ANÁLISE DA SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM

EM PAINÉIS TÍPICOS NAVAIS

Alexandre Maioli Vasconcelos

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Naval e Oceânica da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Engenheiro.

Orientadora: Prof. Annelise Zeeman, D.Sc.

Co-Orientadora: Prof. Marta Tapia, D.Sc.

Rio de Janeiro

Agosto de 2014

ii

ANÁLISE DA SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM EM PAINÉIS TÍPICOS NAVAIS

Alexandre Maioli Vasconcelos

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO

DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE

ENGENHEIRO NAVAL E OCEÂNICO.

Examinada por:

________________________________________________

Prof. Annelise Zeeman, D.Sc.

________________________________________________

Prof. Marta Tapia, D.Sc.

________________________________________________

Prof. Julho Cesar Ramalho Cyrino, D.Sc.

________________________________________________

Engª. Ana Paula Costa, M.Sc.

________________________________________________

Dr. Isaías Quaresma Masetti, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

AGOSTO de 2014

iii

Vasconcelos, Alexandre Maioli

Análise de Sequência de Soldagem em Painéis Planos

Típicos Navais/ Alexandre Maioli Vasconcelos. – Rio de

Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2014.

XII, 134 p.: il.; 29,7 cm.

Orientadores: Annelise Zeeman, D.Sc., Marta Tápia D.Sc

Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/

Curso de Engenharia Naval e Oceânica, 2014.

Referencias Bibliográficas: p. 128.

1. Análise de Soldagem. 2. Métodos de construção de

painéis planos. 3. Descontinuidades de Soldagem. 4.Tensões

Residuais e Deformações. 5. Estudo de Caso. I. Zeeman,

Annelise et al Tapia, Marta. II. Universidade Federal do

Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia

Naval e Oceânica. III. Análise de Sequência de Soldagem em

Painéis Planos Típicos Navais.

iv

Agradecimentos

Primeiramente, gostaria de dedicar este trabalho à memória de meu pai, Walter

Dantas Vasconcelos Junior, que certamente torce muito por meu sucesso e por minha

felicidade. Agradeço à minha querida mãe, Maria Alice Maioli Vasconcelos, que desde

cedo batalha para a melhor educação, saúde e maior felicidade de seus dois filhos e que

sempre nos fortalece em momentos difíceis. Agradeço muito a minha querida irmã

Beatriz, que sempre esteve ao meu lado me ensinando, me educando e me incentivando.

Gostaria de agradecer a Professora Annelise Zeeman e a toda a sua equipe da

empresa Tecmetal por todo apoio, ajuda, dedicação ao meu projeto e conhecimento de

soldagem compartilhado. Também gostaria de agradecer à Professora Marta Tapia por

todo conhecimento compartilhado sobre a construção naval, e por todo apoio e ajuda no

processo.

Agradeço também a todos meus colegas de trabalho do setor de Newbuilding da

DNV por todos os conhecimentos práticos de campo. Em especial menção ao

Engenheiro Rafael Borges, com quem trabalhei junto por um ano e que sempre teve a

paciência e disponibilidade de trocar conhecimentos sobre a construção naval,

fundamentais para a realização deste projeto.

Por fim, meus agradecimentos a todos os amigos que fiz ao longo do curso e a

todos os professores do Departamento, que me ajudaram nesta campanha para me tornar

um Engenheiro Naval.

Alexandre Maioli Vasconcelos

Rio de Janeiro

Agosto de 2014

v

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte

dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Naval e Oceânico.

Análise da Sequência de Soldagem em Painéis Típicos Navais

Alexandre Maioli Vasconcelos

Agosto/2014

Orientadora: Professora Annelise Zeeman, D.Sc.

Co-orientadora: Professora Marta Tapia, D.Sc.

Curso: Engenharia Naval e Oceânica

As soldagens afetam diretamente a segurança e a qualidade da estrutura de um navio,

além da economia da construção naval. O uso de técnicas inadequadas de soldagem é

um dos principais fatores para que o retrabalho seja alto (acima de 40%) e

consequentemente a produtividade seja relativamente baixa, nos estaleiros da região do

Rio de Janeiro destinados principalmente à construção de navios de apoio às

plataformas. Existe a necessidade de se entender melhor os processos de soldagem

utilizados, as descontinuidades típicas e como as deformações na soldagem ocorrem. O

presente trabalho foca neste estudo, apontando técnicas existentes que minimizem as

distorções que geram problemas dimensionais em blocos de navios na edificação, com

especial foco nas sequencias de soldagem. Um estudo de caso em um estaleiro da região

foi realizado, com acompanhamento da soldagem na construção de um painel plano e

com medições de parâmetros de soldagem utilizados, para uma posterior análise da

qualidade e da sequência de soldagem utilizada. Adicionalmente, as soldagens foram

simuladas em um corpo de prova e macrografias foram geradas, tornando a análise de

caso mais confiável da soldagem. Adicionalmente, uma nova sequência de soldagem

foi proposta para uma melhoria em curto prazo na produtividade.

Palavras-chaves: Produtividade, Qualidade, Sequências de Soldagem, Distorções,

Estudo de Caso, Análise de Caso.

vi

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of

the requirements for the degree of Engineer.

WELDING SEQUENCY ANALYSIS IN SHIP FLAT PANELS

Alexandre Maioli Vasconcelos

Agosto/2014

Advisor: Prof. Annelise Zeeman, D.Sc.

Co-advisor: Prof. Marta Tapia, D.Sc.

Course: Naval Architecture

The welding directly affects the safety and the quality of a ship’s structure, in addition

to the shipbuilding economy. The use of improper welding techniques is a major factor

for rework to be high (above 40%) and consequently for productivity to be relatively

low in the shipyards of the Rio de Janeiro designed mainly for the construction of

supply vessels. Understanding better the welding processes used, the typical

discontinuities in welding, and how the distortions occur is definitely a need. The

present work focuses in this study, pointing existing techniques that minimize

distortions which generate dimensional problems in ships’ panels, with a special focus

on welding sequences. A case study at a shipyard in the region was carried out with

monitoring of welding and measurements of welding parameters used in a flat panel’s

assembly, for further analysis of the quality and the sequence of welding used.

Additionally, similar welds were simulated in a specimen and macrographs were

generated, making the analysis more reliable. Then, a new sequence welding has been

proposed for an improvement in short term productivity.

Keywords: Productivity, Quality, Welding Sequences, Distortions, Case Study, Case

Analysis

vii

Sumário

1. Introdução................................................................................................................ 13

2. Uma visão geral sobre a montagem de painéis. ...................................................... 16

2.1. Métodos de construção de painéis planos: ....................................................... 18

2.1.1. Método tradicional:................................................................................... 18

2.1.2. Método da Caixa de Ovos (“egg-box”): ................................................... 21

2.1.3. Método das chapas individuais: ................................................................ 23

3. A Soldagem na Construção Naval .......................................................................... 24

3.1. Processos de soldagem mais comuns em Estaleiros da Região ....................... 26

3.1.1. Eletrodo Revestido (SMAW): .................................................................. 26

3.1.2. Arco Submerso (SAW):............................................................................ 28

3.1.3. Arame Tubular (FCAW): ......................................................................... 29

3.2. As Juntas soldadas: .......................................................................................... 31

3.3. O Aporte de Calor (E) na Soldagem: ............................................................... 32

3.3.1. Efeito da variação da Velocidade de soldagem (v): ................................. 33

3.3.2. Efeito da variação de Corrente (I): ........................................................... 34

3.3.3. Efeito da variação de Tensão (V): ............................................................ 35

3.4. Não Conformidades na Soldagem: .................................................................. 35

3.4.1. Desalinhamento da junta: ......................................................................... 36

3.4.2. Distorção Angular: ................................................................................... 36

3.4.3. Perfis incorretos de solda:......................................................................... 37

3.4.4. Inclusão de escória: .................................................................................. 38

3.4.5. Falta de fusão: ........................................................................................... 39

3.4.6. Falta de Penetração: .................................................................................. 40

3.4.7. Porosidade: ............................................................................................... 41

3.4.8. Mordedura: ............................................................................................... 42

3.4.9. Trincas: ..................................................................................................... 43

3.5. Tensões e Deformações provocadas pela Soldagem: ...................................... 44

3.5.1. Tensões residuais: ..................................................................................... 45

3.5.2. Deformações resultantes das tensões residuais: ....................................... 48

3.6. Técnicas na Soldagem a evitar deformações: .................................................. 49

3.6.1. Sequências de Soldagem utilizadas: ......................................................... 52

4. Estudo de caso – Soldagem na construção de um painel típico naval: ................... 57

viii

4.1. O Bloco estudado: ............................................................................................ 57

4.2. Etapa 1: Soldagem das Chapas de Convés – SAW: ........................................ 59

4.2.1. Deformações medidas após a soldagem das chapas de convés: ............... 74

4.3. Etapa 2: Montagem dos Reforçadores: ............................................................ 76

4.4. Etapa 3: Soldagem em Posição Plana (2F) de elementos estruturais: ............. 77

4.5. Etapa 4: Nivelamento e Travamento do Bloco: ............................................... 93

4.6. Etapa 5: Soldagem Vertical de elementos estruturais: ................................... 100

5. Soldagem Simulada: .............................................................................................. 104

6. Análise do Estudo de Caso: ................................................................................... 115

6.1. Soldagem das chapas de convés (topo - SAW): ............................................ 116

6.2. Soldagem dos Perfis e Gigantes (“T-joint” – FCAW): .................................. 120

6.3. Proposta de Sequência de Soldagem: ............................................................ 123

7. Considerações Finais: ............................................................................................ 127

8. Referências Bibliográficas .................................................................................... 128

ANEXO I ...................................................................................................................... 129

A. Corpo de Prova “C” – 2G - SAW: ................................................................. 129

i. Corte C5: ........................................................................................................ 130

ii. Corte C4: ........................................................................................................ 131

iii. Corte C3: .................................................................................................... 132

iv. Corte C2: .................................................................................................... 133

v. Corte C1: ........................................................................................................ 134

B. Corpo de Prova “HP” – 2F - FCAW:............................................................. 135

i. HP 1: .............................................................................................................. 136

ii. HP 2: .............................................................................................................. 137

iii. HP 3: ........................................................................................................... 138

iv. HP 4: ........................................................................................................... 139

C. Corpo de Prova “G” – 2F – FCAW: .............................................................. 140

i. G1:.................................................................................................................. 141

ii. G2:.................................................................................................................. 142

iii. G3: .............................................................................................................. 143

iv. G4: .............................................................................................................. 144

v. G5:.................................................................................................................. 145

ix

Lista de Figuras

Figura 1 - Bloco torcido e Pesos para Correção Dimensional ........................................ 14

Figura 2 - Abertura Excessiva para Soldagem na Fase de Edificação (no caso aprox. 20

mm) ................................................................................................................................. 14

Figura 3 - Diferenças dimensionais do Trincaniz de um PSV [2] .................................. 15

Figura 4 - Edificação de blocos em um dique ................................................................ 17

Figura 5 – Esquema de União de Chapas e Ponteio dos Reforçadores Longitudinais [4]

........................................................................................................................................ 19

Figura 6 - União de Chapas e Ponteio dos Reforçadores Longitudinais ........................ 19

Figura 7 - Colares necessários caso os gigantes são colocados por cima....................... 20

Figura 8 - Montagem em paralelo reforçadores / gigantes e chapas (egg-box) [4] ........ 21

Figura 9 – Diversos métodos utilizados em estaleiros japoneses (egg-box) [4] ............ 22

Figura 10 – Montagem de painéis individuais................................................................ 23

Figura 11 - Ilustração do Processo SMAW .................................................................... 27

Figura 12 - Ilustração do processo SAW ........................................................................ 28

Figura 13 - Ilustração do processo FCAW ..................................................................... 30

Figura 14 - Tipos de Juntas Soldadas ............................................................................. 31

Figura 15 - Efeito da Velocidade de Soldagem na Junta Soldada .................................. 34

Figura 16 - Efeito da Corrente na Junta Soldada ............................................................ 34

Figura 17 - Efeito da Tensão na Junta Soldada .............................................................. 35

Figura 18 - Desalinhamento de chapas ........................................................................... 36

Figura 19 - Distorção em junta "T" soldada em ambos lados ........................................ 37

Figura 20 - Embicamento em junta de topo ................................................................... 37

Figura 21 - Convexidade excessiva / Normal / Concavidade Excessiva ........................ 37

Figura 22 - Solda assimétrica em junta "T" .................................................................... 38

Figura 23 - Altura e Angulação de Acabamento ............................................................ 38

Figura 24 - Inclusão de Escória ...................................................................................... 39

Figura 25 - Falta de Fusão na linha de fusão (parede do chanfro) ................................. 40

Figura 26 - Falta de Penetração na Raiz da Solda .......................................................... 40

Figura 27 - Porosidade no interior e na superfície .......................................................... 41

Figura 28 - Mordedura em soldas de ângulo .................................................................. 42

Figura 29 - Possibilidade maior de trinca em altas correntes e baixas tensões .............. 43

Figura 30 – Exemplo real de trinca por solidificação ..................................................... 43

Figura 31 - Exemplo de trinca induzida por hidrogênio na ZTA ................................... 44

Figura 32 - Desenvolvimento de tensões longitudinais na junta de topo na soldagem

[11].................................................................................................................................. 46

Figura 33 - Desenvolvimento de transversais em junta de topo [11] ............................. 47

Figura 34 - Deformações usuais em soldagem de topo e em ângulo [12] ...................... 48

Figura 35 - Esquema Distorções - Aberturas - Retrabalho ............................................. 49

x

Figura 36 - Dispositivos de montagem para restrição [12] ............................................ 50

Figura 37 - Fixação de um bloco para soldagem [13] .................................................... 51

Figura 38 - Exemplo de tabela de solda para inspeção de gargantas de solda (no caso, no

Proa)................................................................................................................................ 52

Figura 39 - Exemplos de distorções em fixação (restrição) inadequada [13] ................ 53

Figura 40 - Tipos de Sequências de Soldagem Utilizadas.............................................. 53

Figura 41 - Soldagem com passes a ré (Back Step Technique) ...................................... 54

Figura 42 - Ilustração de Sequência em Cascata ............................................................ 55

Figura 43 - Soldagem "Center-Out" em gigantes transversais [13] ............................... 56

Figura 44 – Visualização da posição do Bloco estudado ............................................... 58

Figura 45 - Informações do bloco estudado ................................................................... 58

Figura 46 - Disposição das chapas de convés e sequência de soldagem utilizada nesta

etapa (SAW) ................................................................................................................... 60

Figura 47 - Chanfro reto e verniz utilizados nesta etapa SAW ...................................... 60

Figura 48 - Comprimento de pontos em juntas de topo (100 mm)................................. 61

Figura 49 - Distancia entre pontos adjacentes (250 mm) ............................................... 61

Figura 50 - Chapas para continuidade SAW ("espera") ................................................. 62

Figura 51 - Parâmetros soldagem 1-2 e Observações ..................................................... 62

Figura 52 - Realização do Passe 1 (1-2) ......................................................................... 63

Figura 53 - Furo em região do descarrilamento da maquina. ......................................... 63

Figura 54 - Parâmetros soldagem 2-3 e Observações ..................................................... 64

Figura 55 - Soldador reparando poro com SMAW após esmerilhamento ..................... 64

Figura 56 - Furo devido ao descarrilamento ................................................................... 65

Figura 57 - Parâmetros soldagem 3-4 e Observações ..................................................... 65

Figura 58 – Poros após 1° passe ..................................................................................... 66

Figura 59 - Parâmetros soldagem 4-5 e Observações ..................................................... 66

Figura 60 - Abertura entre chapas aproximadamente 4 mm (até 0,3L) .......................... 67

Figura 61 - Passe de eletrodo (SMAW) na região onde a abertura é de 4 mm (até 0,3L)

........................................................................................................................................ 67

Figura 62 - Parâmetros soldagem 5-6 e Observações ..................................................... 68

Figura 63 - Poros ao longo do cordão............................................................................. 68

Figura 64 - Alta densidade de poros no final do cordão ................................................. 69

Figura 65 - Esmerilhamento antés de reparo SMAW..................................................... 69

Figura 66 - Parâmetros soldagem 6-7 e Observações ..................................................... 70

Figura 67 - Aplicação de calor antes da soldagem do 1 passe ....................................... 70

Figura 68 - Falta de fusão no início devido ao furo na espera curta ............................... 71

Figura 69 - Parâmetros soldagem 7-8 e Observações ..................................................... 71

Figura 70 - Esmerilhamento antes do início da soldagem .............................................. 72

Figura 71 - Alta concentração de poros ao longo do cordão .......................................... 72

Figura 72 - Furo no final da Soldagem do passe único .................................................. 72

Figura 73 - Reparo somente com SMAW na região do furo nas chapas........................ 73

Figura 74 - Aplicação de Primer para evitar oxidação das soldas .................................. 73

Figura 75 - Visualização do painel formado (Chapas 1 a 8 – convés do bloco) ............ 73

Figura 76 - Contração transversal medida ...................................................................... 74

xi

Figura 77 - Pontos e Medições de embicamento (z) ...................................................... 75

Figura 78 - Embicamento em 6-7 (A) ............................................................................ 75

Figura 79 - Montagem dos longitudinais de convés ....................................................... 76

Figura 80 - Cunhas para fixação para ponteamento adequado ....................................... 76

Figura 81 - Montagem dos gigantes transversais no painel............................................ 77

Figura 82 - Representação da sequência de soldagem na posição plana (2F) utilizada . 77

Figura 83 - Trecho na extremidade sem soldagem para evitar goivagem e retrabalho na

Edificação ....................................................................................................................... 78

Figura 84 - Soldador B soldando os HPs verticas .......................................................... 79

Figura 85 - Medição de Garganta da solda ascendente 3F (4mm) ................................. 79

Figura 86 - Sequência de soldagem realizada na região 1 .............................................. 80

Figura 87 - Soldador A soldando a região 1 ................................................................... 81

Figura 88 - Sequência de soldagem realizada na região 1 .............................................. 81

Figura 89 - Primer antes de soldar .................................................................................. 82

Figura 90 - Poros mesmo após a “limpeza” ................................................................... 82

Figura 91 - Sequência de Soldagem realizada na região 3 ............................................. 83

Figura 92 - Soldador C soldando a região 3 (falta de limpeza antes da soldagem) ........ 84

Figura 93 - Poros incorretamente reparados ................................................................... 84

Figura 94 - Sequência de Soldagem realizada na região 4 ............................................. 85

Figura 95 – Soldadores D e E soldando simultaneamente as regiões 4 e 5,

respectivamente. ............................................................................................................. 85

Figura 96 - Sequência de Soldagem realizada na região 5 ............................................. 86

Figura 97 – Soldador E fazendo a limpeza da região 5 antes de ser soldada. Não houve

poros. .............................................................................................................................. 87

Figura 98 - Sequência de Soldagem realizada na região 6 ............................................. 87

Figura 99 – Alta garganta encontrada na região 6 (7mm) em região soldada sobre ponto

........................................................................................................................................ 88

