No campo da construção naval, a qualidade das juntas soldadas de chapas grossas afeta diretamente a segurança, durabilidade e resistência à fadiga da estrutura do navio. A tecnologia de limpeza e conformação de raízes de soldagem dupla face, como processo central para soldagem de chapas grossas (como a grande montagem de seções de navios, conveses fortes e anteparas superiores laterais em peças principais), garante a penetração total da costura de solda e ausência de defeitos internos, realizando soldagem dupla face e removendo completamente os defeitos de raiz. Este é um dos requisitos obrigatórios para a qualidade da soldagem naval estabelecido pela Sociedade Classificadora Chinesa (CCS). Este artigo analisa sistematicamente os requisitos de especificação, pontos-chave do processo e aplicações de engenharia da tecnologia de limpeza e conformação de raízes de soldagem dupla-face, em combinação com padrões como 'Regras de classificação de navios mercantes de aço' (2021), 'Teste de soldagem para navios' e 'Vasos de pressão atmosférica soldados de aço' (NB/T 47015).

I. A Essência Técnica e o Posicionamento Normativo da Soldagem Dupla Face para Remoção de Raízes

A tecnologia de formação de limpeza de raiz de soldagem dupla face refere-se ao processo completo de uso de métodos de soldagem de dupla face (como soldagem a arco submerso, soldagem protegida com gás CO₂, etc.), após completar a soldagem da costura de solda frontal, por meio de métodos mecânicos ou térmicos para remover os defeitos de não fusão, escória e porosidade de gás na raiz da costura de solda e, em seguida, realizar a soldagem de limpeza de raiz do lado traseiro. Seu principal objetivo é garantir que a costura de solda seja totalmente penetrada e não apresente defeitos internos, atendendo aos graus de qualidade de solda (como grau A, grau B) exigidos pelo CCS. De acordo com o Artigo 2.2.4 do Capítulo 2 da Parte 3 das 'Especificações de Classificação de Navios de Aço' do CCS, 'Para soldas de topo de estruturas críticas (como vigas de casco, estruturas fortes, placas externas laterais, etc.) que suportam cargas estáticas ou dinâmicas, quando a espessura da placa excede a espessura efetiva da soldagem unilateral especificada na norma, a soldagem bilateral ou uma soldagem de penetração total equivalente à soldagem bilateral deve ser adotada.' Entre eles, A 'formação de limpeza de raízes' é o passo chave para alcançar a 'penetração total', e sua qualidade afeta diretamente a capacidade de suporte e a resistência à propagação de trincas da costura de solda.

II. Requisitos técnicos das especificações CCS para limpeza de raiz de soldagem frente e verso

O CCS propôs uma especificação sistemática para a tecnologia de formação de folga de raiz de soldagem dupla face, cobrindo aspectos como seleção de material, projeto de chanfro, processo de limpeza, padrões de inspeção e controle de retrabalho. Os pontos principais são os seguintes: 1. Requisitos para materiais e materiais de soldagem: A folga da raiz de soldagem bilateral é aplicável aos aços estruturais especificados nos regulamentos CCS para estruturas de navios (como AH32, DH36, EH36, etc., aços de alta resistência), e deve atender aos requisitos de 'Aço Estrutural para Navios'. Para placas com espessura superior a 30 mm, é necessária uma reinspeção por ensaio ultrassônico (UT) para garantir que não haja delaminação, inclusões ou outros defeitos (Artigo 3.2.1 das 'Regras de Aço para Classificação de Navios').

1. Certificação de material de soldagem: Os materiais de soldagem (hastes de soldagem, fios de soldagem, fluxo de soldagem) devem ser aprovados pelos produtos CCS (como as 'Regras de teste para reconhecimento de materiais de soldagem de navios') e sua resistência deve corresponder à do material de base. Por exemplo, ao soldar aço EH36, hastes de soldagem alcalinas com baixo teor de hidrogênio (como J507RH) ou fios de soldagem por arco submerso de alta tenacidade (como ER50-6) devem ser selecionadas para garantir que a resistência, tenacidade e resistência à trinca do metal de solda não sejam inferiores às do material de base.

2. Projeto da ranhura e forma da ranhura de pré-tratamento: Com base na espessura da placa e na posição estrutural, a CCS recomenda o uso de ranhuras em forma de X ou em V duplo (Figura 1). Para soldagem bilateral, o risco de fusão incompleta da raiz pode ser reduzido. O ângulo da ranhura α é geralmente de 60° a 70°, o raio do filete p ≤ 2 mm (para espessura de placa ≤ 25 mm) ou p ≤ 3 mm (para espessura de placa > 25 mm) e a folga da raiz b ≤ 2 mm (conforme 'Canais de soldagem para estrutura de navio').

Requisitos de pré-processamento: Antes da soldagem, a ranhura e a área de 20 mm em ambos os lados precisam ser limpas para remover impurezas como óleo, ferrugem e incrustações de óxido (Artigo 5.2.1 do 'Teste de aprovação do processo de soldagem de navio'); para aço de alta resistência (como EH36), o pré-aquecimento da chama (com uma temperatura de pré-aquecimento de ≥ 100 ℃) é necessário para reduzir a velocidade de resfriamento da costura de solda e evitar trincas a frio.

