MATERIAIS PARA INDÚSTRIA

PETRÓLEO E GÁS

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1 - ESTRUTURA, PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DOS MATERIAIS METÁLICOS - COMO FERRO, COBRE E ALUMÍNIO.

FerroO ferro não é encontrado puro na natureza. Encontra-se geralmente combinado com outros elementos formando rochas as quais dá-se o nome de minério.Minério de ferroO minério de ferro é retirado do subsolo, porém muitas vezes é encontrado exposto formando verdadeiras montanhas. Os principais minérios de ferro são a Hematita e Magnetita. Para retirar as impurezas, o minério é lavado, partido em pedaços menores e em seguida levados para a usina siderúrgica. Os minérios de ferro de várias qualidades podem ser submetidos, com o objetivo de alterar suas características físicas e químicas e torná-los mais adequado para a utilização nos altos-fornos. Essas operações são geralmente: britamento, peneiramento, mistura, moagem concentração, classificação e aglomeração. Os métodos mais usados em aglomeração são: Sinterização (sínter) e Pelotização (pelotas).

Na usina, o minério é derretido num forno denominado Alto Forno.No alto forno, já bastante aquecido, o minério é depositado em camadas sucessivas, intercaladas com carvão coque (combustível) e calcário (fundente). São basicamente três os ingredientes que são dispostos no alto-forno (fisicamente alimentados na parte superior do forno através de transportadores e outros equipamentos):

1) O minério de ferro, isto é, a substância que contém o óxido de ferro.

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2) O calcário (rocha à base de carbonato de cálcio), cuja função básica é a remoção de impurezas.3) O coque, que é o agente combustível e redutor. Coque é normalmente produzido na própria siderúrgica, através da queima parcial do carvão mineral. Isso é necessário para remover o material volátil do carvão e, assim, aumentar sua resistência mecânica de forma a suportar a carga de minério e calcário. O coque efetua a separação de ferro do oxigênio no minério e calcário. O combustível utilizado no alto forno é o carvão – coque – cuja as funções são:- Fornecer calor para combustão;- Fornecer carbono para a redução do óxido de ferro;- Fornecer o carbono como principal elemento de liga do ferro gusa.

Estando o alto forno carregado, por meio de dispositivo especial injeta-se ar em seu interior. O ar ajuda a queima do carvão coque, que ao atingir 1.200ºC derrete o minério. O ferro derretido deposita no fundo do alto forno. A este ferro dá-se o nome de ferro-gusa ou simplesmente gusa. O gusa é uma liga de ferro e carbono, contendo de 3 a 5% de carbono e outros elementos residuais como silício, manganês, fósforo, enxofre e entre outros. É a principal matéria prima para a produção do aço. Juntando-se essas matérias-primas dentro do alto-forno, obtém-se o ferro-gusa, a partir do qual se fabrica o aço e o ferro fundido.

As Escórias (impurezas)- É o sub-produto da fundição de minério para purificar metais e são geralmente usadas como uma maneira de remover impurezas que devem ser separadas do gusa na fundição de metal. Por serem mais leves, flutuam sobre o ferro gusa derretido, que é mais pesado. Através de duas aberturas especiais, em alturas diferentes são retiradas, primeiro a escória e em

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seguida o ferro-gusa que é despejado em panelas chamadas cadinho. O cadinho é o lugar onde o gusa líquido é depositado.

No cadinho há dois furos: o furo de corrida, aberto de tempos em tempos para que o ferro líquido escoe, e o furo para o escoamento da escória. Como a escória flutua, o furo para seu escoamento fica acima do furo de corrida. Assim, sobra espaço para que uma quantidade razoável de ferro seja acumulada entre as corridas. A escória também é um produto do alto-forno, depois de solidificada pode ser empregado como lastro de ferrovias, material isolante, etc. Sua mais importante aplicação dá-se na fabricação do chamado “cimento metalúrgico”.

Mas, como é que o gusa se transforma em ferro fundido? A transformação acontece em dois tipos de fornos: o forno elétrico e o forno cubilô. O ferro gusa que sai do Alto Forno pode ir para a fundição, onde é fundido em fornos Cubilô para ser usado na fabricação de peças, ou pode ir para a Aciaria (É a unidade de uma usina siderúrgica onde existem máquinas e equipamentos voltados para o processo de transformar o ferro gusa em diferentes tipos de aço), onde é colocado em conversores ou fornos elétricos (nesse caso em geral a partir de sucata) onde é fabricado o aço. Ainda líquido ele é vazado em grandes lingotes – lingotamento convencional, ou na forma de barras de maneira contínua lingotamento contínuo. Sendo após conformado (laminação, trefilação, forjamento, extrusão).

Ferro fundidoÉ uma liga de ferro - carbono que contém de 3 a 4,5% de carbono. O ferro fundido é obtido diminuindo-se a porcentagem de carbono do ferro gusa. E, se ele tem mais carbono, o que acontece? Eles ficam mais duros e quebram facilmente, mas não tanto quanto o ferro gusa. Além disso, por causa do silício, forma-se grafite em sua estrutura. Por isso eles são mais frágeis. Portanto, não é possível forjá-los, estirá-los, laminá-los ou vergá-los em qualquer temperatura. É um ferro de segunda fusão. A fusão de ferro gusa, para a obtenção do ferro fundido, é feita em fornos apropriados sendo o mais comum o forno “cubilô”. O ferro fundido tem na sua composição

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maior porcentagem de ferro, pequena porcentagem de carbono, silício, manganês, enxofre e fósforo. Os tipos de ferro fundido mais comuns são o ferro fundido cinzento e o ferro fundido branco.

Ferro fundido cinzentoCaracterísticas:Porcentagem de carbono variável entre 2,5 a 4%.Fácil de ser fundido e moldado em peças. Fácil de ser trabalhado por ferramentas de corte.Absorve muito bem as vibrações, condição que torna ideal para corpos de máquinas. Quando quebrado sua face apresenta uma cor cinza escura, devido o carbono se encontrar combinado com o ferro, em forma de palhetas de grafite.Por causa dessas características, são empregados nas indústrias automobilísticas, de equipamentos agrícolas e de máquinas e, na mecânica pesada, na fabricação de blocos e cabeçotes de motor, carcaças e platôs de embreagem, suportes, barras e barramentos para máquinas industriais.

Ferro fundido branco (Maleável)Características:Porcentagem de carbono variável entre 2,5 a 3,5%.Difícil de ser fundido.Muito duro, difícil de ser usinado, só podendo ser trabalhado com ferramenta de corte especiais.É usado apenas em peças que exijam muito resistência ao desgaste.Quando quebrado, sua face apresenta-se brilhante, pois o carbono apresenta-se totalmente combinado com o ferro.O ferro fundido branco é utilizado apenas em peças que requerem elevada dureza e resistência ao desgaste. Essa resistência e dureza se mantêm mesmo em temperaturas elevadas. Por isso, esse tipo de material ferroso é empregado em equipamentos de manuseio de terra, mineração e moagem, rodas de vagões e revestimentos de moinhos.

