solda oxiacetileno[1]

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    16. Solda Gs

    16.1. Introduo Solda feita por aquecimento das peas com chama obtida de gases oxi combustveis chamada de Solda a gs. Este processo foi introduzido industrialmente em 1903 e foi usado extensivamente, aproximadamente, por meio sculo. No entanto, com o desenvolvimento de mtodos mais sofisticados agora largamente usado para unir componentes e reparo de metais ferrosos e no- ferrosos. Como processo no requer eletricidade algumas vezes seu uso indispensvel, principalmente onde no existe eletricidade. A intensidade do calor gerado na chama depende da mistura gs oxi combustvel a uma determinada presso dos gases. O oxignio utilizado para proporcionar combusto do gs mas pode ser usado ar comprimido no lugar do oxignio, mas isto proporciona uma baixa eficincia trmica e consequentemente reduo na velocidade de soldagem; a qualidade da solda tambm afetada. A escolha do gs, importante, pois permite obter uma velocidade de soldagem e uma qualidade desejada no cordo de solda.

    16.2. Gases O gs geralmente empregado o acetileno, outros gases alm do acetileno podem ser empregados embora os mesmos fornecem menos intensidade de calor e consequentemente uma menor temperatura. Estes gases podem utilizar tanto o oxignio e o ar para manter a combusto ( 16.1). Algumas vezes o gs de carvo, vapor de querosene e de petrleo so tambm usados como gs combustvel. Tabela 16.1 - Temperatura mxima de combusto com diferentes gases

    Gs combustvel Temperatura de combusto Com oxignio Com ar Acetileno - ( C2H2 ) 3480 2650 Hidrognio - ( H2 ) 2980 2200 Propano - ( C3H8 ) 2925 2090 Butano - ( C4H10 ) 2980 2150 MAPP(Methyl acetylene propadiene)-(C3H4) 2925 1470 Gs natural - ( CH4 e H2) 2775 2090

    16.2.1. Propriedades, produo e armazenagem de gases. Os gases mais usados em solda de gs oxi-combustvel so o oxignio e o acetileno.

    16.2.1.1. Oxignio um gs incolor, inodoro, inspido e ligeiramente mais pesado que o ar. Um metro cbico de oxignio a 20 C e a uma presso atmosfrica pesa 1,33 Kg. Sobre presso normal se liqefaz a uma temperatura de -182,9 0 C formando um lquido claro e azulado . Um litro de oxignio lquido pesa 1,14 Kg e produz 860 litros de oxignio gasoso na evaporao.

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    Oxignio comercial produzido tambm por eletrlise da gua ou mais usualmente pela liquefao do ar atmosfrico. O princpio bsico do processo de liquefao e que todos os gases vaporizam a diferentes temperaturas. Ento, neste processo o ar ser primeiramente forado a passar atravs da soda custica e com a temperatura baixa de at -1940 C na qual se liqefaz todos os componentes do ar. Quando este ar liqefeito e colocado para evaporar lentamente, o nitrognio e o argnio vaporizam mais rapidamente deixando para trs oxignio quase puro que ento evaporado e comprimido dentro de um cilindro de ao a uma presso de aproximadamente 15 MPa em um recipiente a temperatura de 200 C. O oxignio est pronto para ser transportado para uso em soldagem ou corte por oxi-acetileno. Oxignio comprimido estando em contato com gordura ou leo oxida-se em uma taxa extremamente rpida, ento ocorre auto-ignio e pode explodir. Portanto os cilindros contento oxignio devem ser protegidos do contato com lubrificantes.

    16.2.1.2. Acetileno. O acetileno industrial um gs incolor que tem um picante e nauseante odor ( cheiro caracterstico de alho ) devido a presena de impurezas. Ele mais leve que o ar por um fator de 1:1 pode ser facilmente dissolve em lquidos. O gs acetileno a baixas presses torna-se muito instvel, apresenta perigo de exploso; quando comprimido a presses entre 15 e 20 bar1 pode detonar por uma simples centelha eltrica, ou uma abertura da chama ou quando aquecido a temperatura de 200 0C em uma alta velocidade. O acetileno decompe de maneira explosiva a uma temperatura abaixo de 5300C. Com apenas pequenas quantidades de mistura de acetileno com oxignio ou ar, esta mistura pode explodir a presso atmosfrica; isto demonstra o cuidado que se deve ter no manuseio do equipamento de soldagem ou corte por oxi-acetileno. Se uma mistura oxi-acetileno sai do bocal de uma tocha de gs pode entrar em auto-ignio a uma temperatura de 428 0C. Gs acetileno produzido por uma reao de gua e carboneto de clcio. Carboneto de clcio formado pela fuso de carvo ou antracite com pedra calcria em alta temperatura em um forno eltrico pela seguinte reao:

    carbono de Monxidocalcio de

    Carboneto2a

    Cal

    aCoque

    COCCOCC3 ++ ..................(16.1)

    O carboneto de clcio produzido ser resfriado e comprimido em diferentes tipos de blocos e reativado com gua para produzir acetileno que ento purificado pela lavagem com gua para limpar dos restos de sulfeto e fsforo.

