O ABC da soldadura por arco

O que é o hidrogênio diffusible?

O que é o hidrogênio diffusible?

Na soldadura, o hidrogênio é gerado da dissociação do vapor de água ou dos hidrocarbonetos no arco de soldadura. Os metais, tais como aço e alumínio, em ou perto de suas temperaturas de derretimento, difundem o hidrogênio em uma taxa muito alta. Conseqüentemente, o metal de solda fundido pode pegarar rapidamente o hidrogênio do gás quente no arco. Uma vez no metal de solda, os átomos de hidrogênio podem difundir rapidamente na Zona Termicamente Afetada (HAZ = Heat Affected Zone) do metal de base, como hidrogênio diffusible ([H]D), porque seu diâmetro é muito menor do que o tamanho da estrutura dos metais.

Os metais reejeitam o [H]D durante o resfriamento e a transformação de fase, depois disso se concentra em deslocações microstructurais e em vácuos na matriz. A força motriz para formar o hidrogênio diat¬ômico ou molecular nos vácuos é tão grande que a pressão pode aumentar. Isto induz as tensões elásticas localizadas que adicionam às tensões elásticas residuais.

Como medir o Índice [H]D

O índice [H]D do metal de solda foi medido por diversos métodos, nomeadamente deslocamento de glicerol conforme JIS Z 3118, deslocamento de mercúrio conforme ISO 3690 e AWS A4.3, e cromatografia de gás conforme JIS Z 3118, ISO 3690, e AWS A4.3. Contudo, o método do deslocamento de glicerol tem o problema da baixa precisão ao medir uma baixa quantidade de [H]D (2 ml/100 g ou menos), e o método do deslocamento de mercúrio tem o problema da poluição ambiental. Por outro lado, a cromatografia de gás não tem nenhum problema. Eis porque, a cromatografia de gás é, hoje, de uso geral para medir o índice [H]D dos metais de solda produzidos pelo processos SMAW, GMAW, FCAW e SAW.

Com o método da cromatografia de gás especificado pelo padrão JIS, uma parte de aço pequena, por exemplo 10T×15W×30L para SMAW, é soldada com um único cordão de solda usando o eléctrodo coberto a ser testado. Pouco após a soldadura, o espécime de solda é resfriado na água de gelo e limpado com uma escova de fio. Então, o espécime de solda é posto no recipiente de coleta de hidrogênio, seguido pela purga em árgon para remover o ar no recipiente. O recipiente de coleta de hidrogênio é mantido por 72 horas no recipiente a temperatura constante (45°C) para recolher o [H]D. Para medir a quantidade de [H]D, o recipiente de coleta de hidrogênio é conectado ao instrumento de medição segundo as indicações da Figura 1.

Figura 1: Componentes instrumentais do método da cromatografia de gás para determinar o índice de [H]D de espécimes de solda.

Efeitos na soldabilidade

O índice [H]D pode ser uma causa de trinca por hidrogênio (igualmente conhecida como trinca sob cordão, trinca a frio ou trinca atrasada). A trinca por hidrogênio pode ocorrer ao soldar aços ao carbono e de baixa liga. O potencial para a trinca por hidrogênio no metal de solda e na HAZ depende de sua composição, do índice [H]D e do nível de tensões. Ocorre geralmente a uma temperatura inferior a 150°C, imediatamente após o resfriamento ou após um período de diversas horas com a presença combinada de microestruturas suscetíveis, quantidades altas de [H]D e tensões elevadas de tracção.

Como reduzir o Índice [H]D

A umidade e outros compostos hidrogênicos podem separar-se no arco de soldadura e introduzir o [H]D no metal de solda. As fontes possíveis incluem a umidade na coberta do eléctrodo, o fluxo de soldadura, o gás de protecção ou os contaminadores no material de enchimento ou metal de base. O fio de enchimento ou fio de solda próprio pode ser uma fonte de contaminação que provem dos lubrificantes usados durante a operação de trefilagem.

Para reduzir o índice de [H]D e minimizar seus efeitos adversos ao soldar, os seguintes pontos são recomendados:
(1) Usar consumiveis de soldadura de teor baixo de hidrogênio e, melhor, consumiveis de soldadura de teor extra- e ultra-baixo de hidrogênio. Igualmente são recomendados os consumiveis de soldadura absorventes de baixa umidade que podem resistir à coleta de umidade por períodos de tempo prolongados, sob circunstâncias de umidade atmosférica alta.
(2) Armazenar e secar novamente os consumiveis de soldadura, de acordo com as recomendações dos fabricantes.
(3) Limpar cuidadosamente o sulco de soldadura e a área em torno dele, para remover as fontes de hidrogênio, como oxidação, óleo, pintura, água da chuva e orvalho.

” Referências “

[1] JIS Z 3118-1992 e Z 3212-2000
  [2] Manual de soldadura, Vol 4, 8a Edição, P4-5, 1998, AWS.

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