Ferro fundido Nodular (Dúctil)Características:Porcentagem de carbono variável entre 2,5 a 3%.Fácil fundição, fácil usinabilidade, boa ductilidade, alto módulo de elasticidade, alta resistência mecânica.Possui características que o aproximam ao do aço. Em sua classe o carbono (grafite) permanece livre na matriz metálica, porém em forma esferoidal. Este formato da grafite faz com que sua ductilidade seja superior aos demais ferros fundidos. A adição de Magnésio (Mg) e Cério (Ce) ao ferro cinza, faz com que o grafite se forme em nódulos

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esféricos. Essa microestrutura leva a maior ductilidade e resistência, aproximando as propriedades dos aços.Aplicações: É bastante utilizado em componentes mecânicos que são submetidos a cargas moderadas e que exijam boa ductibilidade e usinabilidade. Sendo utilizado na indústria para a confecção de peças que necessitam de maior resistência a impacto em relação aos ferros fundidos cinzentos. Usado em válvulas, corpos de bombas e engrenagens.

CobreO cobre é um metal vermelho-marrom, que apresenta ponto de fusão corresponde a 1.083ºC, sendo, após a prata, o melhor condutor do calor e da eletricidade. Uma de suas utilizações principais é na indústria elétrica.

O Cobre apresenta ainda excelente deformabilidade (Ocorre quando é aplicada uma tensão ou variação térmica que altera a forma de um corpo). Além disso, o cobre possui boa resistência à corrosão: exposto à ação do ar, ele fica, com o tempo, recoberto de um depósito esverdeado.

A oxidação, sob a ação do ar, começa em torno de 500ºC. Não é atacado pela água pura. Por outro lado, ácidos, mesmo fracos, atacam o cobre na presença do ar. Apresenta, finalmente, resistência mecânica e característica de fadiga satisfatórios, além de boa usinabilidade, cor decorativa e pode ser facilmente recoberto por eletrodeposição (é usado para definir o recobrimento de peças com um metal condutor) ou por aplicação de verniz (camada protetora).

Características do cobre:

EconômicoA combinação do manejo, maleabilidade e fácil união permitem economizar tempo, material e custos. A longo prazo, seu desempenho e confiabilidade representam menos reclamações e convertem o cobre em um material ideal e econômico para tubulações.

LeveAs tubulações de cobre são de uma espessura muito menor que os tubos de ferro ou enroscados do mesmo diâmetro interior, por isso o transporte custa menos e o material ocupa menos espaço.

MaleávelO tubo de cobre pode ser dobrado e moldado de várias formas, muitas

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vezes evitando o uso de cotovelos e uniões, além de se ajustar a qualquer contorno ou ângulo. Com tubos flexíveis, requer muito menos espaço em parede e teto, o que é muito importante em projetos de reforma ou modernização.

Fácil de Unir

Os tubos de cobre podem ser unidos com conexões que permitem poupar material e produzir uniões lisas, limpas, fortes e livres de vazamentos.

SeguroO tubo de cobre não queima nem espalha a chama, além de não produzir gases tóxicos. Portanto, não propaga o fogo através de assoalhos, muros e tetos. Também não produz compostos orgânicos voláteis na instalação.

ConfiávelO tubo de cobre é fabricado com uma composição bem definida de acordo com as normas e é marcado por uma identificação indelével (São placas que contém uma película protetora para não se apagar com as intempéries (vento, sol, chuva) e também são fosforecentes, ou seja, brilham no escuro) para que o usuário saiba o tipo de tubo que usa e quem o fabricou. É aceito virtualmente por qualquer regulamento para sistemas hidráulicos.

Resistente à corrosão

Sua excelente resistência à corrosão e à formação de depósitos assegura que o tubo de cobre ofereça um serviço eficiente, o que é refletido na preferência dos clientes.

Beneficia o meio ambiente

O cobre é 100% reciclável e cerca de 38% do metal que utilizamos hoje vem de fontes que já foram recicladas. O cobre pode ser reciclado sem perder sua qualidade.

Deste modo, é usado na fabricação de bombas, compressores, válvulas, equipamentos de ar condicionado, de refrigeração industrial e comercial, caldeiras e aquecedores de água. Também é utilizado em uma refinaria de petróleo e em equipamentos para a destilação do óleo cru.

Dadas as severas condições de operação às quais podem estar submetidos os materiais de construção dos equipamentos de processo,

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o cobre e suas ligas são úteis por sua excelente resistência à corrosão em relação a uma grande variedade de fluidos de processo.

O cobre forma uma série de ligas muito importante e segundo classificação da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas - É o órgão responsável pela normalização técnica no Brasil).

OS PRINCIPAIS TIPOS DE COBRE

NAS APLICAÇÕES INDUSTRIAIS:

Na indústria elétrica: na forma de cabos condutores aéreos, linhas telefônicas, motores geradores, transformadores; Na indústria mecânica: na forma de peças para permutadores de calor, radiadores de automóveis, arruelas, rebites e outros componentes na forma de tiras e fios; Na indústria de equipamento químico: em caldeiras, destiladores e tanques.

LIGAS DE COBRE DE ALTO TEOR EM LIGA:

LATÃO:

Os latões comuns são ligas de cobre-zinco (CuZn), podendo conter zinco em teores que variam de 5% a 50%, o que significa que existem inúmeros tipos de latões.

BRONZE:

São ligas de cobre-estanho (CuSn). Nos bronzes comerciais o teor de estanho varia de 2 a 10%, podendo ser laminado e estirado e tem alta resistência à tração, à corrosão e à fadiga. As ligas com essa faixa

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de proporção de estanho são usadas na fabricação de parafusos e engrenagens para trabalho pesado, componentes que suportam pesadas cargas de compressão, tubos, componentes para a indústria têxtil, química e de papel, varetas e eletrodos para soldagem. À medida que aumenta o teor de estanho, aumentam a dureza e as propriedades relacionadas com a resistência mecânica, sem queda da ductilidade (É a propriedade que apresentam alguns metais e ligas metálicas quando estão sob a ação de uma força, podendo estirar-se sem romper-se, transformando-se num fio. Os metais que apresentam esta propriedade são denominados dúcteis. É facilmente fundido dando formas às peças.

LIGAS COBRE-NÍQUEL (Cu-Ni)

Esses tipos de ligas são muitos dúcteis e apresentam excelente resistência à corrosão. O teor de níquel varia, em média, de 5 a 45%, o manganês e o ferro podem estar presentes até cerca de 2% cada elemento.A medida que aumenta o teor de níquel, algumas propriedades mecânicas são afetadas como boa ductibilidade, boa resistência mecânica e à oxidação, limite de resistência à tração, dureza e boa condutividade térmica. São facilmente conformáveis, podendo ser transformadas em chapas, tiras, fios, tubos e barras. Elas podem ser unidas pela maioria dos métodos de solda forte e por solda de estanho.A aplicação de liga com 5% é na construção naval, em tubos condutores de água do mar, circuitos de refrigeração a água e serviços sanitários de navios.A aplicação de liga com 10% em tubos e placas de condensadores, aquecedores e evaporadores.A aplicação de liga com 20% em resistores, recipientes de transistores e guias de onda de radar.A aplicação de liga com 30% ocorre na construção naval e na indústria química.A aplicação de liga com 45% ocorre em elementos de aquecimento na indústria elétrica.

LIGAS COBRE-NÍQUEL-ZINCO (Cu-Ni-Zn)

Sua composição varia 45 a 70% de cobre, de 10 a 30% de níquel, sendo o restante de zinco. São muito resistentes à corrosão.Outras aplicações incluem molas de contato de equipamentos elétricos e telefônicos, componentes de aparelhos óticos e fotográficos.

