Soldadura de reparação: como reparar uma fissura para que não volte
Uma soldadura de reparação é mais difícil do que a original. O chanfro está numa peça rígida, o aço é muitas vezes desconhecido e a causa da fissura continua lá. Segue a ordem de trabalho para uma fissura em aço, ferro fundido ou alumínio; os remendos em troços podres e o enchimento de superfícies gastas estão na página de reparações e recuperação.
Resposta curta
Soldar uma reparação é remover o defeito por completo e substituí-lo por metal depositado são, em condições não piores do que as da junta original. Para uma fissura: encontrar as pontas reais com líquidos penetrantes (PT) ou partículas magnéticas (MT), furar logo depois delas com 3–4 mm, rebarbar ou goivar um chanfro em V ou U até metal são, voltar a verificar o chanfro, pré-aquecer ao valor da calculadora de pré-aquecimento (S355J2, 20 mm, adição de baixo hidrogénio: 75 °C), soldar em troços curtos das pontas para o centro, manter a temperatura entre passes entre a de pré-aquecimento e 250 °C e voltar a controlar a reparação — nos aços temperáveis não antes de 24–48 h depois de soldar.
Reparar uma fissura passo a passo
- Identificar o material e a causa. A qualidade e o carbono equivalente vêm do certificado ou de uma análise (calculadora de CE e CET); a causa, de onde e quando a fissura apareceu: a quente, a frio ou por fadiga. Uma fissura cuja causa continua lá volta ao mesmo sítio.
- Encontrar as pontas. Rebarbar a superfície até metal limpo: a ponta visível raramente é a real. PT (ISO 3452-1) serve em qualquer metal; MT (ISO 17638) só em aço ferromagnético, mas mostra também fissuras logo abaixo da superfície. Marcar as pontas com o punção.
- Furar as pontas: 3–4 mm logo depois de cada uma, para que a ponta saia com a apara e não fique no metal. Os furos passam a fazer parte do chanfro e são soldados com ele.
- Escavar até metal são. Rebarbagem ou goivagem a arco-ar em todo o comprimento e profundidade da fissura. Chanfro em V ou U de fundo arredondado, aberto o bastante para o eléctrodo chegar ao fundo — cerca de 60° com eléctrodo, 50–60° com MAG, como numa junta topo a topo nova —, com as pontas a sair em rampa suave. Uma fissura em toda a espessura leva uma preparação completa com talão e folga (preparação de bordos). As faces goivadas rebarbam-se até metal limpo.
- Verificar o chanfro. PT ou MT no chanfro limpo. Qualquer indicação: rebarbar mais fundo e verificar de novo. Registar o comprimento e a profundidade da escavação — fazem falta ao registo e ao cálculo do material de adição.
- Pré-aquecer. O valor vem da calculadora, não do hábito. O chanfro de reparação é segurado pela peça toda e está mais constrangido do que a junta original, por isso o valor calculado é o mínimo. Aquecer uma faixa larga e confirmar com lápis térmico dos dois lados do chanfro. O tempo de arrefecimento confirma-se na calculadora de t8/5.
- Soldar com uma sequência. Adição de baixo hidrogénio; eléctrodos básicos ressecados segundo a tabela de secagem de eléctrodos. Primeiro os furos e as pontas, depois troços curtos para o centro; cordões direitos camada a camada, escória retirada de cada um, todas as crateras cheias.
- Manter a temperatura entre passes. Nem abaixo do pré-aquecimento nem acima de cerca de 250 °C no aço estrutural corrente — é o limite superior que a calculadora também usa. O inox austenítico fica abaixo de cerca de 150 °C e o alumínio da série 6xxx abaixo de cerca de 120 °C.
- Controlar a reparação acabada. Primeiro à vista, depois PT ou MT no cordão e no metal à volta, e UT para defeitos internos em secções espessas. Nos aços de carbono equivalente alto o controlo final não vem antes de 24–48 h depois de soldar: as fissuras a frio precisam de tempo. A aceitação é a da soldadura original, e as fissuras não são admitidas em nenhum nível de qualidade da ISO 5817.
- Registar. Onde, com que comprimento e profundidade; END antes e depois; pré-aquecimento e temperatura entre passes medidos; material de adição, soldador e WPS.
Pré-aquecimento na reparação: valores da calculadora
Alguns aços e espessuras calculados com a fórmula da calculadora. O hidrogénio pesa tanto como a espessura: no S355J2 de 20 mm, passar de HD 4 para HD 12 (eléctrodo de rutilo) sobe o pré-aquecimento de 75 para 120 °C.
| Espessura, mm | S235JR CET 0,25 · HD 12, °C | S355J2 CET 0,34 · HD 4, °C | S355J2 CET 0,34 · HD 12, °C | S460N CET 0,42 · HD 4, °C |
|---|---|---|---|---|
| 10 | — | 35 | 85 | 100 |
| 20 | 50 | 75 | 120 | 135 |
| 30 | 80 | 100 | 150 | 165 |
| 40 | 100 | 120 | 170 | 185 |
| 60 | 120 | 140 | 190 | 205 |
Entrega térmica 1,5 kJ/mm, resultado arredondado para cima a 5 °C — a mesma fórmula da calculadora (EN 1011-2, método B). «—» — pela fórmula não é preciso pré-aquecer. O CET de cada aço é o valor de partida da calculadora; numa reparação vale o CET do certificado ou de uma análise.
