Entre os processos de soldagem automática mais utilizados e eficientes na indústria pesada moderna e na fabricação de tubos de aço, um ésoldagem a arco submerso(SERRA). Sendo uma tecnologia madura, o SAW apresenta características como arco submerso, proteção de fluxo, penetração profunda, qualidade de soldagem estável e menos respingos. Ao contrário dos métodos de soldagem MIG e TIG (arco aberto), todo o arco e poça fundida da soldagem por arco submerso são completamente cobertos e protegidos por fluxo, isolando assim a área de soldagem do ar e evitando defeitos de oxidação. Desde o início da produção industrial, a soldagem por arco submerso tornou-se o principal processo de soldagem para tubos soldados em espiral, estruturas de aço de paredes espessas, vasos de pressão, fabricação de caldeiras, construção naval e fabricação de equipamentos de grande porte. Devido à sua adequação para soldagem de chapas espessas, forte capacidade de corrente e facilidade de automação, a soldagem por arco submerso ocupou uma posição insubstituível na fabricação da indústria pesada.
Definição Básica e Princípio de Funcionamento
A soldagem por arco submerso é um processo de soldagem por arco automático ou semi{0}}automático que usa arame sólido como material de enchimento efluxocomo meio protetor. A principal característica deste processo é que durante o processo de soldagem, o arco é coberto pela camada de fluxo e nenhuma chama aberta pode ser vista. Toda a reação metalúrgica da soldagem é concluída em um ambiente selado de proteção de escória.
Seu princípio de funcionamento pode ser dividido em quatro etapas: ignição do arco, fusão por calor, reação metalúrgica e proteção contra formação de escória. Quando a máquina de solda é iniciada, o curto-circuito entre o fio de solda e a peça gera uma corrente transitória, acendendo assim o arco. Ao mesmo tempo, o calor do arco-de alta temperatura derrete o fluxo circundante, o fio de soldagem e o material de base. O fluxo derretido forma uma camada de escória líquida viscosa e densa que pode cobrir completamente a poça fundida de alta-temperatura. Esta camada de escória pode isolar o oxigênio, o nitrogênio e o vapor de água do ar, evitando que gases nocivos entrem na costura de solda. Ao mesmo tempo, uma série de reações metalúrgicas complexas ocorrem entre a escória fundida e o aço fundido, como desoxidação, dessulfurização e desfosforização, purificando assim a microestrutura da costura de solda e melhorando as propriedades mecânicas da junta de soldagem. Após o resfriamento, a escória líquida solidifica em uma casca dura na superfície da solda, que é fácil de remover e forma uma solda lisa e uniforme.
Os principais equipamentos e materiais do sistema SAW
Um sistema completo de soldagem por arco submerso consiste em equipamento de soldagem profissional, fio de soldagem e fluxo especial.
1. Equipamento de soldagem
O equipamento principal consiste principalmente em uma fonte de alimentação de soldagem automática, alimentador de fio, carrinho de soldagem ou sistema de pórtico móvel, fornecimento de fluxo e dispositivo de recuperação. A fonte de alimentação de soldagem fornece corrente e tensão estáveis para garantir a combustão contínua e estável do arco. O alimentador automático de arame pode controlar com precisão a velocidade de alimentação do arame e combiná-la com a velocidade do movimento de soldagem para evitar interrupção do arco e poça de fusão instável. O carrinho móvel aciona a pistola de soldagem para se mover a uma velocidade uniforme, garantindo a consistência da largura da solda e da profundidade de penetração. Além disso, o sistema automático de circulação de fluxo pode conseguir a propagação e recuperação automática do fluxo, não só garantindo proteção contínua durante o processo de soldagem, mas também melhorando a utilização do material e reduzindo assim os custos de produção.
2. Fio de soldagem e fluxo
A soldagem por arco submerso depende do efeito combinado do fio de soldagem e do fluxo para alcançar a otimização metalúrgica. O fio de soldagem fornece metal de adição e elementos de liga, enquanto o fluxo serve como agente protetor, desoxidante e de remoção de impurezas. Diferentes tipos de aço, como aço carbono, aço de baixa{2}}liga e alta{3}}resistência e aço para dutos, exigem fluxos neutros, ácidos ou alcalinos correspondentes. Entre eles, os fluxos alcalinos têm uma capacidade de remoção de impurezas relativamente forte, o que pode melhorar significativamente a tenacidade a baixas-temperaturas e a resistência a trincas da solda, e são adequados para soldagem de dutos-de alto padrão e vasos de pressão; os fluxos ácidos têm bom desempenho de processo, arco estável e bela formação de solda e são usados principalmente para soldagem de aço estrutural comum.
