Faça um planejamento para realizar a qualificação da seguinte condição de trabalho:
Material: SA-516 GR60
Faixa de espessura: 12 mm a 30 mm
Processo de Soldagem: SMAW
Eletrodos: AWS E-7018
Tipo de junta: soldas de topo, juntas em X 1/3 e 2/3, acesso pelos dois lados; posições de soldagem: plana, vertical e horizontal.
Pré-aquecimento: sem pré-aquecimento
Tratamento térmico: não requerido;
Requisitos de impacto: não requerido.
Faixa de espessura: 12 mm a 30 mm
Processo de Soldagem: SMAW
Eletrodos: AWS E-7018
Tipo de junta: soldas de topo, juntas em X 1/3 e 2/3, acesso pelos dois lados; posições de soldagem: plana, vertical e horizontal.
Pré-aquecimento: sem pré-aquecimento
Tratamento térmico: não requerido;
Requisitos de impacto: não requerido.
Passo 1
O enunciado pede um planejamento para qualificar a condição de trabalho descrita. Informações fornecidas (relevantes e explícitas):
- Material:
. - Faixa de espessura:
a . - Processo de soldagem:
(soldagem eletrodo revestido). - Eletrodos:
. - Tipo de junta: soldas de topo; juntas em X (double‑bevel) 1/3 e 2/3; acesso pelos dois lados.
- Posições de soldagem: plana, vertical e horizontal.
- Pré‑aquecimento: sem pré‑aquecimento.
- Tratamento térmico pós‑soldagem (PWHT): não requerido.
- Requisitos de impacto: não requerido.
Pergunta implícita que vamos responder: montar um plano detalhado, passo a passo, para qualificar o procedimento de soldagem (WPS/PQR) e a execução (incluindo matriz de ensaios, parâmetros, controles de processo e documentação) para essa condição de trabalho.
Passo 2
Escolha do método de qualificação e justificativa (decisão prática):
- Vou usar como referência o processo de qualificação de procedimentos com base em práticas de códigos comuns (ex.: ASME IX / práticas equivalentes do mercado). Motivo: são códigos amplamente usados, dão regras claras sobre PQR/WPS, tipos de ensaio e limites; ainda que você possa ter outro código no projeto, a metodologia prática (preparar WPS, executar PQR, ensaios mecânicos e NDT, registrar PQR) é a mesma e é a que você aplicará em prova/obra.
- Explicarei os princípios necessários (o que justificar) sem citar artigo específico do código, para que você aprenda a raciocinar e aplicar ao seu código quando for preciso.
Passo 3
Objetivos da qualificação (o que o PQR/WPS deve demonstrar)
- Demonstrar que, com o processo
e eletrodo , é possível obter juntas de topo e X, para espessuras a , nas posições plana, vertical e horizontal, com qualidade mecânica e metalúrgica aceitável. - Registrar parâmetros reais de soldagem (corrente, tensão, velocidade, eletrodo, número de passes, sequência) no PQR.
- Executar ensaios mecânicos e NDT que comprovem integridade (tração, dobra/guided bend, macrografia/metalografia, radiografia/UT conforme aplicável).
- Produzir o WPS (com faixas) baseado no PQR e documentação completa (PQR, certificados de eletrodo, relatórios de ensaio).
Passo 4
Decisão das variáveis de soldagem que o WPS/PQR deve controlar e justificar pedagogicamente
- Variáveis essenciais (devem ser registradas e controladas):
- Diâmetro do eletrodo: escolha prática
e (cobrem a faixa de espessuras). - Corrente (A): faixa típica para E‑7018:
a dependendo do diâmetro; registrar valores exatos no PQR. - Tensão arco (V): faixa típica
a ; registrar. - Velocidade de avanço (S) em mm/min: controlar e registrar (ex.:
– como exemplo). - Número de passes, sequência (raiz, enchimento, capa), técnica (stringer vs. weave) — anotar exatamente.
