Entendendo a Soldadura de Vara

A soldadura blindada de metal (SMAW), comumente conhecida como soldadura de vara, é um dos processos de soldagem de arco mais amplamente utilizados para trabalhos de reparação e manutenção. Ele baseia-se em um eletrodo consumível revestido com fluxo que se decompõe durante o arco para formar um escudo de gás protetor e uma escória cobrindo sobre a piscina de solda fundida. O processo é simples, portátil e altamente eficaz para reparos ao ar livre e campo, onde o vento pode interromper processos de blindagem de gás como MIG ou TIG. A soldagem de vara funciona excepcionalmente bem em superfícies enferrujadas ou pintadas, se devidamente preparada, e pode ser usado em uma ampla gama de metais ferrosos e alguns não ferrosos.

O arco elétrico gerado entre a ponta do eletrodo e o metal de base atinge temperaturas superiores a 5.000°F (2,760°C), derretendo tanto o fio do núcleo do eletrodo quanto o material de base. À medida que o revestimento de fluxo queima, libera gases de proteção que protegem a solda derretida do oxigênio atmosférico e nitrogênio, o que causaria porosidade e embriaguez. A escória formada pelo fluxo se estabelece em cima da haste de solda acabada e deve ser cortada após o resfriamento. Esta camada de escória também retarda a taxa de resfriamento, reduzindo o risco de rachar em aços endurecíveis.

Defeitos comuns em estruturas metálicas

Antes de mergulhar em técnicas de reparo, é importante entender os tipos de fissuras e defeitos que você provavelmente encontrará. Cracks em estruturas metálicas geralmente caem em duas grandes categorias: rachaduras quentes e rachaduras frias. Cracks quentes ocorrem em temperaturas elevadas durante a solidificação ou imediatamente após a soldagem, enquanto rachaduras frias desenvolvem-se em temperaturas mais baixas, muitas vezes horas ou dias após a soldagem, devido ao embriaguecimento de hidrogênio ou estresse residual. Outros defeitos comuns incluem:

  • Frachas de fadiga – Causadas por carregamento cíclico, muitas vezes começando em concentradores de tensão como cantos afiados ou dedos dos pés de solda.
  • Fechamentos de corrosão de resistência – Resultado de tensão de tração combinada e um ambiente corrosivo.
  • Porosidade – Bolsos de gás presos no metal de solda, enfraquecendo a articulação.
  • Inclusões de escórias – Partículas não metálicas presas entre camadas de solda.
  • Subcut – Um sulco derretido no metal base no dedo do pé de solda, reduzindo a área de secção transversal.

Identificar a causa raiz de um defeito é fundamental. Por exemplo, trincas de fadiga muitas vezes requerem remoção da ponta da fissura além do comprimento visível, enquanto trincas de corrosão de estresse podem exigir um diferente tratamento térmico de enchimento ou pós-solda para evitar recorrência.

Preparações para reparo de solda de vara

Preparação completa é o único fator mais importante para alcançar um reparo durável de solda stick. O artigo original descreve etapas básicas de limpeza, mas aqui nós expandir com as melhores práticas da indústria.

Limpeza de superfície e remoção de defeitos

Todos os contaminantes — ferrugem, tinta, óleo, graxa, escala de moinho e umidade — devem ser removidos pelo menos 1 a 2 polegadas em torno do defeito. Use um pincel de arame, moedor de ângulo com rodas abrasivas, ou um escaneador de agulha para ferrugem pesada. Para óleo ou graxa, limpe com um solvente como acetona ou álcool desnaturado e deixe secar completamente. A umidade na junta pode introduzir hidrogênio, levando ao rachamento frio. Se o metal base estiver molhado, pré-aqueça para eliminar a umidade.