3. Processo de limpeza de raízes e especificações operacionais Método de limpeza de raízes: Os métodos de limpeza de raízes permitidos pelo CCS incluem goivagem por arco de carbono (CJP), fresagem ou corte a plasma. A goivagem a arco de carbono é o método preferido (devido ao seu baixo custo e alta eficiência), mas os parâmetros de corte a gás devem ser rigorosamente controlados (corrente 180-250A, pressão de ar comprimido 0,5-0,6MPa) para evitar a formação de camadas carburadas ou manchas de cobre (que afetam a qualidade da soldagem subsequente).

Profundidade e formato da remoção da raiz: Após a remoção da raiz, a superfície metálica deve ser exposta com brilho metálico, e não deve haver defeitos como fusão incompleta ou inclusão de escória na raiz; o raio da raiz do chanfro r ≥ 2 mm (para chanfro em forma de X) ou r ≥ 1,5 mm (para chanfro em forma de V) e a borda do filete p ≤ 1 mm (de acordo com GB/T 19868-2005). Para soldas com espessura de placa superior a 30 mm, recomenda-se realizar o afastamento da raiz em dois estágios (limpeza de 2 a 3 mm da superfície posterior no primeiro estágio e limpeza completa no segundo estágio) para garantir que a solda posterior seja formada suavemente.

4. Soldagem traseira durante a soldagem e tratamento pós-aquecimento: Após a limpeza da raiz, a soldagem traseira deve ser realizada imediatamente usando os mesmos materiais e processos de soldagem da parte frontal (por exemplo, na soldagem a arco submerso, a corrente é 180-220A, a tensão é 28-32V e a velocidade é 35-45cm/min). Certifique-se de que a espessura da costura de solda dupla face seja uniforme e não haja recorte (a profundidade do rebaixo deve ser ≤ 0,5 mm e o comprimento deve ser ≤ 10% do comprimento total da costura de solda).

Pós-aquecimento e isolamento: Para aços de alta resistência (como EH36) ou quando a temperatura ambiente é inferior a 5 ℃, após a soldagem ser concluída, o tratamento de pós-aquecimento (a uma temperatura de 200 ~ 300 ℃, com um tempo de isolamento de 1 ~ 2 horas) é necessário para eliminar a tensão residual da soldagem e evitar rachaduras induzidas por hidrogênio (conforme CCS 'Especificação de classificação de navios de aço' 3.3.4).

5. Padrões de Inspeção e Aceitação de Qualidade - Ensaios Não Destrutivos (END): 100% de ensaios radiográficos (RT) devem ser realizados para os cordões de solda de soldagem dupla face. O RT deve ser realizado de acordo com GB/T 3323-2005 'Teste Radiográfico de Juntas Soldadas em Soldagem por Fusão de Metal', e é considerado qualificado no nível B (com graus de defeito não superiores ao nível II). (O UT também pode ser realizado, mas não tenho muito conhecimento sobre isso. Com certeza estudarei mais sobre como o UT conduz a inspeção quando tiver tempo.)

Inspeção de aparência: A superfície da costura de solda deve ser lisa e sem costuras, sem rachaduras, poros ou inclusões de escória. A altura excedente deve ser de 0 a 3 mm (para ranhura em formato de X) ou 0 a 4 mm (para ranhura em formato de V). A largura não deverá ser aumentada em mais de 2mm de cada lado em relação ao sulco (Anexo 1 do “Código de Classificação de Navios de Aço”).

6. Pontos-chave para controle de qualidade e problemas comuns a serem evitados: Limpeza insuficiente da raiz: Isto pode resultar em fusão incompleta na raiz. É necessário confirmar a profundidade de limpeza através da reinspeção UT (≥ 80% da espessura da placa) e verificar o formato utilizando medidores especiais (como medidores de ranhura).

Trincas induzidas por hidrogênio: Ao soldar aço de alta resistência, é necessário controlar rigorosamente a temperatura de pré-aquecimento (≥100℃) e a temperatura intercalar (≤250℃) para evitar trincas a frio.

Controle de retrabalho: Caso sejam detectados defeitos durante a inspeção, o retrabalho deverá ser realizado de acordo com os requisitos do CCS 'Teste de Qualificação do Processo de Soldagem para Navios' (o número de retrabalhos para a mesma área não deve exceder 2 vezes). Após o retrabalho, os testes UT/RT devem ser realizados novamente.

Conclusão

As especificações técnicas estabelecidas pela Sociedade Classificadora da China para o processo de formação de limpeza de raiz de soldagem dupla face são 'restrições duras' para a qualidade da construção naval. Através da correspondência de materiais, otimização de ranhuras, controle do processo de remoção de raízes e inspeções rigorosas, é possível garantir efetivamente a penetração total da costura de solda, aumentando assim a segurança e a confiabilidade da estrutura do navio.