LIGAS COBRE-BERÍLIO (Cu-Be)

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São ligas que podem ser tratadas termicamente por endurecimento por precipitação (É aquecer a peça até uma determinada temperatura, com os elementos de liga, tornando a liga mais dura). O teor de berílio varia de 1,6 a 2,7%, podendo conter pequenas quantidades de cobalto, níquel e ferro.

LIGAS COBRE-SILÍCIO (Cu-Si)

São encontradas na forma trabalhável e fundida. Esta liga é de grande importância na indústria, pois apresenta uma boa soldabilidade, elevada resistência mecânica e à corrosão. O teor de silício é no máximo de 3% para as ligas a serem conformadas, podendo chegar a 5% nas ligas fundidas. Essas ligas podem ainda conter pequenos teores de zinco, ferro e manganês.

LIGAS COBRE-ALUMÍNIO (Cu-Al)Contém alumínio de 5 a 10% em média, podendo ainda apresentar níquel até 7%, manganês até 3%, ferro até 6% e eventualmente arsênio até 0,4%. Todas as ligas cobre-alumínio possuem geralmente boa resistência à corrosão. É utilizada geralmente para revestimento. É excelente para aumentar a resistência de superfícies sujeitas ao desgaste mecânico e por corrosão.

ALUMÍNIO

Seu ponto de fusão corresponde a 660ºC. O alumínio puro é bastante dúctil, apresentaboa resistência à corrosão, boa condutividade térmica e elétrica. Todas essas características o tornam indicado para a fabricação de laminados muito finos, embalagens, latinhas de bebidas, recipientes para indústria química, cabos e condutores elétricos. Essas e outras qualidades tornaram o alumínio o material mais utilizado no mundo depois do aço. O baixo peso específico do alumínio é de grande utilidade em equipamento de transporte: ferroviário, rodoviário, aéreo, naval e na indústria mecânica, numa grande variedade de aplicações. O baixo ponto de fusão, aliado a um elevado ponto de ebulição (cerca de 2.000ºC) e a uma grande estabilidade a qualquer temperatura, torna a fusão e a moldagem do alumínio muito fáceis. A condutibilidade térmica, inferior somente às da prata, cobre e ouro, o torna adequado para aplicações em equipamento destinado a permutar calor.

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Sua alta condutibilidade elétrica e ausência de magnetismo o tornam recomendável em aplicações na indústria elétrica, principalmente em cabos condutores.Finalmente, o baixo fator de emissão o torna aplicável como isolante térmico. Entretanto, a resistência mecânica é baixa, é muito dúctil e alongamento de 60 a 70%. Apresenta boa resistência à corrosão, devido à estabilidade que se forma na superfície do metal.As ligas de alumínio não apresentam a mesma resistência à corrosão que o alumínio puro, de modo que quando se deseja aliar a maior resistência mecânica das ligas com a boa resistência à corrosão do alumínio quimicamente puro, utiliza-se o processo de revestimento da liga por capas de alumínio puro, originando-se o material.Devido a sua alta ductilidade, é facilmente laminado, forjado e trefilado, de modo a ser utilizado na forma de chapas, folhas muito finas, fios, tubos etc.De um modo geral, pode-se dizer que o alumínio de pureza equivalente a 99,9% anodizado (É um alumínio de alta qualidade, extremamente leve e tratado termicamente para aumentar a tensão e resistência a corrosão). Com pureza equivalente a 99,5% utiliza-se em cabos elétricos armados com aço, além de equipamentos variados na indústria química.Com pureza de 99%, sua principal aplicação é em artigos domésticos, principalmente para utilização em cozinhas.

Abaixo o quadro das ligas de Alumínio:ELEMENTO

ADICIONADOCARACTERÍSTICAS APLICAÇÕES

ALUMÍNIO PURODuctilidade, condutividade elétrica etérmica, resistência à corrosão.

Embalagens, folhas muito finas,recipientes p/ a indústria química,condutores elétricos.

COBREResistência mecânica, resistência aaltas temperaturas e ao desgaste,usinabilidade.

Rodas de caminhões, rodas, estrutura e asas de aviões, cabeçotes de cilindros de motores de aviões e caminhões, pistões e blocos de cilindros de motores.

MANGANÊSDuctilidade, melhor resistênciamecânica e à corrosão.

Esquadrias para construção civil,recipientes para a indústria química.

SILÍCIO Baixo ponto de fusão, melhorresistência à corrosão, fundibilidade.

Soldagem forte, peças fundidas.

SILÍCIO COM COBRE OU MANGANÊS

Resistência mecânica ao desgaste eà corrosão, ductilidade; soldabilidade,usinabilidade, baixa expansãotérmica.

Chassis de bicicletas, peças deautomóveis, estruturas soldas,blocos e pistões de motores,construção civil.

MAGNÉSIOResistência à corrosão em atmosferasmarinhas, soldabilidade,usinabilidade

Barcos, carrocerias de ônibus,tanques criogênicos.

ZINCO Alta resistência mecânica e baixopeso.

Partes de aviões.

ZINCO E MAGNÉSIO Resistência à tração e à corrosão,soldabilidade, usinabilidade.

Brasagem.

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ESTANHO Resistência à fadiga e à corrosão poróleo lubrificante.

Capa de mancal, mancais fundidos,bielas.

2 – ENSAIOS DE DUREZA E TRAÇÃO.

ENSAIOS DE TRAÇÃO

As propriedades mecânicas constituem uma das características mais importantes dos metais em suas várias aplicações na engenharia, visto que o projeto e a fabricação de produtos se baseiam principalmente no comportamento destas propriedades.

A determinação das propriedades mecânicas dos materiais é obtida por meio de ensaios mecânicos, realizados no próprio produto ou em corpos de prova de dimensões e formas especificadas, segundo procedimentos padronizados por Normas Brasileiras (ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas) e Estrangeiras (ASTM- American Society for Testingand Materials).

O corpo de prova é preferencialmente utilizado quando o resultado do ensaio precisa ser comparado com especificações de normas internacionais. O ensaio de tração consiste em submeter o material a um esforço que tende a alongá-lo até a ruptura.

Os esforços ou cargas são medidos na própria máquina de ensaio. No ensaio de tração o corpo é deformado por alongamento, até o momento em que se rompe.

Os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de tração, quais os limites de tração que suportam e a partir de que momento se rompem.

ANTES DA RUPTURA, A DEFORMAÇÃO:

Durante os ensaios, a deformação fica confinada a região central, mais estreita do corpo de prova, que possui uma seção reta uniforme ao

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longo do seu comprimento. O corpo de prova é preso pelas suas extremidades nas garras de fixação do dispositivo de testes.

A máquina de ensaios de tração alonga o corpo de prova a uma taxa constante, e também mede contínua e simultaneamente a carga e os alongamentos resultantes. Um ensaio de tensão-deformação leva vários minutos para ser executado e é destrutivo, isto é, até a ruptura do corpo de prova. Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento. Veja o efeito do alongamento num corpo submetido a um ensaio de tração.

ENSAIOS DE DUREZA

Pode-se definir dureza como a resistência que um material oferece à penetração de outro em sua superfície. Ao contrário do anterior (tração), o ensaio de dureza pode ser feito em peças acabadas, deixando apenas uma pequena marca, às vezes quase imperceptível. Essa característica faz dele um importante meio de controle da qualidade do produto. No índice de dureza: quanto mais macio o material, maior e mais profunda é a impressão e menor é o número índice de dureza.