Defeitos de Escavação e Preparação de Groove

As fissuras devem ser completamente removidas antes da soldagem. Use uma roda de moagem fina (1⁄4 polegadas ou menos) para criar um sulco estreito que segue a fissura. Uma forma de sulco “U” ou “V” é típica, com uma abertura de raiz de cerca de 1/8 a 3/16 polegadas para acesso. Técnicas como furos de corte de perfuração ] em ambas as extremidades da fissura podem impedir a propagação durante a preparação. O diâmetro do orifício deve ser de aproximadamente 1/8 a 1⁄4 polegadas. Após perfuração, moer a rachadura de um buraco de parada para o outro, garantindo que todo o metal descolorido é ido. Use o penetrante de corante ou teste de partículas magnéticas para confirmar a remoção completa.

Pré-aquecimento e controle de temperatura de interpass

Para aço carbono acima de 3/4 polegadas de espessura, aços de alta resistência, ou ferro fundido, pré-aquecimento é essencial para reduzir as taxas de resfriamento e minimizar o cracking. A temperatura pré-aquecimento depende do equivalente de carbono e espessura do material; intervalos comuns são 200°F a 600°F (95°C a 315°C). Use um lápis de cera de temperatura, termômetro infravermelho ou termopar para monitorar. Mantenha a temperatura interpassada (a temperatura entre passes de solda) dentro 50°F do valor pré-aquecimento. Isso garante propriedades metálicas de solda consistente e reduz o risco de cracking de hidrogênio.

Selecionar o eletrodo direito

A American Solding Society (AWS) classifica os eletrodos com um número de quatro ou cinco dígitos. Por exemplo, E7018[] significa uma resistência à tração de 70.000 psi, eletrodo de posição com um revestimento de potássio de baixo hidrogênio. E6010[ (celulose sódica) oferece penetração profunda e uma escória de ultra-forno, ideal para passar a raiz e soldar tubulação. E6013] (celulose sódica) oferece uma penetração profunda e uma solução de ultra-fresamento, ideal para passar a soldadura por tubulação. E6013E6010 (celulose) (celulose sódical) oferece uma penetração profunda e uma solução de soldadura de metal fácil de soldamento, ideal para passar a soldadura de tubulação. E6013[F] O flyt[FT:5] é um eletrodo de resistência

Realizando o reparo de solda de vara

Com o trabalho preparado e o eletrodo apropriado na mão, a técnica adequada é o próximo passo crítico. O artigo original lista cinco passos, mas uma explicação técnica mais profunda pode melhorar muito os resultados.

Configurações da máquina e comprimento do arco

Defina a amperagem de acordo com o diâmetro do eletrodo e as recomendações do fabricante. Para uma E7018 de 3 cm e 3 cm, a faixa típica é de 90–130 amperes, enquanto que uma E7018 de 4 cm e 5 cm e meio usa 120–175 amperes. Use polaridade reversa DC (eléctrodo positivo) para E7018 e AC para muitos eletrodos de uso geral. Mantenha um curto comprimento de arco – aproximadamente igual ao diâmetro do fio do núcleo – para evitar a formação de espadilha e escória. Um arco longo aumenta a entrada de calor e pode causar subcortado e porosidade.

Velocidade de viagem e manipulação

A velocidade de viagem deve ser constante e apropriada para o tamanho da solda. Se você se mover muito rápido, a haste de solda será estreita e convexa, com má fusão para as paredes laterais. Muito lenta cria uma conta larga e plana com cobertura excessiva de escória e inclusões potenciais de escória. Para preencher completamente um sulco, use uma pérola [[FLT: 0]] de fio [[ FLT: 1]] (via reta) para passar a raiz e sulcos rasos. Para lacunas mais amplas, uma pérola [[ FLT: 2]]weave[[[[ FLT: 3]]] (movimento oscilante) pode cobrir mais área por passagem. Um padrão de tecelagem comum é um ligeiro movimento de costas e ante- quatro com uma pausa nas bordas para garantir a fusão de paredes laterais. Mantenha a largura de tecedura não mais de 2 1⁄2 vezes o diâmetro do eletrodo para manter o controle.