Figura 100 - Soldador A soldando a região 6 ................................................................. 88

Figura 101 - Reparos de poros sem o esmerilhamento necessário ................................. 88

Figura 102 – Sequência de Soldagem realizada na região 7 .......................................... 89

Figura 103 – Sequência de Soldagem realizada na região 8 .......................................... 90

Figura 104 - Solda com garganta alta (5mm - tabela 9) ................................................. 90

Figura 105 - Sequência de Soldagem realizada na região 9 ........................................... 91

Figura 106 - Sequência de Soldagem realizada na região 10 ......................................... 91

Figura 107 - Soldador A soldando a região 9 ................................................................. 92

Figura 108 - Sequência de Soldagem realizada na região 11 ......................................... 92

Figura 109 - Pontos de medição de nível e valores das diferenças medidas .................. 94

Figura 110 - Referencia #1 em 1 .................................................................................... 94

Figura 111 - Diferença de 20 mm no ponto 4 (#1"-#1) .................................................. 95

Figura 112 - Diferença de 43 mm no ponto 3 (#1"-#1) .................................................. 96

Figura 113 - Macaco Hidráulico para elevar os pontos em relação a #2 ........................ 97

Figura 114 - Tortolho: ferramenta para "puxar" o bloco, não utilizada nesta etapa ....... 97

Figura 115 - Trabalhador sustentando o nível em #2 (ponto 3) para nivelamento ......... 98

Figura 116 - Elevação do local até o nível d'água atingir #1 .......................................... 98

xii

Figura 117 - Travamento do ponto nivelado .................................................................. 99

Figura 118 - Pontalete de improviso não fixado se elevando com elevação do ponto

adjacente ....................................................................................................................... 100

Figura 119 - Costado BB já montado e Soldas 3G de anteparas transversais sendo

realizadas ...................................................................................................................... 101

Figura 120 - Soldagem 3F dos HPs perto da emenda 3G soldada ............................... 101

Figura 121 – Realização da solda até a extremidade, sem a espera necessária ............ 102

Figura 122 – Eletrodos Revestidos sem cuidado especial ............................................ 103

Figura 123 - Corte com maçarico das Chapas representativas de convés .................... 104

Figuras 124 – Abertura de 2 mm e Pontos de 80 mm no centro e nas extremidades ... 105

Figura 125 – Dados dos dois passes utilizados e descontinuidades observadas ao longo

da soldagem .................................................................................................................. 105

Figura 126 - 1° passe Arco Submerso .......................................................................... 105

Figura 127 - Reparo com esmeril e eletrodo após descontinuidades do 1° passe ........ 106

Figura 128 - 2° passe Arco Submerso .......................................................................... 106

Figura 129 - Representação de pontos e descontinuidades (Arco Submerso) .............. 106

Figura 130 – Esmerilhamento para limpeza da região a ser soldada, antes da montagem

do HP. ........................................................................................................................... 107

Figura 131 - HP e "Gigante” ponteados na chapa ........................................................ 108

Figura 132 - Região com tinta "primer" no interior antes da soldagem (“PULL”

Welding) ....................................................................................................................... 108

Figura 133 - Parametros da Soldagem (Soldador D - interior)..................................... 109

Figura 134 - Ponto Externo "Zerado" com esmeril ...................................................... 109

Figura 135 - Parâmetros da Soldagem (Soldador B - exterior) .................................... 109

Figura 136 - Soldador B soldando o "gigante" ............................................................. 110

Figura 137 - Representações da Região Soldada (interna e externa) do HP e do

"Gigante" ...................................................................................................................... 110

Figura 138 - Região soldada com a presença de tinta. Poros somente ponteados com

FCAW, sem esmeril e respingos devido à instabilidade do arco elétrico em contato com

tinta. (“gigante”) ........................................................................................................... 111

Figura 139 - Furo ocorrido no final da soldagem SAW ............................................... 111

Figura 140 - Corpo de Prova Final – antes do corte ..................................................... 111

Figura 141 - Cortes realizados em cada parte do corpo de prova (maior detalhe no

ANEXO I)..................................................................................................................... 112

Figura 142 - Alguns Parâmetros de Soldagem da EPS preliminar ............................... 116

Figura 143 - Porcentagem de retrabalho em relação ao tempo total trabalhado .......... 118

Figura 144 - Dados dos dois passes e descontinuidades observadas ............................ 119

Figura 145 - parâmetros de soldagem utilizados pelos soldadores D(solda Interna) e

B(solda externa) ............................................................................................................ 122

Figura 146 - Sequência para soldagem SAW das chapas de convés ............................ 124

Figura 147 - Sequência de soldagem FCAW HPs (simultânea, simétrica, e nos cordões

do centro para as extremidades) ................................................................................... 125

Figura 148 - Soldagem "Center-Out" em gigantes longitudinais. O mesmo vale para os

transversais [13] ............................................................................................................ 126

13

1. Introdução

Atualmente, a soldagem é amplamente empregada na união de componentes

estruturais metálicos que compõem o navio. Desde a década de 1950, quando

inicialmente aplicada na Construção Naval, a soldagem efetivamente melhorou a

qualidade dos navios e a produtividade nos estaleiros, que antes utilizavam a técnica de

rebites para união. Desta maneira, algumas vantagens foram imediatas no processo de

construção: a divisão do trabalho mais racional e objetiva, a preparação de componentes

do navio de modo independente e simultâneo, redução do peso do navio (cerca de 15 a

20% em relação a navios rebitados) e do tempo de construção do casco, etc. As

soldagens afetam diretamente a segurança e a economia da construção, e logo seu

estudo torna-se cada vez mais necessário. Desta maneira, além do projeto adequado da

junta soldada, é necessário seguir uma sequência de operações, que inclui a qualificação

dos procedimentos e dos soldadores, bem como a seleção dos métodos de inspeção para

garantir à estrutura as características funcionais as quais foi concebida e projetada. [1]

Dois dos maiores problemas de qualquer processo de soldagem são as tensões

residuais e a distorção. As tensões residuais são primariamente causadas pela

compressão que ocorre ao redor da poça de fusão quando o material se aquece e se

expande durante a soldagem. No momento em que o metal de solda se resfria, esse se

contrai causando o aparecimento de tensões residuais no material. Para aliviá-las, a

estrutura se deforma, causando a distorção.

Na fase de edificação dos blocos em um dos estaleiros da região do Rio de

Janeiro, foram verificados pelo aluno muitos blocos torcidos e aberturas excessivas para

a soldagem, o que causaram muitas inserções de chapas e consequentemente retrabalho

e perda de produtividade no processo de construção. Abaixo seguem exemplos reais

desses problemas encontrados. Na figura 1, pode-se ver um bloco de duplo fundo

torcido e muitos pesos colocados para a distorção do mesmo, prática de correção não

aconselhada neste caso, o que causaria mais tensões residuais na estrutura. Já na figura

2, se vê uma abertura excessiva separando dois blocos, inviabilizando uma boa

qualidade para a prática da soldagem.

14

Figura 1 - Bloco torcido e Pesos para Correção Dimensional

Figura 2 - Abertura Excessiva para Soldagem na Fase de Edificação (no caso aprox. 20 mm)

15

Muitos casos como esses citados ocorrem nos estaleiros da região. São fatos

comuns que geram medidas corretivas demoradas e afetam diretamente a produtividade.

A motivação para a execução deste projeto veio dessas ocorrências. Os motivos para

tais deformações são relacionados à qualidade da soldagem utilizada na construção dos

blocos e da falta de uma análise dimensional correta em todo o processo.

Após as deformações vistas, uma análise dimensional foi feita no final do ano de

2013 em um navio do tipo PSV (Platform Supply Vessel) em um dique no estaleiro

tomado como base neste projeto. Na ocasião, a região do corpo paralelo foi analisada,

entre as cavernas 36 e 78, considerando que o espaçamento entre cavernas é de 650 mm.

Verificou-se que o trincaniz estava sendo “raspado” e estava variando entre 58 e 70

mm. A diferença de um bordo para o outro chega a 11 mm e de vante para ré a 17 mm,

como dados medidos registram na figura 3 [2].

Figura 3 - Diferenças dimensionais do Trincaniz de um PSV [2]

16

Assim, fica evidenciado que há problemas no processo de construção dos navios

em estaleiros da região, desde a soldagem inicial das primeiras chapas até a análise

dimensional dos blocos. Os blocos muitas vezes chegam torcidos na Edificação. O

atual projeto visa realizar um estudo de caso, com a análise das sequências de soldagens

utilizadas na construção de um bloco de um navio de apoio em um estaleiro da região, e

visa analisar a qualidade desse processo de construção. Além disso, ao final, propostas

de melhoria na sequência de soldagem serão sugeridas, visando uma melhor qualidade e

melhor produtividade nos estaleiros da região, que atendem principalmente à construção

de navios de apoio à plataformas.

2. Uma visão geral sobre a montagem de painéis.

Os navios são constituídos basicamente da estrutura e equipamentos, e tem de

ser construído sobre alguma superfície, podendo ser uma carreira, cais de edificação ou

dique. Nos estaleiros da região do Rio de Janeiro, as carreiras transversais e

longitudinais e os diques são constantes. A estrutura é responsável pela integridade e

resistência do navio a esforços, sendo constituída por aço ou alumínio basicamente,

dependendo da embarcação. O termo equipamentos engloba é utilizado para se referir

basicamente a: sistemas de propulsão (motores, eixo, hélice); sistemas de

posicionamento dinâmico (Thrusters); sistemas de manipulação de carga e descarga

(bombas de lastro, agua doce, etc.); equipamentos de serviço (navegação); acessórios

(portas de visitas, calhas, bujões de fundo, escadas, estrado), e da parte elétrica (cabos,

painéis, etc.).

A estrutura do navio é formada por painéis reforçados e anéis enrijecedores tanto

longitudinais como transversais. Os painéis reforçadores são formados pelas chapas

com os reforçadores secundários, que podem ser perfis de diversas formas dependendo

do projeto (“Holland Profile” (HP), perfil T, etc.). Já os anéis enrijecedores são

transversais (Hastilha no fundo, caverna no costado, vau no convés e prumo gigante na

antepara longitudinal) e longitudinais (longarinas no fundo, escoas no costado, sicordas

no convés e travessas nas anteparas transversais). Estes painéis e anéis são unidos por

soldagem, formando blocos, que são unidos em uma área de edificação (dique, carreira

ou cais de edificação), formando assim a estrutura do navio (figura 4).

17

Figura 4 - Edificação de blocos em um dique

Dependendo do projeto e da forma do navio, podemos ter um navio de estrutura

reforçada longitudinal, transversal ou ainda com estrutura mista, tendo partes com

reforçamento transversal e outras longitudinal. No corpo paralelo, a estrutura do navio é

basicamente longitudinal. Já nas extremidades (proa e popa), essa estrutura é

transversal, devido à maior curvatura da região e maior facilidade de construção.

Quando se trata da instalação dos equipamentos, o ideal atualmente é que a

técnica de construção seja de acabamento avançado, ou seja, é que haja uma construção

integrada aço/equipamento/pintura. A estrutura e os equipamentos como atividades

integradas, assim como nos estaleiros mais modernos da Ásia (Coréia e Japão

principalmente) onde os equipamentos são montados nos blocos antes de irem para a

cabine de jato e pintura. O casco não é considerado só formado por blocos de aço e sim

por unidades de montagem com equipamento quase completo e integrando trabalhos de

pintura. A instalação dos equipamentos na fase inicial de construção do bloco é muito

mais simples e prática, já que há melhores condições de ventilação, iluminação, etc.,

garantindo uma maior produtividade ao estaleiro.

18

2.1. Métodos de construção de painéis planos:

Os navios possuem normalmente 60% do seu comprimento constituído pelo

corpo paralelo. Isso fez com que a produção de blocos pudesse ser feita em série de

maneira bastante automatizada, principalmente nos estaleiros do leste asiático. Porém na

maioria dos estaleiros brasileiros, a montagem é feita basicamente manualmente. Na

tentativa de se encontrar a forma mais eficiente de se construir painéis planos, alguns

métodos se consolidaram ao longo dos anos. Os principais métodos estão apresentados

abaixo: [3]

2.1.1. Método tradicional:

É o método mais utilizado atualmente para a construção de navios, podendo ser

automatizado ou manual. A sequência dos processos de uma montagem de painel plano

tradicional é a seguinte:

1. As chapas devidamente codificadas e dimensionadas de acordo com o bloco são

posicionadas no inicio da linha.

2. As chapas são devidamente posicionadas, fixadas e devidamente ponteadas,

tendo em mente os processos de soldagem utilizados.

3. As juntas de topo das chapas são soldadas. Essa solda pode ser unilateral ou

bilateral. No primeiro caso, se utiliza uma cobre-junta (ou backing) de cerâmica,

que é uma peça acoplada na região a ser soldada com a função de evitar que o

metal de adição quando fundido com o aço “goteje” pela parte inferior do

chanfro. No caso de solda bilateral, o chapeamento terá de ser virado

posteriormente para realizar a solda no outro lado do chanfro.

4. Após a união das chapas, os reforçadores secundários longitudinais são

posicionados e há o ponteio de solda para sua fixação nas chapas (figuras 5 e 6).

19

Figura 5 – Esquema de União de Chapas e Ponteio dos Reforçadores Longitudinais [4]

Figura 6 - União de Chapas e Ponteio dos Reforçadores Longitudinais

20

5. Os reforçadores longitudinais são soldados (solda filete) nas chapas.

Dependendo do estaleiro essa soldagem pode ser manual, automatizada ou até

robotizada.

6. O próximo passo é a inserção de gigantes do anel enrijecedor longitudinal, ou

seja, de reforçadores primários longitudinais, como longarinas (se tratando de

painel de fundo duplo) ou sicordas (se tratando de um painel de convés). A

soldagem dos mesmos ocorre.

7. Agora, gigantes do anel enrijecedor transversal podem ser inseridos no painel de

duas formas. Eles podem ser “arrastados” ao longo do perfilado no painel,

dispensando o uso de colares. Ou eles podem ser inseridos por cima do painel

reforçado, o que nesse caso há a necessidade de se colocar os colares (figura 7)

nos gigantes transversais ao serem inseridos, para garantir continuidade

estrutural entre os elementos.

Figura 7 - Colares necessários caso os gigantes são colocados por cima

21

2.1.2. Método da Caixa de Ovos (“egg-box”):

No sistema de caixa de ovo (figuras 8 e 9), utilizado em alguns estaleiros

modernos do leste asiático, os reforçados secundários são colocados em um suporte de

forma a que estejam como se estivessem apoiados em um painel. É importante ressaltar

que o chapeamento não está presente sob estes. Assim sendo, há a inserção dos gigantes

transversais, sendo estes “arrastados” pelo perfilado, de modo que não seja necessário o

uso de colares, e logo podem ser por soldados no perfilado (figura 8).

Figura 8 - Montagem em paralelo reforçadores / gigantes e chapas (egg-box) [4]

22

A “grelha”, que inspirou o nome de caixa de ovo, portanto está formada

(reforçadores secundários longitudinais + gigantes transversais). A seguir, a “grelha” é

soldada no painel de chapas de fundo ou convés, previamente montadas e soldadas

unilateralmente ou bilateralmente, assim como já descrito no método tradicional.

Posteriormente, os gigantes longitudinais podem ser montados, ponteados e soldados

[5]. Há outras variantes do sistema egg-box, que podem ser visualizadas na figura 9.

Figura 9 – Diversos métodos utilizados em estaleiros japoneses (egg-box) [4]

23

2.1.3. Método das chapas individuais:

O nome se justifica pelo fato das chapas serem reforçadas pelos reforçadores

secundários antes mesmo da união de chapas ser feita. Após essa etapa, sempre os anéis

enrijecedores são empurrados ao longo do perfilado, sendo assim dispensável o uso de

colares (figura 10).

Figura 10 – Montagem de painéis individuais

24

3. A Soldagem na Construção Naval

Como já abordada na introdução deste projeto, a soldagem sem dúvidas trouxe

inúmeros benefícios para a Construção Naval, contribuindo para um aumento de

qualidade e produtividade à Industria Naval em relação ao uso de rebites. O custo

relativo que a soldagem implica no custo global de construção pode superar os 10% [5].

O que pôde ser constatado nos estaleiros da região é que há uma preocupação maior

com a produtividade do que com qualidade, embora ambas estejam intimamente

ligadas. Há uma ideia de que o custo relativo à soldagem se resume apenas ao custo de

fabricação, porém há também os custos relativos ao projeto e à operação da estrutura ou

equipamento soldado. Esse último muitas vezes cai no esquecimento e influi muito no

custo total.

Quando se espera que haja qualidade na soldagem, se espera que o equipamento

ou estrutura a ser soldado tenha menor custo na sua vida útil. Esse custo do ciclo de

vida (life cycle cost) pode ser subdividido no custo de capital (CAPEX) e no custo de

operação (OPEX) [7]. A busca nos estaleiros deve sempre ser para minimizar o quanto

for possível esses custos.

Para um menor custo de capital (CAPEX), deve-se assegurar a máxima

produtividade e um retrabalho zero. A situação atual dos estaleiros do Rio de Janeiro

não permite essa máxima produtividade através de automatização ou robotização, pois

isso exigiria mais engenharia aplicada no processo fabril e mão de obra mais

especializada do que a que hoje está disponível. O retrabalho também se mostra crítico

atualmente, já que em alguns estaleiros pode chegar a 40% [8], devido à ausência de

roteiros de fabricação e de inspeções mais constantes e ativas por parte do próprio

estaleiro que poderiam garantir a integridade independente da inspeção pelas sociedades

classificadoras. Outro fator que influencia na produtividade da construção naval

brasileira é o fator de operação do soldador brasileiro (tempo efetivo de trabalho), que

varia entre 20 a 30%, enquanto o fator de operação em estaleiros mais modernos da

Coréia e Japão varia entre 60 a 80% [8]. A inadequação de procedimentos de soldagem

(que se caracteriza como má qualidade) é um dos fatores para tal.

Para um menor custo de operação (OPEX), deve-se assegurar que a solda atenda

aos requisitos de integridade e também às características requeridas à operação, para

25

que a região soldada não apresente falhas na operação. Para garantir ao máximo que a

estrutura soldada tenha as propriedades requeridas, o estaleiro deve qualificar, junto

com a Sociedade Classificadora em questão, procedimentos de soldagem específicos

que contenham os parâmetros que devem ser utilizados para cada soldagem realizada.

Esses procedimentos devem ser seguidos e não esquecidos. Para garantir a integridade,

são feitos ensaios não destrutivos (NDTs), como a inspeção visual, o LP (líquido

Penetrante), a PM (Partícula Magnética), o Ultrassom (US) e os Raios-X (RX). Os

NDTs constatam se há defeitos na solda, superficialmente apenas ou no interior

também, dependendo do ensaio utilizado.

As Especificações dos Procedimentos de Soldagem (EPSs) são os documentos

que definem como as soldas devem ser realizadas, e são validas depois de qualificadas.

Estas, porém, possuem uma abrangência de parâmetros grande, a fim de reduzir a

quantidade de qualificações. Assim, uma EPS pode abranger todas as posições e pode

ter faixas muito amplas de parâmetros (de 100 a 500 A de Corrente, por exemplo).

