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Nossos clientes soldam melhor
Eletrodos Revestidos
OK
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NDICE INTRODUO
..........................................................................................
1 SOLDAGEM A ARCO ELTRICO COM ELETRODOS
REVESTIDOS..................... 3 ELETRODOS REVESTIDOS PARA A
SOLDAGEM DE AOS CARBONO ............... 5 ELETRODOS REVESTIDOS PARA
A SOLDAGEM DE AOS DE BAIXA LIGA ....... 32 ARMAZENAGEM, TRATAMENTO
E MANUSEIO ............................................ 52
EQUIPAMENTOS
....................................................................................
58 BIBLIOGRAFIA
.......................................................................................
64
Elaborado, traduzido (parte) e adaptado por Cleber Fortes
Engenheiro Metalrgico, MSc. Assistncia Tcnica Consumveis ESAB
BR
Revisado por Cludio Turani Vaz Engenheiro Metalurgista, MSc.
Assistncia Tcnica ESAB BR
ltima reviso em 3 de fevereiro de 2005
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
1
Introduo
Aps muitas experincias com a novidade tecnolgica da poca, um
ingls chamado Wilde obteve a primeira patente de soldagem por arco
eltrico em 1865. Ele uniu com sucesso duas pequenas peas de ferro
passando uma corrente eltrica atravs de ambas as peas e produzindo
uma solda por fuso. Aproximadamente vinte anos de-pois, na
Inglaterra, Nikolas Bernardos e Stanislav Olszewsky registra-ram a
primeira patente de um processo de soldagem, baseado em um arco
eltrico estabelecido entre um eletrodo de carvo e a pea a ser
soldada, fundindo os metais medida que o arco era manualmente
passado sobre a junta a ser soldada.
Em 1890, N.G. Slavianoff (Rssia) e Charles Coffin (EUA)
desen-volveram, independentemente, a soldagem com eletrodo metlico
nu. Dessa forma, durante os anos seguintes, a soldagem por arco foi
rea-lizada com eletrodos nus, que eram consumidos na poa de fuso e
tornavam-se parte do metal de solda. As soldas eram de baixa
quali-dade devido ao nitrognio e ao oxignio na atmosfera formando
xi-dos e nitretos prejudiciais no metal de solda. No incio do sculo
XX, a importncia da proteo ao arco contra os agentes atmosfricos
foi percebida. Revestir o eletrodo com um material que se
decompunha sob o calor do arco para formar uma proteo gasosa
pareceu ser o melhor mtodo para atingir esse objetivo. Como
resultado, vrios m-todos de revestir os eletrodos, tais como
acondicionamento e imer-so, foram tentados.
Em 1904, Oscar Kjellberg, um engenheiro sueco, tinha um
pro-blema: ele precisava melhorar a qualidade dos trabalhos de
reparo
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
2
em navios e caldeiras em Gothenburg, o que resultou na inveno do
primeiro eletrodo revestido, onde o revestimento era constitudo,
ori-ginalmente, de uma camada de material argiloso (cal), cuja funo
era facilitar a abertura do arco e aumentar sua estabilidade. Logo
a-ps, Oscar Kjellberg fundou a ESAB. Em 1907, Oscar Kjellberg
pa-tenteou o processo de soldagem a arco com eletrodo
revestido.
Esses esforos culminaram no eletrodo revestido extrudado em
meados dos anos 1920, melhorando muito a qualidade do metal de
solda e proporcionando aquilo que muitos consideram o mais
signifi-cativo avano na soldagem por arco eltrico.
A busca contnua do aumento da produtividade propiciou o
de-senvolvimento de novos processos de soldagem.
No entanto, ainda nos dias de hoje, um processo muito empre-gado
graas sua grande versatilidade, ao baixo custo de operao,
simplicidade dos equipamentos necessrios e possibilidade de uso em
locais de difcil acesso ou sujeitos a ventos.
As desvantagens do processo so a baixa produtividade, os
cui-dados especiais que so necessrios no tratamento e manuseio dos
eletrodos revestidos e o grande volume de gases e fumos gerados
durante a soldagem.
Mesmo assim, ainda continua a ser um processo de soldagem
empregado na fabricao e montagem de equipamentos, na rea de
manuteno e reparos, em construes no campo, na soldagem por
gravidade em estaleiros, e, de modo mais abrangente, na soldagem em
geral de chapas de espessura variando de 3 mm a 40 mm.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
3
Captulo 1
Soldagem a arco eltrico com eletrodos revestidos
Soldagem o processo de unio de materiais usado para obter a
coalescncia (unio) localizada de metais e no metais, produzida por
aquecimento at uma temperatura adequada, com ou sem a utili-zao de
presso e/ou material de adio" (American Welding Society - AWS).
A soldagem a arco eltrico com eletrodo revestido (Shielded Metal
Arc Welding SMAW), tambm conhecida como soldagem ma-nual a arco
eltrico, o mais largamente empregado dos vrios pro-cessos de
soldagem. A soldagem realizada com o calor de um arco eltrico
mantido entre a extremidade de um eletrodo metlico revesti-do e a
pea de trabalho (veja a Figura 1). O calor produzido pelo arco
funde o metal de base, a alma do eletrodo e o revestimento. Quando
as gotas de metal fundido so transferidas atravs do arco para a
po-a de fuso, so protegidas da atmosfera pelos gases produzidos
du-rante a decomposio do revestimento. A escria lquida flutua em
di-reo superfcie da poa de fuso, onde protege o metal de solda da
atmosfera durante a solidificao. Outras funes do revestimento so
proporcionar estabilidade ao arco e controlar a forma do cordo de
solda.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
4
Figura 1 - Soldagem a arco eltrico com eletrodo revestido
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
5
Captulo 2
Eletrodos revestidos para a soldagem de aos carbono
A fabricao de eletrodos revestidos
Eletrodos revestidos para aos carbono consistem de apenas dois
elementos principais: a alma metlica, normalmente de ao de baixo
carbono, e o revestimento. A alma metlica contm alguns ele-mentos
residuais, porm os teores de fsforo e enxofre devem ser muito
baixos para evitar fragilizao no metal de solda. A matria-prima
para a alma metlica um fio-mquina laminado a quente na forma de
bobinas, que posteriormente trefilado a frio at o dimetro adequado
do eletrodo, retificado e cortado no comprimento adequa-do. A alma
metlica tem as funes principais de conduzir a corrente eltrica e
fornecer metal de adio para a junta.
Os ingredientes do revestimento, dos quais existem literalmente
centenas para escolher, so cuidadosamente pesados, misturados a
seco mistura seca e ento adicionado o silicato de sdio e/ou potssio
mistura mida que compactada em um cilindro e ali-mentada prensa
extrusora. O revestimento extrudado sobre as varetas metlicas que
so alimentadas atravs da prensa extrusora a uma velocidade muito
alta. O revestimento removido da extremida-de do eletrodo a ponta
de pega para garantir o contato eltrico,
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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e tambm da outra extremidade para assegurar uma abertura de arco
fcil.
Os eletrodos so ento identificados com a marca comercial e sua
classificao antes de entrar no forno de secagem, onde eles so-frem
um ciclo controlado de aquecimento para assegurar o teor ade-quado
de umidade antes de embal-los.
Uma das muitas verificaes de qualidade feitas durante o
pro-cesso de fabricao e tambm uma das mais importantes o
procedimento que garante que a espessura do revestimento e a
con-centricidade da alma do eletrodo sejam uniformes. Na soldagem
ma-nual com eletrodos revestidos, a cratera do revestimento, ou a
forma-o de uma taa na ponta do revestimento, que se estende alm da
alma metlica, realiza a funo de concentrar e dirigir o arco (veja a
Figura 2).
Figura 2 - Efeito da concentricidade do revestimento
A concentrao e a direo do fluxo do arco conseguida obten-do-se
uma cratera no revestimento algo parecida com o bico de uma
mangueira d'gua, dirigindo o fluxo do metal de solda. Quando o
re-
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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vestimento no estiver concntrico com a alma metlica, pode causar
a condio B da Figura 2. A m direo do arco ocasiona cordes de solda
inconsistentes, proteo deficiente e falta de penetrao. O ele-trodo
queima de modo irregular, deixando uma projeo no lado onde o
revestimento mais espesso. Essa condio conhecida como u-nha.
Funes dos revestimentos dos eletrodos
Os ingredientes que so usualmente empregados nos revesti-mentos
podem ser classificados fisicamente, grosso modo, como l-quidos e
slidos. Os lquidos so geralmente o silicato de sdio e o silicato de
potssio. Os slidos so ps ou materiais granulados que podem ser
encontrados livres na natureza, e necessitam apenas de concentrao e
reduo de tamanho at o tamanho de partcula ade-quado. Outros
materiais slidos empregados so produzidos como resultado de reaes
qumicas, tais como ligas ou outros compostos sintticos complexos. O
tamanho da partcula do material slido um fator importante.
A estrutura fsica dos ingredientes do revestimento pode ser
clas-sificada como cristalina, fibrosa ou amorfa (no-cristalina).
Materiais cristalinos como rutilo, quartzo e mica so comumente
utilizados. O rutilo a ocorrncia natural do mineral dixido de
titnio (TiO2), e largamente empregado no revestimento dos
eletrodos. Materiais fi-brosos como celulose, e materiais amorfos
como slica e outros com-postos orgnicos so tambm ingredientes
comuns dos revestimen-tos.