Reparação por material: tabela de decisão
A ordem de trabalho é a mesma; os pormenores mudam com o metal. Em detalhe: soldar ferro fundido, soldar alumínio e soldar aço inoxidável.
| Material | Encontrar a fissura e escavar | Pré-aquecimento e entre passes | Material de adição e técnica | Atenção a |
|---|---|---|---|---|
| Aço estrutural não ligado (S235, S355) | PT ou MT; rebarbar ou goivar a arco-ar, chanfro em V ou U, faces goivadas rebarbadas até metal limpo | Pela calculadora: S355J2, 20 mm — 75 °C com HD 4, 120 °C com HD 12; entre passes desde o pré-aquecimento até 250 °C | Eléctrodo básico ou fio maciço MAG de resistência igual; cordões direitos das pontas furadas para o centro | A causa: uma fissura de fadiga volta se o pormenor ficar igual |
| Aço de alta resistência ou espesso (S460 e acima, mais de 30 mm) | De preferência MT; escavar toda a profundidade, a fissura vai mais fundo do que parece | Nunca abaixo do valor calculado: S460N, 40 mm, HD 4 — 185 °C; o chanfro de reparação está mais constrangido do que a junta original | Só consumíveis de baixo hidrogénio (HD 5 ou menos), básicos ressecados; t8/5 dentro da janela do fabricante do aço | As fissuras a frio aparecem horas depois: controlo final às 24–48 h |
| Aço inoxidável austenítico (1.4301, 1.4404) | Só PT — MT não funciona em aço austenítico; rebarbar com discos usados só em inox | Sem pré-aquecimento; entre passes abaixo de cerca de 150 °C | Material de adição da mesma qualidade, graus L (C abaixo de 0,03 %); pouca entrega térmica, cordões curtos | Sensibilização entre 450 e 850 °C; remover as cores de revenido depois de soldar |
| Ferro fundido cinzento e nodular, método a frio | PT, ou aquecer um pouco a peça oleosa — o óleo que sai desenha a fissura; furos de 3–4 mm, chanfro em U de fundo arredondado, queimar o óleo | Sem pré-aquecimento; o cordão seguinte só quando a peça se aguenta à mão | Ni-CI ou NiFe-CI (EN ISO 1071), cerca de 25 A por mm de diâmetro, cordões de 20–40 mm, martelar cada um a quente | A ZTA passa a ferro fundido branco: a reparação aguenta mas não se maquina |
| Ferro fundido, método a quente | Como no método a frio | A peça inteira a 500–600 °C, mantida durante o trabalho, arrefecimento lento no forno durante horas | Soldadura oxiacetilénica com vareta de ferro fundido e fluxo | É preciso forno; o único caminho para uma junta que se maquina como a peça |
| Ligas de alumínio | PT; óxido fora com escova de inox reservada ao alumínio, escavar com fresa de metal duro | Só aquecimento moderado; série 6xxx no máximo cerca de 120 °C e não mais de 15 min | TIG em corrente alterna ou MIG; 5356 ou 5183 para 5xxx, 4043 ou 5356 para 6xxx, 4043 para peças fundidas | O calor anula o endurecimento por envelhecimento da 6xxx na ZTA — a zona reparada fica mais fraca |
| Aço vazado | PT ou MT; as cavidades de fundição sob a superfície são muitas vezes maiores do que a indicação — escavar até o chanfro estar são | Como o aço laminado da mesma composição: CE ou CET do certificado e depois a calculadora | Material de adição de baixo hidrogénio, de acordo com a composição | Se a peça foi tratada termicamente, a sua especificação pode exigir tratamento térmico depois da reparação |
Documentação, WPS e procedimento
Numa peça fabricada segundo uma norma, a reparação solda-se por um WPS como qualquer soldadura de produção. Se o processo, o grupo de material, a espessura e a posição do chanfro de reparação cabem no domínio de uma qualificação existente (WPQR segundo a ISO 15614-1), vale o WPS original; outro processo ou um chanfro fora desse domínio precisam de procedimento qualificado próprio. Num sistema de qualidade segundo a ISO 3834 a reparação é uma não conformidade: instrução de reparação escrita, nova inspecção pelos requisitos originais e um registo. Reparar sem papéis serve para um suporte no seu próprio quintal, não para uma peça que outra pessoa tem de aceitar.
Quando não fazer soldadura de reparação
- Equipamentos sob pressão e peças que trabalham sob pressão — só por uma entidade e um procedimento aceites pela regulamentação aplicável, com inspecção. Não é trabalho de oficina feito de passagem.
- Equipamentos de elevação, peças de travões e de direcção e tudo o que, ao falhar, possa ferir alguém: substituir.
- Fissuras de fadiga sem mudar o projecto. A soldadura repõe o mesmo entalhe e a fissura volta. Primeiro a causa — carga, pormenor, rigidez — com o projectista.