Essas variações grandes de valores dos parâmetros de soldagem em uma EPS permitem

inúmeras combinações dos mesmos, o que representariam propriedades distintas

futuras. Na maioria das vezes, é o soldador que escolhe os parâmetros e não há uma

garantia que ele saiba fazê-lo. Uma alternativa de restrição destes parâmetros não muito

usada nos estaleiros de pequeno porte do Rio de Janeiro é a IEIS (Instrução de

Execução e Inspeção de Soldagem). Essas instruções seriam muito úteis aos Estaleiros,

já que facilitariam o entendimento do soldador por serem mais simples que a EPS e

mais restritas para os tipos de juntas soldadas mais utilizadas no Estaleiro. Uma

padronização seria o esperado [7].

É esperado, portanto, que a soldagem em um Estaleiro seja adequada e rentável.

Cada junta deve seguir um procedimento correto e parâmetros de soldagem corretos,

garantindo a integridade e a consistência da solda. Desvios destes parâmetros “ideais”

podem influenciar na qualidade e a necessidade de retrabalhos sistemáticos pode causar

alterações dimensionais que comprometam o produto final, assim como vemos nos

casos já descritos na Introdução deste projeto. São não conformidades sistemáticas que

persistem na Construção Naval brasileira.

26

3.1. Processos de soldagem mais comuns em Estaleiros da Região

Antes de expor o estudo de caso feito neste projeto, é importante mencionar os

processos de soldagem mais utilizados na área naval da região do Rio de Janeiro para

analisar as práticas de soldagem no estaleiro tido como base.

Cabe lembrar que a seleção do processo de soldagem depende de diversos

fatores, entre os quais os tipos de juntas (de topo, em ângulo, sobreposta), se é requerido

penetração total, parcial ou apenas filete, quais as espessuras a serem soldadas, as

posições (vertical ou horizontal) dos componentes, se é exigido tamanhos contínuo de

solda ou se as soldas são em pequenas extensões, entre outras condições diversas.

Entre os processos de soldagem a arco elétrico existem aqueles que são

totalmente manuais, como o eletrodo revestido (SMAW), onde é exigida grande

habilidade do soldador e as faixas de parâmetros são bem restritas exigindo pouco

conhecimento das especificações, existem processos semiautomáticos como o MIG-

MAG (GMAW) ou o arame tubular (FCAW) que requerem menos habilidade, mas bom

conhecimento dos parâmetros de solda; e existem processos mecanizados como o arco

submerso (SAW), onde não existe nenhum requisito de habilidade para o operador, mas

onde a definição dos parâmetros é fundamental visto que não é possível visualizar o

arco.

Este trabalho foi feito pelo aluno nos estaleiros do Rio de Janeiro destinados à

construção de navios de apoio às plataformas, como o AHTS (Anchor Handling Towing

Supply) e o PSV, entre outros. A finalidade foi determinar os processos de soldagem

mais utilizados e essenciais na construção de navios para estudá-los. Os processos mais

comuns são: Arco Submerso (SAW), Arame Tubular (FCAW) e o Eletrodo Revestido

(SMAW). Neste projeto, o foco será nestes processos, já que o objetivo é uma analise

crítica posterior das práticas na construção de um bloco do navio (estudo de caso).

3.1.1. Eletrodo Revestido (SMAW):

O processo é manual e o soldador toca a ponta do eletrodo sobre o metal de base

para iniciar o arco (figura 11). A corrente que sustenta o arco pode ser alternada (CA)

27

ou contínua (CC). A contínua tem a polaridade positiva ou negativa dependendo de qual

parte é conectada na fonte. A mais usada é a reversa (ânodo positivo), usada na maioria

das aplicações. Na construção naval, é comum se optar por CC+.

Depois do arco estabilizado, o soldador deve ser capaz de iniciar o movimento

de “mergulho” do eletrodo, para manter o comprimento do arco constante, enquanto há

o movimento de translação ao longo do cordão. Isso requer uma habilidade ao soldador.

Entre 60 e 90 segundos, um eletrodo é consumido [1]. O material do eletrodo é na

maioria dos casos o aço de baixo carbono.

O revestimento do eletrodo (fluxo) é importantíssimo para uma boa prática de

soldagem. Ele não pode se deteriorar no arame ou se decompor prematuramente. O

fluxo possui muitas funções como: gerar atmosfera protetora para o arco e a poça de

fusão, fornecer elementos de liga ao metal de solda, refinar a microestrutura pelo efeito

desoxidante e formar escória protetora durante a solidificação, além de estabilizar o

arco.

Figura 11 - Ilustração do Processo SMAW

É um processo muito simples em termos de equipamentos e o que possui a

melhor flexibilidade, pois pode ser usado em todas as posições, em todas as espessuras

praticamente, e em áreas de acesso limitado. Essas são as razões por ser amplamente

utilizado na construção naval. É importante ressaltar que não há a necessidade de gás de

proteção.

28

Entretanto, o nível de habilidade requerido é alto para uma boa qualidade de

solda. Além disso, a taxa de deposição é baixa se comparado a outros processos, sem

contar com o baixo rendimento causado pela troca de eletrodos.

Nos estaleiros da região, nota-se que o eletrodo revestido é utilizado atualmente

principalmente em ponteamentos, reparos. Além disso, em locais de difícil acesso,

como contornos de elementos.

.

3.1.2. Arco Submerso (SAW):

O Arco Submerso (figura 12). é um processo no qual a união dos metais se dá

pelo calor fornecido por um arco elétrico entre um eletrodo nu (sem fluxo) e a peça.

Esse nome é explicado pelo fato do arco e do metal fundido estarem submersos numa

cobertura de um fluxo granular fusível. O metal de enchimento é obtido através do

eletrodo (mais comum nos estaleiros da região) ou de uma fonte suplementar.

O fluxo desempenha importantíssima função na qualidade de soldagem já que a

estabilidade do arco e as propriedades mecânicas e químicas da solda dependem dele,

assim como o fluxo do SMAW. É ele que garante que o metal depositado seja de alta

qualidade neste processo.

Figura 12 - Ilustração do processo SAW

Os arames de enchimento (eletrodos) possuem relativamente grandes diâmetros

(2,4; 3,2; 4,0; 4,8; 5,6; 6,4; e 8,0 milímetros), o que significa que as correntes (I) de

29

soldagens são altas. O processo SAW é capaz de fazer soldas com correntes acima de

2000 ampères, podendo atingir 3000 ampères. Isto proporciona uma penetração bastante

profunda associada a uma grande eficiência de deposição. Devido a seu alto rendimento

térmico, os chanfros da junta são pequenos, permitindo economia de material

consumível. Há a possibilidade de aumentar ainda a velocidade de deposição do

processo (maior corrente) utilizando dois ou três eletrodos simultaneamente.

Vale ressaltar que a mecanização do SAW não requer um treinamento

especializado do operador, porém este deve saber os parâmetros corretos (EPS, IEIS)

para que não tenha influencia na qualidade final da junta soldada. A automação do

processo oferece poucas alternativas de aplicação.

Uma importante característica negativa é que soldagem só pode ser realizada na

posição plana.

Um ponto crítico do processo reside na manutenção do alinhamento do arco da

linha de centro da junta, uma vez que todo o sistema fica sob o fluxo. Como o arco não

é visível, uma combinação inadequada das variáveis de soldagem poderá condenar a

junta soldada, causando descontinuidades.

Este processo é somente utilizado para união de chapas na posição plana (2G)

nos estaleiros da região, em juntas de topo.

3.1.3. Arame Tubular (FCAW):

O processo com arame tubular (figura 13) é um processo a arco elétrico que está

em seu grande momento e em continuo desenvolvimento. O FCAW é semiautomático e

usa a proteção que vem do fluxo interno do arame, podendo ou não ter proteção gasosa

adicional. O eletrodo tubular é composto de um núcleo com fluxo que contém vários

ingredientes que protegem a poça de fusão contra a atmosfera, contra a oxidação, a

desestabilização do arco, e permite a formação de escória e elementos de liga

importantes para as propriedades da região soldada. Há grande formação de escória, que

protege a solidificação do material.

30

Há duas possibilidades para o processo de soldagem de arame tubular. A

primeira consiste no uso de um eletrodo com proteção gasosa, onde o fluxo interno tem

a função de desoxidante e introdutor de elementos de liga importantes. A proteção do

arco, uma atmosfera mais ionizável e a proteção do metal fundido são funções do gás

introduzido, que costuma ser o CO2 (dióxido de carbono). Este gás pode ser também

uma mistura de argônio com CO2. Esta opção garante profunda penetração de solda.

Figura 13 - Ilustração do processo FCAW

Nos estaleiros da região, somente esta primeira opção é utilizada e normalmente

o gás de proteção utilizado é o CO2.

A segunda possibilidade é a utilização do eletrodo auto protegido. A proteção do

metal fundido é obtida pelos ingredientes do fluxo, que vaporizam e se deslocam para a

escória que cobre a poça de fusão. Devido â maior extensão do eletrodo, a resistência

elétrica é maior, ele pré-aquece e a tensão requerida do arco diminui. Às vezes, a

corrente pode diminuir, o que reduz o calor disponível para fundição, proporcionando

uma solda rasa e estreita. Por este motivo não é muito utilizado na construção naval

brasileira.

Há duas técnicas de manuseio da pistola utilizadas por soldadores ao soldarem

neste processo. São elas: a técnica de Puxar (Pull) ou a técnica de Empurrar (Push). A

técnica de Puxar é a mais recomendada já que garante menor penetração, pois o arco

elétrico incide diretamente no metal base, enquanto que a de empurrar pode ocasionar

defeitos (por exemplo, se carregar escoria continuamente na poça de fusão, podendo

essa aprisionar na poça quando houver a solidificação).

31

3.2. As Juntas soldadas:

Uma vez selecionado o processo, a geometria do chanfro deve ser determinada

levando em conta fatores como a responsabilidade estrutural da junta, o acesso, a

posição de soldagem, a espessura dos membros e a quantidade do metal a ser

depositado. Em estruturas críticas, como o jazente de motores e equipamentos, por

exemplo, é preciso ter uma atenção especial no projeto estrutural. No próprio desenho

de fabricação são mostrados os requisitos. É de vital importância que os responsáveis

pelo estaleiro estejam atentos a isso.

Em geral, os processos de soldagem de blocos dos navios são utilizados em

juntas de topo (Butt Joint, em inglês) e em juntas em “T” (T-joints, em inglês), que

representam mais de 80% do comprimento total das juntas em um navio. Abaixo, na

figura 14, seguem juntas comuns utilizadas em soldagem. As juntas 1 a 6 são tipos de

juntas de topo. Já as juntas 8 a 10 são tipos de juntas em T. Vale mencionar a junta 7,

que é do tipo sobreposta, utilizada também na construção naval, porém em menor

escala, em colares.

Figura 14 - Tipos de Juntas Soldadas

32

Como regra, é necessário que o aporte de calor e o aquecimento sejam

minimizados sem prejuízo da qualidade da junta soldada. Quando o chanfro é de grande

proporção, a possibilidade de solda sem defeitos é menor, devido à abertura maior da

raiz. Porém, o excesso de metal depositado pode aumentar o nível de tensões residuais,

distorções e pode até mesmo favorecer a formação de trincas e fissuras.

Em relação às juntas de topo, para espessuras até 20 mm, utilizam-se

normalmente os chanfros simples em “V”. Para espessuras maiores, se utilizam

chanfros em duplo “V ou “X”. Aumentando-se mais ainda a espessura, pode-se usar o

chanfro em “U”. No caso de navios de apoio a plataformas, principal demanda dos

estaleiros da região, os chanfros em “V” são mais utilizados devido às menores

espessuras em estruturas.

Em relação às juntas em T, a junta de filete (8) é a mais comum na construção de

blocos, especialmente para a união dos reforçadores e dos gigantes com o painel.

Quando é necessário obter penetração total da solda, como em casos de caixa de mar,

por exemplo, são utilizados chanfros em “K” e em meio “V”.

Em sobre pesquisa por EPS dos estaleiros da região para se estudar a geometria

comum das juntas, se contatou que chanfros “V” simétricos e assimétricos são

utilizados, sendo o primeiro mais comum, chanfros “X” são os utilizados para juntas de

topo. Para juntas em “T” de penetração total, somente se utiliza o perfil “K”. Também

são utilizados ângulos de chanfro de 45° ou 60°. Outra informação importante é que

quando há raiz, a abertura normalmente varia de 3 (mais comum) a 6 mm, podendo-se

utilizar até 9 mm em alguns casos. O uso de Backing cerâmico é comum.

3.3. O Aporte de Calor (E) na Soldagem:

Como já discutido nos tópicos anteriores, o tipo de soldagem predominante na

construção naval brasileira é por arco elétrico, onde o arco forma uma poça de fusão que

caminha ao longo da região a ser soldada causando um aquecimento localizado, fusão e

posterior solidificação. A Energia Térmica deste arco elétrico gerado funde o metal de

base com o metal de adição. Quanto maior esse aporte térmico, maior probabilidade de

haver deformações na estrutura. Isso traduz a importância de se estudar os parâmetros

33

elétricos e de movimentação envolvidos e seus efeitos caso há variações dos mesmos na

soldagem.

A equação de cálculo do Aporte de Calor (E), em J/mm, segue abaixo:

v

IVfE

Donde: V é a Tensão, em Volts.

I é a Corrente, em Ampères.

v é a Velocidade de soldagem, em mm/seg.

f é a eficiência do processo de soldagem (SAW=1.0/FCAW=SMAW=0,8) [9]

As alterações na microestrutura na zona soldada, bem como a zona

termicamente afetada (ZTA), estão muito dependentes das taxas de aquecimento e de

resfriamento, as quais por sua vez, dependem do calor fornecido à soldagem, o qual é

função da energia do arco elétrico, da voltagem, da velocidade de soldagem e da

eficiência térmica do processo, da geometria e espessura da peça a soldar, e é claro, das

temperaturas iniciais e de interpasse.

Analisando essa equação, se conclui que quanto maior for a tensão aplicada (V)

e a corrente (I), maior será a energia de soldagem (ou aporte de calor) aplicada.

Entretanto, se a velocidade de soldagem (v) for maior, o aporte é menor. Agora serão

verificados efeitos na geometria da junta soldada quando há variações nestes

parâmetros. Estes efeitos são ilustrados nos tópicos a seguir para a soldagem a arco

submerso (que utiliza grandes tensões e correntes), mas também são válidos para outros

processos.

3.3.1. Efeito da variação da Velocidade de soldagem (v):

Uma variação na velocidade de soldagem influi primariamente no controle da

largura do passe e na penetração (figura 15). É interdependente com a Corrente (I)

aplicada. Como se pode ver na figura a seguir, reduções de velocidade (v) resultam em

maiores penetrações e em maiores larguras de passes.

34

Figura 15 - Efeito da Velocidade de Soldagem na Junta Soldada

3.3.2. Efeito da variação de Corrente (I):

Como visto na figura 16 a seguir, um aumento na Corrente (I) aumenta

significativamente a penetração da região soldada. Já a largura do passe aumenta em

muitíssima menor proporção. Vale ressaltar que a utilização de corrente de polaridade

reversa (AC+ e CC+) resulta em melhor penetração.

Figura 16 - Efeito da Corrente na Junta Soldada

35

3.3.3. Efeito da variação de Tensão (V):

A Voltagem influencia na forma da seção da junta soldada e na aparência

externa da solda (figura 17). É importante saber que a redução da tensão resulta em um

arco elétrico estreito, o que é necessário para uma penetração melhor em um chanfro

fundo.

Figura 17 - Efeito da Tensão na Junta Soldada

3.4. Não Conformidades na Soldagem:

Nenhuma estrutura soldada é perfeita. Todas contêm descontinuidades. O tipo, a

frequência e o tamanho destas descontinuidades variam de método de soldagem para

outro, dependendo também do planejamento e da execução do trabalho realizado.

Quando uma descontinuidade assume uma característica indesejável na junta soldada (e

isto depende do projeto da junta, associado aos esforços, temperaturas e ao meio ao qual

a solda será exposta) ela pode ser considerada um defeito, e neste caso os defeitos são

considerados não conformidades e podem exigir retrabalhos. Uma boa qualidade no

processo todo e uma boa gestão são importantes para evitá-los. Para a fabricação de

uma estrutura soldada, é necessário que a solda e a estrutura tenham dimensões e formas

dentro de tolerância exigidas pelas Sociedades Classificadoras, particularmente na

construção naval.

36

A seguir, serão expostas algumas não conformidades, que podem ser separadas

em dois grupos: não conformidades dimensionais (desalinhamento da junta, perfis

incorretos de solda e distorção angular) e não conformidades estruturais (inclusão de

escória, falta de fusão, falta de penetração, porosidade, mordedura e trincas).

3.4.1. Desalinhamento da junta:

O posicionamento ou o dimensionamento inadequado das chapas a serem

soldadas pode levar ao desalinhamento da junta, como ilustrado abaixo (figura 18).

Problemas de distorção anteriores podem motivar desalinhamentos e uma formação

incorreta da junta. É um dos defeitos mais sérios já que são descontinuidades

estruturais, podendo comprometer a estrutura como reforço. A solução correta é goivar

e posicionar corretamente as chapas. Em estaleiros, é comum a prática não adequada de

reforçar com um passe, “escondendo” o desalinhamento.

Figura 18 - Desalinhamento de chapas

3.4.2. Distorção Angular:

Este é um tipo de defeito dimensional que pode ocorrer na construção de painéis

de blocos de navios. A aplicação do calor nas regiões soldadas pode dar origem a

tensões residuais de alta magnitude e causar distorções. Diferenças entre parâmetros

utilizados (velocidade de soldagem e corrente, por exemplo) entre os dois lados na

soldagem em juntas em “T” (figura 19) podem causar isto. Outra causa é aporte de calor

excessivo em juntas de topo (embicamento, figura 20). Este subtópico será mais bem

detalhado adiante.

Técnicas de sequências de soldagem mais criteriosas e empregos de dispositivos

de rígida fixação de reforçadores, como por exemplo, pequenas barras entre eles para

melhor restrição, podem ser usadas para evitar tal descontinuidade.

37

Figura 19 - Distorção em junta "T" soldada em ambos lados

Figura 20 - Embicamento em junta de topo

3.4.3. Perfis incorretos de solda:

Os perfis incorretos de solda podem ter influência considerável no

comportamento da estrutura sob carga. São causados pelo não seguimento de práticas e

parâmetros corretos estabelecidos para cada junta soldada. A seguir seguem alguns

desses perfis incorretos que comumente são encontrados na produção em um estaleiro.

Um bom conhecimento sobre os processo e parâmetros utilizados e o acompanhamento

rígido de EPS e/ou de preferência IEIS são soluções para evitar tais defeitos

dimensionais.