As funes do revestimento so: proteo do metal de solda - a funo
mais importante do re-
vestimento proteger o metal de solda do oxignio e do nitrog-nio
do ar quando ele est sendo transferido atravs do arco, e enquanto
est no estado lquido. A proteo necessria para
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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garantir que o metal de solda seja ntegro, livre de bolhas de
gs, e tenha a resistncia e a ductilidade adequadas. s altas
tempe-raturas do arco, o nitrognio e o oxignio prontamente se
combi-nam com o ferro e formam nitretos de ferro e xidos de ferro
que, se presentes no metal de solda acima de certos valores mnimos,
causaro fragilidade e porosidade. O nitrognio o mais relevan-te,
visto que difcil controlar seu efeito uma vez que ele tenha entrado
no depsito de solda. O oxignio pode ser removido com o uso de
desoxidantes adequados. Para evitar a contaminao da atmosfera o
fluxo de metal fundido precisa ser protegido por gases que expulsem
a atmosfera circundante do arco e do metal de solda fundido. Isso
conseguido usando-se no revestimento materiais que gerem gases e
que se decomponham durante as atividades de soldagem e produzam a
atmosfera protetora.
estabilizao do arco - um arco estabilizado aquele que abre
facilmente, queima suavemente mesmo a baixas correntes e po-de ser
mantido empregando-se indiferentemente um arco longo ou um
curto.
adies de elementos de liga ao metal de solda - uma varie-dade de
elementos tais como cromo, nquel, molibdnio, vandio e cobre podem
ser adicionados ao metal de solda incluindo-os na composio do
revestimento. freqentemente necessrio adi-cionar elementos de liga
ao revestimento para balancear a perda esperada desses elementos da
vareta durante a atividade de soldagem devido volatilizao e s reaes
qumicas. Eletrodos de ao doce requerem pequenas quantidades de
carbono, man-gans e silcio no depsito de solda para resultar em
soldas nte-gras com o nvel desejado de resistncia. Uma parte do
carbono e do mangans provm da vareta, mas necessrio suplement-la
com ligas ferro-mangans e em alguns casos com adies de ligas
ferro-silcio no revestimento.
direcionamento do arco eltrico - o direcionamento do fluxo do
arco eltrico obtido com a cratera que se forma na ponta dos
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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eletrodos (veja a Figura 2a). O uso de aglomerantes adequados
assegura um revestimento consistente que manter a cratera e dar uma
penetrao adicional e melhor direcionamento do arco eltrico.
funo da escria como agente fluxante - a funo da escria (1)
fornecer proteo adicional contra os contaminantes atmos-fricos, (2)
agir como purificadora e absorver impurezas que so levadas
superfcie e ficam aprisionadas pela escria, e (3) reduzir a
velocidade de resfriamento do metal fundido para permitir o escape
de gases. A escria tambm controla o contor-no, a uniformidade e a
aparncia geral do cordo de solda. Isso particularmente importante
nas juntas em ngulo.
caractersticas da posio de soldagem - a adio de certos
ingredientes no revestimento, principalmente compostos de tit-nio,
que tornam possvel a soldagem fora de posio (posies vertical e
sobrecabea). As caractersticas da escria princi-palmente a tenso
superficial e a temperatura de solidificao determinam fortemente a
capacidade de um eletrodo ser empre-gado na soldagem fora de
posio.
controle da integridade do metal de solda - a porosidade ou os
gases aprisionados no metal de solda podem ser controlados de uma
maneira geral pela composio do revestimento. o balan-o de certos
ingredientes no revestimento que tem um efeito marcante na presena
de gases aprisionados no metal de solda. O balano adequado desses
ingredientes crtico para a integri-dade que pode ser obtida para o
metal de solda. O ferro-mangans provavelmente o ingrediente mais
comum utilizado para se conseguir a frmula corretamente
balanceada.
propriedades mecnicas especficas do metal de solda -
pro-priedades mecnicas especficas podem ser incorporadas ao me-tal
de solda por meio do revestimento. Altos valores de impacto a
baixas temperaturas, alta ductilidade, e o aumento nas
proprie-dades de escoamento e resistncia mecnica podem ser
obtidos
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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pelas adies de elementos de liga ao revestimento. isolamento da
alma de ao - o revestimento atua como um iso-
lante de tal modo que a alma no causar curto-circuito durante a
soldagem de chanfros profundos ou de aberturas estreitas; o
re-vestimento tambm serve como proteo para o operador quan-do os
eletrodos so trocados.
Classificao dos ingredientes do revestimento
Os materiais do revestimento podem ser classificados em seis
grupos principais: elementos de liga - elementos de liga como
molibdnio, cromo,
nquel, mangans e outros conferem propriedades mecnicas
especficas ao metal de solda.
aglomerantes - silicatos solveis como os de sdio e potssio so
empregados no revestimento dos eletrodos como aglomeran-tes. As
funes dos aglomerantes so formar uma massa plstica de material de
revestimento capaz de ser extrudada e secada no forno. O
revestimento final aps a passagem no forno deve apre-sentar uma
dureza tal que mantenha uma cratera e tenha resis-tncia suficiente
para no se fragmentar, trincar ou lascar. Aglo-merantes tambm so
utilizados para tornar o revestimento no inflamvel e evitar
decomposio prematura.
formadores de gases - materiais formadores de gases comuns so os
carboidratos, hidratos e carbonatos. Exemplos dessas substncias so
a celulose, os carbonatos de clcio e de magn-sio, e a gua
quimicamente combinada como a encontrada na argila e na mica. Esses
materiais desprendem dixido de carbo-no (CO2), monxido de carbono
(CO) e vapor d'gua (H2O) s al-tas temperaturas do arco de soldagem.
A umidade livre tambm outro ingrediente formador de gases que
encontrado particu-larmente nos eletrodos do tipo celulsico e faz
parte da formula-
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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o em quantidades de 2 - 3%. Ela apresenta uma influncia marcante
no arco e um ingrediente necessrio no eletrodo do tipo E6010.
estabilizadores do arco - o ar no suficientemente condutor para
manter um arco estvel, e ento se torna necessrio adicio-nar ao
revestimento ingredientes que proporcionaro um cami-nho condutor
para a corrente eltrica. Isso particularmente ver-dadeiro durante a
soldagem com corrente alternada. Materiais estabilizantes so os
compostos de titnio, potssio e clcio.
formadores de fluxo e escria - esses ingredientes so empre-gados
principalmente para encorpar a escria e conferir proprie-dades como
viscosidade, tenso superficial e ponto de fuso. A slica e a
magnetita so materiais desse tipo.
plasticizantes - os revestimentos so freqentemente granula-dos
e, para extrud-los com sucesso, necessrio adicionar ma-teriais
lubrificantes e plasticizantes para fazer com que o revesti-mento
flua suavemente sob presso. Os carbonatos de clcio e de sdio so os
mais utilizados. A Tabela I mostra alguns constituintes tpicos dos
revestimentos e
suas funes para dois tipos de eletrodos para aos carbono.
Obser-ve que o teor de umidade no eletrodo celulsico E6010 muito
maior que o do tipo de baixo hidrognio E7018. A umidade no
revestimento do eletrodo E6010 necessria para produzir as
caractersticas de atuao do arco e no prejudicial na soldagem de aos
de baixa re-sistncia, visto que a agitao promovida na poa de fuso
muito intensa e permite a liberao de boa parte do hidrognio. O
hidrog-nio pode causar problemas na soldagem de aos de alta
resistncia.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Classe Composio Funo Proteo celulose (C6H10O5)
35% formador de gases
rutilo (TiO2) 15% formador de escria - estabilizador do arco
ferro-mangans 5% desoxidante - ferro-liga talco 15% formador de
escria silicato de sdio 25% aglomerante - agente
fluxante
E6010
umidade 5%
40% H2 40% CO + CO2
20% H2O
carbonato de clcio
30% formador de gases - a-gente fluxante
fluorita (CaF2) 20% formador de escria - agente fluxante
ferro-mangans 5% desoxidante - ferro-liga silicato de
po-tssio
15% aglomerante - estabili-zador do arco
p de ferro 30% agente de deposio
E7018
umidade 0,1%
80% CO 20% CO2
Tabela I - Composio e funo dos constituintes do revestimento dos
ele-trodos
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Tipos de revestimento
Celulsico
O revestimento celulsico apresenta as seguintes caractersticas:
elevada produo de gases resultantes da combusto dos mate-
riais orgnicos (principalmente a celulose); principais gases
gerados: CO2, CO, H2, H2O (vapor); no devem ser ressecados; a
atmosfera redutora formada protege o metal fundido; o alto nvel de
hidrognio no metal de solda depositado impede o
uso em estruturas muito restritas ou em materiais sujeitos a
trin-cas por hidrognio;
alta penetrao; pouca escria, facilmente destacvel; muito
utilizado em tubulaes na progresso descendente; operando em CC+,
obtm-se transferncia por spray.
Rutlico
O revestimento rutlico apresenta as seguintes caractersticas:
consumvel de uso geral; revestimento apresenta at 50% de rutilo
(TiO2); mdia penetrao; escria de rpida solidificao, facilmente
destacvel; o metal de solda pode apresentar um nvel de hidrognio
alto (at
30 ml/100g); requer ressecagem a uma temperatura relativamente
baixa, para
que o metal de solda no apresente porosidades grosseiras.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Bsico
O revestimento bsico apresenta as seguintes caractersticas:
geralmente apresenta as melhores propriedades mecnico-
metalrgicas entre todos os eletrodos, destacando-se a
tenaci-dade;
elevados teores de carbonato de clcio e fluorita, gerando um
metal de solda altamente desoxidado e com muito baixo nvel de
incluses complexas de sulfetos e fosfetos;
no opera bem em CA, quando o teor de fluorita muito elevado;
escria fluida e facilmente destacvel; cordo de mdia penetrao e
perfil plano ou convexo; requer ressecagem a temperaturas
relativamente altas; aps algumas horas de contato com a atmosfera,
requer resse-
cagem por ser altamente higroscpico;
Altssimo rendimento
O revestimento de altssimo rendimento apresenta as seguintes
caractersticas: adio de p de ferro (rutlico/bsico); aumenta a taxa
de deposio; pode ou no ser ligado; aumenta a fluidez da escria,
devido formao de xido de fer-
ro; melhora a estabilidade do arco e a penetrao reduzida,
princi-
palmente com alta intensidade de corrente, o que pode minimizar
a ocorrncia de mordeduras;
possibilidade de soldar por gravidade (arraste); reduz a
tenacidade do metal de solda.
Os eletrodos de altssimo rendimento possuem uma aplicao
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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com altas taxas de deposio, que a soldagem por gravidade em
estaleiros navais com o dispositivo (trip) mostrado na Figura
3.
Figura 3 - Equipamento para soldagem por gravidade do eletrodo
OK 33.80
A especificao AWS A5.1
Essa especificao da American Welding Society (AWS) foi
de-senvolvida ao longo dos anos por um comit composto de membros
que representam os fabricantes de consumveis, como a ESAB, usu-rios
da indstria de soldagem e membros independentes de universi-dades e
laboratrios. Essa equipe equilibrada necessria para evi-tar
tendncias nas especificaes.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Os eletrodos para aos carbono so classificados pelos
fabrican-tes de consumveis, em conformidade com a especificao
acima, com base nas propriedades mecnicas (tambm conhecidas como
propriedades fsicas) do metal de solda, no tipo de revestimento, na
posio de soldagem, e no tipo de corrente (CA ou CC). O sistema de
classificao elaborado para fornecer certas informaes sobre o
eletrodo e o metal de solda depositado. O significado das
designa-es da AWS mostrado na Figura 4 e na Tabela II.