- Temperatura máxima entre passes (interpass): limitar (ver justificativa abaixo).
- Tipo de preparo (ângulo, folga, root face), backing (se houver) — anotar.
- Diâmetro do eletrodo: escolha prática
- Por que controlar essas variáveis? Porque afetam fusão, penetração, distribuição de calor (heat input), propriedades mecânicas e risco de trincas.
Passo 5
Conceito e cálculo de heat input (importante para controlar propriedades térmicas)
- Fórmula prática e amplamente usada para calor de soldagem (heat input) em
:
onde
= tensão (V),
= corrente (A),
= velocidade de soldagem (mm/min).
- Exemplo didático: se usar
, , ,
- Intervalo sugerido para SMAW com E‑7018 em aço carbono-médio (prática de oficina):
a . Recomendo qualificar com heat input entre e (região prática e segura para SA‑516 Gr60), registrando valores reais no PQR. - Observação: quanto maior o heat input, maior a zona afetada pelo calor e risco de amolecimento; menor o heat input, maior a velocidade de resfriamento e risco de trinca por hidrogênio. Balancear com E‑7018 (baixo hidrogênio).
Passo 6
Controle de eletrodos E‑7018 (porque é crucial)
- E‑7018 é eletrodo de baixo hidrogênio (revestimento rutílico/ferrosilício com agentes desidratantes). Boas práticas:
- Armazenar em forno a
– (ou conforme fabricante) antes do uso. - Se retirado do forno, tempo máximo “exposto” fora do forno antes do re‑bake: tipicamente
horas (ver fabricante); se exposto muito tempo, re‑assar. - Se necessário, re-assar a
– por 1 hora.
- Armazenar em forno a
- Por que? Para evitar absorção de umidade no revestimento que aumenta o hidrogênio disponível e o risco de trincas.
Passo 7
Definição do preparo das peças e geometria das juntas (prática para as espessuras dadas)
- Junta topo (butt): usar bisel único (V) ou double V conforme espessura; para placas até
normalmente: - Se acesso por um lado: single V com backing/raiz preenchida; se acesso por ambos os lados: double V (X) é eficiente.
- Folga raiz e ângulo: exemplo prático para 12–30 mm: ângulo entre faces
a total (30–35° por face) e folga raiz – (ajustar por projeto).
- Juntas em X 1/3 e 2/3: interpretação prática (para qualificação) — executar testes com acesso pelos dois lados: preparar double‑V com profundidade de raiz alternativa para simular 1/3 e 2/3 da espessura (no ensaio de qualificação, cobrir ambas as configurações). Se houver desenho específico no projeto, use esse desenho; aqui cobriremos os dois arranjos na matriz de teste.
- Limpeza: remover óxidos e contaminantes nas áreas de raiz e entre passes.
Passo 8
Matriz de ensaios proposta (PQR) — cobrir faixa de espessura, tipos de junta e posições
- Princípio: qualificar a faixa com ensaios representativos. Para ser conservador e prático eu proponho a seguinte matriz mínima (cada item é um corpo de prova soldado conforme WPS a qualificar):
- Grupo A — solda topo (butt), acesso pelos dois lados (double V quando aplicável):
- Corpo‑prova 1: espessura
, posição plana (1G). - Corpo‑prova 2: espessura
, posição vertical (3G) — cobre posição vertical e representa espessura máxima. - Corpo‑prova 3: espessura
, posição horizontal (2G).
- Corpo‑prova 1: espessura
- Grupo B — juntas em X (double‑bevel) 1/3 e 2/3, acesso pelos dois lados:
4. Corpo‑prova 4:, X 1/3, soldada dos dois lados (posições conforme projeto; execute em posição que reproduza acesso real).
5. Corpo‑prova 5:, X 2/3, soldada dos dois lados.
- Grupo A — solda topo (butt), acesso pelos dois lados (double V quando aplicável):
- Racional: testar espessura mínima e máxima e posições solicitadas. Testes em espessura máxima cobrem problemas de penetração e acúmulo de calor; testes em mínima verificam comportamento com menos metal depositado.