A garganta da solda em ângulo, altura do triangulo retângulo formado, é a

medida desejada em inspeções e é comparada a valores teóricos aceitáveis pelas

Sociedades Classificadoras, através da inspeção com um calibre de solda. É importante

que essa garganta não apresente concavidade ou convexidade excessiva (figura 21). Por

exemplo, a concavidade excessiva é comum em soldas descendentes verticais pela ação

de gravidade.

Figura 21 - Convexidade excessiva / Normal / Concavidade Excessiva

38

Porém as pernas podem ser assimétricas, como visto na figura 22 a seguir. É

importante que não sejam excessivas ou reduzidas. O motivo principal para esta não

conformidade é o manuseio incorreto do eletrodo por parte do soldador, como uma

angulação inadequada do eletrodo.

Figura 22 - Solda assimétrica em junta "T"

Outro perfil incorreto da junta é a angulação e altura excessivas do acabamento

da solda, em juntas de topo (figura 23). Segundo a resolução 47 da IACS [10], a altura

(em relação ao metal base) não pode ultrapassar 6 mm, e a angulação deve ser menor

que 60°. É comum em estaleiros da região a idéia de que essa altura é desejável para

reforço, porém é desnecessária.

Figura 23 - Altura e Angulação de Acabamento

3.4.4. Inclusão de escória:

Este termo é usado para descrever partículas de óxido e outros sólidos não

metálicos aprisionados entre passes de solda ou entre a solda e o metal base (figura 24),

se configurando em uma falha física interna. A escória tem a característica de ser

refratária (tem alta temperatura de fusão) e de ter baixa densidade. Ao soldar um passe

seguinte sobre uma região que tinha uma escória não retirada, o aporte de calor imposto

pode não ser capaz de fundi-la e esta pode ficar aprisionada no metal. Também se a

soldagem promover uma solidificação rápida, a escória formada pode não sobrenadar e

39

ficar aprisionada. Ela pode também flutuar sobre o arco e ser encoberta pelo metal

fundido.

Figura 24 - Inclusão de Escória

As causas podem ser as seguintes: insuficiente controle do consumível e técnicas

de manuseio incorreto; remoção insuficiente e incompleta da escória de passes

anteriores ou falta de limpeza da região a ser soldada; resfriamento rápido do metal

fundido, aprisionando a escória no interior da solda; fluxo inadequado ou insuficiente

que proporcione uma atmosfera oxidante.

Vale ressaltar que a inclusão de escória será notada apenas em ensaios não

destrutivos volumétricos, como radiografia e ultrassom. Logo se deve ter atenção na

preparação da junta e em todos os parâmetros corretos a se utilizar.

3.4.5. Falta de fusão:

A falta de fusão (figura 25) pode ocorrer na linha de fusão, como é mais comum,

ou entre passes adjacentes. O defeito pode ser causado pela: insuficiente fusão do metal

base (ou do cordão previamente depositado); ou inadequada manipulação do

consumível; ou pelo uso de energia muito baixo; falta de limpeza da junta; ou pela

soldagem em chanfros muito fechados, onde o arco elétrico não possa penetrar

40

totalmente. É fundamental que o arco seja direcionado corretamente para a fusão devida

da parede do chanfro.

Figura 25 - Falta de Fusão na linha de fusão (parede do chanfro)

A falta de fusão é um concentrador de tensões severo o que pode iniciar o

aparecimento de trinca. Além disso, é uma descontinuidade que reduz a seção efetiva

para resistir a esforços mecânicos.

3.4.6. Falta de Penetração:

Este termo se refere à falha em se fundir o metal de adição com o metal base e

assim não encher completamente a raiz (penetração incompleta, figura 26). Diversos

fatores podem causá-la. Alguns fatores são: manipulação incorreta do eletrodo quando

se está mais afastado; ou quando o eletrodo tem a dimensão maior causando dificuldade

de endereçamento do arco elétrico; ou um projeto inadequado da junta soldada, com

ângulo de chanfro pequeno ou abertura de raiz pequena; ou uso de baixa energia de

soldagem.

Figura 26 - Falta de Penetração na Raiz da Solda

41

Geralmente esta não conformidade, que se caracteriza como uma falha física,

ocorre na raiz de chanfros “V” ou no meio da área soldada quando há solda por ambos

os lados. Este último caso é de mais difícil detecção, somente em Ultrassom ou

Radiografia depois de já realizada a solda.

Assim como a falta de fusão, a falta de penetração causa uma redução de seção

útil de solda além de ser um concentrador de tensões.

3.4.7. Porosidade:

Os poros são vazios globulares frequentemente encontrados nas soldas, causados

por gases que foram aprisionados, provenientes da atmosfera, do revestimento do

eletrodo, da umidade da superfície soldada, etc. A presença de óleo, pintura, ou seja, de

sujeira na região a ser soldada conduz à porosidade. Esses vazios são gases absorvidos

pelo material em fusão e expelidos, porém não expelido suficientemente depressa para

evitar o aprisionamento. Vale ressaltar que essa descontinuidade é uma falha física e

muito comum nos estaleiros da região (figura 27).

Figura 27 - Porosidade no interior e na superfície

42

Em síntese, as causas podem ser apresentadas como sendo: por hidrogênio,

oxigênio, nitrogênio excessivos ou umidade na atmosfera de soldagem, o que se pode

solucionar regulando o gás protetor e manter o eletrodo seco e em boas condições (na

estufa); ou pela solda se resfriar rapidamente, sendo o retardamento do resfriamento

uma solução ou mesmo o pré-aquecimento; ou por junta soldada em condições de má

limpeza (tinta, graxa, água, etc.); ou por insuficiente gás de proteção; ou por altas

intensidades de corrente ou altos comprimentos de arcos que provoquem consumo

indevido de desoxidantes do revestimento dos eletrodos. No momento em que há a troca

de eletrodo, interrompendo e reacendendo o arco, pode surgir porosidade.

3.4.8. Mordedura:

A mordedura nada mais é que o entalhe que aparece nas bordas de um cordão de

solda. As causas podem ser as seguintes: fusão da borda superior devido a excessivas

intensidades de corrente (especialmente a superfície) ou a velocidade excessiva de

soldagem; manipulação indevida do eletrodo, especialmente quando sua angulação está

incorreta (por exemplo, quando faz ângulo pequeno demais com a superfície vertical

nas soldas de angula – figura 28 a seguir). Vale também ressaltar que assim como a

porosidade, é uma falha física e comum nos estaleiros.

Figura 28 - Mordedura em soldas de ângulo

43

3.4.9. Trincas:

A trinca resulta da presença de tensões localizadas que aparecem no

resfriamento da junta em alguns pontos e que excedem a tensão à ruptura do material,

podendo ocorrer a qualquer temperatura. Na soldagem de aços navais, de baixa liga, é

possível existirem trincas a frio na ZTA (Zona Termicamente Afetada) e trincas de

solidificação (a quente) no metal de solda.

A trinca de solidificação (figura 30) ocorre longitudinalmente no meio da junta

soldada e costuma, mas nem sempre, se propagar à superfície. É causada pela presença

de impurezas no metal ou na superfície a ser soldada, e por altas velocidades de

soldagem. Além disso, podem ocorrer quando há uma interrupção no fluxo de calor

empregado e a taxa de resfriamento sobe. Uma razão elevada da profundidade/largura

do cordão relativamente alta (figura 29) também é motivo para trinca, pelo fato das

tensões residuais do metal base serem elevadas e em uma direção desfavorável.

Figura 29 - Possibilidade maior de trinca em altas correntes e baixas tensões

Figura 30 – Exemplo real de trinca por solidificação

44

A trinca induzida por hidrogênio (figura 31) usualmente ocorre normalmente na

ZTA perto da linha de fusão. Uma combinação de fatores é responsável por sua

aparição. Os fatores, que devem ocorrer conjuntamente, são os seguintes: alta taxa de

resfriamento (em geral associada a um baixo aporte de calor), altas tensões localizadas

(residuais), alto teor de hidrogênio e em estruturas martensíticas (com alto teor de

carbono equivalente (Ceq)). Soluções para evitar são: pré-aquecimento, utilização de

consumíveis de baixíssimo teor de hidrogênio (secos), e aumento de aporte de calor.

Figura 31 - Exemplo de trinca induzida por hidrogênio na ZTA

3.5. Tensões e Deformações provocadas pela Soldagem:

Como visto na Introdução do atual projeto, as motivações que objetivaram o

estudo do mesmo foram as aberturas excessivas para soldagem e blocos deformados na

edificação de navios, ou seja, foram problemas dimensionais encontrados em estaleiros

da região do Rio de Janeiro. Deformações provocadas pela soldagem e por técnicas de

montagem inadequadas são responsáveis por isso, e quase sempre são negligenciadas

nos estaleiros, sendo tratadas de forma corretiva apenas. A soldagem é um processo

caracterizado por um aquecimento térmico altamente localizado (Aporte de Calor,

tópico 3.3), provocando consequentemente tensões residuais e deformações.

O conhecimento das tensões residuais e das deformações é de fundamental

importância no projeto e na fabricação de uma estrutura soldada.

45

3.5.1. Tensões residuais:

As tensões residuais em soldagem são tensões internas que permanecem na

estrutura após a execução da operação de soldagem e são geradas por escoamentos

localizados que ocorrem durante o ciclo térmico da mesma [12]. Vale ressaltar que é

muito difícil de calcular com precisão os valores dessas tensões residuais e

deformações.

De modo a perceber a origem das tensões residuais na soldagem, é importante

entender o fenômeno que ocorre durante o ciclo térmico da soldagem. Quando um

material é aquecido, as dimensões aumentam proporcionalmente à variação de

temperatura, fenômeno descrito na equação de dilatação térmica:

TLLLL 001

Onde:

L = Variação do comprimento inicial 0L

1L = Comprimento final

= Coeficiente de dilatação linear

Se um corpo for aquecido e resfriado de modo uniforme e não existirem

restrições às variações dimensionais, após o ciclo térmico o corpo não deverá apresentar

nem tensões residuais nem distorções geométricas. Mas na realidade não é de modo

uniforme que a variação da temperatura ocorre, e se esta peça apresentar restrições que

a impeçam de expandir ou contrair livremente, tensões residuais e distorções poderão se

desenvolver [11].

Tensões residuais Longitudinais:

A figura 29 a seguir ilustra o desenvolvimento de tensões na soldagem, devido a

esse aquecimento localizado e não uniforme:

46

Figura 32 - Desenvolvimento de tensões longitudinais na junta de topo na soldagem [11]

A seção A-A’ (figura 32) se encontra distante da poça de fusão e ainda não se

está ainda aquecida pela fonte de calor, não existindo variações de temperatura nem

tensões.

Na seção B-B’, junto ao material em fusão, o material tende a expandir-se

devido às altas temperaturas, porém é restringido pelas regiões mais frias da chapa,

gerando assim tensões de compressão em regiões próximas da zona fundida e tensões de

tração em regiões afastadas do cordão. Quando o limite de escoamento é atingido, o

material aquecido deforma plasticamente por compressão. Vale ressaltar que como o

material está liquido na zona de fusão, as tensões são nulas. Quando há o resfriamento e

a solidificação, ele se contrai, sendo impedido novamente pelas regiões afastadas mais

frias.

Consequentemente, na região C-C’, surgem tensões de tração junto ao cordão e

de compressão nas regiões afastadas, que aumentam de intensidade ao longo do

resfriamento levando ao escoamento da região aquecida.

Após o resfriamento completo, na seção D-D’, as tensões residuais no eixo do

cordão atingem níveis que podem ser próximos aos de tensão de elasticidade do

material, apresentando distribuição como mostrado na figura 32.

47

Tensões residuais Transversais:

As tensões residuais transversais são relativamente de menor intensidade se

forem comparadas às tensões longitudinais, e sua distribuição pode ser resumida à

figura 33 a seguir:

Figura 33 - Desenvolvimento de transversais em junta de topo [11]

Efeitos das Tensões Residuais :

Além das deformações, que serão estudadas no próximo tópico, as tensões

residuais influenciam o comportamento das soldas de diversas maneiras como:

aumentam o risco de ruptura frágil, alteram a estabilidade dimensional, diminuem a

resistência à corrosão sob tensão, modificam a resistência à fadiga, afetam a

detectabilidade de descontinuidades em NDT como Ultrassom e afetam o risco de

fissuração, de trincas.

O nível de tensões residuais depende do tipo de aço (relação Limite de

Escoamento (LE) / Limite de Resistencia (LR)) assim como a necessidade de se aliviar

essas tensões. Aços de alto limite elástico e os de maior relação LE/LR não só

acumulam mais tensão como podem se tornar perigosos em operação caso não forem

aliviados. O alivio pode ser térmico ou mecânico (martelamento, peening, etc.). Não é o

caso do aço comum naval, que por ser de baixa resistência, tem uma capacidade de

dilatação maior.

48

3.5.2. Deformações resultantes das tensões residuais:

Se a estrutura soldada não apresentar suficiente rigidez, haverá deformações,

tendendo a aliviar as tensões residuais. As deformações são proporcionais à extensão

das zonas plastificadas. Na soldagem, elas são uma reação às tensões residuais (tópico

3.5.1), como podemos ver na figura 34 abaixo.

Figura 34 - Deformações usuais em soldagem de topo e em ângulo [12]

49

As deformações resultam em retrabalho acentuado e atrasos na obra, garantindo

maior custo de mão-de-obra e gastos com aparatos para desfazê-las. A combinação de

aberturas grandes de juntas e solda manual lidera para o chamado over-welding, e

exacerbam as distorções. Em casos extremos, o uso de maçarico não garante a correção

da deformação. Adicionalmente, se necessitam cortes e operações de reparo de solda

(goivagem, etc.) para correção do problema. Ou seja, se tornam necessárias técnicas que

previnam tais deformações de ocorrerem (figura 35).

Figura 35 - Esquema Distorções - Aberturas - Retrabalho

3.6. Técnicas na Soldagem a evitar deformações:

A execução da soldagem requer um planejamento cuidadoso, desde a preparação

das juntas, estabelecimento de procedimentos, definição de equipamentos até estudo das

sequências de soldagem utilizadas para a não ocorrência de todas as não conformidades

descritas no tópico 3.4 e para o controle de tensões residuais e deformações que podem

vir a ocorrer, descritas no tópico 3.5.

Para se obter menores distorções, alguns fatores ideais devem ser sempre

seguidos: usar o menor tamanho possível de solda; depositar os cordões em torno do

eixo neutro da peça; usar o menor tempo possível entre os cordões; usar o menor

número de passes [14].

Uma filosofia utilizada no ramo naval internacional [13] e aplicada para

minimizar as distorções na soldagem na construção de blocos é a seguinte: minimizar

quanto possível o aporte de calor na soldagem e ao mesmo tempo maximizar as

restrições na construção de blocos em estaleiros. Para atingir menores distorções, as

quatro técnicas seguintes são propostas:

TÉCNICAS

50

Maximizar as restrições durante cada operação de soldagem.

Aprimorar design e preparações das juntas soldadas:

Minimizar o aporte de calor aplicado (excluir o overwelding).

Aprimorar as sequências de soldagem.

Um modo de diminuir ou contrariar as distorções originárias das soldagens é a

utilização de fixadores rígidos das estruturas a soldar. No entanto, as tensões residuais e

as deformações têm comportamentos opostos. Um componente que esteja rigidamente

fixo enquanto soldado, apresentará tensões residuais elevadas. Pelo contrário, se for

soldado livremente, a distorção será elevada e as tensões residuais baixas relativamente.

Assim, consequentemente, na prática não é possível fabricar um componente soldado

que, simultaneamente, apresente baixos níveis de tensões residuais e de deformações.

Tem que ser sempre encontrado um compromisso, ou então utilizar metodologias

complementares, como o uso de enrijecedores ou de tratamentos térmicos e/ou

mecânicos.

Os dispositivos de montagem (figuras 36 e 37) são muito utilizados em

estaleiros para garantir restrição e evitar a deformação, especialmente os “cachorros”

para soldagem e cunhas para preparação da junta e ponteamentos. Durante a construção

de blocos, essas restrições são ponteadas ou soldadas temporariamente na estrutura em

pontos críticos.

Figura 36 - Dispositivos de montagem para restrição [12]

51

Figura 37 - Fixação de um bloco para soldagem [13]

Outra solução é aprimorar o design e a preparação das juntas soldadas, evitando

aberturas (gaps) e ponteamentos excessivos que resultariam em soldas largas e com

muito aporte de calor e consequentemente em maiores distorções. Para isso, a

fiscalização é essencial. Há uma direta relação entre os pontos aplicados e a qualidade

da solda já que os pontos serão dissolvidos na mesma. Ponteamentos pobre podem

promover falta de fusão, escorias, e gargantas excessivas. Por exemplo, é aconselhado

[13] que a altura dos pontos sejam de 3 mm para gargantas de 4 ou 5 mm em soldas

filete. Eletrodos de menores diâmetros são uma alternativa pra esse precisão. Outra

mudança que está sendo utilizada para minimizar distorção em painéis finos são

procedimentos de soldagem para o uso de chanfros mais estreitos [13].

Em relação a evitar o alto aporte de calor em juntas em “T”, que constituem em

80% das juntas soldadas em navio aproximadamente [5], é essencial que os soldadores

saibam as gargantas que devem atingir, não ultrapassando nem deixando de atingir

essas. Para isto, é necessária a divulgação das tabelas de soldagem (figura 38) de acordo

com a região a ser soldada, para os encarregados e que esses repassem aos soldadores os

valores. Com um calibre se pode inspecioná-los. Apesar de atualmente as gargantas

serem pequenas, de 3 a 5 mm nos novos projetos, há determinadas regiões que precisam

de maior reforço de solda.

52

Figura 38 - Exemplo de tabela de solda para inspeção de gargantas de solda (no caso, no Proa)

É necessário estabelecer, de antemão, qual será a sequência de soldagem da

estrutura e a sequência de deposição dos passes e cordões que compõem uma dada

junta. A sequência de soldagem deve ser adequada para cada projeto (figura 39).

3.6.1. Sequências de Soldagem utilizadas:

No caso, por exemplo, da deposição de um cordão de um passe só, podem ser

empregadas as seguintes sequências: passes corridos, passes simétricos, passes

orientados e passes progressivos. Já nos caso de cordões de múltiplos passes, a

progressão da soldagem pode ser por passes corridos, por blocos ou em cascata.

Antes de se seguir com os tipos de soldagem, as regras básicas para o

estabelecimento da sequência de soldagem são [1]: se houver grande número de juntas,

em mesmo plano, não restringir na medida do possível as contrações neste plano,

mantendo extremidades livres; juntas com possibilidades de se contrair muito devem ser

soldadas no início, deixando para o fim aquelas que apresentam baixos níveis de

53

contração; sempre que possível, soldar simetricamente em relação ao eixo neutro da

peça para contrabalancear as tensões (exemplo: em chapas de maior espessura, usar

chanfro X em vez de V).

Figura 39 - Exemplos de distorções em fixação (restrição) inadequada [13]

A figura 40 a seguir contém esses exemplos e comentários sobre cada uma serão

expostos após:

Figura 40 - Tipos de Sequências de Soldagem Utilizadas

54

Sequência Corrida:

É a sequência contínua. Normalmente é utilizada em soldas curtas, em cordões

de apenas um passe e em procedimentos automáticos. A taxa de deposição é bastante

alta, porém provoca distribuição assimétrica de tensões residuais, o que exige

ponteamentos eficientes para evitar distorção.