E XX (X) Y Z
Eletrodo
Indicam resistncia trao X1000 psi
Refere-se posio de soldagem(1 = todas as posies, 2= horizontal
eplana, 3= plana, 4 = plana,sobrecabea, horizontal,
verticaldescendente)Indica o grau de utilizao do eletrodo.Por ex. o
tipo de corrente e o tipo derevestimento
E XX (X) Y Z
Eletrodo
Indicam resistncia trao X1000 psi
Refere-se posio de soldagem(1 = todas as posies, 2= horizontal
eplana, 3= plana, 4 = plana,sobrecabea, horizontal,
verticaldescendente)Indica o grau de utilizao do eletrodo.Por ex. o
tipo de corrente e o tipo derevestimento
E XX (X) Y Z
Eletrodo
Indicam resistncia trao X1000 psi
Refere-se posio de soldagem(1 = todas as posies, 2= horizontal
eplana, 3= plana, 4 = plana,sobrecabea, horizontal,
verticaldescendente)Indica o grau de utilizao do eletrodo.Por ex. o
tipo de corrente e o tipo derevestimento
Eletrodo
Indicam resistncia trao X1000 psi
Refere-se posio de soldagem(1 = todas as posies, 2= horizontal
eplana, 3= plana, 4 = plana,sobrecabea, horizontal,
verticaldescendente)Indica o grau de utilizao do eletrodo.Por ex. o
tipo de corrente e o tipo derevestimento
Figura 4 - Classificao de eletrodos revestidos para aos
carbono
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Classe Corrente Arco Pene-trao Revestimento/escria
P de ferro
EXX10 CC+ agressivo profunda celulsico - sdio 0-10% EXX11 CA/CC+
agressivo profunda celulsico - potssio 0 EXX12 CA/CC- mdio mdia
rutlico - sdio 0-10% EXX13 CA/CC-/CC+ suave leve rutlico - potssio
0-10% EXX14 CA/CC-/CC+ suave leve rutlico - p de ferro 25-40% EXX15
CC+ mdio mdia baixo hidrognio - sdio 0 EXX16 CA/CC+ mdio mdia baixo
hidrognio - potssio 0 EXX18 CA/CC+ mdio mdia baixo hidrognio - p de
ferro 25-40% EXX20 CA/CC- mdio mdia xido de ferro - sdio 0 EXX22
CA/CC-/CC+ mdio mdia xido de ferro - sdio 0 EXX24 CA/CC-/CC+ suave
leve rutlico - p de ferro 50% EXX27 CA/CC-/CC+ mdio mdia xido de
ferro - p de ferro 50% EXX28 CA/CC+ mdio mdia baixo hidrognio - p
de ferro 50% EXX48 CA/CC+ mdio mdia baixo hidrognio - p de ferro
25-40% O percentual de p de ferro baseado na massa do
revestimento
Tabela II - Classificao dos eletrodos para aos carbono
Essas classificaes em conformidade com a especificao AWS A5.1 so
determinadas pelo fabricante de eletrodos de acor-do com os
resultados dos testes. A American Welding Society no a-prova nem
reprova eletrodos.
A American Society of Mechanical Engineers (ASME) utiliza na
ntegra as especificaes de eletrodos da AWS adicionando as letras SF
antes do nmero da especificao. Ento, a especificao AWS A5.1
transforma-se na especificao ASME SFA5.1. Tanto a classificao
quanto os requisitos so os mesmos.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Composio qumica do metal de solda (AWS A5.1)
A Tabela III mostra os requisitos qumicos para eletrodos
revesti-dos aplicveis aos aos carbono.
Classe Mn Si Ni Cr Mo V Mn+Ni+Cr+Mo+
V
E6010 - - - - - - E6011 - - - - - - E6012 - - - - - - E6013 - -
- - - - E6020 - - - - - - E6022 - - - - - - E6027 - - - - - - E7014
1,25 0,90 0,30 0,20 0,30 0,08 1,50
E7015 1,25 0,90 0,30 0,20 0,30 0,08 1,50
E7016 1,60 0,75 0,30 0,20 0,30 0,08 1,75
E7018 1,60 0,75 0,30 0,20 0,30 0,08 1,75 E7024 1,25 0,90 0,30
0,20 0,30 0,08 1,50
E7027 1,60 0,75 0,30 0,20 0,30 0,08 1,75
E7028 1,60 0,90 0,30 0,20 0,30 0,08 1,75
E7048 1,60 0,90 0,30 0,20 0,30 0,08 1,75
Tabela III - Requisitos qumicos para eletrodos revestidos para
aos carbono
Propriedades mecnicas (AWS A5.1)
Os ensaios mecnicos (ou fsicos) de metal depositado so
reali-zados em todos os corpos de prova na condio como soldado.
Isso
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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significa que a solda ou o metal de solda no fica sujeito a
qualquer tipo de tratamento trmico. Corpos de prova de trao para
todas as classificaes de eletrodos exceto os de baixo hidrognio
(E7015, E7016, E7018, E7028 e E7048) so envelhecidos na faixa de
95C a 105C por 48 horas antes do ensaio de trao. Isso no
considera-do um tratamento trmico, pois simplesmente acelera a
difuso do hidrognio do metal de solda nos eletrodos do tipo
celulsico ou rutli-co.
A Tabela IV mostra as propriedades mecnicas para os eletrodos
revestidos aplicveis aos aos carbono.
Classe LE (MPa) LR (MPa) Al (%) Ch V
mdia (J)
Ch V indiv.
(J) Temp (C)
E6010 331 414 22 27 20 -29C E6011 331 414 22 27 20 -29C E6012
331 414 17 - - -
E6013 331 414 17 - - -
E6020 331 414 22 - - -
E6022 - 414 - - - -
E6027 331 414 22 27 20 -29C E7014 399 482 17 - - -
E7015 399 482 22 27 20 -29C E7016 399 482 22 27 20 -29C E7018
399 482 22 27 20 -29C E7024 399 482 17 - - -
E7028 399 482 22 27 20 -18C E7048 399 482 22 27 20 -29C
Tabela IV - Propriedades mecnicas dos eletrodos revestidos para
aos carbono
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
20
Caractersticas individuais dos eletrodos revestidos
eletrodos E6010 foram originalmente desenvolvidos para
pro-porcionar uma atividade de soldagem e um metal de solda
me-lhor. O revestimento , predominantemente, uma pasta de celu-lose
modificada com silicatos minerais, desoxidantes e silicato de sdio.
A quantidade de revestimento desses eletrodos peque-na, cerca de
10-12% em peso. Como a massa de celulose se queima durante a
soldagem, a escria mnima e normalmente de fcil remoo. O arco tem
uma penetrao profunda e, com manipulao adequada do arco, cordes de
solda de boa quali-dade podem ser depositados em todas as posies. A
maioria dos navios construdos nos Estados Unidos durante a II
Guerra Mundial foi soldada com esses eletrodos. Formulaes especiais
deles so empregadas na soldagem de dutos na progresso descendente.
Soldas razoavelmente ntegras podem ser execu-tadas em juntas de
topo com abertura de raiz utilizando esses e-letrodos.
eletrodos E6011 so similares aos E6010 exceto que compostos de
potssio em quantidade suficiente so adicionados ao reves-timento
para estabilizar o arco e permitir que o eletrodo seja utili-zado
com corrente alternada. A penetrao ligeiramente menor que a do
eletrodo E6010.
eletrodos E6012 possuem vrios nomes comuns. Na Europa so
chamados de eletrodos rutlicos. O revestimento contm grandes
quantidades do mineral rutilo (dixido de titnio, TiO2). O arco
possui baixa penetrao, e com manipulao adequada po-dem ser fechadas
grandes aberturas de raiz. Embora a especifi-cao permita a soldagem
com CA ou CC, o arco mais suave e a quantidade de respingos menor
quando empregada corren-te contnua.
eletrodos E6013 tambm contm um grande percentual de di-xido de
titnio (rutilo - TiO2) em seu revestimento. Eles so proje-
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
21
tados para ter um arco de baixa penetrao, permitindo que me-tais
de pequena espessura sejam soldados sem furar a pea. O revestimento
contm compostos de potssio suficientes para es-tabilizar o arco na
soldagem com corrente alternada (CA).
eletrodos E7014 so parecidos com os eletrodos E6013, exceto que
foi adicionado o p de ferro e aplicado alma do eletrodo um
revestimento mais espesso. Isso resulta em taxas de deposi-o mais
altas com o eletrodo E7024 que com o E6013.
eletrodos E7015 foram os primeiros eletrodos de baixo
hidrog-nio. Eles foram desenvolvidos na dcada de 1940 para soldar
aos temperveis. Todos os eletrodos previamente analisados tm
quantidades considerveis de hidrognio em seus revesti-mentos na
forma de gua ou de hidrognio quimicamente combi-nado em compostos
qumicos. Quando um ao tempervel sol-dado com qualquer eletrodo que
contenha quantidades conside-rveis de hidrognio ocorre normalmente
fissurao a frio. Essas trincas aparecem no metal de base bem abaixo
do cordo de solda e paralelas a ele. O calcrio e outros
ingredientes que so baixos em umidade so empregados no
revestimento, eliminando esse hidrognio que induz fissurao (trincas
ou fissurao in-duzida pelo hidrognio hydrogen induced cracking
HIC). O revestimento do tipo baixo hidrognio base de sdio, o que
limita o uso desses eletrodos somente a CC+. Os eletrodos E7015 no
esto mais disponveis no mercado de uma maneira geral, tendo sido
substitudos pelos tipos E7016 e E7018.
eletrodos E7016 so bem similares ao tipo E7015, exceto que o uso
do potssio no revestimento permite que esses eletrodos possam ser
empregados tanto com CA como com CC+.
eletrodos E7018 so a verso mais moderna do eletrodo de bai-xo
hidrognio. A adio de quantidades considerveis de p de ferro ao
revestimento resulta num arco mais suave e com menos respingos.
Esse moderno balano de ingredientes do revestimen-to resulta numa
grande melhoria na estabilidade do arco, na dire-
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
22
o do arco e na facilidade de manuseio em todas as posies.
eletrodos E6020 possuem um revestimento que consiste princi-
palmente em xido de ferro, compostos de mangans e slica. Eles
produzem um arco do tipo spray e uma escria pesada que proporciona
proteo extra ao metal de solda fundido, que mui-to fluido,
limitando seu uso s juntas em ngulo nas posies plana ou
horizontal.
eletrodos E6022 servem para a soldagem de chapas finas sob altas
correntes e altas velocidades de soldagem. No esto mais disponveis
de uma maneira geral.
eletrodos E7024 possuem um revestimento similar aos tipos E6012
e E6013, porm apresentam um revestimento muito pe-sado que contm
50% de p de ferro em peso. Sob correntes re-lativamente altas
apresenta altas taxas de deposio. As soldas so limitadas s posies
plana e horizontal em ngulo. A pene-trao relativamente baixa. Podem
ser empregadas as corren-tes de soldagem CA, CC+ e CC-.
eletrodos E6027 so tambm do tipo de alto teor de p de ferro,
consistindo o revestimento de 50% de p de ferro em peso. As
correntes de soldagem podem ser CA, CC+ ou CC-. A penetra-o mdia e
os cordes de solda so levemente cncavos com boa fuso nas paredes
laterais do chanfro. Como em todos os eletrodos de alto teor de p
de ferro, a taxa de deposio desses eletrodos alta.
eletrodos E7028 so bem semelhantes os do tipo E7018, exceto que
o revestimento mais pesado e contm 50% em peso de p de ferro.