Os ensaios de dureza são realizados com mais freqüência do que qualquer outro ensaio mecânico por diversas razões:

· Simples e barato;

· Não-destrutivo;

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·Pode-se estimar outras propriedades a partir da dureza do material.

PRINCIPAIS MÁQUINAS UTILIZADAS PARA SE CONTROLAR A DUREZA:

Dureza Brinell:

É um método de medição da dureza, utilizado principalmente nos materiais metálicos. Nos ensaios de dureza Brinell, como nas medições Rockwell, um penetrador esférico e duro é forçado contra a superfície do material a ser testado.

Du

Durômetro Brinell

Vantagens e limitações do ensaio Brinell

O ensaio Brinell é usado especialmente para avaliação de dureza de metais não ferrosos (Alumínio – Cobre e suas ligas), ferro fundido, aço, produtos siderúrgicos em geral e de peças não temperadas. É o único ensaio utilizado e aceito para ensaios em metais que não tenham estrutura interna uniforme. É feito em equipamento de fácil operação.

Dureza Rockwell:

Para materiais duros, o objeto penetrante é um cone de diamante. Com materiais semi-duros ou macios é usada uma esfera de aço temperado. É um método de medição direta da dureza, sendo um dos mais utilizados nas indústrias. Em ambos os casos, é aplicada uma carga padrão definida em normas e a dureza é dada pela profundidade de penetração.

Dureza Vickers:

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É um método de classificação da dureza dos materiais baseado num ensaio laboratorial. É a resistência que o material oferece à penetração de uma pirâmide de diamante de base quadrada, sob uma determinada carga. As cargas aplicadas são muito menores que nos ensaios Rockwell e Brinell, variando entre 1 g e 1 kg. A impressão resultante é observada sob um microscópio e medida, essa medição é então convertida em um número índice de dureza. Possibilita medir qualquer valor de dureza, incluindo desde os materiais mais duros até os mais moles.

3 - TÉCNICAS DE SOLDADAGEM.

3.1 - SOLDA:

É a zona de união das peças que foram submetidas a um processo de soldagem.

SOLDAGEM:

É o processo de união de duas ou mais partes, pela aplicação de calor, pressão ou ambos, assegurando na junta soldada a continuidade das propriedades químicas, físicas e mecânicas.

PROCESSO DE SOLDAGEM

O processo envolve muitos fenômenos metalúrgicos como, por exemplo, fusão, solidificação, transformações no estado sólido, deformações causadas pelo calor e tensões de contração, que podem causar muitos problemas práticos. Estes podem

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ser evitados ou resolvidos aplicando-se princípios metalúrgicos apropriados ao processo de soldagem. Mais de 70 processos diferentes de soldagem são utilizados intensivamente no setor industrial, desde a ourivesaria e a microeletrônica à construção de plataformas, gasodutos, pontes, edifícios e outras grandes estruturas.

Os processos de soldagem são divididos em duas grandes classes:

1. Soldagem por fusão - Processo no qual as partes são fundidas por meio de energia elétrica ou química, sem aplicação de pressão.

2. Soldagem por pressão - Processo no qual as partes são unidas e pressionadas uma contra a outra com emprego de força com ou sem material de adição.

BRASAGEM - Processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga metálica de baixo ponto de fusão. Por este método, o metal base não é fundido.

Os processos de soldagem podem ser classificados de acordo com o tipo de fonte de energia ou de acordo com a natureza da união. Industrialmente, os processos de soldagem mais empregados são os que utilizam a eletricidade como geração de energia para realizar a união. Já a soldagem com arco elétrico pode ser subdividida entre soldagem com eletrodo consumível e soldagem com eletrodo não consumível.

SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO NÃO CONSUMÍVEL:

SOLDAGEM A GÁS COM ELETRODO DE TUNGSTÊNIO (GTAW OU TIG);

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SOLDAGEM A PLASMA (PAW).

SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO CONSUMÍVEL:

SOLDAGEM A GÁS COM ELETRODO METÁLICO (GMAW OU MIG/MAG); SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS (SMAW); SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR (FCAW); SOLDAGEM AO ARCO SUBMERSO (SAW).

Principais processos de soldagem por fusão suas características:

PROCESSO FONTES DE CALOR AGENTE PROTETOR OU

DE CORTE

APLICAÇÃO

SOLDAGEM AO ARCO SUBMERSO

(SAW)ARCO ELÉTRICO ESCÓRIA E GASES

GERADOS.

SOLDAGEM DE AÇOS CARBONO, >= 12MM. E LIGADOS. DE NÍQUEL E SUAS LIGAS. AÇO INOXIDÁVEL. POSIÇÃO PLANA OU HORIZONTAL DE PEÇAS ESTRUTURAIS, TUBOS DE GRANDES DIÂMETROS, TANQUES,

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VASOS DE PRESSÃO, ETC.

SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS

(SMAW)

ARCO ELÉTRICO ESCÓRIA E GASES GERADOS.

SOLDAGEM DE QUASE TODOS OS MATERIAIS, EXCETO ESTANHO, ZINCO, CHUMBO E SUAS LIGAS, METAIS PRECISOS, REATIVOS E DE BAIXO PONTO DE FUSÃO. USADO NA SOLDAGEM EM GERAL. ESPESSURA ENTRE 3MM A 40MM.

SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR

(FCAW)ARCO ELÉTRICO ESCÓRIA E GASES

GERADOS OU FORNECIDOS POR FONTE EXTERNA. EM GERAL O CO2,

SOLDAGEM DE AÇOS CARBONO E BAIXA LIGA. AÇO LIGADO AO NÍQUEL, AÇO INOXIDÁVEL E LIGAS DE NÍQUEL. ESPESSURA >= 1MM. E LIGADOS. SOLDAGEM DE CHAPAS.

SOLDAGEM MIG/MAG (GMAW) ARCO ELÉTRICO ARGÔNIO OU

HÉLIO, ARGÔNIO + O2,

ARGÔNIO + CO2

SOLDAGEM DE AÇOS CARBONO, AÇO INOXIDÁVEL, ALUMÍNIO, COBRE, AÇOS DE BAIXA E ALTA LIGA, NÃO FERROSOS OU FERROSOS, COM ESPESSURA >= 1MM. SOLDAGEM DE TUBOS, CHAPAS, ETC. QUALQUER POSIÇÃO.

SOLDAGEM A PLASMA (PAW) ARCO ELÉTRICO ARGÔNIO, HÉLIO

OU ARGÔNIO + HIDROGÊNIO.

TODOS OS METAIS IMPORTANTES EM ENGENHARIA, EXCETO Zn, Be E SUAS LIGAS, ESPESSURA DE ATÉ 1.5MM. PASSE DE RAIZ.

SOLDAGEM TIG (GTAW) ARCO ELÉTRICO ARGÔNIO, HÉLIO

OU MISTURA DELES.

SOLDAGEM DE TODOS OS METAIS, EXCETO Zn, Be E SUAS LIGAS, ESPESSURA ENTRE 1 E 6MM. SOLDAGEM DE NÃO FERROSOS, ALUMÍNIO E SUAS LIGAS, MAGNÉSIO E AÇOS INOX. PASSE DE RAIZ DE SOLDAS E TUBULAÇÕES.

Assim como nos demais processos de soldagem ao arco elétrico, a proteção gasosa é justificada na necessidade de, ao mesmo tempo, viabilizar a proteção da gota metálica e da poça de fusão contra a atmosfera vizinha ao arco voltaico e, além disso, auxiliar na formação e manutenção do arco elétrico.