- Ensaios em cada corpo‑prova:
- Inspeção visual (100%).
- NDT volumétrico: radiografia (RT) ou ultrassom (UT) para cordões de raiz e enchimento (plena penetração). Escolher RT ou UT conforme especificação de controle de qualidade do projeto.
- Ensaio de tração (axial) — 1 corpo‑prova por configuração (submeter à tração; critério: não falhar nas regiões não aceitas e atender resistência mínima do material).
- Ensaios de dobra (guided bend) — face e raiz: mínimo 2 ensaios de dobra por face e 2 por raiz (ou conforme código aplicável); eu recomendo 3 face + 3 raiz para maior segurança, mas adote 2/2 se o código permitir.
- Ensaio macro/metalográfico: corte transversal e ataque químico para avaliar penetração, falta de fusão, zona de HAZ e dimensões do cordão. Fotografar e registrar.
- Dureza (opcional, para controle térmico): medir na ZAT (zona afetada pelo calor) e sulco soldado; registrar valores máximos e médias se exigido.
- Observação pedagógica: os números exatos de peças de ensaio podem variar por código; a matriz acima é conservadora e prática para provas/qualificação.
Passo 9
Procedimento de soldagem (sequência técnica) — passo a passo prático para executar os corpos‑prova
- Preparar placas com o bisel/folga conforme desenho acordado; limpar óxidos e óleos.
- Pré‑aquecimento: não aplicar (conforme enunciado), porém controlar interpass:
- Limitar temperatura entre passes:
(valor conservador para SA‑516 GR60 sem pré‑aquecimento); medir com termopar ou pirometro. - Motivo: controlar velocidade de resfriamento e evitar acúmulo de hidrogênio.
- Limitar temperatura entre passes:
- Armazenar eletrodos em forno a
– até o uso. - Fazer passe de raiz (raiz fina/ajustada) com técnica que garanta fusão completa das faces; evitar enchimento exagerado na raiz.
- Limpar escórias entre passes, controlar quebras de cordão, respeitar seqüência de passes para minimizar distorção e assegurar boa fusão.
- Registrar, a cada passe, corrente (
), tensão ( ), velocidade aproximada ( ), eletrodo (diâmetro e lote), tempo fora do forno do eletrodo e temperatura interpass. - Após soldagem, resfriar ao ar controlado, realizar inspeção visual e NDT conforme matriz.
Passo 10
Critérios de aceitação (prática e ligação ao material SA‑516 GR60)
- Inspeção visual: sem trincas, falta de fusão evidente ou porosidade excessiva; dimensões dentro da especificação do desenho.
- RT/UT: sem descontinuidades maiores do que o critério de aceitação do projeto; se não houver critério no enunciado usar critérios do código de construção aplicável (por exemplo, nenhum defeito que comprometa a resistência).
- Tração: a resistência mínima do corpo‑prova deve atender a resistência mínima especificada para
(usar a especificação do material como referência). Em termos práticos: a ruptura não deve ocorrer na região do cordão soldado de forma a indicar fragilidade do depósito; se ocorrer, investigar. - Dobras: sem trincas visíveis após dobra (ou acordo com o espaçamento de trincas permitido pelo código). Critério usual: nenhuma trinca visível a olho nu ou por inspeção com lupa.
- Macro/metalografia: fusão completa, sem falta de fusão significativa, penetração conforme esperada e HAZ sem evidência de fragilização excessiva.
- Dureza: se houver requisito, máximo aceitável (definir conforme código/projeto); se não requerido, registrar para referência.
Passo 11
Documentação que deve ser gerada (entregáveis da qualificação)
- WPS preliminar (com faixas propostas).
- PQR(s) com todos os parâmetros reais anotados (corrente, tensão, velocidade, eletrodo, diâmetro, Nº de passes, sequência, interpass, heat input calculado).