Diferentemente dos eletrodos E7018, so adequados apenas s posies
plana e horizontal em ngulo. A taxa de de-posio muito alta.
eletrodos E7048 so bem similares aos do tipo E7018, exceto que
so desenvolvidos para condies de soldagem excepcio-nalmente boas na
progresso vertical descendente.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
23
Seleo do eletrodo adequado para aos carbono
Muitos fatores devem ser considerados quando se seleciona o
eletrodo adequado para uma determinada aplicao. Alguns itens a
serem considerados so: tipo do metal de base - a soldagem de aos
carbono ou aos de
baixo carbono (teor de carbono inferior a 0,30%) com eletrodos
revestidos de alma de ao doce no apresenta problemas na medida em
que a resistncia trao do metal de solda normal-mente excede a
resistncia trao do metal de base. No entan-to, a composio qumica do
metal de base tambm importan-te. Soldas realizadas em aos de
usinagem fcil que tenham um teor relativamente alto de enxofre sero
porosas a menos que sejam feitas com um eletrodo de baixo hidrognio
como o E7018. Algumas vezes so encontrados aos fora de faixa ou aos
car-bono de composio qumica duvidosa. Nesses casos a melhor escolha
seria um eletrodo revestido de baixo hidrognio.
posio de soldagem - a posio de soldagem determinar se ser
empregado um eletrodo para soldagem em todas as posi-es ou outro
para posies plana e horizontal. Correntes de sol-dagem mais altas
e, portanto, maiores taxas de deposio so possveis durante a
soldagem nas posies plana ou horizontal. Sempre que possvel, a pea
deve ser posicionada levando-se em considerao a facilidade de
soldagem a maior velocidade de soldagem.
equipamento disponvel - a escolha do eletrodo depender dos
equipamentos CA ou CC disponveis. Se ambos os equipamen-tos
estiverem disponveis, considere os seguintes fatos gerais: 1. para
uma penetrao mais profunda empregue CC+ 2. para uma penetrao menos
profunda e maior taxa de depo-
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
24
sio empregue CC- 3. para ficar livre de sopro magntico aplique
CA
espessura da chapa - durante a soldagem de chapas finas de-vem
ser empregados eletrodos de baixa penetrao. Chapas mais espessas
podem necessitar de um eletrodo com penetrao profunda. Muitas
chapas grossas podem necessitar de eletrodos de penetrao profunda
para o passe de raiz, e de um eletrodo de mais alta taxa de deposio
para os passes subseqentes.
montagem - alguns eletrodos so mais adequados que outros no
fechamento de aberturas das peas a serem soldadas. Alguns
fabricantes de eletrodos produzem consumveis especialmente
formulados para montagens deficientes.
custos da soldagem - os principais fatores que afetam os custos
da soldagem so a mo de obra e indiretos, a taxa de deposio, a
eficincia de deposio e o custo dos eletrodos.
Usos tpicos dos eletrodos pela sua classificao
Os eletrodos de classificao E6010 e E6011 deveriam ser
prefe-rencialmente usados na soldagem de juntas de ao doce na posio
vertical com abertura de raiz. Se houver apenas fontes CA
(transfor-madores) disponveis a escolha deve recair no eletrodo
tipo E6011. Muitas vezes encontrado sopro magntico quando se solda
com CC. O emprego de eletrodos E6011 com CA elimina o sopro
magnti-co.
Os eletrodos de classificao E6012 ainda so muito utilizados nos
dias atuais em reparos e na soldagem de estruturas menos crti-cas.
Aos carbono apresentando alguma oxidao podem ser solda-dos com esse
tipo de eletrodo. Pode tambm ser empregado no fe-chamento de
grandes aberturas. O uso desse eletrodo, contudo, di-minuiu
consideravelmente nos ltimos anos. Antes da chegada dos eletrodos
de baixo hidrognio e de outros processos de soldagem o
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
25
eletrodo E6012 constitua 60% da produo total de eletrodos. Os
eletrodos de classificao E6013 foram originalmente desen-
volvidos para apresentar baixa penetrao e cordes de solda
planos. Essas caractersticas permitiram a soldagem de chapas finas
com es-ses eletrodos. Hoje em dia muitos eletrodos E6013 so
empregados no lugar de eletrodos E6012 graas ao arco mais suave,
menos res-pingos e superfcie mais uniforme do cordo.
Os eletrodos de classificao E7014, como indicado anteriormen-te,
possuem p de ferro adicionado formulao do revestimento dos
eletrodos E6013. Essa adio permite que o eletrodo seja soldado sob
altas correntes de soldagem, resultando em taxa e eficincia de
deposio mais alta. As aplicaes do eletrodo E7014 so semelhan-tes s
do eletrodo E6013.
Os eletrodos de classificao E7016 so, como j foi indicado
an-teriormente, bsicos de baixo hidrognio. Essa combinao de
carac-tersticas permite que esse eletrodo seja utilizado para
soldar alguns aos de maior teor de carbono e tambm alguns aos de
baixa liga. Esse eletrodo tem sido menos consumido por causa de sua
taxa de deposio mais baixa e tambm menor eficincia de deposio em
relao ao eletrodo do tipo E7018.
Os eletrodos de classificao E7018 so de baixo hidrognio com adio
de p de ferro. A quantidade considervel de p de ferro no
revestimento e tambm uma quantidade de revestimento bem maior
permitem que esses eletrodos sejam aplicados sob correntes de
soldagem mais altas que as empregadas com os eletrodos E7016. O
arco mais suave e a facilidade de soldagem do eletrodo E7018
tor-nam-no o favorito dos soldadores. Correntes de soldagem
relativa-mente mais altas e adies de p de ferro fundindo no metal
de solda resultam em maiores taxas e eficincias de deposio. O
eletrodo b-sico E7018 deposita o metal de solda de melhor qualidade
para a sol-dagem de aos de baixo carbono. Sua maior desvantagem que
ele precisa ser mantido seco. Eletrodos que absorveram umidade
devido
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
26
exposio atmosfera ou a outras fontes de umidade depositam metal
de solda com porosidade. Alm disso, os eletrodos E7018 no devem ser
aplicados na soldagem de passes de raiz em juntas de to-po com
abertura para no se correr o risco de porosidade excessiva. Quando
os eletrodos E7018 tiverem que ser empregados em passes de raiz de
juntas de topo, a raiz deve ser selada por um cobre-juntas.
Os eletrodos de classificao E7024 recebem grande quantidade de p
de ferro em seu revestimento (aproximadamente 50%). Dessa combinao
de mais p de ferro no revestimento resultam altssimas taxas de
deposio e eficincias de deposio. Esses eletrodos esto limitados s
posies plana e horizontal em ngulo. A qualidade do metal de solda
depositado por esses eletrodos no to boa quanto a dos eletrodos
E7018 (por exemplo, a ductilidade do metal de solda depositado por
um eletrodo E7024 menor que a do E7018 (veja a Figura 5).
Figura 5 - Taxa de deposio de eletrodos revestidos de dimetro
4,0 mm
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
27
Taxas de deposio de eletrodos
A taxa de deposio de um determinado eletrodo revestido
influ-encia substancialmente o custo total do metal de solda
depositado. A taxa de deposio a massa de metal de solda depositado
por uni-dade de tempo (de arco aberto). Ela aumenta com a corrente
de sol-dagem dentro dos limites de um determinado eletrodo. Como
foi mos-trado na Figura 5, um eletrodo E7024 de dimetro 4,0 mm pode
de-positar mais que o dobro que um eletrodo E6010. fcil de ver que
pode ser alcanada uma economia sensvel de mo de obra e custos
indiretos se puder ser empregado um dos eletrodos de maior taxa de
deposio.
A eficincia de deposio de um determinado eletrodo revestido
tambm tem seu efeito nos custos da soldagem. Ela representa a massa
de metal de solda depositado comparada com a massa total de
eletrodo consumido e expressa por um percentual (veja a Equa-o [1],
a Tabela V e a Tabela VI).
[1] 100eletrododototalMassa
depositadometaldoMassa(%)deposiodeEficincia =
Na soldagem com eletrodos revestidos parte da massa do eletro-do
perdida como escria, respingos, fumos, gases e pontas. Se um
eletrodo apresenta 65% de eficincia de deposio, isso significa que,
para cada 100 g de eletrodo consumido, sero produzidos 65 g de
metal depositado. A perda com pontas a parte do eletrodo que
descartada no considerada na eficincia de deposio, visto que o
comprimento da ponta varia com o soldador ou com a aplica-o. A
Tabela VI ilustra como a perda das pontas afeta a eficincia de
deposio. Um eletrodo E6010 possui uma eficincia de deposio mdia
real de 71,6% sem considerar a perda da ponta. O descarte de uma
ponta de comprimento 50 mm resulta numa queda do metal de
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
28
solda depositado para 63,8%. De modo similar, se forem
descartadas pontas de comprimento 100 mm, a eficincia de deposio
cai para 42,6%.
Classe Eficincia de
deposio mdia (%)
E6010 63,8 E6011 68,5 E6012 66,9 E6013 66,8 E7014 64,6 E7016
62,8 E7018 69,5 E6020 65,2 E7024 66,8 E7027 68,6
Nota: inclui perda de ponta de 50 mm
Tabela V - Eficincia de deposio de eletrodos revestidos para aos
carbono
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Comprimento da ponta
(mm)
Metal depositado E6010
(%)
Perda do eletrodo de comprimento 350 mm
(%) 50 63,8 36,2 75 58,5 41,5
100 53,2 46,8 125 47,9 52,1 150 42,6 57,4
O eletrodo E6010 tem eficincia de deposio de 71,6%. Perdas
devido escria, respingos e fumos.