MÉTODO DE APLICAÇÃO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM

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PROCESSOS DE SOLDAGEM POR FUSÃO

MIG/MAG (GMAW) – No processo de soldagem MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) o arco elétrico é aberto entre um arame alimentado contínuamente e o metal de base. Utiliza um eletrodo consumível e um gás circunda o eletrodo durante a soldagem. A região fundida é protegida por um ou mais gases (argônio, CO2, hélio ou O2), que podem ser inertes (MIG) ou ativos (MAG).

ELETRODO – (consumível). São usados arames sem revestimento, eles fazem o processo do eletrodo e o metal de adição.

A diferença entre eles está no tipo de gases usados.

MIG - Gases inerte (Argônio e Hélio ou mistura deles).

É usado em materiais não ferrosos. Ex: Alumínio.

MAG – Gases ativo (CO2/O2) misturado com um gás inerte ou simplesmente um gás ativo.

É usado em materiais ferrosos. Ex: Aço.

EQUIPAMENTOS: Retificadores, transformadores e bobina de arame (eletrodo).

Na maioria dos processos são manuais, mas, podem ser semi-automáticos ou automáticos.

APLICAÇÃO – Tubos, chapas e etc. Aços carbono, baixa e alta liga, não ferrosos e ferrosos, aços inoxidáveis. Espessura de 1mm ou maior.

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TIG (GTAW) – O processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) é definido como o processo de soldagem a arco elétrico estabelecido entre um eletrodo não consumível a base de tungstênio e a peça a ser soldada. A solda é colocada, manualmente, na região de soldagem, na forma de uma vareta. O gás geralmente utilizado é o ARGÔNIO. Hélio (He), misturas de Argônio/Hélio ou a mistura de Argônio/Hidrogênio são utilizados em casos específicos. A poça de fusão é protegida por um fluxo de gás inerte. Da mesma forma que para a MIG, o gás serve para a proteção do arco. O processo TIG é o mais aplicado na soldagem das ligas de alumínio e foi o primeiro a ser desenvolvido com proteção de gás inerte adequado para soldar o alumínio.

ELETRODO – (Não-consumível) de Tungstênio.

GÁS DE PROTEÇÃO – Gás Argônio e Hélio ou a mistura deles.

Trabalha com a tocha refrigerada, devido a grande quantidade de calor dissipado pelo processo, onde utiliza gases inertes.

Tem um ponto de fusão muito alto. Pode usar ou não materia de adição.

EQUIPAMENTOS – Retificadores e Transformadores.

Usa-se processo manual. Mas, podem ser semi-automáticos ou automáticos. Solda de alta qualidade, para peças de pequenas espessuras. É possível soldar em várias posições. É aplicável em locais de difícil acesso.

APLICAÇÃO – É o principal processo quando se trata de ligas leves e metais especiais. Processos eficientes de soldagem para materiais de difíceis, como o alumínio e magnésio, principalmente na indústria aerospacial e aviação. Destinado à insústria de tubulução, gás e petróleo.

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SOLDAGEM A PLASMA (PAW) - É um processo de soldagem a arco elétrico que produz a fusão dos metais, pelo aquecimento com um arco elétrico entre o eletrodo não consumível e a peça de trabalho. Na soldagem a plasma existem dois fluxos de gás separados, o gás plasma que flui à volta do eletrodo não consumível de tungstênio, formando o núcleo do arco plasma e um gás de proteção que evita a contaminação do banho em fusão. É um processo muito similar ao TIG, basicamente trata-se de um desenvolvimento da soldagem TIG visando um aumento de produtividade.

ELETRODO – (Não-consumível) de Tungstênio.

GÁS DE PROTEÇÃO – Gás argônio e hélio ou argônio e hidrogênio.

GÁS PLASMA – Que flui em volta do eletrodo, formamndo o núcleo de arco plasma. É um gás ionizado onde conduz a eletricidade.

Trabalha com a tocha refrigerada, devido a grande quantidade de calor dissipado pelo processo, onde utiliza os gases inertes.

APLICAÇÃO – Em todos os metais. Exceto, zinco, berílio e suas ligas. Espessura de até 1,5mm.

KEYHOLE – É a formação de um furo que atravessa a poça de fusão. O metal líquido escoa em torno deste furo e solidifica na parte posterior da poça de fusão.

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Soldas obtidas com esta forma de operação tem penetração total na espessura da junta e apresentam uma elevada relação penetração/largura o que reduz problemas de distorção. Esta forma de operação permite soldar, juntas de até 10mm, ou mais.

ARAME TUBULAR (FCAW) – O processo de soldagem por Arame Tubular é definido como sendo um processo de soldagem por fusão, onde o calor necessário a ligação das partes é fornecido por um arco elétrico estabelecido entre a peça e um arame alimentado continuamente. É um processo semelhante ao processo MIG/MAG, diferindo deste pelo fato de possuir um Arame no formato tubular, que possui no seu interior um fluxo composto por materiais inorgânicos e metálicos que possuem várias funções, entre as quais a melhoria das características do arco elétrico, a transferência do metal de solda a proteção do banho de fusão e em alguns casos a adição de elementos de liga, além de atuar como formador de escória.

ELETRODO – (Consumível). Arame no formato tubular. Enrolados em carretéis e cobreados para resistir a oxidação. Arame de solda oco com fluxo em pó no seu interior.

Não é necessário o gás de proteção. São gerados gases no próprio eletrodo tubular.

O processo pode ser automatizado.

APLICAÇÃO – Aço carbono e ligados. Chapas. Espessura de até 1mm.

ARCO SUBMERSO (SAW) – É um processo no qual o calor para a soldagem é fornecido por um arco desenvolvido entre um eletrodo de arame sólido ou tubular e a peça obra. O arco ficará protegido por uma camada de fluxo granular fundido que o protegerá, assim como o metal fundido e a poça de fusão, da contaminação atmosférica. Como o arco elétrico fica completamente coberto pelo fluxo, este não é visível, e a solda se desenvolve sem faíscas, luminosidades ou respingos, que caracterizam os demais processos de soldagem em que o arco é aberto. O fluxo, na forma granular, para além das funções de proteção e limpeza do arco e metal depositado, funciona como um isolante térmico, garantindo uma excelente concentração de calor que irá caracterizar a alta penetração que pode ser obtida com o processo. Principalmente utilizado em superfícies planas.

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• Totalamente automático. O operador apenas supervisiona. Operação bem rápida.

• APLICAÇÃO – Aços carbono e ligados. De níquel e suas ligas. Soldagem em tubos de grandes diâmetros, estruturas metálicas, tanques, vasos de pressão, reparação e na indústria de construção naval. Espessura de até 10mm.

ELETRODO REVESTIDO (SMAW) – É um processo de soldagem, por fusão, caracterizado pela abertura e manutenção do arco elétrico entre o metal de base (poça de fusão quando em regime) e o metal de adição (arame maciço “alma”, não contínuo, revestido por uma apropriada composição “revestimento/fluxo” e alimentado manualmente na maioria das aplicações). A abertura e manutenção de um arco elétrico entre o eletrodo revestido e a peça a ser soldada. O arco funde simultaneamente o eletrodo e a peça. O metal fundido do eletrodo é transferido para a peça, formando uma poça fundida que é protegida da atmosfera (O2 e N2) pelos gases de combustão do revestimento. O metal depositado e as gotas do metal fundido que são ejetadas recebem uma proteção adicional através do banho da escória, que é formada pela queima de alguns componentes do revestimento.