Técnica de passagem múltipla

Para fendas profundas ou seções espessas, não tente preencher todo o sulco em uma passagem. Isso correria o risco de entrada de calor excessiva, distorção e falta de fusão. Em vez disso, use várias passagens, permitindo que cada um esfrie abaixo da temperatura da passagem, se necessário. A passagem da raiz deve penetrar completamente no fundo da fenda. Passagens de enchimento subsequentes são depositadas com uma ligeira sobreposição do talão anterior. A passagem final da tampa deve ser ligeiramente convexa e bem fundida às bordas de metal base. Depois de cada passagem, lasque a escória e limpe entre passagens com uma escova de arame.

Peening

O peening – o processo de golpe do metal de solda com uma ferramenta romba (por exemplo, um martelo de bola-peen) enquanto ainda está quente – pode ajudar a aliviar as tensões de tração e reduzir o risco de rachar em juntas de alta resistência. Use golpes moderados e evitar urinar o passe da raiz ou o passe da tampa. Peening é mais eficaz em passes de enchimento intermediários. Verifique sempre o tipo de metal base; muito xixi em aços endurecíveis pode causar trabalho endurecimento e microcracking.

Inspeção e acabamento pós-solda

Após completar a solda, a inspeção visual imediata é essencial. Procure fendas de superfície, manchas de escória, respingos excessivos e subcortadas. Permita que a solda arrefeça à temperatura ambiente, então realize ensaios não destrutivos (NDT), conforme exigido pelas normas de segurança da aplicação.

  • Inspecção visual (VT) – Verificar se há descontinuidades superficiais; utilizar uma lupa para pequenas fissuras.
  • Dye penetrant testing (PT) – Aplicar um corante vermelho em seguida, um desenvolvedor; as fissuras mostram como linhas vermelhas brilhantes.
  • Ensaio de partículas magnéticas (MT)] – Para materiais ferromagnéticos; as fissuras revelam-se como linhas de partículas sob campo magnético.
  • Ensaios Ultrasónicos (UT) – Para defeitos subsuperfície; requer um operador treinado.

Se o reparo for aprovado, termine a superfície moendo qualquer reforço (cap) flush se uma superfície lisa for necessária, mas evite moer para o metal base. Para juntas sensíveis ao estresse, o tratamento térmico pós-solda (PWHT) pode ser necessário para aliviar tensões residuais e zonas endurecidas de temperamento. Temperaturas típicas PWHT para aço carbono variam de 1.100°F a 1.250°F (595°C a 675°C), realizada por uma hora por polegada de espessura, depois refrigerada lentamente.

Resolver Problemas Comuns

Mesmo soldadores experientes enfrentam problemas. Abaixo está uma referência rápida para defeitos comuns de soldadura em trabalhos de reparação.

Porosidade

Se a haste de solda tem uma aparência esponjosa ou bolsas de gás, a causa é geralmente proteção inadequada. Verifique se há fortes correntes de ar, eletrodos molhados ou um metal base sujo. Use eletrodos de baixo hidrogênio (E7018) armazenados em um forno de haste a 250°F-300°F (120°C-150°C) e limitar a exposição ao ar. Evite arrastar o eletrodo através da umidade. Se a porosidade persistir, aumente o comprimento do arco ligeiramente para garantir a cobertura do gás.

Inclusões na escória

A escória presa no metal de solda muitas vezes resulta de uma limpeza pobre entre os passes ou manipulação errada. Certifique-se de que a escória da passagem anterior é completamente removida com um martelo de lascamento e escova de arame. Use um ângulo de arrasto de 45° e um arco ligeiramente mais curto para empurrar a escória para a parte traseira. Um movimento de tecelagem pode prender escória nos dedos dos pés; atenha-se às contas de corda se inclusões de escória são frequentes.

Subcotado

Undercut é um sulco derretido no metal base no dedo do pé de solda. Reduz a espessura eficaz e pode iniciar rachaduras de fadiga. Undercut é causado por entrada de calor excessiva, uma velocidade de viagem muito alta, ou tecelagem muito largo. Reduza a amperagem em 10-15%, viaje um pouco mais lento, e pausa nas bordas durante um fio para permitir que o metal de enchimento para encher o dedo do pé. Se subcut aparece, moer para fora e depositar um passe de lavagem suave.

