparar cortes conforme plano (pelo menos
corpos de prova por espessura). - Critérios de aceitação: penetração total no macro, sem descontinuidades críticas em RT/UT, bend sem trincas externas significativas, tração atendendo resistência mínima da especificação do material.
- Documentação: preencher WPS com faixas e restrições, registrar todos os parâmetros reais no PQR (V, I, S,
, sequência de passes, condições de eletrodo) e anexar relatórios de ensaios e fotos. - Cronograma indicativo:
dia preparação, – dias soldagem, dia NDT, dia ensaios mecânicos, dia elaboração de PQR/WPS.