ELETRODO – (Consumível). Revestido (parte de dentro: Alma e parte de fora: Revestimento de diferentes tipos de materiais de liga).

EQUIPAMENTOS: Retificadores e Inversores.

PORTA ELETRODO (Alicate/Garra de fixação) – Segura o eletrodo e faz a polaridade negativa ou positiva.

GRAMPO – Colocado na base, onde faz a polaridade negativa e positiva.

• O cabo de interligação desses processos são normalmente compostos por fios finos de cobre enrolados e envolvidos por uma camada de borracha isolante.

APLICAÇÃO – É mais utilizado em tubulações. Estruturas de aço e na fabricação industrial (Naval). Utilizado para soldar ferro e aço (incluindo o aço inoxidável) e ligas de níquel, alumínio e cobre.

SOLDAGEM SUBAQUÁTICA - Tem sua aplicação voltada para o reparo de estruturas imersas como, por exemplo, na indústria naval, no setor de gás, nas usinas hidrelétricas e, principalmente, no setor de extração de petróleo. Grande parte da pesquisa e desenvolvimento em soldagem subaquática tem sido

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direcionada para a atividade de extração de petróleo no mar. Portanto, parte do potencial de utilização da soldagem subaquática está concentrada no reparo de elementos estruturais de plataformas marítimas e de tubulações. Existem duas variações possíveis para soldagem subaquática: (a) soldagem hiperbárica e (b) soldagem molhada. A primeira é feita sem ter o contato com água, pois a região a ser soldada está envolvida por uma câmara hiperbárica, sendo que a pressão sobre o arco elétrico se iguala a pressão externa. Por sua vez, na segunda variação, há o contato direto entre o arco elétrico e o ambiente aquático.

Eletrodo Revestido é o processo de soldagem mais usado na soldagem subaquática molhada, por ser um processo de soldagem versátil, econômico e simples. Em soldagem subaquática pode-se utilizar outros processos de soldagem tais como o processo de soldagem por fricção e o processo Arame Tubular. Entretanto, estes dois últimos processos de soldagem têm apresentado algumas dificuldades operacionais que dificultam a utilização nessa forma de união.

De forma simplificada, os problemas mais comuns que ocorrem na soldagem subaquática são: fissuração a frio (ou trincas induzidas pela presença de hidrogênio), alteração da estabilidade do arco elétrico, porosidade e a perda de elementos de liga (desoxidantes), com a conseqüente diminuição das propriedades mecânicas das juntas soldadas. Com o intuito de reduzir ou até mesmo eliminar a ocorrência de tais defeitos, as linhas de pesquisas em soldagem subaquática têm concentrado os seus esforços na otimização dos procedimentos de soldagem e desenvolvimento de consumíveis que, por fim, propiciarão um maior grau de confiabilidade das juntas soldadas.

Existem várias entidades que classificam os eletrodos para soldagem a arco. No Brasil, as classificações mais adotadas são as da ABNT e da AWS.

ABNT = Associação Brasileira de Normas Técnicas.AWS = American Welding Sociaty (Associação Americana de Soldagem).

INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA

Os eletrodos e varetas utilizados como material de adição nos processos de soldagem apresentam vários elementos de liga que lhes conferem características particulares.

Os principais elementos de liga, com suas principais propriedades, são:

ELEMENTOS DE LIGA PROPRIEDADES

Carbono (C)

Aumenta a resistência e o endurecimento; reduz o alongamento, a forjabilidade, a soldabilidade e a usinabilidade; forma carbonetos com cromo (Cr), molibdênio (Mo) e vanádio (V).

Cobalto (Co) Aumenta a resistência à tração; aumenta a dureza (têmpera total); resiste ao revenimento, ao calor e à corrosão.

Cromo (Cr) Aumenta a resistência à tração, ao calor, à

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escamação, à oxidação e ao desgaste por abrasão. É um forte formador de carbonetos.

Manganês (Mn) Aços austeníticos contendo manganês e 12% a 14% de cromo são altamente resistentes à abrasão.

Molibdênio (Mo) Aumenta a resistência ao calor e forma, também, carbonetos.

Níquel (Ni) Aumenta o limite de escoamento; aumenta a tenacidade; resiste aos meios redutores.

Tungstênio (W) Aumenta a resistência à tração; aumenta a dureza; resiste ao calor; mantém cortante os gumes das ferramentas e peças e forma carbonetos.

Vanádio (V) Aumenta a resistência ao calor; mantém os gumes cortantes e também forma carbonetos.

O que é Equipamento de Proteção Individual - EPI?

É todo o dispositivo ou produto, de uso individual, utilizado pelo trabalhador, destinado à proteção de riscos suscetíveis de ameaçar a segurança e a saúde no trabalho.

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Em quais circustâncias devem ser usados os EPIs?

a) sempre que as medidas de ordem geral não ofereçam completa proteção contra os riscos de acidentes do trabalho ou de doenças profissionais e do trabalho;

b) enquanto as medidas de proteção coletiva estiverem sendo implantadas;

c) para atender a situações de emergência.

Quais os principais EPIs aplicados em operação de soldagem e corte?

Quando aplicável, os seguintes EPIs são normalmente adotados:

a) Para proteção da cabeça

- Capacete

- Capuz/touca

b) Para a proteção dos olhos e face

- Óculos de segurança (partícula e luminosidade)

- Protetor facial

- Máscara para soldagem / elmo (radiação, partícula e calor)

c) Para proteção auditiva

- Protetor auditivo / auricular

d) Para proteção respiratória

- Respirador purificador de ar (fumos, névoa e poeira)

e) Para proteção do tronco

- Avental (radiação não ionizante e partículas aquecidas)

f) Para proteção dos membros superiores

- Luva de segurança (calor e radiação)

- Manga e braçadeira

g) Para proteção dos membros inferiores

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- Bota de segurança

- Perneira

4 - TIPOS DE AÇO – AO CARBONO, BAIXA LIGA E ALTA LIGA.

Quanto melhores forem as propriedades mecânicas de um material, melhor será a sua utilização. Tanto durante o processo de fabricação e durante o uso da peça já fabricada.As propriedades mecânicas do aço podem ser melhoradas, seja pelo controle da quantidade de carbono e de impurezas, seja pela adição de outros elementos, por meio de tratamento térmico, ou mesmo, por meio de tratamento mecânico.

Materiais de uso na Construção Naval, Offshore e Mecânica.

Na indústria da Construção Naval, offshore e Mecânica, o AÇO é um material com larga utilização, devido às suas propriedades. Entretanto, outros materiais também fazem parte deste processo, tais como: cobre, latão e os mais novos materiais como os compósitos.

AÇO CARBONO (Aço Comum) – É uma liga de ferro (Fe) e carbono (C), contendo entre 0,008 a 2,11% de carbono, além de outros elementos residuais, como o manganês, o silício, o fósforo e o enxofre, participam igualmente do ajuste do nível de resistência do aço.