Tabela VI - Perda da ponta dos eletrodos
Parmetros de soldagem
A Tabela VII mostra os parmetros de soldagem recomendados para a
soldagem com eletrodos revestidos OK para aos carbono e suas
respectivas taxas de deposio e eficincias de deposio.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Eletrodo AWS Dimetro (mm) Corrente
(A) Valor timo
(A) Tx. dep. (kg/h)
Ef. dep. (%)
OK 22.45P OK 22.50
E6010 E6010
2,5 3,2 4,0 5,0
60 80 80 140 90 180 120 250
75 100 / 130 140 / 170 160 / 190
0,7 0,9 / 1,0 1,3 / 1,3 1,5 / 1,6
72 76 / 69 74 / 64 75 / 70
OK 22.65P E6011
2,5 3,2 4,0 5,0
40 75 60 125 80 180 120 230
75 120 150 180
0,6 1,0 1,7 1,9
61 71 77 73
OK 46.00 OK 46.13 OK 43.32
E6013
2,0 2,5 3,2 4,0 5,0
50 70 60 100 80 150 105 205 155 300
50 85 125
140 / 160 / 180 180 / 200 / 220
0,6 0,7 1,0
1,2 / 1,4 / 1,6 1,5 / 1,7 / 1,9
73 73 73
76 / 74 / 71 74 / 71 / 73
OK 33.80 E7024
3,2 4,0 5,0 6,0
130 170 140 230 210 350 270 430
140 / 180 180 / 210 / 240 245 / 270 / 290
320 / 360
1,9 / 2,3 2,4 / 2,9 / 3,3 3,4 / 3,8 / 4,1
4,3 / 5,3
72 / 71 71 / 73 / 69 69 / 71 / 68
72 / 69 OK 48.04 OK 48.06 OK 48.07 OK 55.00
E7018 E7018 E7018-1 E7018-1
2,5 3,2 4,0 5,0
65 105 100 150 130 200 185 270
90 120 / 140 140 / 170 200 / 250
0,8 1,2 / 1,2 1,4 / 1,7 2,2 / 2,4
66 72 / 71 75 / 74 76 / 75
Tabela VII - Recomendaes de parmetros de soldagem para os
eletrodos revestidos OK para a soldagem de aos carbono
Sistemas bsicos e cidos de escria
O tipo de escria produzida pelos eletrodos revestidos tem um
efeito determinante na qualidade do metal de solda. Os eletrodos
E6010, E6011, E6012, E6013, E7014, E7024 e outros eletrodos
celu-lsicos e rutlicos produzem escrias predominantemente formadas
por dixido de silcio (areia, slica, SiO2) e apresentam um
comporta-
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
31
mento cido. Sistemas cidos de escria no refinam o metal de
sol-da. Por outro lado, a escria dos eletrodos E7016, E7018 e de
outros de baixo hidrognio constituda principalmente de cal e
fluorita, dois compostos que apresentam comportamento bsico.
Escrias bsicas realizam algum refino do metal de solda, resultando
num teor mais baixo de incluses no metlicas.
Vantagens e desvantagens de eletrodos revestidos para aos
carbono
So vrias as vantagens do processo de soldagem por eletrodos
revestidos. o processo de soldagem mais simples disponvel. Tudo o
que se necessita de uma fonte de energia de corrente constante,
dois cabos eltricos e o eletrodo. o processo de soldagem mais
fle-xvel no sentido que pode ser empregado em qualquer posio de
soldagem para quase todas as espessuras dos aos carbono.
As desvantagens so que os eletrodos revestidos apresentam ta-xas
de deposio mais baixas que os outros processos, tornando-o menos
eficiente. Alm disso, o uso de eletrodos revestidos para aos
carbono requer mais treinamento dos soldadores novos que os
pro-cessos de soldagem semi-automticos e automticos.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
32
Captulo 3
Eletrodos revestidos para a soldagem de aos de baixa liga
Aos de baixa liga
Aos de baixa liga so aqueles que possuem pequenas quanti-dades
de elementos de liga adicionados com objetivos especficos, ou seja,
aumentar a resistncia mecnica, a tenacidade, a resistncia corroso,
a resistncia carepa, ou alterar a resposta ao tratamento trmico.
Quase todo o fabricante de aos produz uma famlia de aos de baixa
liga vendidos sob marcas comerciais conhecidas pelo mer-cado.
Muitos dos aos so projetados para desenvolver suas proprie-dades
especficas, tais como alta resistncia ou tenacidade, na condi-o
laminados a quente e sob condies de resfriamento controladas,
dispensando tratamentos trmicos subseqentes. Outras composi-es de
aos de baixa liga so projetadas para atingir suas proprie-dades
especficas aps os tratamentos trmicos como, por exemplo, aos que
sofrem tmpera e revenimento para atingirem alta resistn-cia com boa
tenacidade. Os eletrodos revestidos para a soldagem de aos de baixa
liga so desenvolvidos, na maioria dos casos, mais pa-ra combinar as
propriedades mecnicas que a composio qumica exata do ao. Excees a
essa regra so os eletrodos ao cromo-molibdnio (Cr-Mo), que precisam
conter aproximadamente os mes-
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
33
mos teores de elementos de liga do metal de base para atingir as
propriedades deste.
Conseqncias do hidrognio no ao de baixa liga
Uma das razes pelas quais os aos de baixa liga esto se tor-nando
cada vez mais populares foi a pesquisa extensiva que foi leva-da
adiante para o desenvolvimento dos eletrodos para sold-los. Em-bora
sejam necessrios cuidados e precaues especiais na solda-gem dos aos
de baixa liga, possvel nos dias atuais sold-los com alto grau de
confiabilidade. Porm, no foi sempre assim. Durante a II Guerra
Mundial, quando houve um aumento dramtico no uso de a-os de alta
resistncia e baixa liga, houve tambm um corresponden-te aumento nos
defeitos de soldagem. Percebeu-se rapidamente que os aos temperveis
no poderiam ser soldados da mesma maneira e com os mesmos eletrodos
que eram comumente empregados na sol-dagem dos aos carbono de baixa
resistncia. Atravs de muita pes-quisa foi descoberto que o
hidrognio aprisionado era o responsvel pelos defeitos de solda, e o
termo fragilizao pelo hidrognio tornou-se sinnimo de um alerta
vermelho de desastre iminente.
Quando compostos que contm hidrognio como gua, minerais, ou
produtos qumicos esto presentes no revestimento do eletrodo, como
comum em eletrodos para aos carbono, o hidrognio quimi-camente
ligado se dissocia em hidrognio atmico sob a ao do ca-lor do arco.
O metal de solda fundido tem a capacidade de dissolver o hidrognio
atmico. No entanto, logo que o metal de solda se solidifi-ca, perde
sua capacidade de manter o hidrognio em soluo, e este expelido para
a atmosfera ou se difunde atravs da regio de sol-
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
34
dagem. O ao e o metal de solda no so to slidos quanto eles
a-parentam a olho nu, estando cheios de poros microscpicos. Os
to-mos de hidrognio podem se mover para fora da regio do metal de
solda e atingir a zona termicamente afetada, que uma rea da maior
importncia na soldagem, especialmente nos aos de alta
resistncia.
A zona termicamente afetada (ZTA, veja a Figura 6) a regio da
solda que no se fundiu durante a soldagem, porm sofreu mudanas
microestruturais resultantes do calor induzido pela soldagem. Essa
regio pode se tornar um elo fraco em uma junta soldada que, em
condies normais, seria suficientemente resistente. Primeiramente, a
estrutura granular da (ZTA) no to refinada e, portanto, mais fra-ca
que o metal de base circunvizinho ou que o metal de solda com
estrutura bruta de fuso. Em segundo lugar, se a ZTA se resfriar
muito rapidamente em determinados aos, forma-se uma estrutura
cristalina frgil e dura conhecida como martensita. Os poros
relativamente grandes da zona termicamente afetada so stios
naturais de captura do hidrognio atmico. Quando dois tomos de
hidrognio se encon-tram h uma unio imediata entre eles para formar
o hidrognio mo-lecular (H2, estado gasoso). As molculas de
hidrognio resultantes so maiores que a estrutura cristalina do
metal e podem ficar impedi-das de migrarem livremente. medida que
mais e mais tomos de hidrognio migram at os poros e formam molculas
que permane-cem aprisionadas, podem se desenvolver enormes presses
internas. Os aos carbono e os de mais baixa resistncia possuem
plasticidade suficiente para acomodar as tenses internas
resultantes da presso do hidrognio de forma que no causem trincas
no ao. Por outro la-do, aos que possuam alta dureza e alta
resistncia no apresentam plasticidade suficiente para acomodar a
presso, e se houver muito hidrognio pode ocorrer fissurao.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
35
Figura 6 - A zona termicamente afetada
O defeito causado, conhecido como fissurao a frio (veja a Figura
7), inicia-se na ZTA, tornando-se particularmente perigoso por-que
a trinca no fica imediatamente aparente a olho nu. Ela ocorre
depois que o metal resfriou de 200C at a temperatura ambiente, e
muitas vezes chamada de trinca a frio. Esse defeito pode ocorrer
logo aps o resfriamento at a temperatura ambiente ou pode levar
horas, dias, ou mesmo meses antes que acontea.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
36
Figura 7 - Fissurao a frio
Pr-aquecimento
Aos que so fortemente temperveis por meio de um resfria-mento
rpido da zona termicamente afetada necessitam de controles de
temperatura de pr-aquecimento e entrepasses. Quando o
pr-aquecimento aplicado no ao, a taxa de resfriamento diminui.
Man-ter a temperatura constante entre os passes de solda tambm
ajuda no controle da taxa de resfriamento.
Taxas de resfriamento menores evitam que o ao sofra excessivo
endurecimento e, portanto, minimiza a chance de ocorrer fissurao
sob cordo. Quando essa tcnica combinada com o uso de eletro-dos
revestidos de baixo hidrognio, pode-se esperar um alto grau de
confiabilidade das soldas.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
37
A fabricao de eletrodos de baixo hidrognio
A descoberta de defeitos de solda relacionados ao teor de
hidro-gnio difusvel deu incio ao desenvolvimento de eletrodos de
baixo hidrognio. As funes do revestimento em eletrodos de baixo
hidro-gnio (isto , proteo contra a atmosfera, estabilizao do arco,
adi-o de elementos de liga, etc) so bem parecidas com aquelas
des-critas no Captulo 2, mas o revestimento formulado com
ingredien-tes que no possuem hidrognio em sua composio qumica. Isso
principalmente alcanado pela eliminao de compostos orgnicos e
qumicos com alto teor de umidade. Realmente o controle dos nveis de
umidade no revestimento crtico na fabricao e no emprego de
eletrodos de baixo hidrognio.
Adicionalmente eliminao do hidrognio na frmula do reves-timento,
o processo de fabricao prev um ciclo de secagem a alta temperatura.
Depois da extruso do revestimento na alma, da mesma forma que na
fabricao de eletrodos revestidos para aos carbono, os eletrodos de
baixo hidrognio so colocados num forno de seca-gem a baixa
temperatura (de 150C a 200C), e ento ressecados num forno separado
de alta temperatura (de 420C a 480C) por um determinado perodo.
Esse procedimento praticamente elimina toda a umidade e, para
prevenir contra a reabsoro da umidade natural-mente presente na
atmosfera, os eletrodos so imediatamente emba-lados em latas aps a
ressecagem a alta temperatura.
Armazenagem e recondicionamento
Todos os eletrodos de baixo hidrognio absorvero alguma umi-
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
38
dade do ar aps a abertura da lata. Por isso, os eletrodos que no
fo-rem consumidos dentro de um determinado intervalo de tempo,
de-vem ser armazenados em uma estufa e mantidos a temperatura
cons-tante.
