5 Causas de Falhas de Soldagem e como preveni-las
Falhas nas aplicações de soldagem podem resultar em defeitos de solda, como trincas ou inclusões, mas há vários outros fatores no processo de soldagem que também podem contribuir para o problema. Qualquer que seja a causa, há potencial para que essas falhas sejam catastróficas caso ocorram em uma aplicação de carga. O objetivo, é claro, é identificar e prevenir o potencial de falha antes que uma soldagem entre em serviço para evitar danos materiais ou lesões pessoais.
Embora a segurança seja a principal razão para evitar falhas de solda, é importante considerar a perda de produtividade e o aumento dos custos associados ao retrabalho de soldas de baixa qualidade. Pode levar um tempo considerável para concluir esta tarefa, principalmente para soldas mais longas ou soldas multipasse em chapas mais espessas.
Compreender os motivos comuns para falhas de soldagem e como evitá-los pode ajudar os supervisores e operadores do processo de soldagem a manter altos níveis de qualidade e eficiência.
Razão 1: Projeto mal elaborado da peça a ser soldada
Uma solda subdimensionada, devido a erros de projeto ou má interpretação do projeto da peça, pode levar à falha da solda. Isso se deve à incapacidade de uma solda subdimensionada de suportar a carga prevista em uma estrutura estática. Uma solda muito pequena ou curta para a aplicação pode falhar devido a carga de tração, compressão, flexão ou torção. Se estiver fazendo uma solda para uma aplicação em que o carregamento cíclico será aplicado, será benéfico considerar uma opção de metal de adição com maior resistência ao impacto e ductilidade.
Em uma junta muito restrita, atender aos tamanhos de solda necessários é fundamental, caso contrário, podem ocorrer trincas. Quando uma junta severamente restringida é inevitável, soldas que tenham uma relação profundidade x largura adequada pode ajudar a reduzir as chances de trincas na solda. Parâmetros de solda adequados podem ajudar a garantir que um perfil de solda adequado seja produzido e reduzir o risco de rachaduras de solda em uma junta restrita.
O fator de segurança (FoS) é uma variável importante a ser considerada durante a fase de projeto, pois estabelece a tensão máxima esperada e permitida para a junta e o fator de segurança garante que o componente a ser produzido possa suportar cargas superiores às planejadas. Se as soldas falharem, a carga máxima esperada pode não ter sido definida corretamente ou o fator de segurança do projeto pode ser muito baixo; o engenheiro deve considerar o uso indevido previsível dos produtos.
Geralmente, você deseja fazer uma solda com a mesma resistência que o metal de adição, mas isso pode mudar dependendo da aplicação e do metal de base a ser soldado. Para certas aplicações críticas, pode ser importante projetar a solda com um metal de adição de maior resistência. Outras aplicações são mais bem servidas com resistência inferior ao normal para melhorar a vida útil à fadiga ou a soldabilidade. Juntamente com a resistência, a química é um aspecto valioso a ser considerado durante o projeto da solda para a fusão adequada e as propriedades de solda desejadas.
Razão 2: Procedimento de Soldagem inadequado
Não seguir o procedimento de soldagem adequado ou escrever um procedimento inadequado é outro fator que contribui para a falha da soldagem. Lembre-se de usar o pré-aquecimento corretamente e controlar a temperatura entre passes. Procedimentos devidamente escritos com temperaturas adequadas de pré-aquecimento e interpasse diminuem a taxa de resfriamento no material base e no depósito de solda. Em última análise, isso ajuda a reduzir o risco de trincas por hidrogênio ao soldar aços carbono e de baixa liga ou materiais semelhantes. Ao criar um procedimento de soldagem, comece consultando a folha de dados do metal de adição para obter recomendações sobre os parâmetros de soldagem. Cada metal de adição tem características ligeiramente diferentes e os parâmetros não são os mesmos para todos. Os intervalos de parâmetros adequados no procedimento de soldagem ajudam a fornecer soldas consistentemente sólidas. Também pode ser útil realizar alguns testes adicionais, como macrografia, dobramento, tração ou ruptura, para garantir uma boa qualidade de solda. O código de soldagem usado fornecerá um padrão para validar a qualidade adequada da solda.