Sequência com Passes a Ré:

Nessa técnica, o soldador solda diferentes trecho de determinado comprimento

no sentido oposto ao da progressão de soldagem, de maneira que o cordão seguinte

termina no ponto que o anterior acaba (figura 41). Assim, se consegue uma distribuição

mais uniforme de tensões residual e logo baixo níveis de distorção. Porém, a eficiência

operacional é relativamente baixa, e as maiores quantidades de abertura e encerramento

do arco elétrico são mais suscetíveis a defeitos na solda.

Figura 41 - Soldagem com passes a ré (Back Step Technique)

Sequência Simétrica (centro-extremidade):

Esta técnica também difundida consiste em dividir ao meio o comprimento total

da junta e soldar simetricamente, a partir do centro até as extremidades. É recomendada

quando se desejam baixos níveis de distorção, sendo a distribuição das tensões

simétrica.

55

Sequência com passes orientados:

Neste tipo de sequência, vários trechos do cordão são espaçados um dos outros

segundo orientação previamente estabelecida. A eficiência operacional é baixa e há

também a maior possibilidade de defeitos na abertura e encerramento do arco, porém a

distribuição de tensões e as distorções são mais uniformes que as demais se bem

estudado o caso. Dificilmente é utilizada em estaleiros.

Progressão por Passes Corridos:

Neste método, cada passe do cordão é continuamente depositado ao longo de

toda extensão da junta. É de alta eficiência operacional.

Progressão em Cascata:

É uma progressão empregada em combinação com a técnica de passes a ré, e

tem a vantagem de não provocar grandes defeitos de soldagem. Eficiência operacional

baixa, logo empregado em casos especiais (figura 42).

Figura 42 - Ilustração de Sequência em Cascata

Na construção de blocos de navios, a filosofia “center-out” de solda dos

elementos está em destaque internacionalmente, justamente para se evitar distorções. A

sequência com passes a ré combinados (figura 41) simultaneamente com essa filosofia é

uma alternativa sendo empregada em estaleiros mais modernos [13]. Segue ilustração

da filosofia “center-out” (figura 43):

56

Figura 43 - Soldagem "Center-Out" em gigantes transversais [13]

Em relação à escolha da melhor sequência a ser utilizada na construção e

montagem de blocos de navios, é uma decisão complicada devido às inúmeras

possiblidades. Com o intuito de facilitar essa escolha para menores tensões residuais e

distorções, atualmente já se encontram programas de computador capazes de analisá-las

confiavelmente.

57

4. Estudo de caso – Soldagem na construção de um painel

típico naval:

O projeto atual tem o objetivo principal de analisar criticamente os métodos de

soldagem utilizados (sequência, parâmetros gerais, defeitos observados) de um bloco

típico de um navio de apoio às plataformas, em um estaleiro de pequeno porte da cidade

do Rio de Janeiro. Também serão abordados aspectos relativos à montagem utilizada. O

foco principal é uma análise da qualidade dos processos, a fim de se propor soluções

para melhoria.

Assim sendo, em um estaleiro da região, a construção de um bloco desde a

disposição das primeiras chapas foi acompanhada e medições julgadas importantes

foram realizadas. A seguir seguem mais informações a respeito do bloco, das etapas e

das medições realizadas para que a qualidade seja mais bem analisada nos tópicos

subsequentes.

4.1. O Bloco estudado:

Os estaleiros do Rio de Janeiro têm como demanda principalmente os navios de

apoio à plataformas, como PSVs (Platform Supply Vessels), AHTS (Anchor Handling

Tug Supply), entre outros. O bloco analisado é um bloco de um PSV de

aproximadamente 100 metros de comprimento total (LOA) e 19 metros de boca (B).

O Bloco de estudo é um bloco situado logo à ré da Praça de Máquinas, entre o

Tween Deck e o Main Deck, como se pode ver em laranja na figura 44 a seguir. O Bloco

se prolonga de um bordo a outro, e nele se situam partes dos tanques do costado duplo

(laterais BB e BE), que são tanques de lastro, e partes de tanques de óleo diesel de carga

e de óleo diesel doméstico.

58

Figura 44 – Visualização da posição do Bloco estudado

Segundo o desenho aprovado pela Classificadora, a estimativa é que o bloco

estudado possua um peso de 22,498 toneladas, se é claro for construído como no

desenho de projeto. Por razões de limites de espaço interno para construção e

capacidade de içamento disponíveis, o estaleiro em questão resolveu dividir o bloco em

2 partes, uma de vante e outra de ré (ver em laranja no desenho acima). Primeiramente,

o estaleiro construiu a parte de ré do bloco, e será somente esta parte (em “X” na figura

44) que será analisada. Seguem abaixo informações gerais de tipos de soldas (figura

45), números de reforços, etc.:

Figura 45 - Informações do bloco estudado

Para melhor descrição das medições feitas, o processo de construção foi dividido

em cinco etapas, seguindo a ordem cronológica de execução utilizada pelo estaleiro em

questão:

59

Etapa 1: Soldagem das Chapas de Convés – SAW:

Etapa 2: Montagem dos Reforçadores:

Etapa 3: Soldagem em Posição Plana (2F) de elementos estruturais

Etapa 4: Nivelamento e Travamento do Bloco:

Etapa 5: Soldagem Vertical de elementos estruturais:

A seguir, estas etapas serão melhores descritas.

4.2. Etapa 1: Soldagem das Chapas de Convés – SAW:

Nos estaleiros de pequeno porte da região, inclusive no tido como base para este

projeto, os aços são normalmente provenientes da USIMINAS, e já chegam com “shop-

primer” para proteção contra oxidação. Apenas algumas peças de aço (tubulações,

calhas, etc.) são fabricadas nos estaleiros dessa região.

As soldas a serem feitas são das chapas de convés de 8 mm de espessura

(interno). As chapas se encontram sobre pontaletes ao ar livre, não sendo posicionadas

em uma linha de painelização como ocorre, por exemplo, em estaleiros mais modernos.

Foram todas seis primeiras dispostas e ponteadas no dia 18/06. Quando as soldagens em

5-6, 6-7 e 7-8 (20/06) ocorreram, todas as chapas já estavam ponteadas por eletrodo

revestido. Ou seja, quando as primeiras soldas começaram a serem feitas, o painel

estava incompleto, sem o ponteio de algumas chapas. Mais adiante, podemos ter mais

detalhes dos ponteamentos.

Quando essas soldas ocorreram, todas as chapas estavam somente apoiadas

sobre os pontaletes, não estando fixas a uma base. A soldagem pelo outro lado é feita

com Arco Submerso assim que o bloco, com todos os elementos já montados e

soldados, é virado. Não foi possível realizar medições desta etapa posterior, já que

somente será feita a soldagem num futuro distante. Vale ressaltar que os trabalhadores,

antes da soldagem, passaram uma espécie de verniz na região a ser soldada para evitar

oxidação no chanfro. Foi visto que, nas EPSs de muitos estaleiros inclusive esse em

questão, esses vernizes (geralmente rosa) são permitidos.

60

Figura 46 - Disposição das chapas de convés e sequência de soldagem utilizada nesta etapa (SAW)

A sequência de soldagem nesta etapa foi a seguinte: de Boreste para Bombordo,

e da Vante para a Ré, ou seja, as primeiras soldas foram em sequência: 1-2, 2-3, 3-4, e

assim por diante. Na figura anterior 46, uma seta laranja representa a direção de

sequência de soldagem realizada.

As juntas de topo soldadas foram todas de chanfro reto, considerando que é

aceitável para chapas de baixa espessura (abaixo de 12 mm pela DNV, por exemplo).

Abaixo segue uma visualização do chanfro típico utilizado nesta etapa, já com verniz

rosa, antes da soldagem (figura 45).

Figura 47 - Chanfro reto e verniz utilizados nesta etapa SAW

Em relação aos ponteamentos realizados (figuras 48 e 49), todos foram

realizados através de eletrodo revestido (SMAW). O comprimento dos pontos variou

entre 60 mm (soldas 1-2, 2-3) e 100 mm (3-4, 4-5, 5-6, 6-7 e 7-8). O operador da

61

máquina de solda SAW pediu para os ajudantes pontearem uma distância maior para

melhor fixação. A distância entre pontos adjacentes foi de aproximadamente 250 mm.

Esses valores são importantes para saber o nível de fixação entre chapas, para evitar

distorções transversais principalmente, e consequentemente maiores aberturas de

chanfro. Ao longo do comprimento de 5675 mm das chapas, foram realizados de 18 a

20 pontos.

Figura 48 - Comprimento de pontos em juntas de topo (100 mm)

Figura 49 - Distancia entre pontos adjacentes (250 mm)

Uma característica importante para a qualidade das soldagens das chapas é o uso

de chapas chamadas de “esperas” ponteadas em ambas as extremidades do cordão, que

possuem a função de ser região não estrutural e temporária para a abertura e o

fechamento do arco. Segue a figura 50 ilustrando o que se é usual utilizar em soldas de

arco submerso em estaleiros do Rio de Janeiro e do mundo. Como visto no tópico

relativo aos defeitos em soldagem, regiões da abertura e o fechamento do arco elétrico

têm maior susceptibilidade a apresentar descontinuidades. Assim sendo, a solda fica

contínua no cordão soldado, sem interrupções.

62

Figura 50 - Chapas para continuidade SAW ("espera")

Todas as soldagens entre chapas 1 a 8 foram acompanhadas e medições foram

realizadas antes e após as mesmas. A seguir, os procedimentos utilizados serão

detalhados, com parâmetros envolvidos, fotos, e defeitos observados.

Soldagem das chapas 1-2:

Figura 51 - Parâmetros soldagem 1-2 e Observações

63

Figura 52 - Realização do Passe 1 (1-2)

Durante a realização do 2° passe da soldagem entre chapas 1-2, a máquina de

arco submerso se desvencilhou do trilho, que estava mal apoiado, interrompendo sua

progressão. Então, o calor foi se acumulando (figura 53), causando o furo das chapas e

essa grande descontinuidade vista. Não houve a atenção do operador na preparação. O

reparo foi realizado com eletrodo revestido. Como vemos na figura 54, o tempo total de

reparo neste passe foi de 45 minutos, considerando mais 7 poros para reparo.

Figura 53 - Furo em região do descarrilamento da maquina.

Solda das chapas 2-3:

Seguem as figuras 51, 52 e 53 com informações e figuras da soldagem realizada

(2-3).

64

Figura 54 - Parâmetros soldagem 2-3 e Observações

Figura 55 - Soldador reparando poro com SMAW após esmerilhamento

Durante a realização do 1° passe da soldagem entre chapas 2-3, a máquina de

arco submerso se desvencilhou novamente do trilho, que estava mal apoiado,

interrompendo sua progressão. Então, o aporte de calor na região (figura 56), causando

outro furo das chapas e essa grande descontinuidade vista. Não houve a atenção do

operador na preparação. O reparo foi realizado com eletrodo revestido.

65

Figura 56 - Furo devido ao descarrilamento

Solda das chapas 3-4:

Seguem as figuras 57 e 58 com informações e ilustrações da soldagem realizada

(3-4).

Figura 57 - Parâmetros soldagem 3-4 e Observações

66

Figura 58 – Poros após 1° passe

Solda das chapas 4-5:

Segue a figura 59 com informações da soldagem realizada (4-5).

Figura 59 - Parâmetros soldagem 4-5 e Observações

67

O operador visualizou, que em determinada região (até 0,3L),a abertura entre as

chapas estava com abertura maior (figura 60) e pediu para o soldador soldar com

eletrodo revestido essa região (figura 61). Não há procedimento oficial de especificação

no estaleiro.

Figura 60 - Abertura entre chapas aproximadamente 4 mm (até 0,3L)

Figura 61 - Passe de eletrodo (SMAW) na região onde a abertura é de 4 mm (até 0,3L)

Solda das chapas 5-6:

Seguem as figuras 62, 63, 64 e 65 com informações e ilustrações da soldagem

realizada (5-6).

68

Figura 62 - Parâmetros soldagem 5-6 e Observações

Figura 63 - Poros ao longo do cordão

69

Figura 64 - Alta densidade de poros no final do cordão

Figura 65 - Esmerilhamento antés de reparo SMAW

Como visto na figura 65, o esmerilhamento dos poros não fot realizado em toda

sua extensão. Isso foi observado muitas vezes ao longo desta etapa. Logo, há indícios

que certa porosidade continuou no metal de solda em seu interior, após o reparo. Nota-

se na mesma figura a chapa de espera curta, também fato comum.

Solda das chapas 6-7:

Seguem as figuras 66, 67 e 68 com informações e ilustrações da soldagem

realizada (6-7).

70

Figura 66 - Parâmetros soldagem 6-7 e Observações

Figura 67 - Aplicação de calor antes da soldagem do 1 passe

71

Figura 68 - Falta de fusão no início devido ao furo na espera curta

Solda das chapas 7-8:

Seguem as figuras 69 a 72 com informações e ilustrações da soldagem realizada (6-7).

Figura 69 - Parâmetros soldagem 7-8 e Observações

72

Figura 70 - Esmerilhamento antes do início da soldagem

Figura 71 - Alta concentração de poros ao longo do cordão

Figura 72 - Furo no final da Soldagem do passe único

73

Figura 73 - Reparo somente com SMAW na região do furo nas chapas

Após a realização dos reparos em cada um dos cordões descritos, houve a

pintura dos cordões com primer (figura 74), para evitar a oxidação das regiões de solda,

proteção contra chuva, etc. A figura abaixo ilustra essa preocupação do estaleiro.

Figura 74 - Aplicação de Primer para evitar oxidação das soldas

Figura 75 - Visualização do painel formado (Chapas 1 a 8 – convés do bloco)

74

4.2.1. Deformações medidas após a soldagem das chapas de convés:

Antes da soldagem, as chapas apresentavam as dimensões já descritas nos

quadros anteriores do tópico. Durante cada soldagem realizada, não foram observadas

deformações dimensionais nas direções X (vante e ré). O comprimento (L) continuou

sendo 5675 mm antes e após a soldagem. O motivo dessa ausência pode ser por não

deformarem plasticamente.

Na direção Y (transversal), foi medida com treno de 50 metros para reduzir as

incertezas, a largura de todo o painel após as soldagens realizadas. Considerando 2 mm

de abertura antes da maioria dos cordões antes da soldagem e 4 mm na soldagem 7-8, se

notou que o painel se contraiu 12 mm (figura 78). É uma contração pequena

proporcionalmente à largura total de aproximadamente 19000 mm, porém pode

influenciar em futuros desalinhamentos de blocos na edificação.

Figura 76 - Contração transversal medida

Após o final de cada passe final, notou-se o embicamento, mesmo que pequeno,

das chapas adjacentes ao cordão no sentido negativo de Z, na região do próprio cordão

como exemplifica a figura 37 (tópico 3.5.2). Porém, ao esfriarem, houve a contração e

essas deformações verticais em alguns cordões diminuíram (notada a olho nú). Essas

deformações finais nas regiões dos cordões foram medidas com uma linha de barbante e

trena.

Foram retiradas medidas de 3 pontos (A,B e C) ao longo de cada cordão, como

indica a figura 77, a seguir. Na mesma figura, também apresentamos o comprimento

total e a largura total do painel medida com uma trena de 50 metros.

75

Figura 77 - Pontos e Medições de embicamento (z)

Os embicamentos medidos não foram acentuados. Somente em uma região,

entre as chapas 6-7 (A), foi medida uma variação em Z(mm) de 12 mm, comparando

antes e após a soldagem (figura 78). Esse empeno já é uma não conformidade.

Figura 78 - Embicamento em 6-7 (A)

76

4.3. Etapa 2: Montagem dos Reforçadores:

Após essas medições realizadas, agora vem o momento da riscagem, montagem

e ponteio dos reforçadores primários e secundários para soldagem nas próximas etapas.

O método de construção do painel de convés é o tradicional com a montagem por cima

dos transversais (com colares, portanto), já descrito no tópico 2.1.1.

A riscagem é uma etapa importante para o posicionamento e o ponteamento na

posição correta do reforçador em questão. Marcações são feitas no painel, indicando

exatamente aonde será montado. É importante uma boa leitura do desenho de projeto.

Um erro comum visto nos estaleiros é a indicação do lado da espessura do elemento.

A montagem é realizada após a riscagem. Todos os reforçadores secundários

longitudinais foram ponteados primeiramente, sem uma ordem e sequência exatas

(figura 79). São utilizadas algumas ferramentas de fixação, como cunhas, para

endireitamento dos reforçadores para ponteamento adequado (figura 33).

Figura 79 - Montagem dos longitudinais de convés

Figura 80 - Cunhas para fixação para ponteamento adequado

Após a montagem dos reforçadores, foram montados e pontados os gigantes

transversais e longitudinais respectivamente. Vale ressaltar que somente após a

77

montagem e o ponteio de todos os elementos (gigantes, anteparas, etc., figura 78) que a

soldagem inicial foi realizada, destoando das etapas do método tradicional (tópico

2.1.1).

Figura 81 - Montagem dos gigantes transversais no painel

4.4. Etapa 3: Soldagem em Posição Plana (2F) de elementos

estruturais:

A próxima etapa da construção do bloco realizada pelo estaleiro foi a soldagem

na posição plana (2F) de todos os elementos (reforçadores, gigantes e anteparas). O

método tradicional não foi utilizado. Utilizando uma sequência aleatória de soldagem

das seguintes regiões, representada abaixo na figura 82, o estaleiro realizou essa

soldagem na posição plana.

Figura 82 - Representação da sequência de soldagem na posição plana (2F) utilizada

78

Representa uma vista superior do bloco com seus 25 HPs (“Holland Profiles”)

longitudinais (em pontilhado), seus gigantes (em vermelho) e suas anteparas (em azul).

A numeração das regiões (1 a 11) foi dada em função da sequência de soldagem de

painéis realizada pelo Estaleiro de estudo. Nota-se que não há uma sequência lógica a

ser seguida, apesar de terem iniciado a soldagem pelo centro.

Vale ressaltar também que se deixou uma "espera" sem solda de 300 mm (das

extremidades do perímetro do bloco) em cada elemento para que ajustes possam ser

realizados na etapa futura de edificação e união com outros blocos sem necessitar

goivagem, preparação, ou seja, mais retrabalho. Isso é uma boa prática quase que

obrigatória que qualquer estaleiro deve usar sempre para evitar retrabalho desnecessário

(figura 83).

Figura 83 - Trecho na extremidade sem soldagem para evitar goivagem e retrabalho na Edificação

Vale ressaltar que a sequência de solda dos elementos em cada região (1 a 11)

foi diferente, aleatória de certa forma e será mais detalhada adiante.

O início da etapa 3 foi no dia 03 de julho de 2014 e seu término em 09 de julho

(tabela 1). Ou seja, a duração desta etapa foi de 5 dias.