Diversos cdigos estruturais e militares permitem apenas tempos
determinados de exposio, que podem variar de 30 minutos at 8 horas
dependendo de teor de elementos de liga do eletrodo, da u-midade
relativa da rea de trabalho e do nvel crtico da aplicao. Se os
eletrodos de baixo hidrognio ficarem expostos atmosfera alm desses
limites, devem ser descartados ou ressecados numa estufa apropriada
por um determinado intervalo de tempo a uma certa faixa de
temperatura.
As condies de ressecagem e de manuteno recomendadas para os
eletrodos OK de baixo hidrognio (bsicos) esto indicadas na Tabela
XVI e na Tabela XVII.
Revestimentos resistentes umidade
A absoro de umidade merece uma ateno especial de usu-rios finais
como estaleiros navais e fabricantes de oleodutos situados em reas
do mundo que apresentam alto nvel de umidade relativa. Quando a
temperatura e a umidade relativa aumentam, a probabilida-de de
absoro de umidade no revestimento do eletrodo de baixo hi-drognio
tambm aumenta. Para combater essa possibilidade, a mai-oria dos
fabricantes de eletrodos desenvolveu nos ltimos anos ele-trodos de
baixo hidrognio com revestimentos resistentes umidade. Esses
revestimentos reduzem a absoro de umidade em eletrodos que ficaram
expostos ao ar por longos perodos, acrescentando um grau extra de
confiabilidade aos eletrodos de baixo hidrognio.
Os grficos mostrados na Figura 8a, na Figura 8b e na Figura 8c
do uma idia da efetividade de um revestimento resistente umida-de.
O mtodo escolhido para a realizao desses testes est descrito
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
39
na especificao AWS A5.5. Ele foi escolhido porque satisfaz s
es-pecificaes AWS e sensvel apenas gua, tornando-o um dos mais
precisos e confiveis mtodos de determinao de umidade a-tualmente em
uso.
Figura 8a - Efetividade do revestimento resistente umidade
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
40
Figura 8b - Efetividade do revestimento resistente umidade
Figura 8c - Efetividade do revestimento resistente umidade
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
41
O cdigo estrutural AWS e as especificaes militares permitem,
respectivamente, um mximo de 0,40% e 0,20% de teor de umidade para
os eletrodos de baixo hidrognio E70XX. Conforme j foi exibido na
Figura 8, esses eletrodos satisfazem a esses requisitos de baixa
umidade at alm dos tempos de exposio que so normalmente praticados
em campo.
A especificao AWS A5.5
Com muito poucas excees, os eletrodos de baixa liga so fei-tos
adicionando-se ao revestimento os elementos de liga apropriados, e
no empregando uma alma de ao ligado que seja compatvel com o metal
de base de baixa liga. Eletrodos revestidos para aos de bai-xa liga
so classificados em conformidade com a especificao AWS A5.5 da
American Welding Society. Esta especificao contm os requisitos de
propriedades mecnicas e as condies de alvio de tenses, os
requisitos de composio qumica, e tambm os requisi-tos de
integridade do metal de solda. Os eletrodos so classificados sob
essa especificao em conformidade com as propriedades me-cnicas e a
composio qumica do metal de solda, com o tipo de re-vestimento, e
com a posio de soldagem. A classificao do eletrodo determinada pelo
fabricante de acordo com os resultados de seus prprios testes. O
fabricante, portanto, garante que seu eletrodo a-tende aos
requisitos da especificao AWS.
As designaes alfanumricas empregadas para as classifica-es de
eletrodos revestidos de baixa liga possuem o mesmo signifi-cado dos
eletrodos para aos carbono, exceto que o(s) componen-te(s)
principal(is) da liga (so) indicado(s) por um sufixo
alfanumri-co.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
42
Por exemplo, a classificao E7018-A1 indica: um eletrodo (letra
E); um limite de resistncia mnimo de 70 ksi (70); observe que
70 ksi = 485 MPa; soldabilidade em todas as posies (1); baixo
hidrognio com adio de p de ferro (8); e contm normalmente 0,5% de
molibdnio (A1).
A lista completa de composies nominais de ligas para essa
es-pecificao est na Tabela VIII.
A1 0,5% Mo B1 0,5% Cr e 0,5% Mo B2 1,25% Cr e 0,5% Mo B2L 1,25%
Cr, 0,5% Mo e mx. 0,05% C B3 2,25% Cr e 0,5% Mo B3L 2,25% Cr, 0,5%
Mo e mx. 0,05% C B4L 2% Cr, 0,5% Mo e mx. 0,05% C B5 0,5% Cr e 1,1%
Mo C3 1% Ni C1 2% Ni C2 3% Ni D1 1,5% Mn e 0,3% Mo D2 1,75% Mn e
0,3% Mo M Conforme as composies cobertas pelas especificaes
militares
G Necessita de um teor mnimo de qualquer um dos seguintes
elemen-tos: 1,00% Mn, 0,80% Si, 0,50% Ni, 0,30% Cr, ou 0,20% Mo
Tabela VIII - Designaes nominais de liga para a especificao AWS
A5.5
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
43
Efeito dos elementos de liga
Molibdnio (Mo) - quando o metal de solda de ao doce sofre alvio
de tenses, a tenso limite de escoamento reduzida em aproximadamente
20 MPa ou mais e da mesma forma para a tenso limite de resistncia.
Quando 0,5% Mo adicionado solda, ambos o limite de escoamento e o
limite de resistncia permanecem constantes da condio como soldado
at a condi-o com tratamento trmico de alvio de tenses. A presena do
molibdnio tambm aumenta a resistncia mecnica do metal de solda.
Cromo (Cr) - quando o cromo adicionado ao metal de solda,
aumentam a resistncia corroso e formao de carepa a temperaturas
altas. A combinao do cromo e do molibdnio d ao metal de solda a
caracterstica de manter os altos nveis de resistncia a temperaturas
relativamente altas.
Nquel (Ni) - o metal de solda de ao doce usualmente torna-se
frgil a temperaturas abaixo de -30C. A adio de 1-3% de n-quel ao
metal de solda d a este a capacidade de manter a tena-cidade a
temperaturas consideravelmente mais baixas. A presen-a do nquel
tambm torna o metal de solda mais resistente fis-surao temperatura
ambiente.
Mangans (Mn) - a presena de 1,5-2,0% de mangans no me-tal de
solda aumenta a resistncia trao e, quando adiciona-do tambm 0,3% de
molibdnio, o metal de solda de alta resis-tncia torna-se tambm
resistente a trincas. Deve ser observado que a especificao AWS A5.5
cobre no
somente os eletrodos de baixa liga e baixo hidrognio, como tambm
todas as verses de eletrodos do tipo celulsicos, com adies de
ti-tanato e de p de ferro. O significado das designaes da AWS est
na Figura 9. Uma lista completa de todos os eletrodos cobertos por
essa especificao mostrada na Tabela IX.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
44
E XX (X) Y Z - XX
Eletrodo
Indicam resistncia trao X 1000 psi
Refere-se posio de soldagem(1 = Todas as posies, 2= horizontal e
plana, 3= plana, 4 = plana, sobrecabea, horizontal, vertical
descendente)Indica o grau de utilizao do eletrodo. Por ex. o tipo
de corrente e o tipo de revestimento
Composio qumica do depsito de soldagem
E XX (X) Y Z - XX
Eletrodo
Indicam resistncia trao X 1000 psi
Refere-se posio de soldagem(1 = Todas as posies, 2= horizontal e
plana, 3= plana, 4 = plana, sobrecabea, horizontal, vertical
descendente)Indica o grau de utilizao do eletrodo. Por ex. o tipo
de corrente e o tipo de revestimento
Composio qumica do depsito de soldagem
E XX (X) Y Z - XX
Eletrodo
Indicam resistncia trao X 1000 psi
Refere-se posio de soldagem(1 = Todas as posies, 2= horizontal e
plana, 3= plana, 4 = plana, sobrecabea, horizontal, vertical
descendente)Indica o grau de utilizao do eletrodo. Por ex. o tipo
de corrente e o tipo de revestimento
Composio qumica do depsito de soldagem
Eletrodo
Indicam resistncia trao X 1000 psi
Refere-se posio de soldagem(1 = Todas as posies, 2= horizontal e
plana, 3= plana, 4 = plana, sobrecabea, horizontal, vertical
descendente)Indica o grau de utilizao do eletrodo. Por ex. o tipo
de corrente e o tipo de revestimento
Composio qumica do depsito de soldagem
Figura 9 - Classificao dos eletrodos revestidos para aos de
baixa liga
E7010-A1 E8018-B2 E9015-B3L E11018-M E7011-A1 E8018-B2L E9016-B3
E12018-M E7015-A1 E8015-B4L E9018-B3 E7016-A1 E8016-B5 E9018-B3L
EXX10-G E7018-A1 E8016-C1 E9015-D1 EXX11-G E7020-A1 E8018-C1
E9018-D1 EXX13-G E7027-A1 E8016-C2 E9018-M EXX15-G E8018-C2 EXX16-G
E8016-B1 E8016-C3 E10015-D2 EXX18-G E8018-B1 E8018-C3 E10016-D2
E7020-G
E8015-B2L E10018-D2 E8016-B2 E9015-B3 E10018-M
Tabela IX - Classificao dos eletrodos para aos de baixa liga
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
45
Propriedades mecnicas (AWS A5.5)
Tendo em vista que muitos aos de baixa liga necessitam de al-gum
tipo de tratamento trmico para aliviar as tenses internas
origi-nadas pelo processo de soldagem, a especificao AWS requer a
realizao de alguns testes no metal de solda depositado da maioria
dos eletrodos de baixa liga aps o corpo de prova ter sofrido alvio
de tenses. Essa especificao permite apenas aos eletrodos dos tipos
E8016-C3, E8018-C3, E9018-M, E11018-M e E12018-M serem testa-dos na
condio como soldados durante o processo de classificao.
Propriedades de impacto
Levando em considerao que muitos dos aos de baixa liga so
desenvolvidos para servio a baixa temperatura, as propriedades de
impacto do metal de solda selecionado para unir esses aos so mui-to
importantes. Exceto para os tipos j mencionados no item anterior,
todos os ensaios de impacto so realizados em corpos de prova que
tenham sofrido alvio de tenses. A Tabela X estabelece os requisitos
mnimos de valores de energia para os corpos de prova do tipo
Charpy-V em conformidade com a especificao AWS A5.5.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
46
COMO SOLDADO REQUISITO MDIO MNIMO ALVIO DE TENSES
E7018-W1 E7018-W2
27 J @ -18C
E7010-P1 E8010-P1
27 J @ -29C
E8016-C3 E8018-C3
27 J @ -40C
E7018-C3L E8016-D3 E8016-C4 E8018-D1 E8018-Cr E8018-D3 E9018-M
E9015-D1 E10018-M E9018-D1 E11018-M E9018-D3 E12018-M E10015-D2
E10016-D2
27 J @ -51C
E10018-D2 E8016-C1
27 J @ -59C E8018-C1
E7015-C1L E7016-C1L E7018-C1L E8016-C2
27 J @ -73C
E8018-C2 E7015-C2L E7016-C2L
27 J @ -101C E7018-C2L
27 J @ -115C E9015-C5L
Tabela X - Requisitos de impacto da especificao AWS A5.5
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
47
Seleo do eletrodo apropriado
Como j foi afirmado anteriormente, eletrodos de baixa liga so
freqentemente selecionados levando mais em considerao as
pro-priedades fsicas do ao a ser soldado do que sua composio
qumi-ca. Essas propriedades fsicas resistncia, tenacidade,
resistncia fluncia e corroso refletem o tipo de servio para o qual
o ao designado. O sufixo alfanumrico da classificao do eletrodo
for-nece uma indicao do servio. Sempre que possvel, o eletrodo
de-veria ser escolhido com base nos nveis apropriados de resistncia
e no servio pretendido para a junta soldada.