- Relatórios de ensaios mecânicos (tração, dobra) com identificação das peças.
- Relatórios de NDT (RT/UT) e laudos de inspeção visual.
- Relatórios de macro/metalografia e fotos.
- Certificados de lote dos eletrodos e registro de armazenamento/baking.
- Ata/relatório final de qualificação contendo conclusão: WPS aprovado/recusa e eventuais restrições (faixas de espessura, posições cobertas, limites de heat input e interpass).
Passo 12
Cronograma e responsabilidades (exemplo prático)
- Dia 0–2: preparação das placas e corte/biselamento.
- Dia 3: armazenamento/bake de eletrodos; preparação WPS prévia.
- Dia 4–6: soldagem dos corpos‑prova (um dia por corpo‑prova, dependendo da equipe).
- Dia 7: inspeção visual e NDT inicial.
- Dia 8–10: execução de ensaios mecânicos (tração, dobra) e cortes para macro.
- Dia 11–12: análise de resultados, emissão de PQR e WPS final.
- Responsáveis: soldador qualificado (execução), inspetor NDT, laboratório de ensaio mecânico, engenheiro de soldagem (coordenação e emissão do WPS/PQR).
Passo 13
Planos de contingência (se algum ensaio falhar)
- Se falhar tração/bend: investigar causa (hipóteses: entrada de hidrogênio, falta de fusão, desenho inadequado, parâmetros fora da faixa). Ações:
- Verificar registros do PQR (I, V, S, interpass, lote eletrodo).
- Rever armazenamento do eletrodo; reassar eletrodos e repetir corpo‑prova com parâmetros ajustados (ex.: menor corrente ou diferente velocidade para melhorar penetração).
- Ajustar root gap/bisel se falha por falta de penetração.
- Repetir ensaios após correções; documentar mudanças e gerar novo PQR se variáveis essenciais foram alteradas.
- Se falhar radiografia: reparar junta (se permitido) e re‑inspecionar; para PQR normalmente um resultado não aceitável implica repetir soldagem com correções.
Passo 14
Dicas práticas e “truques” de prova (didática e motivação)
- Anote tudo! No PQR, qualquer pequeno detalhe vale: hora, temperatura ambiente, tempo desde saída do forno do eletrodo, velocidade estimada — no exame/obra isso salva a qualificação.
- Use eletrodos do mesmo lote durante um PQR.
- Para soldagens verticais com E‑7018, prefira técnica de stringer e faça passes curtos para controlar escória.
- Mantenha orgulho: documentar e fotografar cada etapa facilita defesa do PQR.
- Você consegue — siga o passo a passo e registre tudo com calma.
Resposta
WPS/PQR planejado cobrindo
, espessura
–
, SMAW com
:
- Parâmetros: eletrodos
e ; – ; – ; velocidade prática – ; heat input qualificado entre e ; interpass ; sem pré‑aquecimento; PWHT não requerido. - Controle eletrodos: armazenar/re‑assar
– ; registrar tempo fora do forno. - Geometria/juntas: preparar single V/double V conforme necessidade; folga raiz
– ; ângulo total – (ajustar por desenho). - Matriz mínima de PQR (corpos‑prova):
plana; vertical; horizontal; X 1/3; X 2/3 — cada um com: inspeção visual, RT/UT, tração, dobra (face/raiz, mínimo 2 cada), macro/metalografia, dureza se requerido. - Critérios de aceitação: atender especificação do material
para tração; dobragem sem trincas visíveis; NDT sem descontinuidades críticas; macro com fusão adequada. - Documentos finais: WPS (faixas), PQR com parâmetros reais, laudos NDT, relatórios de ensaios mecânicos, certificados de eletrodos, fotos e conclusão de qualificação.
- Cronograma estimado: ~12 dias (preparo, soldagem, ensaios, emissão PQR/WPS); plano de contingência: investigar causas de falha, corrigir parâmetros/armazenamento e repetir PQR se necessário.