Na fabricação de aço estrutural, a qualidade da soldagem afeta diretamente a resistência, durabilidade e segurança da estrutura final. Para componentes estruturais críticos, ligas de aço, placas de aço espessas e juntas soldadas altamente restritas, o pré-aquecimento adequado antes da soldagem e o tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) podem desempenhar um papel importante no controle de fissuras, reduzindo a tensão residual e melhorando o desempenho geral das juntas soldadas.

1. Por que o pré-aquecimento é importante antes da soldagem?

O pré-aquecimento refere-se ao aquecimento do metal base ao redor da área de solda a uma temperatura especificada antes do início da soldagem. A temperatura de pré-aquecimento necessária depende de fatores como tipo de aço, equivalente de carbono, espessura do material, consumíveis de soldagem, restrição de junta, processo de soldagem e temperatura ambiente.

Os principais benefícios do pré-aquecimento incluem:

Reduza o risco de rachaduras induzidas por hidrogênio

O pré-aquecimento diminui a taxa de resfriamento da solda e da zona afetada pelo calor (HAZ). Isto dá ao hidrogênio difusível mais tempo para escapar da junta soldada e reduz a formação de microestruturas duras e quebradiças.

Como resultado, o risco de fissuração induzida por hidrogénio e de fissuração a frio pode ser significativamente reduzido.

Reduza o estresse residual da soldagem

Durante a soldagem, o aço próximo à solda é aquecido rapidamente enquanto o material circundante permanece relativamente frio. Esta diferença de temperatura cria gradientes térmicos, deformação e tensões residuais.

O pré-aquecimento adequado reduz a diferença de temperatura entre a área de solda e o aço circundante, permitindo que a junta soldada esfrie de forma mais gradual e uniforme.

Isto ajuda a reduzir o estresse de soldagem e minimiza a possibilidade de rachaduras e distorções.

Reduza os efeitos de restrição articular

Juntas soldadas altamente restringidas são mais suscetíveis a trincas porque a contração durante o resfriamento não pode ocorrer livremente.

O pré-aquecimento pode reduzir a severidade da contração térmica e é particularmente útil para placas espessas, juntas complexas e conexões altamente restritas.

Em muitos casos, aumentar a temperatura de pré-aquecimento adequada pode ajudar a reduzir a probabilidade de rachaduras na solda.

2. Como deve ser determinada a temperatura de pré-aquecimento?

A seleção das temperaturas de pré-aquecimento e de interpasse não deve ser baseada apenas na espessura do material.

Vários fatores devem ser considerados, incluindo:

• Classe de aço e composição química

• Equivalente de carbono

• Espessura da placa

• Consumíveis de soldagem

• Processo de soldagem

• Configuração conjunta

• Restrição estrutural

• Temperatura ambiente

• Entrada de calor

• Códigos de soldagem aplicáveis ​​e especificações de projeto

O aquecimento uniforme é igualmente importante.

A temperatura de pré-aquecimento deve ser razoavelmente uniforme em toda a espessura do aço e ao longo da área de solda. O aquecimento desigual pode criar stress térmico adicional em vez de o reduzir.

Para pré-aquecimento local, a área aquecida deve estender-se suficientemente além de ambos os lados da solda para garantir uma distribuição de temperatura estável e uniforme.

A largura exata de aquecimento e a temperatura devem sempre seguir a especificação do procedimento de soldagem aplicável ( WPS ), os requisitos de engenharia e os padrões de soldagem relevantes.

3. Por que o tratamento térmico pós-soldagem é importante?

O tratamento térmico pós-soldagem é realizado após a soldagem para controlar a tensão residual, reduzir o teor de hidrogênio e melhorar a microestrutura e as propriedades mecânicas das juntas soldadas.

Dependendo do tipo de aço, espessura, condições de serviço e especificação de soldagem, o tratamento térmico pós-soldagem pode proporcionar vários benefícios.

Remoção de Hidrogênio

Após a soldagem, o hidrogênio difusível pode permanecer no metal de solda e na zona afetada pelo calor.

Para certos aços e juntas soldadas críticas, um tratamento controlado de remoção de hidrogênio em baixa temperatura pode ser aplicado logo após a soldagem.

O aquecimento da junta soldada por um período específico pode acelerar a difusão e liberação de hidrogênio, reduzindo assim o risco de fissuração retardada do hidrogênio.