Cracking a frio (cracking de hidrogênio)

As fissuras frias aparecem horas após a soldagem, muitas vezes na zona afetada pelo calor. A prevenção requer uma abordagem de três pontas: usar eletrodos de baixo hidrogênio, pré-aquecer a articulação suficientemente, e garantir o resfriamento lento (ou aquecimento pós-solda). Usar um forno de forno para eletrodos (armazenado a 250°F por pelo menos 2 horas antes do uso) é crítico. Além disso, evitar a extinção da solda com água.

Considerações sobre segurança

O artigo original observa EPI básico e ventilação. Nós expandir aqui com detalhes de segurança adicionais específicos para a reparação de soldadura stick.

Radiação do arco e equipamento de proteção pessoal

O arco de soldagem emite intensa radiação ultravioleta (UV) e infravermelho (IR) que pode causar queimaduras graves na pele e danos permanentes nos olhos (olho arc). Sempre use um capacete de soldagem auto-escurecimento com uma classificação de sombra de 10-13 (11-12 para soldadura de vara é típico). Proteja toda a pele exposta com luvas de luvas de couro resistente ao fogo, um casaco de solda ou avental de couro, e uma camisa de algodão de cor escura. Para soldar acima, use uma tampa de feijão e tampões de ouvido para proteger de faíscas.

Gestão de Fumes

A soldadura Stick produz vapores contendo óxidos metálicos, fluoretos e outros compostos. A exposição a longo prazo pode causar graves condições pulmonares. American Solding Society (AWS) e OSHA recomenda ventilação local de escape (LEV) ou um respirador quando a soldagem em espaços confinados ou quando a ventilação é pobre. Um respirador de meia máscara com filtros P100 é um mínimo para a proteção geral de fumo. Evite a soldagem em metais revestidos (por exemplo, galvanizados ou pintados) sem ventilação extrema – vapores de óxido de zinco causam febre de fumo metálico, uma doença aguda que lembra gripe.

Segurança elétrica

A soldadura com hastes usa corrente elevada (50-350 amperes) em tensão relativamente baixa (20-40 volts). A tensão de circuito aberto (OCV) pode ser de 70-100 volts, o suficiente para causar um choque perigoso, especialmente em condições úmidas. Sempre use luvas secas e isoladas. Mantenha o grampo de trabalho firmemente fixado ao metal base limpo, e nunca toque no eletrodo ou suporte do eletrodo com mãos não lustradas enquanto a máquina estiver ligada. Inspecione cabos para isolamento desgastado. Para o trabalho ao ar livre, use um interruptor de circuito de falha de terra (GFCI) se ligar um gerador portátil ou a energia da rede elétrica.

Prevenção de incêndio e explosão

O arco de soldagem pode atingir mais de 5.000°F, para que possa facilmente inflamar materiais inflamáveis. Limpe a área de combustíveis a pelo menos 35 pés do ponto de trabalho. Mantenha um extintor de incêndio classificado para incêndios da Classe ABC ao alcance fácil. Nunca soldar em recipientes selados ou tambores sem ventilação adequada – o calor pode vaporizar o conteúdo residual e causar uma explosão. Para reparar solda em tanques, tubos ou sistemas de combustível, siga o padrão National Fire Protection Association (NFPA)[] 51B.

Conclusão

A soldagem com haste, quando executada com preparação cuidadosa, seleção correta de eletrodos e técnica disciplinada, fornece um método confiável para reparar fissuras e defeitos em estruturas metálicas que vão desde equipamentos agrícolas até trabalhos de aço industrial. A combinação de limpeza adequada, pré-aquecimento, procedimentos de múltiplas passagens e inspeção pós-solda garante que os reparos restabeleçam a força original e a vida útil. Com o conhecimento expandido de solução de problemas e segurança, os soldadores podem abordar trabalhos desafiadores de reparo com confiança e produzir resultados duradouros. Continuação do aprendizado e prática – juntamente com a adesão a padrões de organizações como o American Welding Society[[] e OSHA[ – irá refinar habilidades e garantir que cada reparo atenda aos padrões de segurança mais elevados.