Tabela 1 - Datas - ETAPA 3:

No dia 03/07, o bloco já se encontra com os HP's, Gigantes e Anteparas Centrais

e Transversais montados e ponteados. Apenas a antepara long. do costado duplo e a

antepara de costado ainda não foram montadas, já que estão em fase de construção

(soldando painel do Costado Duplo ao lado).

79

Antes mesmo do inicio soldagem de 1 e 2, os HP’s (reforçadores longitudinais)

verticais das anteparas começaram a serem soldados pelo soldador B (figura 84). Vale

ressaltar que os HPS perto das emendas verticais das anteparas transversais não serão

soldados nesta fase. Isto porque as emendas verticais (3G) das anteparas transversais

somente serão soldadas após a ETAPA 4, de Nivelamento e Travamento, já que são

soldas verticais que chegam até a chapa. As características estão na tabela 2 abaixo:

Tabela 2 - Características Soldagem HP verticais anteparas

Figura 84 - Soldador B soldando os HPs verticas

Figura 85 - Medição de Garganta da solda ascendente 3F (4mm)

80

Uma não conformidade normalmente encontrada em estaleiros da região é a

solda descendente em 3F e 3G, sem uma EPS que valide a soldagem, já que a

produtividade é maior e soldadores a preferem. Porém há maiores chances de defeitos e

gargantas baixas por se necessitar um maior controle de velocidade e pela ação da

gravidade. Logo, estaleiros costumam apenas aprovar EPS de soldagens ascendentes. A

soldagem ocorreu na ascendente como se é pedido na EPS, e a garganta medida foi

satisfatória (3 a 4 mm, figura 85).

Nesse dia, o soldador A soldou respectivamente as regiões centrais 1 e 2 (tabela

3 e figuras 86, 87 e 88). Durante a soldagem, a montagem e ponteio de alguns gigantes

(na região 9 e 7 (ré)) estava ocorrendo ainda. Primeiro foram soldaram os HPs, como

mostrado na figura abaixo, e após a antepara foi soldada e finalmente os gigantes. Uma

das razões por essa sequência de solda dada pelo soldador utilizada foi a preocupação

para esfriar o outro lado do HP. Houve tempo suficiente para esfriar a região adjacente

antes de soldá-la.

Tabela 3 - Características Soldagem regiões 1 e 2

Figura 86 - Sequência de soldagem realizada na região 1

81

Figura 87 - Soldador A soldando a região 1

Na região em laranja marcada acima, em 2, foi notado que havia tinta primer

para aplicação após a solda na chapa, aonde iria se soldar (figura 89). Mesmo o soldador

pedindo para um esmerilhador limpar a região com escova rotativa, houve a presença de

muitos poros (figura 90). Vale ressaltar que os poros em questão não foram

esmerilhados a fundo, ou seja, somente pontos de solda com arame foram dados em

cima destes para "repará-los".

Figura 88 - Sequência de soldagem realizada na região 1

82

Figura 89 - Primer antes de soldar

Figura 90 - Poros mesmo após a “limpeza”

No dia 04/07, a parte central (1 e 2) já se encontra concluída (2F apenas) e a

soldagem da região 3 é feita pelo soldador C. No mesmo dia, ao lado do bloco,

trabalhadores estavam concluindo a soldagem dos painéis da antepara do costado duplo

com as cavernas BB e BE. No final do dia, já montaram esses painéis no bloco, somente

faltando agora a montagem da chapa do costado.

83

Tabela 4 - Características Soldagem - região 3

Figura 91 - Sequência de Soldagem realizada na região 3

Foram registrados muitos poros durante toda a soldagem da região 3. Foi

observado que o soldador não limpava com vassoura ou escova completamente as

regiões antes de serem soldadas.

84

Figura 92 - Soldador C soldando a região 3 (falta de limpeza antes da soldagem)

Novamente não houve a utilização de esmeril em nenhum reparo de poro para

correção e assim garantir que no interior da solda não haja descontinuidade. Assim

como o soldador A nas regiões 1 e 2, o soldador C utilizou apenas o próprio arame com

ponteios para "esconder" o poro (figura 93).

Figura 93 - Poros incorretamente reparados

No dia 07/07, a região 4 (tabela 5 e figura 94), a região 5 (tabela 6 e figuras 96,

97) e a região 6 (tabela 7 e figuras 98, 99, 100 e 101) foram soldadas. Lembrando que

toda a etapa de soldagem vertical entre elementos do painel somente foi realizada após o

nivelamento e travamento do bloco.

85

Tabela 5 - Características Soldagem - região 4

Figura 94 - Sequência de Soldagem realizada na região 4

Figura 95 – Soldadores D e E soldando simultaneamente as regiões 4 e 5, respectivamente.

86

Tabela 6 - Características Soldagem - região 5

Figura 96 - Sequência de Soldagem realizada na região 5

Já se pode afirmar que cada soldador utilizou a sequência de soldagem de sua

escolha, o que tornou a sequência de soldagem do bloco inteiro aleatória, sem um

acompanhamento e vistoria de um superior.

O soldador E se preocupou muito mais com a limpeza e a condição da região

que iria ser soldada. A região foi limpa com paciência com vassoura (figura 97). Não foi

observado nenhum poro nos cordões de solda realizados por ele. Além disso, o soldador

E citou que o ponteio dos HPs não foram bem realizados já que os pontos estavam com

a garganta muito alta (figura 99), assim como ocorreu na região 6, com soldador A.

Nenhum outro soldador reclamou disso. Por isso, ele, antes de soldar os HPs um

ajudante a esmerilhou todos os pontos dos HPs, a fim de reduzir suas gargantas ("zerar

o ponto"). Algo que deveria ser feito a evitar que a solda final fique com uma garganta

alta, mas somente foi feito nesta região.

87

Figura 97 – Soldador E fazendo a limpeza da região 5 antes de ser soldada. Não houve poros.

Tabela 7 - Características Soldagem - região 6

Figura 98 - Sequência de Soldagem realizada na região 6

88

Figura 99 – Alta garganta encontrada na região 6 (7mm) em região soldada sobre ponto

Notou-se que o reparo de poros continuava não sendo feito com esmeril para

chegar ao final da descontinuidade e soldar após, garantindo que não haja vazios ali

(figura 101). Também os pontos estavam altos (3 mm) como registrado na região

anterior, mas neste caso não houve o esmerilhamento para "zerá-los”.

Figura 100 - Soldador A soldando a região 6

Figura 101 - Reparos de poros sem o esmerilhamento necessário

89

No dia 08, simultaneamente os dois soldadores D e A estavam soldando

respectivamente as regiões 7 (tabela 8; figura 102) e 8 (tabela 9; figura 103), desde o

inicio do expediente até o final. Abaixo seguem as sequências e características dessas

soldagens. O soldador D, como se pode ver na figura 102 a seguir, soldou

primeiramente a antepara do costado duplo com a chapa, em seguida os gigantes com a

chapa e finalmente os HPs com a chapa. Logo, soldador utilizou sequência distinta à

região 4 que o mesmo soldou anteriormente, fato que evidencia a aleatoriedade e falta

de supervisão do estaleiro nesta fase de construção do bloco. O mesmo será notado para

o soldador A, mais adiante.

Tabela 8 Características Soldagem - região 7

Figura 102 – Sequência de Soldagem realizada na região 7

Tabela 9 - Características Soldagem - região 8

90

Figura 103 – Sequência de Soldagem realizada na região 8

Figura 104 - Solda com garganta alta (5mm - tabela 9)

No dia 09 de julho, o nivelamento e travamento do bloco começam a serem

realizados, antes da finalização de todas as soldas planas (2F). Durante esta etapa de

nivelamento e travamento, que será detalhada adiante, as regiões 9 e 10 (tabela 10;

figuras 105, 106 e 107) estavam sendo soldadas na respectiva ordem pelo mesmo

Soldador A. É um erro grave já que a soldagem das mesmas com certeza gerarão

deformações no painel, afetando a credibilidade do nivelamento. Seguem abaixo a

sequência de soldagem utilizada em 9 e 10.

91

Tabela 10 - Características soldagem regiões 9 e 10

Figura 105 - Sequência de Soldagem realizada na região 9

Figura 106 - Sequência de Soldagem realizada na região 10

92

Figura 107 - Soldador A soldando a região 9

No final do expediente do dia 09/07, o Nivelamento e o Travamento do Bloco

(Etapa 4) já foi finalizado. Porém, restou soldar a região 11 (tabela 11 e figura 108).

Não houve um motivo apresentado como sendo o porquê dessa demora ao soldar essa

região. Essa região foi soldada apenas no 15 de julho. Mais um indício de falta de

organização no processo de construção de bloco realizado pelo estaleiro. Abaixo, segue

a sequência de soldagem realizada pelo soldador C, mesmo soldador da região 3, e

parâmetros utilizados:

Tabela 11 - Características Soldagem região 11

Figura 108 - Sequência de Soldagem realizada na região 11

93

Após a soldagem da região 11, a soldagem plana (2F) com Arame Tubular

(FCAW) foi finalizada, apenas no dia 15, sendo as regiões 9, 10 e 11 soldadas

simultaneamente ou após o nivelamento do bloco, o que certamente não é adequado

devido às distorções que podem ocorrer e assim invalidar o nivelamento, próxima etapa

descrita. Também fica claro a falta de uma sequência de soldagem bem pensada para

evitar os problemas dimensionais que vêm ocorrendo no estaleiro em questão.

4.5. Etapa 4: Nivelamento e Travamento do Bloco:

O nivelamento do bloco é muito importante para evitar eventuais problemas

dimensionais no “encaixe" e união de um bloco com outro. Caso não seja feito, o bloco

tem grandes chances de chegar torcido para a edificação, o que pode gerar grandes

"gaps", aberturas e erros graves dimensionais, que afetarão sem duvida nenhuma a

produtividade do estaleiro, com desperdício de hh, tempo e material. No estaleiro de

estudo, isto é um problema recorrente e ignorado. Muitas "insert plates” são utilizadas

para reparo de gaps grandes. Ele deve ser feito antes do travamento do bloco, a fim de

se garantir que os pontos da base do bloco estão no mesmo plano e consequentemente

que o bloco não esteja torcido. Nos estaleiros da região para construção de navios de

apoio, o Nivelamento antes do travamento é uma prática que deve ser utilizada, visto

que os pontaletes donde o bloco é disposto costumam apresentar desníveis.

Até o início da etapa 4 (dia 09 de julho, tabela 12), toda a soldagem em posição

plana 1G (Arco Submerso – etapa 1) já foi concluída, e quase todas as soldas na posição

2F (Arame Tubular) já foram também. Vale lembrar que a região 11 (Etapa 3) não foi

soldada até este dia 09 (somente soldada no dia 15/07). As soldas verticais (3F e 3G –

Etapa 5) de união de elementos estruturais somente serão realizadas após o Nivelamento

e Travamento para caso seja necessário correção dimensional, o bloco não apresente

maior rigidez e restrição.

Descrição do Nivelamento e Travamento realizados:

A ideia do Estaleiro foi somente nivelar os pontos das extremidades de gigantes

e anteparas no perímetro do bloco, deixando de fora pontos internos de cruzamentos de

elementos primário, o que não é adequado, pois não há garantia que o bloco não esteja

94

em "alquebramento" ou "tosamento", o que pode acarretar em mudanças dimensionais

na largura ou comprimento do bloco, por exemplo. Ao todo foram 18 pontos, em

vermelho, mostrados na figura 109 a seguir.

Tabela 12- Duração da etapa 4

Figura 109 - Pontos de medição de nível e valores das diferenças medidas

Primeiramente, foi obtida uma referencia inicial #1 de verificação de nível, na ré

da antepara longitudinal central de BB, situada a 300 mm de altura da chapa de convés

(figura 110). A escolha por 300 mm foi aleatória. Poderiam ter sido 200 mm, 400 mm,

etc.

Figura 110 - Referencia #1 em 1

#1

95

O próximo passo foi utilizar uma mangueira de nível longa com água no interior.

Um trabalhador a segurou em uma extremidade com a água atingindo o nível de #1 e

outro trabalhador foi marcando com giz o mesmo nível, que é garantindo na altura

máxima que a água atinge na outra extremidade, nos demais pontos sequência dos como

mostra a figura 109 anteriormente (“2” a “18”). A altura d'água será sempre a mesma

nas duas extremidades. Assim, essa referencia #1 (300 mm de altura em “1”) é

transferida a todos esses pontos para o nivelamento.

O terceiro passo foi marcar com giz o ponto (#1") que possui altura de 300 mm

da chapa base, utilizando uma trena como ferramenta, nos pontos “2” a “18”. Agora sim

se pôde obter a diferença dimensional (#1" - #1) nos 18 locais de nivelamento com uma

trena (figuras 111 e 112). Essa diferença nos diz quanto que o local (“2’ a “18”) em

questão está desnivelado, em milímetros, em relação ao ponto “1”. Sabe-se assim

quanto se é necessário elevar ou "puxar" o local em questão para que fique nivelado à

referencia #1. Por exemplo, visualizando a figura 109, nota-se que o local “5” apresenta

diferença de + 24 mm (#1" - #1). Logo, o ponto “5” está elevado 24 mm em relação a

“1”, na realidade.

Figura 111 - Diferença de 20 mm no ponto 4 (#1"-#1)

96

Figura 112 - Diferença de 43 mm no ponto 3 (#1"-#1)

O quarto passo foi anotar essas diferenças nos locais para ser visível e garantir a

memorização ao longo do nivelamento. A maior diferença encontrada foi no local “3”,

de 43 mm, sendo que no ponto seguinte a diferença para #1 já é significativamente

menor, de 22 mm. Essas diferenças consideradas mostram a importância desta etapa.

Uma diferença e erro de 20 mm na edificação posteriormente podem virar mais se for

projetada para o final do elemento (por exemplo, por simples semelhança de triangulo

retângulo). Por exemplo, 20 mm a mais em uma abertura de raiz impossibilitaria uma

solda eficiente, visto que dificilmente há procedimentos de soldagem para tal abertura.

A solução que resta é "insert plates" para correção, como ocorre comumente em

estaleiros da região.

Enfim, o quinto passo foi escolher uma nova referência. O encarregado preferiu

ter essa nova referencia #2 como sendo o ponto “3”, local onde o bloco é mais elevado,

mais 43 mm elevado que a referência #1. Este é o motivo por ser escolhido como nova

referencia. O encarregado acreditou ser mais prático ter que elevar os demais pontos

(+20mm o ponto “4”, +24mm o ponto ‘5”, e assim por diante, nesta ordem), somente

utilizando um macaco hidráulico (figura 113), para que os demais se nivelassem à #2,

não sendo assim necessário um tortolho (figura 114), ferramenta muito utilizada em

muitos estaleiro da região para “puxar” o bloco. Não foram utilizadas técnicas de caloria

para o nivelamento. Somente técnicas mecânicas. Isso é prejudicial, pois gera tensões

residuais ao longo do bloco todo.

97

Figura 113 - Macaco Hidráulico para elevar os pontos em relação a #2

Notou-se que entre o bloco e o macaco, os trabalhadores puseram cunhas de

madeiras para que a tensão aplicada pelo macaco atinja o bloco (figura 113). Isso é

muito perigoso, pois se trata de uma força absurda, que a madeira pode não aguentar e

acabar causando um acidente e ferir gravemente quem estiver perto.

Figura 114 - Tortolho: ferramenta para "puxar" o bloco, não utilizada nesta etapa

O sexto e último passo realizado, portanto, foi o Travamento de cada região (“1”

a “18”). A fase mais demorada desta etapa, consistindo da elevação dos demais pontos,

98

começando pelo “4”, “5”, “6” e assim por diante, e travamento dos mesmos. Um

ajudante ficou segurando a extremidade da mangueira com nível d'água na altura em #2

(figura 115).

Figura 115 - Trabalhador sustentando o nível em #2 (ponto 3) para nivelamento

Ao mesmo tempo outro trabalhador aplica tensão com o macaco hidráulico

(figura 116) para levante do local (+20 mm no “4”, + 24 mm no “5”, etc..) até que o

nível d'agua na outra extremidade da mangueira no local (outro trabalhador a segura

ali), ao elevarem o bloco.

Figura 116 - Elevação do local até o nível d'água atingir #1

99

Assim que o nível d’água atinge, o local é travado na base (figura 117),

utilizando solda de eletrodo revestido de um reforço fixo pelo outro lado da chapa base.

Figura 117 - Travamento do ponto nivelado

Porém, houve um problema ao elevarem o local “5”. Os trabalhadores notaram

que o local “4” se elevou também. Como “5” está próximo a “4”, separados por alguns

metros somente, logo o local “4” deve estar bem fixo, travado, para que quando se

levante o local “5”, aquele não sofra alterações. O “4” se elevou também porque os

pontaletes não são fixos na fundação e eles não foram nivelados no inicio, antes da

dispersão das chapas para primeira etapa de soldagem. A solução do encarregado: tirar a

medida em “4” do chão até o inicio do convés, sendo esta igual a 1250 mm. Portanto,

cortaram barras como um pontalete novo para ali, de improviso e soldaram este no

convés. Porém, quando novamente elevaram o ponto “5”, o “4” continuou subindo

(figura 118), é claro, já que este pontalete de improviso não estava fixado ao chão,

somente apoiado.

100

Figura 118 - Pontalete de improviso não fixado se elevando com elevação do ponto adjacente

A nova solução foi a seguinte. Subir o local “6” para que o “5” se eleve o quanto

se gostaria. Por sorte, o “4” não se elevou, já que a tensão de levante aplicada pelo

macaco estava mais distante, no local “6”. Então colocaram mais uma barra de pontalete

para travamento do bloco em “5”. Aí, se pôde soldar a base do pontalete no piso, onde

havia fundação de aço para tal, para que o nível de “5” não pudesse sofrer alterações. E

assim por diante, com uma série de improvisos, sem qualquer sequência lógica, foram

feitos para o nivelamento e travamento de todos os pontos, de “6” a “18”.

O processo de nivelamento e travamento durou aproximadamente 9 horas, todo

o horário do expediente do dia 09/07, quarta-feira. Após esta etapa, a Etapa 5 (soldagem

vertical -3F e 3G) foi realizada, se iniciando no dia 10/07. Esta seguinte etapa será mais

detalhada a seguir.

4.6. Etapa 5: Soldagem Vertical de elementos estruturais:

Com as chapas do costado a BB e a BE já acopladas ao bloco (figura 119), as

soldas verticais entre elementos (3F e 3G - FCAW) começaram a ser feitas no dia 14/07.

Primeiramente houve a soldagem de chapas das anteparas transversais (3G - Arame

Tubular – figura 119). Com isso, a soldagem dos HPs verticais situados próximos à

101

emenda poderiam já ser soldados à antepara, simultaneamente com as conexões entre

elementos (figura 120).