Certifique-se sempre de que a polaridade de soldagem correta seja usada de acordo com o procedimento de soldagem e as especificações do metal de adição. O gás de proteção é outro fator importante que afeta diretamente a qualidade da solda e as características gerais de um depósito de solda. O maior teor de argônio em uma mistura de gás de proteção aumenta a resistência, mas reduz a ductilidade, enquanto quantidades maiores de dióxido de carbono reduzem a resistência e aumentam a ductilidade. Sempre verifique se o gás de proteção usado está dentro da faixa recomendada pelo fabricante do metal de adição.
Razão 3: Concentradores de Tensão
Os concentradores de tensão são causados por projeto de solda inadequado e procedimentos ou técnicas de soldagem inadequadas. Eles também aparecem na forma de defeitos de solda ou descontinuidades que causam tensões na solda e podem levar à falha por quebras ou trincas.
Existem vários tipos de fatores que geram concentração de tensões e opções para preveni-los.
1. A porosidade ocorre quando o gás fica preso na solda durante a solidificação. A porosidade é geralmente devido ao ambiente/atmosfera ou proteção inadequada ao soldar aço. O gás de proteção também pode ficar preso e causar porosidade. Evite este problema com a preparação adequada da peça e remoção da umidade da área de solda. Garanta também a proteção ideal do gás de proteção (por exemplo, vazão, ângulos, copo de gás e sistema sem vazamentos) e pré-aquecimento adequado.
2. A Trinca a quente geralmente aparece na direção longitudinal da solda em altas temperaturas (geralmente acima de 535°C) e quase imediatamente após o resfriamento. Pode assumir a forma de trincas de segregação, que são causadas por elementos com baixos pontos de fusão sendo empurrados de volta para o centro da solda à medida que se solidifica. Para evitar trincas a quente, combine cuidadosamente as propriedades do metal de adição e do material base, certifique-se de que o projeto da junta seja adequado para a aplicação e siga todos os procedimentos de soldagem. O controle de temperatura de pré-aquecimento e interpasse também é importante.
3. A trinca a frio geralmente ocorre em temperaturas abaixo de 315°C e pode não ser perceptível até horas ou dias após a solidificação da solda. É muitas vezes referido como trincas induzidas por hidrogênio ou zona afetada pelo calor (HAZ). O uso de metais de enchimento com baixo teor de hidrogênio e o pré-aquecimento do material de base são boas defesas contra esse defeito.
4. A mordedura geralmente é causado por tensão excessiva e ângulo de deslocamento incorreto. O preenchimento insuficiente geralmente é causado por velocidades de viagem muito rápidas para uma determinada taxa de depósito. Reduzir a velocidade de deslocamento para permitir o preenchimento adequado, reduzir a tensão e usar os ângulos de deslocamento adequados podem resolver o problema. O aumento do diâmetro do arame também pode ajudar a atingir as velocidades de deslocamento desejadas, ao mesmo tempo em que permite taxas de preenchimento e deposição adequadas.
5. As inclusões são causadas por material estranho na solda. Rebarbas no material de base ou escória de um eletrodo de bastão (SMAW) ou arame fluxado (FCAW) podem contribuir para a inclusão. Evite-os limpando adequadamente o material de base e usando uma técnica de skimming para manter a escória fora da poça de fusão.
Razão 4: Técnicas de Soldagem inadequadas
A má técnica de soldagem pode ser atribuída à falta de treinamento, operadores de soldagem mais novos com habilidades mais baixas ou soldadores mais experientes que podem ter adquirido maus hábitos. Seja qual for o caso, técnicas incorretas podem afetar a qualidade da solda e levar a falhas. Usar os ângulos de trabalho e deslocamento adequados é um fator importante para evitar problemas como descontinuidades ou uma solda de tamanho incorreto. Esses ângulos serão diferentes dependendo do metal de adição usado. O ângulo de trabalho refere-se a como a tocha de soldagem ou eletrodo está posicionado em relação ao eixo vertical da junta de solda. O ângulo de deslocamento descreve como o metal de adição é posicionado em relação à poça de solda e a direção do deslocamento. Como mencionado acima, use uma técnica de arrasto ao soldar com eletrodo SMAW ou arame FCAW devido ao sistema de escória. Para arames sólidos ou arames tubulares de metal que não produzem escória, geralmente é recomendada uma técnica de empurrar.