- Peças temperadas e tratadas termicamente — molas, engrenagens cementadas, veios temperados e revenidos. O calor da soldadura destrói o tratamento e a ZTA tempera. Só com um procedimento que inclua tratamento térmico depois; senão, substituição.
- Ferro fundido branco e peças coquilhadas são praticamente insoldáveis; o ferro fundido queimado por anos de serviço a quente volta a fissurar junto a cada cordão.
- Um sítio já reparado duas vezes. O aço ali foi sobreaquecido duas vezes e está frágil.
- Aço que não se consegue identificar. Sem CE não há valor de pré-aquecimento; primeiro uma análise ou pelo menos uma medição de dureza.
Erros na reparação: causa, verificação, remédio
Oito erros pela ordem em que acontecem durante uma reparação.
| # | Causa | Como verificar | O que fazer |
|---|---|---|---|
| 1 | Fissura soldada por cima sem escavar | Uma linha ou uma indicação PT no fundo do chanfro | Escavar até metal são e confirmar com PT ou MT antes do primeiro cordão |
| 2 | Pontas da fissura por encontrar ou por furar | Em poucos dias uma fissura nova continua para lá do fim da reparação | Encontrar as pontas reais com PT, furar 3–4 mm logo depois de cada uma, incluir os furos no chanfro |
| 3 | Pré-aquecimento baixo ou com o maçarico num ponto | Lápis térmico ou termómetro de contacto dos dois lados do chanfro, não só na superfície ao lado | Aquecer por igual uma faixa larga até ao valor da calculadora e mantê-lo em todos os passes |
| 4 | Eléctrodos básicos húmidos | Arco a cuspir, poros finos à superfície, no dia seguinte uma fissura transversal ou na ZTA | Ressecar a 300–350 °C durante 2 h e guardar depois em estufa portátil a 100–150 °C |
| 5 | Controlo final logo após o último passe | «Sem indicações» uma hora depois de soldar | Em aços de carbono equivalente alto, END final não antes de 24–48 h depois de soldar |
| 6 | Fissura de fadiga ressoldada com o mesmo pormenor | Fissura no pé do cordão, num furo ou recorte sob carga variável, marcas de praia na fractura | Apurar a carga e mudar o pormenor com o projectista; a soldadura sozinha repõe o mesmo entalhe |
| 7 | Terceira reparação no mesmo sítio | Restos de reparações antigas, zona dura e frágil | Substituir a peça ou o troço: aço sobreaquecido duas vezes é frágil |
| 8 | Eléctrodo de aço em ferro fundido | Poucos dias depois uma fissura ao longo da linha de fusão, a broca escorrega no cordão | Eléctrodo de níquel, cordões curtos, martelagem |
Para continuar
Porque se formam as fissuras e como se numeram num relatório: fissuras no cordão. O que encontra e o que não vê cada método de inspecção: a tabela do catálogo de defeitos de soldadura. Remendos, enchimento e reparações de estruturas e máquinas: reparações e recuperação. Os números para o seu aço: pré-aquecimento, carbono equivalente e tempo de arrefecimento t8/5.
Perguntas frequentes
Pode-se soldar uma fissura por cima, sem a escavar?
Não. A ponta da fissura fica debaixo do cordão novo e a fissura continua a crescer a partir dela. A fissura escava-se até metal são, o chanfro verifica-se com líquidos penetrantes ou partículas magnéticas e só então se solda.
Que diâmetro têm os furos nas pontas da fissura?
3–4 mm, logo depois de cada ponta, quando os líquidos penetrantes mostraram onde a fissura acaba de facto. O furo elimina a ponta aguda; depois passa a fazer parte do chanfro de reparação e é soldado com ele.
Que pré-aquecimento pede uma soldadura de reparação?
Pelo menos o da junta original, calculado a partir do CET, da espessura, do hidrogénio e da entrega térmica. Para S355J2 de 20 mm a 1,5 kJ/mm a calculadora dá 75 °C com material de adição de baixo hidrogénio (HD 4) e 120 °C com eléctrodo de rutilo (HD 12). O chanfro de reparação está mais constrangido do que a junta original, por isso o valor calculado é o mínimo.
Quando se controla a soldadura de reparação?
À vista e com líquidos penetrantes logo a seguir, mas nos aços de carbono equivalente alto os END finais fazem-se não antes de 24–48 h depois de soldar, porque as fissuras a frio aparecem com atraso. O tempo de espera real é fixado pela norma do produto ou pelo plano de inspecção.
Uma reparação precisa de WPS próprio?
Nem sempre. Se o processo, o grupo de material, a espessura e a posição da reparação cabem no domínio de uma qualificação existente (WPQR segundo a ISO 15614-1), solda-se por esse WPS. Outro processo, um chanfro fora do domínio de espessuras ou outro material exigem qualificação própria.
Ferro fundido: reparação a frio ou a quente?
A frio — eléctrodos Ni ou NiFe, cordões curtos de 20–40 mm e martelagem — para a maioria dos suportes e carcaças. A quente, com a peça inteira a 500–600 °C e arrefecimento lento no forno, quando a zona reparada tem de ser maquinada depois.
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