O ABC da soldadura por arco

Pré-aquecimento e Pós-aquecimento: Finalidades e Procedimentos

O pré-aquecimento pode ser definido como a aplicação de calor ao metal de base ou substrato antes de soldar. As tochas de gás, os calefatores elétricos ou os aquecedores de painel radiantes infravermelhos podem tudos ser usados para aplicar o pré-aquecimento, que diminui a velocidade de resfriamento da solda e impede, desse modo, a trinca a frio nas soldas. A Figura 1 mostra como um aumento da temperatura de pré-aquecimento afecta a velocidade de resfriamento das soldas. Por exemplo, quando a entrada de calor é constante (por exemplo, 20 kJ/cm), um pré-aquecimento de 50°C resulta em uma velocidade de resfriamento de aproximadamente 17°C/s., enquanto um pré-aquecimento de 250°C reduz a velocidade de resfriamento a aproximadamente 3°C/s. A redução das velocidades de resfriamento impede a formação de estruturas de solda frágeis, e remove o hidrogênio diffusible, que, por sua vez, impede a ocorrência de trinca a frio nas soldas.

Figura 1. O efeito de pré-aquecimento na velocidade de resfriamento das soldas em função do aporte de calor (espessura da placa: 19 mm)

A Figura 2 mostra a dependência da temperatura de pré-aquecimento na trinca a frio nas soldas de aços de alta resistência de 780 MPa. Enquanto a temperatura de pré-aquecimento aumenta, a relação de trinca diminui.

Figura 2. Resultados da análise da trinca de solda de sulco “y” de aços de alta resistência de 780 Mpa

O pós-aquecimento pode ser definido como a aplicação de calor a um conjunto após a solda. O pós-aquecimento inclui o tratamento térmico de pós-soldagem (PWHT = Postweld Heat Treatment), o aquecimento pós-soldagem imediato (IPWH = Immediate Postweld Heating), a normalização, a têmpera (“quenching”), e a temperagem (envelhecimento). As finalidades principais destas operações na fabricação de soldadura são como segue:
■ PWHT: alivia as tensões residuais.
■ IPWH: alivia o hidrogênio diffusible.
■ Normalização: refina as microestruturas deformadas pela formação a quente (por exemplo, ao aplicar na placa terminal dos vasos)
■ Têmpera (“quenching”): endurece as soldas pelo resfriamento rápido, usando água, ar, ou névoa (por exemplo, ao aplicar em eixos surgidos)
■ Temperagem (envelhecimento): estabiliza as microestruturas após a têmpera ou a soldagem.

Entre o aquecimento ou estes tratamentos térmicos, os PWHT e IPWH são os procedimentos os mais comuns usados na soldadura. Os outros são usados para aplicações limitadas dentro alguns campos de fabricação de soldadura. As finalidades e os procedimentos do PWHT são detalhados em “Kobelco Welding Today”, Vol. 4, No. 2, de abril de 2001. O IPWH está realizado geralmente com tochas de gás, em soldas imediatamente após a solda está terminada, enquanto a solda ainda mantiver a temperatura de pré-aquecimento, usando umas temperaturas comparativamente mais baixas e uns tempos de aquecimento mais curtos (250-350°C x 0,5-1 h), antes do PWHT. O IPWH diminui o hidrogênio diffusible a um nível adequado (embora mais altamente do que com o PWHT, segundo as indicações da Fig. 3) para impedir a trinca a frio.

Figura 3. Efeitos do aquecimento de pós-soldagem intermediária e do tratamento térmico de pós-soldagem na remoção do hidrogênio diffusible dos metais de solda 2,25Cr-1Mo (temperatura de pré-aquecimento e de Interpass: 200°C)

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