Figura 119 - Costado BB já montado e Soldas 3G de anteparas transversais sendo realizadas

Figura 120 - Soldagem 3F dos HPs perto da emenda 3G soldada

102

Foi acompanhada a soldagem vertical (3F) feita pelos Soldadores D e E (tabela

13), com os seguintes parâmetros mostrados abaixo. Atenção foi dada se as soldas

seriam ascendentes já que as EPS somente dão liberdade para isso. Isso é uma não

conformidade que comumente se verifica em estaleiros da região. Vale ressaltar que

neste bloco, corretamente as soldas 3F e 3G foram feitas ascendentemente. Porém,

houve alguns HPs que soldaram até a extremidade da antepara, sem a “espera” para

eventual correção dimensional na edificação para união com outro bloco. Caso

necessário correção, parte terá que ser goivada, sendo assim desnecessária sua soldagem

até a extremidade neste instante (figura 121).

Tabela 13 - Características Soldagem Etapa 5 – 3F

Figura 121 – Realização da solda até a extremidade, sem a espera necessária

Nos contornos de escalopes, na fase final de soldagem do bloco, os soldadores

utilizam o eletrodo revestido (SMAW), pois é mais prático e o alcance é mais

controlado. Porém, foi verificado que os eletrodos revestidos utilizados não eram

confiáveis já que não se usava cochicho para mantê-lo seco. Na figura 122, o descuido

103

com a sujeira e com a umidade nos eletrodos utilizados é verificada, afetando

diretamente o revestimento, o que certamente proporcionam defeitos nas soldas

realizadas.

Figura 122 – Eletrodos Revestidos sem cuidado especial

104

5. Soldagem Simulada:

Após todas as etapas realizadas, considerando que as soldagens foram realizadas

sem o acompanhamento do procedimento correto (EPSs) e da ocorrência de muitos,

seria um estudo muito interessante a realização de corpos de prova simulando os

parâmetros utilizados na etapa de Arco Submerso (1G – união de chapas de convés) e

nas etapas de Arame Tubular (2F - solda de Gigantes e HPs na chapa de convés) do

bloco estudado, utilizando os soldadores e operadores das etapas e as mesmas

características das chapas. Assim que finalizado, o corpo de prova seguirá para cortes e

macrografias serão realizadas para o estudo da soldagem utilizada. Assim, uma

posterior análise do estudo de caso seria mais completa e confiável.

Primeiramente, no mesmo estaleiro do estudo de caso, foi pedido que se

cortassem chapas (figura 123) para que fossem obtidas duas chapas de 155 mm x 500

mm representado as chapas de convés, com os mesmos 8mm de espessura.

Figura 123 - Corte com maçarico das Chapas representativas de convés

A seguir, foi pedido que escovassem e limpassem a região a ser soldada, sem

que alterasse o chanfro reto para posterior união por arco submerso. Depois, as chapas

foram ponteadas três vezes com 80 mm cada ponto, mantendo a abertura de 2 mm assim

como o realizado no Bloco estudado (figura 124).

105

Figuras 124 – Abertura de 2 mm e Pontos de 80 mm no centro e nas extremidades

Após o ponteio, as chapas foram soldadas com Arco Submerso (SAW). Foram

feitos dois passes de solda. Os parametros utilizados foram semelhantes aos utilizados

ao longo da construção do Bloco (Etapa 1, tópico 4.2). A seguir seguem esses

parâmetros utilizados e observações visualizadas ao longo do processo (figuras 125,

126, 127, 128 e 129):

Figura 125 – Dados dos dois passes utilizados e descontinuidades observadas ao longo da soldagem

Figura 126 - 1° passe Arco Submerso

106

Figura 127 - Reparo com esmeril e eletrodo após descontinuidades do 1° passe

Figura 128 - 2° passe Arco Submerso

Figura 129 - Representação de pontos e descontinuidades (Arco Submerso)

Direção da Soldagem

107

Após essa soldagem com arco submerso, a idéia foi aproveitar o mesmo corpo

de prova e soldar com Arame Tubular (2F) um HP de 9 mm espessura e uma chapa de

10 mm de espessura que represente os gigantes, do bloco. Assim sendo, foram obtidos

um perfil bulbo “HP” e uma chapa (“gigante”) com essas espessuras. Esses elementos

foram ponteados no corpo de prova anterior como mostrados na figura abaixo, sendo o

“gigante” sem o bulbo.

É bom lembrar que antes da montagem e ponteio do HP com a chapa, se

esmerilhou a região da chapa a ser soldada, como mostra a figura 130 abaixo, para se

analisar após a necessidade de esmerilhamento, comparando ao resultado obtido no

“gigante”.

Figura 130 – Esmerilhamento para limpeza da região a ser soldada, antes da montagem do HP.

A metodologia para a soldagem realizada foi a seguinte. As soldas interiores HP-

chapa e “gigante”-chapa foram realizadas pelo soldador “D”, mesmo que participou da

soldagem em 2F do bloco. Já as soldas exteriores foram realizadas pelo Soldador “B”,

participante também do processo de construção do bloco (figura 131).

108

Figura 131 - HP e "Gigante” ponteados na chapa

Em relação às características e parâmetros para a soldagem do interior (Soldador

D) desse novo corpo de prova (figuras 132 e 133), vale dizer que se pôs tinta “primer”

em uma região de encontro da chapa base com o “gigante”, utilizada em regiões

normalmente soldadas para evitar a oxidação, antes da soldagem, simulando assim

como foi verificado no processo de construção do bloco (soldagem da região 2 – Etapa

3). Além disso, foram dados somente três pontos de arame tubular de 10 mm (nas

extremidades e no centro) para unir os elementos antes da soldagem.

Figura 132 - Região com tinta "primer" no interior antes da soldagem (“PULL” Welding)

Gigante HP

109

Figura 133 - Parametros da Soldagem (Soldador D - interior)

Em relação às características e parâmetros para a soldagem exterior realizada

pelo soldador B (figura 135 e 136), vale ressaltar que os pontos foram maiores, de 40

mm, e feitos por Eletrodo Revestido, assim como observado no processo de construção

do bloco. Somente foram dados 2 pontos no HP e no “gigante”. Em cada elemento,

apenas 1 ponto foi “zerado” com esmeril, antes da soldagem (figura 134). O outro ponto

permaneceu do mesmo jeito para soldagem.

Figura 134 - Ponto Externo "Zerado" com esmeril

Figura 135 - Parâmetros da Soldagem (Soldador B - exterior)

110

Figura 136 - Soldador B soldando o "gigante"

Após a soldagem interior e exterior respectivamente pelos soldadores “D” e “B”,

o corpo de prova está finalizado. Segue a figura 137 representativa das soldagens do HP

e do “gigante” realizadas, visualizando as dimensões dos pontos e descontinuidades

encontrados (figura 138 e 139).

Figura 137 - Representações da Região Soldada (interna e externa) do HP e do "Gigante"

111

Figura 138 - Região soldada com a presença de tinta. Poros somente ponteados com FCAW, sem esmeril e

respingos devido à instabilidade do arco elétrico em contato com tinta. (“gigante”)

Figura 139 - Furo ocorrido no final da soldagem SAW

A seguir, segue imagem do Corpo de prova Final (figura 140), antes de levado

para laboratório para corte e melhor estudo dos cordões de solda.

Figura 140 - Corpo de Prova Final – antes do corte

A seguir segue uma tabela resumindo o que foi simulado no corpo de prova

realizado (tabela 14):

112

Tabela 14 – Resumo das Simulações Realizadas no Corpo de Prova

O corpo de prova foi dividido em três partes (Convés (C), HP-Convés (HP) e

Gigante-Convés (G)), e foram realizados os cortes seccionais para análises

macrográficas das simulações descritas (figura 141)..

Figura 141 - Cortes realizados em cada parte do corpo de prova (maior detalhe no ANEXO I)

113

Seguem adiante tabelas com descrições e comentários das análises

macrográficas realizadas, sendo as macrografias disponíveis com maior detalhamento

no Anexo I (tabelas 15, 16 e 17).

Tabela 15 – Descrição e comentários das macrografias realizadas (SAW – convés)

Tabela 16 - Descrição e comentários das macrografias realizadas (FCAW – HP)

114

Tabela 17 - Descrição e comentários das macrografias realizadas (FCAW - Gigante)

115

6. Análise do Estudo de Caso:

Quando se trata da instalação dos equipamentos, o cenário mais eficiente é o

acabamento avançado, como ocorre nos estaleiros mais modernos da Ásia (Coréia e

Japão principalmente), onde os equipamentos são montados no bloco antes de irem para

a cabine de jato e pintura. Porém, isto infelizmente não é observado nos estaleiros da

região e do Brasil, como constatado no estudo de caso realizado. Um fator que justifica

é que muitos equipamentos (bombas e tubulações, por exemplo) vêm da Europa, e nos

casos dos estaleiros asiáticos há facilidade logística já que a maioria destes é fabricada

no próprio estaleiro ou em região próxima aos estaleiros, diferentemente do que ocorre

no Brasil.

No estaleiro de estudo de caso, o método de montagem de painéis planos

utilizados é uma variante do método tradicional, abordado no tópico 2.1.1. As chapas

foram posicionadas neste caso em pontaletes, fixadas e ponteadas (parcialmente) e

soldadas de um lado somente (SAW), sendo o outro lado soldado apenas após a virada

do bloco. A soldagem não ocorreu neste momento, diferentemente do método

tradicional. Somente após o posicionamento e montagem dos anéis enrijecedores

longitudinais e transversais (por cima, com uso de colares), respectivamente, que as

soldagens em posição plana (2F) de HPs, Gigantes e Anteparas foram realizadas

(FCAW), porém em uma sequência aleatória de regiões, já descritas no tópico 4.4

(figura 82), sendo algumas soldadas durante e/ou após o nivelamento e travamento.

Somente após o travamento que as soldas verticais foram realizadas. Durante as 5

etapas de construção do painel plano realizadas pelo estaleiro, foram notadas não

conformidades e indícios de falta de qualidade, o que levou ao aluno a preparar um

corpo de prova (tópico 5) simulando os mesmos parâmetros de soldagem utilizados e

determinados eventos (por exemplo: Soldar sobre tinta primer; Reparar poros com

pontos de solda sem esmeril) para uma melhor análise da macrografia da solda

realizada.

A seguir, serão apresentadas análises das etapas realizadas pelo estaleiro, tendo

como base também o corpo de prova e macrografias já descritos no tópico anterior:

116

6.1. Soldagem das chapas de convés (topo - SAW):

Seguem alguns parâmetros da EPS (preliminar) do estaleiro para soldagem de

junta de topo de chanfro reto através de Arco Submerso (SAW), considerando que os

operadores não a estavam portando:

Figura 142 - Alguns Parâmetros de Soldagem da EPS preliminar

A primeira crítica é em relação à falta de uma EPS oficial, com especificação de

parâmetros importantes como a velocidade de cada passe (v), a energia de soldagem (E)

e uma faixa de espessuras. Os operadores que determinaram a velocidade de cada passe

pela experiência que possuem. O comprimento e a distância entre pontos dados pelos

soldadores não obedeciam a nenhum procedimento, sendo mais uma vez suas

experiências tidas como referencia.

Nas soldagens das duas primeiras juntas de topo (chapas 1-2 e chapas 2-3),

houve uma falha humana grave que ocasionou em perda de tempo e em significativo

retrabalho. Em ambas as soldagens, o carro da máquina de solda se desvencilhou do

trilho que estava empenado e repartido em 2 partes, que se soltaram (figura 56). A

máquina continuou alimentando arame, só que estagnada. Isso proporcionou dois furos

de 15 mm de diâmetro aproximadamente, que juntos, acarretaram em uma hora de

retrabalho. A falta de atenção dos trabalhadores aos preparativos de soldagem se

evidenciou, provocando grande retrabalho.

O uso chapas “espera” temporário para abertura e fechamento do arco elétrico é

vantajoso e “obrigatório” em soldagem SAW já que evitam possíveis descontinuidades

nestes momentos críticos, porém em algumas juntas do exemplo estudado essas se

117

mostraram curtas, o que por exemplo possibilitou a interrupção da soldagem SAW na

extremidade da chapa de convés (solda das chapas 6-7, figura 68) e consequentemente

furou a chapa de espera e a chapa de convés., o que gerou falta de fusão e mais

retrabalho. As chapas “esperas” deveriam ser de maiores dimensões.

Uma das críticas mais importantes é em relação à limpeza entre os chanfros retos

das chapas de convés antes do ponteio. Essa preparação do chanfro não ocorreu como se

pede na EPS preliminar (limpeza com escovamento e esmerilhamento). Essa certamente

foi a maior razão da ocorrência de tantos poros nas juntas soldadas. O operador de

soldagem percebeu que a limpeza não havia sido feita, porém como já estava tudo

ponteado, continuou a soldar (o que é inadmissível). Ou seja, foi constatada uma

despreocupação com a limpeza inicial para soldagem.

Não houve uma uniformidade nas aberturas da junta soldada. Na EPS

preliminar, é pedido 0 mm de abertura, porém a abertura constatada na etapa de

medição foi de 2 mm e até de 4mm, o que acabou acarretando em descontinuidades e

elevado retrabalho. Na junta das chapas 4-5, a abertura não era uniforme (variava de 4

mm em uma parte a 2 mm no restante). A solução foi dar um passe de eletrodo, sem

uma EPS para tal (figura 60 e 61) nesta parte com abertura de 4 mm, antes de soldar o

primeiro passe com menor corrente (390A, menos que o permitido pela EPS). Ou seja,

não havia procedimento a ser seguido. O improviso era constante, e todas as decisões

eram tomadas pelo operador, e não por um engenheiro (por exemplo), como seria o

mais correto.

Outro fator importante em determinado momento (união das chapas 5 e 6) foi o

vento. No momento da soldagem, o vento estava forte notavelmente, porém mesmo em

tais condições, a soldagem continuou. O resultado foi desastroso, com

aproximadamente 100 poros (figura 63 e 64) no cordão de solda de comprimento de

5,65 metros aproximadamente. Não houve preocupação e atenção com o vento, que

provavelmente ocasionou tal fato. Só para repará-los, os soldadores e esmerilhadores

tardaram uma hora aproximadamente. Além do mais, em muitas situações de reparo de

poro, o esmerilhador não esmerilhava até o fundo para retirar completamente o poro.

Após o reparo, certamente porosidades continuaram no interior do cordão de solda.

As juntas 6-7 e 7-8 permaneceram por dois dias somente ponteadas e sem

proteção pelas fortes chuvas (do dia 18 a dia 20 de julho – observações da figura 66).

118

No dia 20, as juntas não foram esmerilhadas internamente, somente superficialmente.

Certamente, sujeira e umidade (mesmo com aplicação de calor por maçarico)

acumularam na junta, acarretando em muitos poros após o 1° passe. A preparação da

junta e o ponteio deveriam ter sido feitas no mesmo dia da soldagem da mesma, para

evitar tais acúmulos de umidade e sujeira, causas de descontinuidades na solda.

Outra crítica importante foi na realização da soldagem de 7-8. Houve a aplicação

de somente um passe de velocidade menor (60 em vez de 120 cm/min) em vez de dois

passes (como pedido na EPS) na junta. A justificativa dada foi que a abertura estava

menor, com chapas “coladas”. Porém, ao final do cordão, houve um furo, na região

onde a abertura estava maior, provavelmente porque ao longo do cordão o aporte de

calor foi crescendo (corrente alta, velocidade baixa – SAW) e as chapas foram se

dilatando, se afastando. Após o furo, o cordão foi soldado apenas através de SMAW

(Não há EPS que qualifica tal procedimento). Mais uma vez o improviso como

consequência da falta de procedimento e preparação incorreta da junta.

Enfim, após a realização de todas as soldagens, foi verificado que a porcentagem

de retrabalho nesta etapa foi maior que 65% (figura 143). Isto é, o nível de retrabalho

foi altíssimo, até mesmo se comparado a outros estaleiros brasileiros (em média 40%

[8]).

Figura 143 - Porcentagem de retrabalho em relação ao tempo total trabalhado

Este dado acima expõe que as técnicas utilizadas pelo estaleiro do estudo de caso

devem ser revistas. Um percentual de retrabalho de 65% é inadmissível nos dias atuais,

afetando muita a produtividade, qualidade e consequentemente a competitividade do

estaleiro.

Nas medições de deformação realizadas após todas as soldagens, foram

confirmadas exatamente as expectativas de distorções descritas no tópico 3.5.2,

119

especialmente na medição de embicamentos. Em um ponto da junta soldada entre

chapas 5 e 6, o embicamento atingiu 12 mm, enquanto que os demais pontos dos

restantes das juntas variaram entre 0 e 5 mm. Nas macrografias realizadas, se pode notar

também essa tendência de embicamentos na região soldada através de SAW.

Análise do Corpo de Prova (SAW)

Após o envio do corpo de prova (duas chapas de 500x155 mm soldadas através

de SAW utilizando parâmetros semelhante aos utilizados no processo de construção do

painel no estaleiro, figura 144), assim como já descrito no tópico 5, seguem algumas

análises importantes:

Figura 144 - Dados dos dois passes e descontinuidades observadas

Ao longo da execução do projeto, devido aos ponteamentos realizados por

SMAW sem um procedimento oficial, o aluno teve a intenção de saber se haveria

descontinuidades no perfil soldado por SAW sobre tais ponteamentos. Porém, na análise

das macrografias C2 (solda sem ponto) com as macrografias C3, C4 e C5 (solda sobre

pontos), não foram verificadas qualquer diferença marcante. Ou seja, concluiu-se que a

solda SAW sobre pontos não apresenta risco maior de má qualidade na junta soldada.

Das 5 macrografias obtidas ao longo do cordão de 500 mm soldado, foi

verificado que em 3 macros (C5, C4 e C1), a penetração não atingiu nem metade da

espessura total das chapas (8mm). Nas figuras do Anexo I, essas medidas podem ser

vistas em marcações de cor laranja. Essa informação é muito importante e dela se pode

extrair o fato de que mesmo após a realização da contra solda utilizando os mesmos

parâmetros, a junta não terá penetração total em seu interior, apresentando falta de fusão

interior. É um fato alarmante já que todas as juntas de topo do convés do navio são

120

soldadas pelo mesmo processo. Não é exagero afirmar que provavelmente muitos

painéis de blocos do navio tenham esta mesma não conformidade na junta de topo

soldada, o que certamente pode acarretar em falhas estruturais como trincas no futuro,

na operação. Se analisarmos somente o corpo de prova, a diminuição da tensão e a

diminuição da velocidade de soldagem poderiam evitar esse problema em uma próxima

soldagem. Um aumento na amperagem seria complicado já que seu valor já se encontra

relativamente alto.

Outra informação que o corpo de prova fornece é o desalinhamento da guia do

consumível da máquina de arco submerso (linha pontilhada azul nas macrografias, na

seção A do Anexo I). Verifica-se que os operadores não alinharam corretamente o

consumível ao longo do cordão de solda, considerando a difícil visualização no

momento da soldagem já que o arco elétrico é coberto pelo fluxo neste processo. Este

desalinhamento afeta a penetração do arco elétrico no chanfro reto.

A última observação é em relação ao furo no final do cordão de solda. Verificou-

se que a abertura entre chapas foi aumentando gradativamente com a progressão da

soldagem (C5 a C1 – setas verdes) até que a junta cedeu e o furo ocorreu. Isto

provavelmente se deu pelo fato de que a corrente neste processo é altíssima e na

progressão da solda as regiões adiante da poça de fusão foram se dilatando pelo alto

aporte de calor se acumulando. Uma solução viável para evitar tal furo é um

ponteamento mais fundo e mais comprido para maior fixação, nas regiões mais

afastadas do inicio do cordão.