A quantidade de Carbono define sua classificação, conforme a ABNT:

Baixo carbono - Possui no máximo 0,3% (C). Características: Boa tenacidade, conformabilidade e soldabilidade. Baixa temperabilidade. Aplicações: Pontes, edifícios, navios, vagões, caldeiras, tubos gerais, estruturas mecânicas, etc.Médio carbono - Apresenta de 0,3 a 0,5% (C).Características: Média conformabilidade e soldabilidade. Média temperabilidade.Aplicações: Rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens e outras peças de máquinas.Alto carbono – Acima de 0,5% (C).Características: Má conformabilidade e soldabilidade. Altas temperaturas e resistência ao desgaste. Aplicações: Peças metálicas, parafusos especiais, implementos agrícolas, trilhos e rodas ferroviárias, etc.

CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS QUANTO À APLICAÇÃO

AÇOS PARA BAIXAS TEMPERATURAS (APLICAÇÕES CRIOGÊNICAS)

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Os aços classificados para as aplicações em baixa temperatura tem a seguinte composição e característica:

Análise Química Composição Química Carbono - C <= 0,23%Manganês – Mn <= 1,10%

Propriedades Mecânicas

Limite ResistênciaLimite EscoamentoCaracterística de Fabricação

42 – 49 kgf/mm2

23 – 27 kgf/mm2

Aços acalmados ao Si ou Al.

Aplicação Serviços em baixa temperatura. Aumento do Mn proporciona a compensação da diminuição do C, mantendo os limites de resistência e escoamentos aos níveis do aço de médio carbono com uma melhor tenacidade.

Normalmente, utiliza-se o processo de Normalização. A adição de alumínio refina o grão e melhora as propriedades mecânicas, aumentando a resistência ao impacto.

AÇOS ESTRUTURAIS DE ALTA RESISTÊNCIA E BAIXA LIGA (ARBL)

Os aços microligados são especificados pela sua resistência mecânica, e não pela sua composição química. São desenvolvidos a partir dos aços de baixo carbono (como o ASTM A-36), com pequenas adições de Mn (até 2%) e outros elementos em níveis muito pequenos. Estes aços apresentam maior resistência mecânica que os aços de baixo carbono idênticos, mantendo a ductilidade e a soldabilidade, e são destinados a estruturas nas quais as soldagem é um requisito importante, assim como a resistência.Para a área de tubulação pode-se destacar os aços API X60, X65, X70 e X80.

AÇOS LIGA (Aços Especiais) - São obtidos mediante a adição e dosagem de certos elementos ao aço-carbono quando esse está sendo produzido. Os principais elementos que adicionam-se aos aços são os seguintes: alumínio(Al), manganês (Mn), níquel (Ni), cromo (Cr), molibdênio (Mo), Vanádio (V), Silício(Si), cobre (Cu), cobalto (Co) e tungstênio (W). São os aços que contém um ou mais elementos de liga além do Fe e C, em quantidades tais que modifiquem ou melhorem substancialmente uma ou mais de suas propriedades quer sejam físicas, mecânicas ou químicas. Com a adição desses elementos, de forma isolada ou combinada em porcentagens variáveis, fabrica-se uma enorme variedade de aços-liga, cada qual com suas características e aplicações.Quanto ao teor de elementos de liga os aços classificam-se em:

Aços de baixa liga – São aços cuja quantidade de elementos liga é inferior a 5%, e tem a finalidade de aumentar a temperalidade e ao revenimento. Os elementos típicos são: Cr, Mo, Ni, Mn e Si.

Aços de média liga – São os que tem a somatória dos elementos de liga entre 5% a 10%. São aplicados em situações que envolvem elevada resistência mecânica em temperaturas elevadas, tais como para trabalhos quentes.

Aços de alta liga – A quantidade dos elementos de liga nesses aços é maior do que 10%. São aços que podem ser aplicados em diversas finalidades

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como: Elevadas resistência à oxidação, mecânica e ao desgaste. Capacidade de corte e capacidade de endurecer sob impacto.

AÇO INOXIDÁVEL - É uma liga de ferro e cromo, com um teor de 12% a 27% de cromo, podendo conter também (níquel, molibdênio, titânio, mióbio, etc.) com o objetivo de elevar sua resistência à corrosão e melhorar a suas propriedades físicas e mecânicas. A resistência à oxidação e corrosão do aço inoxidável se deve principalmente à presença do cromo, que permite uma formação de uma película finíssima de óxido de cromo sobre a superfície do aço, que é impermeável e insolúvel nos meios corrosivos usuais.

Classificação, Constituição e Utilização:Podemos dizer que existem grupos de aços inoxidáveis, sendo estes observados em sua microestrutura, que apresentam em temperatura ambiente. São eles:

Aços Inoxidáveis Martensíticos (Fe,Cr) – (Endurecíveis). São aços magnéticos. São aços que se caracterizam por serem aços-cromo, com 12 a 30% de Cr. Podem atingir altas durezas por tratamento térmico, além de excelente resistência mecânica. Endurecem por têmpera. São utilizados em cutelaria, instrumentos de medida, lâminas de corte, correntes para máquinas, discos de freio, etc. Apresentam dureza muito elevada, excelente resistência mecânica e baixa usinabilidade.

Aços Inoxidáveis Ferríticos (Fe,Cr) – (Não-endurecíveis por têmpera). São aços magnéticos. Apresenta estrutura ferrítica em qualquer temperatura. São utilizados em baixelas, fogões, geladeiras, pias, sistemas de exaustão de gases em motores de explosão, recheio de colunas de destilação, moedas, etc. Com 12 a 30% de Cr, é um material com ótima resistência à corrosão e mais barato por não conter níquel.

Aços Inoxidáveis Austeníticos (Fe,Cr,Ni) – (Não endurecíveis por têmpera). São aços não-magnéticos Apresentam resistência à corrosão melhorada pela adição do níquel e são facilmente conformados à frio, devido a uma combinação favorável de propriedades mecânicas. São utilizados para fins estruturais, equipamentos para indústria alimentícia, aeronáutica, ferroviária, petrolífera, química e petroquímica, papel e celulose, construção civil, etc. Com 16 a 26% de Cr e 6 a 22% de Ni, de excelente resistência à corrosão, ductilidade e soldabilidade.

Aços Inoxidáveis Duplex - São ligas Fe-Cr-Ni-Mo com microestrutura composta por austenita e ferrita em proporções aproximadamente iguais. Essa classe de materiais apresenta inúmeras vantagens quando comparada a dos aços inoxidáveis ferriticos e austeniticos convencionais:

Limite de escoamento e quase o dobro do que possuem os aços inoxidáveis austeniticos;

Combina resistência mecânica com boa tenacidade; Apresenta maior resistência à corrosão em meios contendo cloreto e

soldabilidade superior a dos aços inoxidáveis ferriticos.

Suas principais aplicações estão nas indústrias químicas, de óleo, gás, papel e celulose, aplicado principalmente em evaporadores, dutos, unidades de

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dessalinização e dessulfuração, equipamentos para destilação, tanques de condução e armazenamento de material corrosivo.

Aços Inoxidáveis Superduplex – Possuem maior teor de elementos de liga, principalmente de nitrogênio, para acelerar a formação da austenita e para obtenção de uma maior resistência a corrosão por pite associada a uma elevação das propriedades mecânicas.Este produto altamente ligado é especialmente desenvolvido para marinha, química e aplicações de engenharia de petróleo que requer alta resistência mecânica e resistência à corrosão em ambientes extremamente agressivos (contendo cloretos ácidos. etc.).O Aço Inoxidável Super duplex, em relação a outros produtos de aço inoxidável, proporciona:

Alta resistência à corrosão; Alta resistência à fissuração/trincamento por corrosão; Alto limite de escoamento e tração.