Processo Tecnológico Completo de Soldagem por Arco Submerso
1. Preparação pré-de soldagem
O tratamento-pré-solda é uma etapa crucial para garantir a qualidade da solda. Primeiramente, a superfície do produto e a área de solda devem ser cuidadosamente limpas, removendo ferrugem, incrustações de óxido, manchas de óleo, umidade e outras impurezas para evitar defeitos como poros, inclusões de escória e rachaduras causadas por impurezas. Em segundo lugar, o fluxo deve ser seco a uma temperatura específica alta para remover o vapor de água interno, reduzindo assim o teor de hidrogênio na costura de solda e evitando trincas a frio induzidas por hidrogênio. Além disso, o operador precisa ajustar a folga do conjunto de soldagem e o ângulo de soldagem de acordo com a espessura da chapa e os padrões de soldagem para garantir uma camada de penetração uniforme e uma boa fusão.
2. Configurações de parâmetros e soldagem de teste
Antes do processo formal de soldagem, a equipe precisa definir os principais parâmetros do processo, incluindo corrente de soldagem, tensão, velocidade de movimento do arco e comprimento do fio, etc. a tensão controla a largura do cordão de solda e a aparência do cordão de solda; a velocidade do movimento do arco afeta a eficiência da soldagem e a qualidade da fusão. Se os parâmetros não corresponderem corretamente, isso poderá resultar em profundidade de penetração insuficiente, queima-, fusão incompleta ou formação irregular de solda. Para garantir a estabilidade dos parâmetros e o desempenho qualificado da soldagem na produção em grande-escala, a soldagem experimental deve ser realizada.
3. Soldagem formal e proteção de fluxo
Durante o processo de soldagem formal, o dispositivo de fornecimento de fluxo espalha uniformemente o fluxo na costura de solda, formando uma espessura suficiente da camada de fluxo. O fio de soldagem é alimentado continuamente e o arco elétrico queima de forma estável sob a camada de fluxo. O arco elétrico-de alta temperatura derrete o material de base e o fio de soldagem, formando uma poça derretida. Ao mesmo tempo, após a fusão do fluxo, forma-se uma camada protetora de escória, isolando o ar e completando a purificação metalúrgica. O carrinho de soldagem avança a uma velocidade constante para obter soldagem contínua e-de longa distância. Para tubos soldados em espiral e estruturas de aço com paredes-espessas, geralmente é usada a soldagem por arco submerso-de dupla face. A solda interna é feita primeiro, seguida pela solda externa, para garantir penetração completa e uma estrutura de solda densa.
4. Tratamento e inspeção pós{1}}soldagem
Após a conclusão da soldagem, aguarde o resfriamento natural e remova a casca de escória da superfície. A superfície da solda é lisa e plana, com boa qualidade de conformação. Para produtos de alta-qualidade, como tubos de aço e vasos de pressão, são necessários testes não destrutivos-pós-soldagem, como testes ultrassônicos e detecção de falhas por raios X-, para detectar rachaduras internas, inclusões de escória e defeitos de fusão incompletos. Ao mesmo tempo, testes de propriedades mecânicas, como testes de tração e testes de impacto, precisam ser realizados para verificar se a resistência e a tenacidade da solda atendem aos padrões industriais.
Principais vantagens tecnológicas
No processo de produção industrial, a soldagem por arco submerso apresenta vantagens técnicas insubstituíveis na soldagem de chapas grossas e soldagem de cordões de solda longos. Em primeiro lugar, o sistema de proteção de fluxo pode isolar completamente o ar, resultando em um teor muito baixo de gás dentro da costura de solda e em uma estrutura interna densa com excelentes propriedades mecânicas. Em segundo lugar, a soldagem por arco submerso pode suportar altas correntes e atingir grande entrada de calor, tendo boa capacidade de penetração e é particularmente adequada para soldagem de placas espessas que não pode ser concluída por processos de soldagem comuns. Além disso, este método de soldagem automática possui alta eficiência de produção, processo de soldagem estável, baixa taxa de defeitos e muito pouca dependência do trabalho humano. Quarto, a poluição causada pela fumaça da soldagem é significativamente reduzida, melhorando-o ambiente de trabalho e a segurança no local. Quinto, a costura de solda é lisa e uniforme, quase sem respingos, reduzindo significativamente a carga de trabalho de retificação e processamento fino subsequentes e melhorando a eficiência da produção.