6.2. Soldagem dos Perfis e Gigantes (“T-joint” – FCAW):

Após a soldagem das juntas de topo através de Arco Submerso, houve a

montagem e a soldagem dos reforçadores e gigantes no painel.

Ao analisar a EPS do estaleiro para FCAW (2F), somente há procedimento que

envolve gás de proteção Ar+CO2 (80%Ar+20%CO2), porém o gás de proteção

utilizado em todas as soldagens foi o CO2, o que invalida a EPS já que os parâmetros

têm efeitos distintos em cada ocasião. É inadmissível já que, por regra, qualquer

procedimento de soldagem utilizado pelo estaleiro deve seguir uma EPS.

121

Verificou-se que não houve a limpeza adequada nas regiões a serem soldadas, e

consequentemente foram visualizados muitos poros como visto em diversas figuras do

tópico 4.4. A importância da preparação da região a ser soldada se revela nas soldas

realizadas pelo Soldador E (figura 96). Devido à boa limpeza, não foram visualizados

poros nas superfícies dos corões de solda deste soldador, o que infelizmente não ocorreu

nos casos dos demais soldadores. Vale ressaltar que nenhum dos poros encontrados nas

soldas foi sequer esmerilhado para sua retirada. Apenas um ponto de solda de Arame

Tubular era dado para “esconder” a descontinuidade, que foi bem visualizada nas

macrografias do corpo de prova. Não é o procedimento de reparo de poro correto. O uso

de esmeril é primordial para excluir esta não conformidade.

Segundo as Tabelas de Soldas, tabelas de projeto que contém valores ideais para

gargantas de soldas em “T-joints”, o valor ideal é de 3 a 4 mm no painel em construção

do estudo de caso. Vale ressaltar que não foram encontradas gargantas de solda menores

que 3 mm (a não ser na região 3 onde a velocidade de soldagem empregada pelo

soldador C foi relativamente alta). Porém, houve muitas regiões com altas e

desnecessárias gargantas de solda (5,6, 7 mm), fruto de um aporte de calor maior que o

necessário (maior susceptibilidade a deformações).

Uma crítica deve ser feita em relação à ausência de esmerilhamento dos

ponteamentos feitos para fixação dos HPs e Gigantes na chapa. Os ponteamentos muitas

vezes se encontravam relativamente altos (4 mm) e após a progressão da soldagem

FCAW, as gargantas chegaram a aproximadamente 7 mm, sendo muito elevadas e

inadequadas (figura 99).

A falta de IEIS e de EPS qualificadas em todas as etapas de soldagem

influenciou nas não conformidades vistas, sem duvida alguma, e proporcionou certa

aleatoriedade dos parâmetros de soldagem utilizados.

Análise do Corpo de Prova (FCAW)

Seguem (figura 145) parâmetros utilizados pelos soldadores na realização dos

dois corpos de provas (HP-chapa e Gigante-Chapa), ambos “T-joints”, seguindo

parâmetros semelhantes aos utilizados na soldagem 2F na construção do painel.

122

Figura 145 - parâmetros de soldagem utilizados pelos soldadores D(solda Interna) e B(solda externa)

Na visualização das macrografias obtidas pela soldagem FCAW do HP com a

chapa de convés, de inicio já se verifica que o HP em toda sua extensão sofreu uma

deformação para a chamada parte externa. Isto se deve ao fato de um maior aporte de

calor dado pelo soldador B (soldou a externa) em comparação ao aporte aplicado pelo

soldador D (Interno). O mesmo pode ser notado na soldagem FCAW do Gigante com a

chapa de convés.

Nas macrografias HP1, HP3 e HP4 e G1 (ANEXO I), podem ser notadas

mordeduras na perna da solda devido à angulação incorreta (ângulo pequeno demais

com superfície vertical) da pistola do Soldador D (solda interna). Por outro lado, é

possível notar uma melhor manipulação da pistola do soldador B (menos mordeduras

(em G1 e HP1)).

Outra observação interessante é a abertura entre o HP e Gigante com as

respectivas chapas no inicio e no final da junta soldada. Isso se deve ao fato da

deformação (empeno) sofrida pelas chapas na união de topo (SAW). Por exemplo, em

G1 e G5 (extremidades), a abertura é de 3 mm, enquanto que em G2, G3 e G4 é nula

aproximadamente (ver Macros G – C ANEXO I).

Durante a soldagem realizada no estaleiro, como já descrito, houve regiões

soldadas sobre tinta primer. Na simulação feita no corpo de prova (Macro G4), notou-se

uma concentração de poros na região (ver figura C 10 (ANEXO I)). Houve a reação do

123

arco elétrico com a tinta, expelindo gás tóxico, que foi aprisionado no metal de solda

pelo resfriamento rápido do metal de fusão. Vale ressaltar que poros foram visualizados

na superfície da solda interna e os mesmos foram somente ponteados como ocorreu

durante toda a soldagem no estaleiro. Verificou-se que o ponteio somente “esconde” o

poro, sendo a porosidade presente ainda internamente. Na solda externa, o poro não foi

superficial. Vê-se o poro interno, o que pode ser apenas verificado nesta visualização de

macro ou em ensaios destrutivos. Logo, é vital que haja o esmerilhamento quando os

poros são vistos, já que foi provado que o uso apenas de pontos não exclui a falha física

existente internamente no cordão de solda. Outra importante lição é não soldar sobre

tintas primer, já que estas provocam instabilidade e volubilidade ao arco elétrico,

causando efeitos desagradáveis à solda, como respingos e poros.

Em relação às gargantas medidas dos HP’s e Gigantes, notou-se que essas

variam aproximadamente entre 5 e 6 mm, o que leva à conclusão que um aporte de calor

alto e desnecessário, o que já havia sido observado durante a soldagem FCAW-2F de

Hps e Gigantes na construção do painel no estaleiro. Pode-se afirmar que houve

desperdício de material. É bom lembrar que, como estudado no tópico 3.6, uma das

técnicas primordiais para se atingir menores distorções é minimizar o aporte de calor

aplicado (excluir o overwelding).

6.3. Proposta de Sequência de Soldagem:

Após toda a etapa 3 (tópico 4.4) realizada, pode-se afirmar que o estaleiro de

estudo não apresenta uma sequência lógica e pensada de soldagem, a fim de se evitar

tensões residuais e distorções que possam ocasionar em indesejáveis problemas

dimensionais. Não há uma lógica para a realização das soldagens por regiões como visto

na figura 82. Ademais, cada soldador utilizado no processo de construção realizou uma

sequência diferente, o que constata a falta de inspeção e verificação por parte de

encarregados e engenheiros.

Sendo assim, será proposta uma sequência de soldagem manual pelo aluno que

possa ser aplicada em um curto prazo no estaleiro de estudo de caso, e que venha a

ocasionar menor nível de tensões residuais e deformações do painel plano. Vale

ressaltar que é apenas uma proposta seguindo conceitos estudados neste projeto,

124

principalmente nos tópicos 2.1, 3.5 e 3.6. Outra importante consideração é que a

sequência proposta provavelmente não é a que mais reduz as tensões residuais e

distorções no painel, já que há muitas possibilidades de sequências, que podem ser mais

bem estudadas (tensões e deformações precisamente previstas) por um programa de

computador.

Segue a sequência proposta para a construção do painel estudado:

1. Soldagem SAW das chapas de convés, dispostas e ponteadas sobre os

pontaletes, de mesmo nivelamento. Soldagem SAW bilateral, sendo a contra

solda somente realizada após a virada do bloco. A sequência dos cordões SAW

proposta é a simétrica, utilizada realizada do centro para as extremidades, assim

como a figura 146 abaixo:

Figura 146 - Sequência para soldagem SAW das chapas de convés

2. Após a união das chapas, os reforçadores secundários longitudinais são

posicionados e há o ponteio de solda (com esmerilhamento para evitar gargantas

altas posteriormente) para sua fixação nas chapas.

3. Soldagem de todos os reforçadores secundários (HPs) longitudinais. Na prática,

uma opção bem vista por pessoas experientes no assunto é a soldagem de um

reforçador pulando dois reforçadores adjacentes, por exemplo, para evitar

concentração de tensões em regiões localizadas. A sequência de soldagem de

125

HPs proposta segue ilustrada na figura 147 abaixo. Os cordões de mesma

numeração seriam realizados simultaneamente.

Figura 147 - Sequência de soldagem FCAW HPs (simultânea, simétrica, e nos cordões do centro para as

extremidades)

A soldagem proposta é manual já que a ideia é a aplicação em curto prazo. Mas

poderia ser automatizada. Dependendo do estaleiro essa soldagem pode ser

robotizada, onde até 5 reforçadores por exemplo podem ser soldados ao mesmo

tempo.

4. O próximo passo é a inserção de gigantes do anel enrijecedor longitudinal, ou

seja, de reforçadores primários longitudinais, no caso as sicordas (se tratando de

um painel de convés). A soldagem dos mesmos ocorre simetricamente,

simultaneamente e os a soldagem em si sendo do centro para as extremidades.

Segue figura 148 ilustrando exemplo da sequência proposta de soldagem.

5. Agora, gigantes do anel enrijecedor transversal podem ser inseridos no painel de

duas formas. Eles podem ser “arrastados” ao longo do perfilado no painel,

dispensando o uso de colares. Mas neste caso eles podem ser inseridos por cima

126

do painel reforçado, o que nesse caso há a necessidade de se colocar os colares

nos gigantes transversais ao serem inseridos, para garantir continuidade

estrutural entre os elementos. A figura 148 segue para ilustração.

Figura 148 - Soldagem "Center-Out" em gigantes longitudinais. O mesmo vale para os transversais [13]

127

7. Considerações Finais:

As soldas em si não constituem o objetivo principal de uma obra naval,

entretanto, como afetam diretamente a segurança, a qualidade e a economia da

construção, seu estudo torna-se cada vez maior e necessário.

Nos estaleiros da região, há não conformidades relacionadas à soldagem, desde o

inicio da construção de um painel até a edificação de blocos. Blocos torcidos e aberturas

excessivas para a soldagem são constantes, o que causam muitas inserções de chapas e

consequentemente retrabalhos sistemáticos e perda de produtividade no processo de

construção. No estudo de caso realizado, se evidenciou que as sequências aleatórias de

soldagem e a falta de um procedimento correto de análise dimensional são fatores

principais para tais não conformidades sistemáticas. Foram apresentadas algumas

sequências de soldagem utilizadas e até uma proposta foi formulada para uma melhoria

em curto prazo no estaleiro estudado. Porém, a qualidade na sequência de soldagem

utilizada também é primordial.

A inadequação de preparação das juntas, o excesso de defeitos nos cordões de

solda, os reparos incorretos, a ausência de uma gestão que fique ativa na área de

trabalho e o constante improviso são outros fatores que proporcionam esse cenário

problemático (65% de retrabalho em determinada etapa de soldagem). É esperado,

portanto, que a soldagem em um Estaleiro seja adequada e rentável. Cada junta deve

seguir um procedimento correto e parâmetros de soldagem corretos, garantindo a

integridade e a consistência da solda. Desvios destes parâmetros “ideais” podem

influenciar na qualidade e a necessidade de retrabalhos sistemáticos pode causar

alterações dimensionais que comprometam o produto final, assim como já descrito na

Introdução deste projeto.

O uso de EPS e IEIS na área e uma gestão mais ativa na produção são ações

fundamentais para um avanço positivo nesta área, que acarretariam na diminuição de

retrabalho e consequentemente em um aumento de produtividade, certamente. Para uma

maior produtividade, deve haver uma busca por melhor qualidade.

128

8. Referências Bibliográficas

[1] – Apostila de Tecnologia de Soldagem - UFRJ – PROF. RIBEIRO, D. (2000)

[2] – “Relatório de Deficiência e Alertas 09” – DNV GL – BORGES, R. (2013)

[3] – Apostila de Construção Naval Construa – PROF. TAPIA, M.

[4] – “Welding Mechanisation and Automation in Shipbuilding Worldwide” –

BOEKHOLT, R. (1996)

[5] – “Análise do Processo Produtivo de Uma Linha de Montagem de Blocos Planos” –

UFRJ - BULCÃO, F.(2011)

[6] – “A Soldagem na Construção Naval” – TANIGUSHI, C.

[7] – “Uma Visão Ampla da Soldagem” - Seminário Sobena de Soldagem na Construção

Naval - PROF. ZEEMAN, A (2014).

[8] – “Aspectos Técnicos que impactam negativamente na Indústria Naval” (Seminário

Sobena de Soldagem na Construção Naval) - COSTA, U (2014).

[9] – “Welding Course” – DNV GL (Det Norske Veritas GL)

[10] – “No. 47 Shipbuilding and Repair Quality Standard” – IACS – Revision 5 Oct

2010

[11] – “Análise de Tensões Residuais e Deformações em Soldadura” – RIBEIRO, J. C.

(Universidade Nova de Lisboa)

[12] – “Tensões Residuais e Deformações em Soldagem” – SILVEIRA, P.; DE

BARROS, S. (Apostila Petrobrás)

[13] – “Practical Welding Techniques to Minimize Distortion in Lightweight Ship

Structures” – Edison Welding Institute - CONRARDY, C.

[14] – Anotações de aula UFRJ: Tensões Residuais – Tecnologia de Soldagem – PROF.

ZEEMAN, A.

129

ANEXO I

A. Corpo de Prova “C” – 2G - SAW:

Figura A 1 – Cortes C1 a C5 para macrografia

Figura A 2 - Visualização C1 a C5

130

A seguir, seguem ilustrações e macros do corpo de prova estudado, em ordem

seguindo a progressão de soldagem realizada (C5 – C1):

i. Corte C5:

Figura A 3 - Região C5

Figura A 4 - Macro C5

Figura A 5 - Macro C5

C4 – Corte SAW (sobre ponto dado por SMAW)

8

mm ~5;6 mm

131

ii. Corte C4:

Figura A 6 - Região C4

Figura A 7 - Macro C4

Figura A 8 - Macro C4

C4 – Corte SAW (sobre ponto dado por SMAW e sobre reparo de SMAW

após interrupção da máquina ao final do 1° passe)

8

mm ~5 mm

132

iii. Corte C3:

Figura A 9 - Região C3

Figura A 10 - Macro C3

Figura A 11 - Macro C3

C3 – Corte SAW (sobre reparo de SMAW feito após furo

causado por interrupção da máquina ao final do 1° passe)

8

mm

~3 mm

133

iv. Corte C2:

Figura A 12 - Região C2

Figura A 13 - Macro C2

Figura A 14 - Macro C2

C2 – Corte SAW (sem reparos na região)

8

mm

~3;4 mm

134

v. Corte C1:

Figura A 15 - Região C1

Figura A 16 - Macro C1

Figura A 17 - Macro C1

C2 – Corte SAW (logo antes o furo ao final do cordão)

8

mm

~4;5 mm

135

B. Corpo de Prova “HP” – 2F - FCAW:

O Corpo de Prova “HP” é a união do reforçador secundário (perfil HP de 9 mm

de espessura) com chapa de convés de 8 mm de espessura através do processo FCAW

(Arame Tubular). Tendo em vista que as chapas de convés já foram soldadas por arco

submerso e apresentam distorções e que e as condições e parâmetros de soldagem já

foram explicitados no tópico 6, a seguir segue uma representação dos 4 cortes feitos e

seções de soldagem analisadas.

Figura B 1 - Cortes (HP1 a HP5) para Macrografia

Figura B 2 - Regiões HP11 a HP5

136

A seguir, seguem ilustrações e macros do corpo de prova estudado, em ordem

seguindo a progressão de soldagem realizada (HP1 – HP4):

i. HP 1:

Figura B 3 – Macro HP1

Figura B 4 – Macro HP1

~3;4 mm

8 mm

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

-sobre ponto (FCAW)

S/Esmeril

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

-sobre ponto (FCAW)

S/Esmeril

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

Mordeduras

137

ii. HP 2:

Figura B 5 – Macro HP2

Figura B 6 – Macro HP2

8 mm

1 mm

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

-sobre ponto SMAW

C/Esmeril

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

-sobre ponto SMAW

C/Esmeril

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

138

iii. HP 3:

Figura B 7 – Macro HP3

Figura B 8 – Macro HP3

8 mm

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

-sobre ponto central (FCAW)

S/Esmeril

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

-sobre ponto central (FCAW)

S/Esmeril

Mordedura

139

iv. HP 4:

Figura B 9 – Macro HP4

Figura B 10 – Macro HP4

8 mm

1 mm

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

-sobre ponto SMAW

S/Esmeril

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

-sobre ponto SMAW

S/Esmeril

Mordedura

140

C. Corpo de Prova “G” – 2F – FCAW:

O Corpo de Prova “G” é a união do reforçador primário (gigante de 10 mm de

espessura) com chapa de convés de 8 mm de espessura através do processo FCAW

(Arame Tubular). Tendo em vista que as condições e parâmetros de soldagem já foram

explicitados no tópico 6, a seguir segue uma representação dos 5 cortes feitos e seções

de soldagem:

Figura C 1 - Cortes (G1 a G5) para Macrografia

Figura C 2 - Regiões G1 a G5

141

A seguir, seguem ilustrações e macros do corpo de prova estudado, em ordem

seguindo a progressão de soldagem realizada (G1 – G4):

i. G1:

Figura C 3 - Macro G1

Figura C 4 - Macro G1

8 mm

~3 mm

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

FCAW – Solda Interna

(soldador D) FCAW – Solda

Externa (soldador B)

Mordeduras

142

ii. G2:

Figura C 5 - Macro G2

Figura C 6 - Macro G2

8 mm

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

-sobre ponto SMAW

C/Esmeril

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

-sobre ponto SMAW

C/Esmeril

~1 mm

143

iii. G3:

Figura C 7 - Macro G3

Figura C 8 - Macro G3

8 mm

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

Poro

(provavelmente

devido a

respingos de

tinta)

144

iv. G4:

Figura C 9 - Macro G4

Figura C 10 - Macro G4

8 mm

FCAW – Solda Interna (soldador

D)

-Tinta Primer antes da soldagem.

Poros visualizados e reparados

com ponto de FCAW (como visto

ao longo do exemplo estudado)

FCAW – Solda Interna

-Tinta Primer antes da

soldagem. Após,

visualização de poros

superficiais e reparo

com ponto de FCAW.

FCAW – Solda Externa (soldador

B)

-Tinta Primer antes da soldagem.

Sem visualização de poros

superficiais

FCAW – Solda

Externa

-Tinta Primer antes da

soldagem. Após, sem

visualização de poros

superficiais

Poros

145

v. G5:

Figura C 11 - Macro G5

Figura C 12 - Macro G5

8 mm

3 mm

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda Interna

(soldador D)

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

-sobre ponto SMAW

S/Esmeril

FCAW – Solda

Externa (soldador B)

-sobre ponto SMAW

S/Esmeril

Mordedura