Suas principais aplicações estão nas indústrias de petróleo e gás (offshore), linhas de fluxo (risers), manifolds, separadores, refrigeradores, vasos e tubulações de processos. E nas (onshore) estão os trocadores de calor, caldeiras, planta de processo químico e vasos de pressão em petroquímica.

Atualmente, os aços inoxidáveis Duplex e Superduplex contem reduzidos teores de carbono e pequena adições de nitrogênio.O maior limite de escoamento dos aços inoxidáveis Duplex e Superduplex quando comparados com os outros tipos de aços inoxidáveis, permite importantes reduções na seção resistente, obtendo-se grandes economias em peso. Alem disso, devido à excelente resistência a corrosão, a vida útil do equipamento pode ser prolongada, tornando-se, desta forma, estes materiais muito atrativos do ponto de vista econômico.

Efeito dos elementos de adição (liga):

Alumínio (Al): Desoxidante; Boro (B): Melhora a têmpera do aço; Resistência a fadiga; Cobalto (Co): Aumenta a dureza sob altas temperaturas; Cobre (Cu): Melhora a resistência à corrosão atmosférica; Cromo (Cr): Aumenta a resistência mecânica, a dureza e ao desgaste; Manganês (Mn): Ductilidade, resistência ao desgaste/choque; Molibdênio (Mo): Alta resistência ao amolecimento, resistente ao desgaste

e a dureza após a têmpera. Níquel (Ni): Boa ductilidade e resistência à corrosão; Silício (Si): Aumenta a elasticidade e melhora a resistência à oxidação a

temperaturas elevadas. Tungstênio (W): Alta resistência mesmo em altas temperaturas; Vanádio (V): Tenacidade e excelente desoxidante; Tântalo, Nióbio e Titânio – Evitam o fenômeno de corrosão intergranular,

dos aços inox cromo-níquel.

TRATAMENTOS TÉRMICOS – São os conjuntos de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos as ligas metálicas, sob condições controladas de

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temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as microestruturas e como consequência as propriedades mecânicas das ligas metálicas.

Seus principais objetivos são:

Aumentar ou diminuir a dureza; Aumentar a resistência mecânica; Melhorar a usinabilidade; Melhorar a resistência ao desgaste, à corrosão e ao calor; Modificar propriedades elétricas e magnéticas; Remover tensões internas, provenientes de resfriamentos desigual; Melhorar a ductilidade, a mão de obra e as propriedades de corte.

PROPRIEDADES TÉRMICAS: INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

TRATAMENTO TÉRMICO

FINALIDADE PROCESSO

RECOZIMENTO

Remoção de tensões deixadas no aço por trabalho a frio. Diminui a dureza e as tensões de escoamento e ruptura. Amolece o aço.

Aquecimento seguido de resfriamento no próprio forno (lentamente).

NORMALIZAÇÃOHomogeneização da microestrutura e alívio de tensões internas causadoras de empenamento.

Aquecimento seguido de resfriamento ao ar.

PATENTEAMENTO

Obtensão de uma estrutura que combine com alta resistência a tração, boa ductilidade (especial para arames de alta taxa de trefilação), resultando em alta tenacidade.

Aquecimento seguido de resfriamento em banhos de chumbo líquido a 450ºC.

TÊMPERA

Obtensão de uma microestrutura interna extremamente dura (martensita) que aumenta o limite de resistência a tração e também a sua dureza.

Aquecimento a alta temperatura seguido de resfriamento rápido (em água ou óleo)

REVENIMENTO

Acompanha a têmpera, aliviando ou removendo as tensões internas deixadas por ela, e corrigindo as excessivas dureza e fragilidade do material, melhorando sua ductilidade.

Aquecimento e permanência em temperatura de 250 a 550º C, seguido de resfriamento.

CEMENTAÇÃO Elevar a dureza superficial, aumentando o teor de Carbono. Aumentar a dureza e resistência ao desgaste superficial (por

Aquecimento em conjunto com uma substância em carbono

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fricção ou atrito), enquanto mantém o núcleo (miolo) do material ainda dúctil.

permitindo a difusão do carbono para o aço.

TIPOS DE AÇO E SUA CLASSIFICAÇÃO

Dada a grande variedade de aços, procura-se constantemente criar sistemas para classificação. A classificação mais comum é a que considera a composição química do aço. Dentre os sistemas mais conhecidos, os mais usados são:

SAE : Society of Automotive Engeneers (Sociedade de Engenharia Automotiva).

AISI : American Iron and Steel Institute( Istituto Americano de Ferro e aço).

ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ASTM: American Society for Testing Materials (Sociedade Americana de Testes de Materiais).

Essas associações seguem aproximadamente o mesmo método numérico de identificação, que é o seguinte:

Os vários tipos de aços utilizados na indústria da construção mecânica podem ser classificados com o sistema de codificação SAE/AISI que usa em geral quatro algarismos na forma ABXX onde:

PADRONIZAÇÃO DOS AÇOS PELA ABNT:

A especificação obedece a um sistema de número e letras conforme abaixo:

1º e 2º algarismo: A e B - Classe do Aço. Percentual do elemento de liga predominante.

3º e 4º algarismo: XX - Teor médio de carbono. Indicam a porcentagem em peso de carbono do aço dividido por 100.

Exemplo: aço SAE 1045.

Assim, um exemplo da designação por quatro algarismos é descrita abaixo:

10 - Tipo de aço (aço carbono) e percentual de elemento liga.

45 - Teor médio de carbono (0,45% de carbono aproximadamente).

Observações:

A. Na classificação da AISI a letra B no meio numeral indica a presença de Boro na fórmula. O aço tem um teor de boro no mínimo 0,0005% em peso (o boro, quanto presente no aço em teores muito baixos, facilita a têmpera do aço, aumentando a sua resistência). Ex. AISI 50B20.

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B. Na classificação da AISI a letra antes do numeral indica o processo pelo qual o aço foi produzido. Ex. AISI E3315 - produzido em forno elétrico.

Exemplo: SAE-1020.

Aço carbono, não contém elemento predominante, com 0,20% de carbono.

Exemplo: SAE-5130.

Aço ao cromo com 1% de cromo, com 0,30% de carbono.

Exemplo: SAE-9220.

Aço ao silício – Manganês com 2% de Si-Mn e com 0,20% de carbono.

A introdução dos elementos de liga nos aços carbonos é feita objetivando um dos seguintes efeitos:

- Aumentar a dureza e a resistência mecânica;

- Conferir resistência uniforme através de toda a seção em peças de grandes dimensões;

- Diminuir o peso (com o aumento da resistência, reduz-se a carga morta);

- Conferir resistência á corrosão;

- Aumentar a resistência ao calor;

- Aumentar resistência ao desgaste;

- Aumentar a capacidade de corte;

- Melhorar as capacidades elétricas e magnéticas.

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CONFORMABILIDADE – É a capacidade do material de ser deformado plasticamente, através de processos de conformação mecânica. Esta propriedade esta associada a ductilidade ou plasticidade do material.

TEMPERABILIDADE – Ou endurecibilidade dos aços está diretamente relacionada com a capacidade que os mesmos tem de endurecer da superfície em direção ao núcleo, considerando-se a quantidade de martensita formada durante o resfriamento.

SOLDABILIDADE- É a capacidade que os materiais tem de ser unidos pelo processo de soldagem, tendo por objetivo a continuidade da propriedades físicas (mecânicas) e químicas dos mesmos.