A distância do bico de contato ao metal base (CTWD) é outro fator que os operadores de soldagem devem considerar para evitar a má qualidade da solda e possíveis falhas. Este comprimento (CTWD) aumenta ou diminui a corrente em um processo de tensão constante (CV) e altera a tensão em um processo de corrente constante (CC). Um CTWD muito longo pode causar queda de corrente, falta de penetração e/ou perda de gás de proteção. Quando o comprimento (CTWD) é muito curto, podem ocorrer porosidade ou trilhas sem-fim ao usar arame tubulares (FCAW). O comprimento (CTWD) varia dependendo do metal de adição utilizado. Por exemplo, as soldas FCAW com proteção gasosa E70T-1 / E71T-1 normalmente têm um comprimento (CTWD) entre 12,7 mm (1/2”) e 25,4 mm (1”), dependendo do diâmetro do arame (quanto maior o diâmetro, maior o comprimento (CTWD)). Um arame FCAW Auto protegido E71T-8 pode exigir um comprimento (CTWD) de até 38 mm (1-1/2”)
A velocidade de soldagem correta também é importante, pois pode alterar drasticamente o tamanho da solda e a aparência do cordão. Velocidades muito rápido cria um cordão de solda estreito, subdimensionada e flexível que pode não ter resistência; Velocidades muito devagar pode causar falta de penetração e um cordão mais plano.
Razão 5: Inspeção ou Testes incorretos
Nem todas as aplicações de soldagem requerem testes de soldagem para qualificação; no entanto, quando estes são necessários, os códigos de soldagem fornecem um sistema confiável e comprovado para qualificar os procedimentos de soldagem e orientar os soldadores na produção de uma qualidade de solda aceitável.
Sempre use padrões de teste aprovados por código para o desenvolvimento de novos procedimentos, concentrando-se no número e tipo corretos de testes para propriedades mecânicas e químicas e/ou testes não destrutivos. O material que está sendo soldado e quão rigorosa ou crítica é a aplicação são fatores que determinam quão rigorosos os testes precisam ser. O código especificará critérios de aceitação para soldas fabricadas em produção usando testes de penetrante de corante (PT), teste de partículas magnéticas (MP), teste radiográfico (RT) e/ou teste de ultrasson (UT).
Siga os critérios de inspeção aprovados pelo código para garantir que as soldas tenham tamanho e formato adequados e não excedam os requisitos de limite de descontinuidade permitidos. Os códigos ditam uma faixa permitida de descontinuidades em uma solda, como porosidade, antes que ela seja considerada um defeito que deve ser reparado.
A inspeção de solda, visualmente no mínimo, deve ser realizada regularmente em todas as aplicações, mesmo que nenhum código de soldagem se aplique. Seja consistente e crítico em relação à qualidade da solda e faça do processo de inspeção uma prioridade para evitar falhas na solda.
Resumo Estabelecer e aplicar um sistema de qualidade para operações de soldagem, bem como implementar treinamento, é fundamental para evitar falhas de soldagem tanto para soldadores novos ou experientes. Nunca é demais fazer cursos de atualização sobre fundamentos de soldagem ou técnicas práticas para ajudar a estabelecer bons hábitos e obter resultados positivos. Isso pode beneficiar toda a operação de soldagem, em termos de melhor qualidade, produtividade e economia de custos.
Tradução do link: https://www.hobartbrothers.com/news/305/523/5-Causes-of-Weld-Failures-and-How-to-Prevent-Them.html
Criado por: Hobart Brothers