Condies de servio
A grande "famlia" dos aos que so comercializados na condio
laminado e com controle de resfriamento possuem um limite de
esco-amento mnimo de 345 MPa e um limite de resistncia mnimo de 485
MPa. Os eletrodos que depositam um metal de solda de baixo
hidrognio com esses nveis de resistncia so empregados para sol-dar
esses aos.
Alguns dos aos de alta resistncia so designados para uso a
temperaturas subzero. Eletrodos base de nquel (tipos C1, C2, C3)
esto disponveis para tais aplicaes de baixa temperatura.
Aos de baixa liga ao cromo-molibdnio so empregados em condies de
servio de temperaturas moderadamente altas. Tubula-es, caldeiras,
etc. que so utilizadas extensivamente em usinas de gerao de energia
so fabricadas desses aos. Eletrodos de baixo hidrognio ao
cromo-molibdnio (tipos B1, B2, B3, etc.) so produzi-dos para soldar
esses aos.
Muitas estruturas de pontes e outras expostas s intempries
so
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
48
fabricadas de aos resistentes corroso atmosfrica. Esses aos de
baixa liga, quando expostos s condies atmosfricas, desenvolvem uma
camada fina e aderente de xido (a ptina, da denominarem-se aos
patinveis) que evita a continuao do processo de oxidao e elimina a
necessidade de pintura. Para a soldagem desses aos es-to disponveis
eletrodos revestidos de baixa liga com adies de cromo, nquel e
cobre.
Aos de baixa liga temperados e revenidos normalmente apre-sentam
alta resistncia mecnica e boa tenacidade. Esses tipos de ao so
empregados onde importante a reduo de peso da estru-tura. Esses aos
so freqentemente utilizados em aplicaes milita-res como, por
exemplo, na fabricao de cascos resistentes de sub-marinos nucleares
e de navios de guerra. A srie M de eletrodos de baixo hidrognio e
alta resistncia fabricada para a soldagem des-ses aos.
Oleodutos e gasodutos de aos de alta resistncia so atualmen-te
fabricados com mais freqncia que antigamente. Eletrodos celul-sicos
de baixa liga de classificao E7010, E8010 e E9010 so usa-dos na
soldagem no campo.
Projetos de junta
Durante a soldagem de juntas em ngulo em aos de alta resis-tncia
temperados e revenidos, freqentemente ocorrem trincas de canto ao
longo dos cordes de solda (veja a Figura 10). A trinca de canto
ocorre na zona termicamente afetada durante a contrao do metal de
solda porque este apresenta limites de escoamento e de re-sistncia
maiores que os do metal de base. A soluo para esse pro-blema usar
um eletrodo que produza um metal de solda de escoa-mento e
resistncia menores e aumentar o tamanho da perna para atender aos
requisitos de resistncia mecnica da junta soldada.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
49
Figura 10 - Trinca de canto em junta em ngulo
Com um metal de solda bem menos resistente, seu limite de
es-coamento atingido durante a contrao do resfriamento, de modo que
ele se deforma sem sobrecarregar a zona termicamente afetada do
metal de base e no h formao de trincas.
Parmetros de soldagem
A Tabela XI mostra os parmetros de soldagem recomendados para a
soldagem com eletrodos revestidos OK para aos de baixa liga e suas
respectivas taxas de deposio e eficincias de deposi-o.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
50
Eletrodo AWS Dimetro (mm) Corrente
(A) Valor timo
(A) Tx. dep. (kg/h)
Ef. dep. (%)
OK 22.46P OK 22.47P OK 22.48P OK 22.85P
E7010-G E8010-G E9010-G E7010-A1
3,2 4,0 5,0
80 140 90 180 120 250
100 / 130 140 / 170 160 / 190
0,9 / 1,0 1,3 / 1,3 1,5 / 1,6
76 / 69 74 / 64 75 / 70
OK 73.03 OK 73.45 OK 74.55 OK 75.60 OK 75.75 OK 76.18 OK
76.28
E7018-W1 E8018-G E7018-A1 E9018-M E11018-G E8018-B2 E9018-B3
2,5 3,2 4,0 5,0
65 105 100 150 130 200 185 270
90 120 / 140 140 / 170 200 / 250
0,8 1,2 / 1,2 1,4 / 1,7 2,2 / 2,4
66 72 / 71 75 / 74 76 / 75
OK 74.75 OK 75.65 OK 78.15
E9018-D1 E10018-G E9018-G
3,2 4,0 5,0
100 150 130 200 185 270
120 / 140 140 / 170 200 / 250
1,2 / 1,2 1,4 / 1,7 2,2 / 2,4
72 / 71 75 / 74 76 / 75
OK 75.77 E12018-G 2,5 3,2 4,0
65 105 100 150 130 200
90 120 / 140 140 / 170
0,8 1,2 / 1,2 1,4 / 1,7
66 72 / 71 75 / 74
Tabela XI - Recomendaes de parmetros de soldagem para os
eletrodos revestidos OK para a soldagem de aos de baixa liga
Tipos de corrente
O eletrodo escolhido funcionar apenas com a fonte apropriada. A
Tabela XII relaciona o tipo de corrente para o qual cada eletrodo
foi desenvolvido.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
51
Classificao AWS Corrente EXX10-X CC+ EXX11-X CA ou CC+ EXX13-X
CA ou CC+ ou CC- EXX15-X CC+ EXX16-X CA ou CC+ EXX18-X CA ou CC+
EXX20-X CA ou CC- (horizontal em ngulo) CA ou CC+ ou CC- (plana)
EXX27-X CA ou CC- (horizontal em ngulo) CA ou CC+ ou CC-
(plana)
Tabela XII - Requisitos de corrente para diversas classes AWS de
eletrodos
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
52
Captulo 4
Armazenagem, tratamento e manuseio
Devem ser tomadas certas precaues na armazenagem dos e-letrodos
revestidos, principalmente os eletrodos bsicos de baixo teor de
hidrognio, que so muito higroscpicos e necessitam de cuidados
especiais para que suas caractersticas no sejam afetadas.
Um eletrodo mido poder causar inmeros defeitos na solda:
porosidade no incio ou mesmo em todo o cordo de solda, trincas ao
lado e sob o cordo, porosidade vermiforme, arco instvel, respingos
abundantes e acabamento ruim.
importantssimo, pois, que todos os usurios saibam cuidar
convenientemente dos eletrodos revestidos.
As latas, por ocasio de sua abertura, ficam inutilizadas para
posterior armazenagem dos eletrodos remanescentes, os quais deve-ro
ser imediatamente colocados numa estufa apropriada.
A forma ideal de se transportar e armazenar eletrodos revestidos
em paletes. Tal sistema evitar choques e danos s embalagens,
garantindo sua estanqueidade original. As latas devero ser sempre
guardadas na posio vertical, com as pontas de pega voltadas para
baixo, visando preservar as pontas de arco, parte mais sensvel dos
eletrodos revestidos.
recomendvel que a abertura seja feita pela remoo do fundo da
lata; assim, ficar bem mais fcil pegar os eletrodos na lata, pois a
ponta de pega estar a descoberto, bem como a tampa remanescente ser
aquela que identifica o contedo em tipo, dimetro, comprimento
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
53
e nmero de produo. O local de armazenagem dos eletrodos em suas
embalagens ori-
ginais dever ser adequadamente preparado para permitir a
manu-teno das suas propriedades.
Dois aspectos devero ser considerados e bem controlados: a
temperatura e a umidade relativa do ar.
As condies de armazenagem recomendadas para os eletrodos
revestidos OK podem ser observadas na Tabela XIII.
Umidade relativa Temperatura Celulsicos 70% mx. +18C a +50C
Demais tipos 50% mx. +18C mn.
Tabela XIII - Condies de armazenagem dos eletrodos revestidos
OK
Identificao de eletrodos revestidos midos
A sensibilidade dos eletrodos revestidos umidade do ambiente, no
sendo de pleno conhecimento dos usurios, implica na deteriora-o do
revestimento, e na conseqente necessidade de se efetuar uma
ressecagem sobre eletrodos midos.
Durante a soldagem com eletrodos muito midos pode ser visto um
vapor de condensao branco. Se a soldagem com um eletrodo mido for
interrompida, pode surgir uma trinca longitudinal no reves-timento,
partindo da extremidade do arco.
A forma ideal de analisar a umidade do revestimento de um
ele-
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
54
trodo realizar sua verificao em laboratrio; existem vrios
mto-dos, sendo mais difundido aquele preconizado na especificao AWS
A5.1, onde, por exemplo, so ensaiados os eletrodos bsicos de baixo
hidrognio a temperaturas da ordem de 1.000C.
Nos eletrodos que contm componentes orgnicos os ensaios so
realizados normalmente a temperaturas em torno de 100C, sen-do
conveniente, e mesmo necessrio, um teor de umidade superior a 1%,
tendo em vista a boa aplicabilidade do eletrodo. Nos celulsicos o
teor de umidade adequado situa-se entre 3% e 7%.
A ressecagem de eletrodos revestidos
Os eletrodos celulsicos no so muito higroscpicos e, como admitem
teores mais elevados de umidade, dificilmente acarretam formao de
porosidades, razo pela qual raramente necessitam de ressecagem. o
caso dos eletrodos celulsicos, cuja ressecagem deve ser
evitada.
Os eletrodos bsicos so os nicos que aceitam ressecagem em
temperaturas mais elevadas, permitindo reduo drstica no teor de
umidade do revestimento devido diminuio da gua molecular de seus
componentes sem prejuzo de suas propriedades.
Alguns pontos importantes devero ser considerados na resse-cagem
de eletrodos bsicos: no prolongar a ressecagem por tempo alm do
recomendado
pelo fabricante do consumvel; controlar adequadamente a
temperatura / tempo de ressecagem; evitar ressecagem de grandes
quantidades; guardar os eletrodos ressecados em estufas
apropriadas; a ressecagem minimiza o hidrognio proveniente da
umidade do
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
55
revestimento em eletrodos de baixo hidrognio; sempre que
possvel, devem ser seguidas as recomendaes do
fabricante do consumvel; ressecagem em fornos adequados,
aplicvel para eletrodos bsi-
cos, de altssimo rendimento, rutlicos, para ferros fundidos e
ino-xidveis;
para celulsicos, a ressecagem deve ser evitada; manuteno da
ressecagem em estufas prprias.