A temperatura real e o tempo de retenção devem ser determinados de acordo com o tipo de aço, procedimento de soldagem, espessura da junta e padrões aplicáveis.

Redução da tensão residual de soldagem

A soldagem causa aquecimento e resfriamento altamente localizados. Como o componente soldado é restringido pelo material circundante e pela geometria da junta, as tensões residuais permanecem na estrutura após a soldagem.

O estresse residual excessivo pode contribuir para:

• Deformação de soldagem

• Concentração de estresse

• Desempenho de fadiga reduzido

• Aumento do risco de rachaduras

• Instabilidade dimensional

O tratamento térmico de alívio de tensões aquece o componente soldado a uma temperatura controlada e o mantém por um período especificado, permitindo que as tensões internas sejam redistribuídas e relaxadas.

Dependendo do tamanho do componente e dos requisitos do projeto, o tratamento térmico pode ser realizado em todo o componente ou localmente ao redor da junta soldada.

Melhoria da Microestrutura de Solda

Alguns aços-liga e aços de alta resistência podem desenvolver microestruturas endurecidas ou quebradiças na zona afetada pelo calor após a soldagem.

Se essas microestruturas permanecerem juntas com alta tensão residual e hidrogênio, a junta soldada poderá se tornar mais suscetível a trincas ou falhas frágeis.

O tratamento térmico apropriado pode ajudar a melhorar a estrutura metalúrgica da junta soldada e pode melhorar:

• Resistência

• Ductilidade

• Estabilidade dimensional

• Resistência a rachaduras

• Desempenho mecânico geral

4. Processo geral de pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem

Um processo típico de controle de qualidade de soldagem pode incluir:

Identificação do material → Revisão do procedimento de soldagem → Pré-aquecimento → Inspeção de temperatura → Soldagem → Controle de temperatura entre passes → Inspeção de soldagem → Remoção de hidrogênio ou PWHT quando necessário → Inspeção final

O controle de temperatura deve ser monitorado durante todo o processo de soldagem utilizando equipamento de medição apropriado.

Para projetos críticos de estruturas de aço, o procedimento de soldagem, a temperatura de pré-aquecimento, a temperatura entre passes e os requisitos de tratamento pós-soldagem devem ser claramente definidos na WPS aprovada e na documentação de qualidade do projeto.

5. O pré-aquecimento e o PWHT são necessários para todas as estruturas de aço?

Não.

Nem toda estrutura de aço soldada requer pré-aquecimento ou tratamento térmico pós-soldagem.

Se esses processos são necessários depende de fatores como:

• Classe de material de aço

• Equivalente de carbono

• Espessura da placa

• Importância estrutural

• Contenção conjunta

• Processo de soldagem

• Condições de serviço

• Padrões internacionais aplicáveis

• Requisitos de engenharia específicos do projeto

Para componentes comuns de aço carbono com seções relativamente finas e baixa restrição de junta, um tratamento térmico extenso pode não ser necessário.

No entanto, para chapas grossas, aços de alta resistência, aços-liga, elementos de suporte de carga críticos ou juntas soldadas altamente restringidas, o controle da temperatura torna-se muito mais importante.

Conclusão

O pré-aquecimento e o tratamento térmico pós-soldagem não são simplesmente procedimentos adicionais de soldagem. Quando exigido pelo material, projeto da junta, procedimento de soldagem ou especificação de engenharia, são medidas importantes de controle de qualidade para melhorar a confiabilidade das juntas soldadas de aço estrutural.

O controle adequado da temperatura pode ajudar a reduzir trincas induzidas pelo hidrogênio, controlar as taxas de resfriamento, reduzir a tensão residual, minimizar a distorção e melhorar a tenacidade e o desempenho geral das conexões soldadas.

Na ZSJH STEEL , os parâmetros de soldagem são controlados de acordo com procedimentos de fabricação aprovados, especificações de projeto, requisitos de materiais e padrões de qualidade aplicáveis. Desde a preparação do material e soldagem até a inspeção, tratamento de superfície e entrega final, fornecemos serviços integrados de fabricação de aço estrutural para projetos industriais e comerciais em todo o mundo.

Procurando um parceiro confiável na fabricação de aço estrutural?

Envie-nos seus desenhos, especificações técnicas ou requisitos de projeto. Nossa equipe de engenharia e produção pode oferecer suporte à fabricação de estruturas de aço personalizadas, soldagem, inspeção de qualidade, embalagem, entrega de exportação e orientação de instalação.