A soldagem de tubos de aço laminados a quente requer adesão estrita a procedimentos especializados para garantir a integridade e a longevidade estruturais. A qualidade das juntas soldadas afeta significativamente o desempenho geral desses componentes industriais de alto valor, particularmente em aplicações críticas, como transporte de petróleo e gás, vasos de pressão e suportes estruturais. Este guia abrangente descreve os requisitos críticos para alcançar resultados ideais de soldagem com tubos de aço.
Requisitos de preparação pré-liquidação
A preparação adequada é a base de operações de soldagem bem -sucedidas para tubos de aço. Antes do início de qualquer soldagem, várias etapas cruciais devem ser seguidas:
Preparação de superfície e limpeza
As superfícies de tubo com laminação a quente devem ser bem limpas para remover todos os contaminantes que podem comprometer a integridade da solda. Isso inclui:
Limpeza mecânica usando escovas de arame ou trituradores para remover a ferrugem da superfície
Limpeza química para eliminar óleos e graxas
Remoção da escala de moinho através de processos de jateamento de areia ou decapagem
Eliminação de qualquer umidade que possa causar fragilização de hidrogênio
Protocolos de pré -aquecimento
A pré-aquecimento é essencial para os tubos de paredes mais espessas (normalmente acima de 19 mm) e para graus de aço de liga contendo maior teor de carbono. Este processo:
Reduz o choque térmico e evita rachaduras frias
Diminui a taxa de resfriamento na zona afetada pelo calor (HAZ)
Minimiza tensões residuais que podem levar à deformação
Ativa a difusão de hidrogênio da área de solda
As temperaturas de pré -aquecimento normalmente variam de 100 ° C a 300 ° C, dependendo da especificação do material e da espessura da parede. Por exemplo, o material API 5L X65 geralmente requer pré -aquecimento a 150 ° C para espessuras de parede superiores a 25 mm.
Considerações de projeto conjunto
O projeto conjunto adequado é crítico para operações de soldagem de tubos. A configuração deve explicar:
Espessura do material e especificações de grau
Ângulos de ranhura apropriados (normalmente 60-75 °)
Dimensões da face da raiz e medições de lacunas de raiz
Acessibilidade para equipamentos de soldagem
Seleção do processo de soldagem
A escolha do método de soldagem apropriado afeta diretamente a qualidade e a durabilidade da junta final. Vários processos são adequados para tubos laminados a quente:
Métodos de soldagem comuns para tubo de aço
SMAW (soldagem de arco de metal blindado) : versátil para aplicações de campo, mas oferece taxas de deposição mais baixas
GTAW/TIG (soldagem a gás de tungstênio) : fornece precisão para passes de raiz e tubos de parede fina
GMAW/MIG (soldagem a arco de metal a gás) : oferece taxas de deposição mais altas para materiais mais espessos
FCAW (soldagem de arco com núcleo de fluxo) : Adequado para aplicações de campo com taxas de deposição mais altas
SAW (soldagem de arco submerso) : Ideal para a fabricação de lojas de tubos de maior diâmetro
Otimização de parâmetros de soldagem
Os parâmetros críticos devem ser controlados com precisão de acordo com as especificações do tubo:
Amperagem: deve corresponder à espessura e posição do material (normalmente 80-250A para smaw)
Tensão: afeta o comprimento e a penetração do arco (geralmente 20-30V para Gmaw)
Velocidade de viagem: impactos de entrada de calor e perfil de solda
Temperatura de interagem: normalmente mantida entre 100-250 ° C
Requisitos de tratamento térmico pós-solda
O tratamento térmico após a soldagem é frequentemente obrigatório, especialmente para aplicações de alta pressão em conformidade com os padrões ASME, API ou ISO:
Procedimentos de alívio do estresse
O tratamento térmico pós-solda (PWHT) desempenha várias funções críticas:
Reduz as tensões residuais que podem levar ao estresse por rachadura de corrosão
Temperamentos potencialmente frágeis de microestruturas na zona afetada pelo calor
Melhora a ductilidade e a tenacidade da articulação soldada
Aumenta a estabilidade dimensional no serviço de alta temperatura
Para tubos de aço de carbono (como ASTM A106 Grau B), as temperaturas típicas de alívio do estresse variam de 550 ° C a 650 ° C com tempos de retenção com base na espessura do material (aproximadamente 1 hora por 25 mm).
Seleção e compatibilidade consumíveis
Os materiais de soldagem devem ser cuidadosamente combinados com as propriedades do metal base:
Requisitos de metal de enchimento
Os critérios de seleção incluem:
Composição química compatível com o material do tubo de aço
Resistência à tração igual ou maior em comparação com o material base
Propriedades de impacto apropriadas para a temperatura de serviço
Corrosão Matindo ou excedendo o material base (especialmente para aplicações de serviço azedo por NACE MR0175)
Os metais de enchimento comuns para tubos de aço carbono incluem E7018 para SMAW e ER70S-6 para processos GMAW.
Seleção de gás de proteção
Para processos que requerem blindagem de gás externa:
Argon: fornece excelente estabilidade de arco para GTAW
Misturas de argônio/CO2 (normalmente 75%/25%): padrão para GMAW de aço carbono
Misturas de hélio/argônio: para aplicações especializadas que requerem maior entrada de calor
Controle e inspeção de qualidade
Testes rigorosos garantem que as juntas soldadas atendam aos padrões do setor:
Métodos de exame não destrutivos
Teste radiográfico (RT) : necessário para juntas críticas por API 1104 ou ASME B31.3
Teste ultrassônico (UT) : Preferido para tubos de paredes grossas
Inspeção de partículas magnéticas (MPI) : Para detecção de trincas de superfície
Teste de Penetrante Líquido (PT) : Para identificar defeitos de superfície em materiais não magnéticos
Requisitos de teste mecânico
A verificação da integridade conjunta normalmente inclui:
Teste de tração para confirmar a força adequada
Teste de dobra para verificar a ductilidade
Teste de impacto para aplicações com serviço de baixa temperatura
O teste de dureza para garantir que os valores permaneçam dentro de faixas aceitáveis (normalmente abaixo de 250 hv para tubo de aço carbono em serviço azedo)
Estratégias de controle de deformação
Minimizar a distorção durante a soldagem requer um planejamento cuidadoso:
Sequenciamento estratégico de passes de solda (normalmente usando padrões de soldagem equilibrados)
Aplicação de ferramentas adequadas de fixação e alinhamento
Técnicas de soldagem intermitentes para grandes montagens
Métodos de soldagem para trás para distribuir a entrada de calor de maneira mais uniforme
Considerações especiais para tubos de aço de liga
Tubos de alta liga requerem precauções adicionais:
Controle rigoroso das temperaturas de pré -aquecimento e interagem
Seleção de processos de soldagem de baixo hidrogênio
Ciclos mais precisos de tratamento térmico pós-soldado
Proteção aprimorada contra a contaminação atmosférica durante a soldagem
Metais de enchimento especializados que combinam com a composição exata do material base
Conclusão
A soldagem de tubos de aço enrolada a quente exige atenção meticulosa à preparação, seleção de processos, compatibilidade do material e tratamento pós-soldado. A adesão a esses requisitos garante as articulações que mantenham as vantagens inerentes à construção de tubos enquanto oferecem a força necessária, a resistência à corrosão e a vida útil para aplicações industriais críticas. Sempre consulte códigos aplicáveis como a API 1104, ASME B31.3 ou ISO 15614 ao desenvolver procedimentos de soldagem para aplicações específicas de pipeline.