Hidrognio difusvel
O teor de hidrognio difusvel normalmente medido em um vo-lume do
gs hidrognio (em ml) nas condies normais de temperatu-ra e presso
para cada cem gramas (100 g) de metal depositado.
Os teores de hidrognio difusvel para os diversos tipos de
ele-trodos revestidos OK podem ser vistos na Tabela XIV.
Tipo de eletrodo Teor de hidrognio difusvel Celulsico acima de
30 ml/100 g Rutlico entre 15 e 30 ml/100 g Bsico abaixo de 10
ml/100 g
Tabela XIV - Teor de hidrognio difusvel dos eletrodos revestidos
OK
O International Institute of Welding (IIW) classifica os teores
de hidrognio difusvel nos diversos nveis exibidos na Tabela XV.
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
56
Classificao IIW Teor de hidrognio difusvel muito baixo 0 a 5
ml/100 g baixo 5 a 10 ml/100 g mdio 10 a 15 ml/100 g alto acima de
15 ml/100 g
Tabela XV - Classificao de nveis de hidrognio difusvel (IIW)
Ressecagem
A Tabela XVI mostra a faixa de temperatura efetiva e o perodo de
tempo real recomendado para a ressecagem de eletrodos revesti-dos
OK.
Tipo de eletrodo Temperatura efetiva no pacote de eletrodos
Tempo real tempe-
ratura efetiva (C) (h)
Bsicos 325 25 1,5 0,5 Altssimo Rendimento 275 25 1,5 0,5
Rutlicos 80 10 1,5 0,5 Ferro Fundido 80 10 1,5 0,5 Inoxidveis
Rutlicos 275 25 1,5 0,5 Inoxidveis Bsicos 225 25 1,5 0,5
Tabela XVI - Recomendaes de ressecagem de eletrodos revestidos
OK
-
ELETRODOS REVESTIDOS OK
57
Manuteno
A Tabela XVII apresenta a faixa de temperatura efetiva na estufa
de manuteno e na estufa porttil (cochicho) recomendadas para os
eletrodos revestidos OK.
Tipo de eletrodo Temperatura efetiva na estufa de manuteno
Temperatura efetiva no cochicho
(C) (C) Bsicos 125 25 115 35 Altssimo Rendimento 110 10 100 20
Rutlicos 60 10 60 10 Ferro Fundido 60 10 60 10 Inoxidveis 110 10
100 20
Tabela XVII - Recomendaes de manuteno dos eletrodos revestidos
OK
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Captulo 5
Equipamentos
Uma das razes para a grande aceitao do processo SMAW a
simplicidade do equipamento necessrio. O equipamento de solda-gem
consiste na fonte de energia, no porta-eletrodos (tenaz) e nos
cabos e conexes (veja a Figura 11)
Figura 11 - Circuito de soldagem para o processo com eletrodos
revestidos
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Porta-eletrodos
O porta-eletrodos (ou tenaz) conecta o cabo de solda e conduz a
corrente de soldagem at o eletrodo. O punho isolado usado para
guiar o eletrodo sobre a junta de solda e aliment-lo at a poa de
fu-so medida que ele consumido. Porta-eletrodos esto disponveis em
diferentes tamanhos e seus preos dependem de sua capacidade de
suportar a corrente de soldagem.
Terminal terra
O terminal terra utilizado para conectar o cabo terra pea. Pode
ser conectado diretamente pea ou bancada ou dispositivo ao qual a
pea est posicionada. Fazendo parte do circuito de solda-gem, o
terminal terra deve ser capaz de suportar correntes de solda-gem
sem superaquecer devido resistncia eltrica.
Cabos de solda
O cabo do eletrodo e o cabo terra so partes importantes do
cir-cuito de soldagem. Eles devem ser muito flexveis e ter um bom
iso-lamento resistente ao calor. As conexes no porta-eletrodo, o
terminal terra e os terminais da fonte de energia devem ser
soldados ou bem prensados para assegurar baixa resistncia eltrica.
O dimetro do cabo deve ser suficiente para conduzir a corrente
eltrica com um m-nimo de queda de tenso. O aumento no comprimento
do cabo torna necessrio o aumento em seu dimetro para diminuir a
resistncia eltrica e a queda de tenso. A Tabela XVIII lista os
dimetros de ca-bo sugeridos para diversas correntes de soldagem e
comprimentos de cabo.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Comprimento total do cabo (m) 15 30 75 150
Faixa de corrente de solda-gem (A) Cabo
Queda de
tenso Cabo
Queda de
tenso Cabo
Queda de
tenso Cabo
Queda de
tenso
Queda de
tenso para
20 a 180 #3 1,8 #2 2,9 #1 5,7 #0 9,1 180 A
30 a 250 #2 1,8 #1 2,5 #0 5,0 #0 9,9 200 A
60 a 375 #0 1,7 #0 3,0 #00 5,9 #000 9,3 300 A
80 a 500 #00 1,8 #000 2,5 #0000 5,0 #0000 9,9 400 A
100 a 600 #00 2,0 #0000 2,5 500 A
Quedas de tenso no incluem quedas causadas por conexes,
porta-eletrodos ou pea de trabalho deficientes
Tabela XVIII - Queda de tenso nos cabos de solda em funo das
corren-tes de soldagem e dos comprimentos dos cabos
Outros equipamentos
As ferramentas de limpeza so a picadeira, a escova de ao, a
escova rotativa, a lixadeira e a maquita.
O equipamento de proteo individual consiste nas mscaras, nos
culos, no casaco, no avental, nas mangas, nas luvas, nas polai-nas
e no gorro.
Fontes de energia
A soldagem com eletrodos revestidos pode empregar tanto
cor-rente alternada (CA) quanto corrente contnua (CC), porm em
qual-
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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quer caso a fonte selecionada deve ser do tipo corrente
constante. Esse tipo de fonte fornecer uma corrente de soldagem
relativamente constante independentemente das variaes do
comprimento do arco causadas pelas oscilaes da mo do soldador. A
corrente de solda-gem determina a quantidade de calor proveniente
do arco eltrico e, desde que ele permanea relativamente constante,
os cordes de solda sero uniformes em tamanho e em forma.
Tenso em vazio (fontes CA)
A tenso em vazio do equipamento de soldagem deve ficar
prefe-rencialmente na faixa de 50 V a 100 V. Quanto maior for a
tenso em vazio, maior ser a facilidade de abertura do arco.
Tipos de corrente
A corrente contnua confere melhor estabilidade ao arco. CC+
significa polaridade reversa, isto , o eletrodo ligado ao plo
positivo e a pea ao negativo. CC- polaridade direta, isto , o
eletrodo li-gado ao plo negativo e a pea ao positivo.
Na corrente alternada no existe polaridade definida. H uma
tendncia a maior instabilidade do arco e a perda nos cabos
menor.
Tipos de fontes
Os transformadores fornecem somente corrente alternada. Os
re-tificadores transformam a corrente alternada da rede em corrente
con-tnua disponvel para a soldagem. Os geradores podem fornecer
cor-rente contnua ou corrente alternada. Os inversores fornecem
corren-te contnua e podem ser portteis.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Seleo de fontes de energia
O emprego de uma fonte CA, CC ou CC/CA depende do tipo de
soldagem a ser realizada e dos eletrodos utilizados. Os seguintes
fa-tores devem ser considerados: seleo do eletrodo - o uso de uma
fonte CC permite o empre-
go de uma faixa maior de tipos de eletrodos. Enquanto a maioria
dos eletrodos designada para ser utilizada com CC ou CA, al-guns s
funcionaro apropriadamente com CC.
espessura do metal de base - fontes CC podem ser utilizadas para
a soldagem tanto de sees espessas quanto de peas fi-nas. Chapas
finas so soldadas mais facilmente com CC porque mais fcil abrir e
manter o arco a nveis baixos de corrente.
distncia pea - se a distncia da pea fonte for grande, CA a
melhor escolha, visto que a queda de tenso pelos cabos menor que
CC. Mesmo que os cabos sejam fabricados de cobre ou de alumnio
(ambos bons condutores), a resistncia neles tor-na-se maior quando
seu comprimento aumenta. Em outras pala-vras, uma leitura de tenso
tomada entre o eletrodo e a pea se-r bem menor do que a leitura
tomada nos terminais de sada da fonte. Esse fenmeno conhecido como
queda de tenso.
posio de soldagem - como CC pode ser operada a correntes de
soldagem mais baixas, mais adequado para a soldagem nas posies
sobrecabea e vertical que a soldagem com CA. Esse tipo de corrente
pode ser empregado para a soldagem fora de posio se forem
selecionados eletrodos adequados.
sopro magntico - quando se solda com CC, campos magnti-cos so
originados atravs da solda. Em soldas que apresentam variaes na
espessura e formas irregulares esses campos mag-nticos podem afetar
o arco tornando-o fora de controle em ter-mos de direo. Essa condio
especialmente incmoda quan-do se soldam cantos. CA raramente causa
esse problema por causa do campo magntico com rpida reverso
produzido.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Combinaes de fontes que produzam ambas CA e CC esto disponveis e
proporcionam a versatilidade necessria para selecionar a corrente
de soldagem adequada para a aplicao.
Quando se emprega uma fonte CC aparece a questo do uso da
polaridade negativa ou positiva. Alguns eletrodos funcionam com CC+
e com CC-, e outros somente com CC+ ou somente com CC-. A cor-rente
contnua flui numa direo no circuito eltrico, e esse fluxo
uni-direcional e a composio do revestimento do eletrodo tero um
efeito preciso no arco e no cordo de solda. A Figura 12 mostra as
cone-xes e os efeitos das polaridades direta (CC-) e reversa
(CC+).
Figura 12 - Conexes e efeitos da corrente contnua
O eletrodo no plo negativo (CC-) produz soldas com menor
pe-netrao; no entanto, a taxa de fuso do eletrodo alta. O cordo de
solda largo e raso como mostrado em A na Figura 12. Por sua vez, o
eletrodo no plo positivo produz soldas com maior penetrao e um
cordo de solda mais estreito como mostrado em B na Figura 12.
Enquanto a polaridade afeta a penetrao e a taxa de queima, o
revestimento do eletrodo tambm apresenta forte influncia nas
ca-ractersticas do arco.
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ELETRODOS REVESTIDOS OK
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Bibliografia
The ESAB Filler Metal Technology Course ESAB Welding and Cutting
Products, 2000.
Tecnologia da Soldagem Paulo Villani Marques.