Limitações
Embora a soldagem por arco submerso tenha vantagens significativas, ela também apresenta certas limitações técnicas. Devido à necessidade de cobertura de fluxo durante o processo de soldagem, a soldagem por arco submerso é adequada apenas para soldagem plana e soldagem horizontal, e não pode alcançar soldagem em-posição completa, como soldagem vertical e soldagem aérea. Portanto, existem limitações posicionais. Além disso, a soldagem por arco submerso não é adequada para soldagem de placas finas porque a entrada de calor da soldagem por arco submerso é muito grande, o que pode causar deformação ou queima da placa.{4}} Ao mesmo tempo, devido ao grande tamanho do equipamento de soldagem, ele não é adequado para pequenas peças de trabalho- complexas e de formato irregular, bem como para cenários de construção móvel. Na produção real, deve ser realizado um controle estrito do processo principal: controlar rigorosamente a temperatura de secagem do fluxo para evitar rachaduras induzidas por hidrogênio; combinar com precisão a corrente e a tensão para evitar que o eletrodo não penetre ou superaqueça; garantir uma cobertura uniforme do fluxo para evitar a intrusão de ar; controlar razoavelmente a velocidade de soldagem para estabilizar a formação de solda.
Principais aplicações industriais
A soldagem a arco é amplamente utilizada nas áreas de fabricação da indústria pesada, onde são necessários altos padrões de qualidade e eficiência.
1. Na indústria de tubos de aço, é um processo de soldagem especializado para tubos soldados em espiral e tubos soldados com costura longitudinal de grande-diâmetro e é amplamente utilizado em oleodutos e gasodutos de longa distância-, oleodutos municipais de abastecimento de água e oleodutos de engenharia de energia eólica.
2. Na indústria de estruturas de aço pesadas, a tecnologia de soldagem por arco submerso é usada para placas de aço de pontes, estruturas de suporte de carga-de construção e fabricação de máquinas portuárias.
3. Na fabricação de vasos de pressão e caldeiras, essa tecnologia é usada para soldagem de cilindros-de paredes espessas para garantir alta-tolerância à pressão e estanqueidade ao ar.
4. No campo da construção naval e da engenharia naval, a soldagem por arco submerso pode garantir a estabilidade estrutural e a resistência à corrosão das placas de aço do corpo do navio e dos componentes da plataforma offshore.
Com o desenvolvimento contínuo da automação e da fabricação inteligente, a tecnologia de soldagem por arco submerso está evoluindo gradualmente em direção ao ajuste inteligente de parâmetros, soldagem colaborativa robótica e soldagem eficiente, aumentando ainda mais a eficiência da produção industrial.
A soldagem por arco submerso é um processo de soldagem eficiente, de alta{0}}qualidade e altamente automatizado que realiza a soldagem por meio da proteção de fluxo e da purificação metalúrgica. Ao contrário da soldagem por arco ranhurado tradicional, a soldagem por arco submerso utiliza fluxo granular para proteção, permitindo a soldagem fechada, eliminando efetivamente defeitos de porosidade e purificando o metal de solda, resultando em melhores propriedades mecânicas. Possui vantagens significativas, como penetração profunda, processo estável, aparência estética da solda e baixa taxa de defeitos. É particularmente adequado para chapas grossas, soldas longas e produção industrial em grande-escala.
Embora tenha certas limitações nas posições de soldagem e soldagem de placas finas, ainda mantém uma posição dominante na indústria pesada, fabricação de dutos, produção de vasos de pressão e engenharia de estruturas de aço. No futuro, com a inovação contínua na tecnologia de soldadura e nos sistemas de controlo automático, a soldadura por arco submerso alcançará maior eficiência de soldadura, menores taxas de defeitos e desempenho de soldadura mais estável, continuando a ser um processo de soldadura central que apoia a construção de infra-estruturas industriais modernas.