    ..................(16.2) Acetileno

    22

    hidratada Cal

    2agua

    2

    Calcio deCarboneto

    2a HC)OH(COH2CC ++

    Na reao acima, dependo do tamanho do bloco e das impurezas, mas 1 Kg de CaC2 gerar 250 a 280 litros de gs acetileno. Amostras de Carbonato de clcio menores 2 mm de espessura so classificadas como p ou talco. Eles podem ser usados apenas em geradores de acetileno especialmente determinados. Se o p carbonato de clcio usado em um simples gerador pode explodir.

    1 1 bar=10N/cm2=0,1MPa

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    Acetileno utilizado em solda pode ser acondicionado em cilindro ou gerado diretamente por carbonato de clcio e gua prontos para ser utilizados em soldagem em determinados equipamentos. O acetileno auto explosivo a presses abaixo de 2 bar portanto no podem ser comprimidos diretamente dentro de simples cilindros. Cilindros utilizados para estocar acetileno so alm de tudo especialmente preparados para armazenar uma emulso de carvo ou acetona, pedra pomes e terra infusria ou alternativamente silicato de clcio. Ambos materiais formam aglomerado altamente poroso sendo o ltimo com 92% de porosidade. Esta porosidade feita para complementar o espao restante do cilindro mas divide este espao em pequenas clulas. O ar eliminado destas clulas e os espaos nos poros do material so preenchidos com acetona que capaz de dissolver 23 vezes seu prprio volume de acetileno para ser comprimido seguramente acima de 17 bar. Acetileno armazenado desta maneira conhecido como AD ( acetileno dissolvido). A presso do acetileno dissolvido em um cilindro totalmente cheio no deve exceder 1.9 MPa a 20o C. Quando o acetileno retirado do cilindro alguma acetona tambm levada com ele. Para minimizar a perda de acetona, acetileno no deve ser escoado a uma velocidade maior do que 1700 l/min. Deve deixar no cilindro vazio de acetileno uma presso positiva de 0,05 a 0,1 MPa a uma temperatura de 20oC, enquanto que em uma temperatura de 35oC a presso deve ser de 0,3 MPa. Quando em uso, o cilindro de acetileno deve sempre ficar na posio vertical pois a quantidade excessiva de acetona que pode escapar com acetileno torna a chama com uma cor purprea e resulta em uma pobre qualidade de solda. Embora pode-se usar o acetileno dissolvido, alguns dos usurios preferem produzir o seu prprio suprimento de carbonato de clcio e gua em um equipamento chamado de Gerador de Acetileno. Dois principais mtodos podem ser empregados para gerar o acetileno: (i) carbonato com gua, e (ii) gua com carbonato. O mtodo carbonato com gua mais comum. Ele necessita de pequenas amostras de carbonato para ser adicionado em um reservatrio de gua como mostrado na figura 16.1. Estes geradores podem ser classificados como unidades de baixa presso, onde a mesma no deva exceder 10 KPa, unidades de mdia presso tem uma presso de gs 10 -70 KPa e unidades de alta presso que tem gs de 70 a 150 KPa. Contudo, presses baixa ou mdia so mais usadas na prtica. A taxa de produo a baixa presso de um gerador porttil ultrapassa 850 l/hora. O acetileno produzido em geradores so conhecidos com acetileno gerado.

    Figura 16.1 Gerador de acetileno ( AWS Handbook)

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    16.3. Montagem e Equipamento. O tipo de montagem com o mnimo equipamento bsico necessrio para a solda a gs oxi-acetileno como mostrado no esquema da figura 16.2 a seguir. Consiste de cilindros de oxignio e de acetileno, cada um destes cilindros est conectado a uma vlvula para regular a sada do gs a uma presso de trabalho, mangueiras para conduo do gs at a tocha de solda com varios tipos de bocals para obteno de misturas de gases na quantidade e qualidade desejada da chama para solda. Cada unidade destas constituem de partes essenciais no controle e utilizao de calor necessrio para a solda.

    figura 16.2 Montagem padro para soldagem Oxiacetillica

    16.3.1. Cilindros de Gs comprimido. Existe uma variao muito grande dos cilindros de gs comprimido em capacidade, modelo e na cor. Na maioria dos pases, no entanto, o tamanho destes cilindros varia entre 6 e 7 m3 e tm cor preta ou verde para oxignio e marrom para acetileno. O oxignio tem que estar armazenado de forma definitiva em cilindros de ao que possa ser usado na soldagem a qualquer instante. A parte superior do cilindro no pintada para deixar em evidencia os dados que o fabricante marcou tal como o nmero de srie, peso lquido, data de fabricao, data para prxima inspeo, operao e teste de presso, capacidade, e inspetor. Por causa da alta presso nos cilindros de ao e a possibilidade de deteriorao das paredes do cilindro de gs comprimido necessrio que sejam testados em intervalos regulares de cinco anos. Cilindros de oxignio necessitam ser testados periodicamente com presso de gua acima de 2375 N/m2. Logo aps o uso, uma presso positiva de oxignio deveria ser sempre deixada nos cilindros de forma que possam ser identificados para carga e recarga. Quando a temperatura ambiente passa de 200C, a presso dos cilindros aumenta correspondentemente. Ento, a presso pode aumentar demais podendo romper o cilindro