soldagem de aÇo inoxidÁvel 410d no segmento sucroenergÉtico

SOLDAGEM DE AÇO INOXIDÁVEL 410D NO SEGMENTO SUCROENERGÉTICO

Andre Polidoro (Eng. de Aplicação ‐ Açucar e Alcool ‐ [email protected])

Alexandre Serra ( Assistência Técnica‐ [email protected])

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A vinhaça é o efluente gerado pelas destilarias ao se efetuar a separação do etanol do mosto fermentado.Tratada como o grande vilão dos resíduos industriais no setor sucroenergético, pois para cada litro de álcool produzido são gerados de 10 a 14 litros de vinhaça (Lamo,1991), assim sendo, hoje o Brasil produz em torno de vinte e três bilhões de litros de álcool/ano, a vinhaça gerada gira em torno de duzentos e trinta bilhões de litros sendo um volume bastante preocupante.

A vinhaça vem sendo utilizada para fertirrigação da cana de açúcar, fornecendo água, nutrientes e principalmente potássio. Devido a alta demanda bioquímica de oxigênio da vinhaça (DBO), que supera frequentemente a 20000 mg/l, torno‐a altamente poluidora. Este tipo de atividade é frequentemente fiscalizada por órgãos ambientais como, por exemplo, a CETESB que através da Norma Técnica P4.231 (2005) regulamentou alguns critérios.

Nosso artigo técnico deste mês fala sobre a manutenção da tubulação de alumínio do sistema de distribuição da vinhaça, armazenada em tanques ou captada diretamente dos canais. Frequentemente ocorre a presença de Furos, trincas ou amassamentos. Isto geralmente acontece no transporte dos tubos até os talhões de cana de açúcar

Queremos salientar a importância de uma inspeção minuciosa dos dutos de alumínio utilizado e suas conexões, a fim de prevenir vazamentos de vinhaça, que pode gerar contaminação de mananciais e sérios prejuízos ambientais e financeiros às usinas ou proprietários de lavouras de cana que fazem uso destes sistemas de irrigação, pois altíssimas multas podem ser geradas pelos órgãos competentes no caso de constatação de contaminação de mananciais e seus afluentes.

O alumínio puro é um metal que apresenta uma resistência mecânica relativamente baixa, mas ductilidade elevada.Entretanto, por meio da adição de um ou mais elementosde liga, a sua resistência pode ser substancialmente aumentada, embora mantenha valores deductilidade bastante aceitáveis.

A densidade é a mais conhecida das características físicas do alumínio e a mais interessante do ponto de vista de engenharia. Como mostra a Tabela 1, a densidade do alumínio é a menor de todos os metais listados, exceto o magnésio. Esse baixo valor faz com que o alumínio possa competir com outros metais, em base de peso, mesmo quando estes apresentam melhores propriedades em base volumétrica.

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1/4/2013http://www.bohlersoldabrasil.com.br/2013/abril/artigo_1.html

O peso de uma chapa de alumínio requerido para igualar a sua rigidez com uma de aço é (1 : 2,8), ou seja, equivale a 51% do peso da de aço.

A condutividade térmica exerce uma grande influência na soldabilidade,pois ela é quase cinco vezes maior no alumínio do que no aço. Isto significa que o alumínio necessita de um fornecimento de calor cerca de cinco vezes maior do que o requerido para o aço, para uma mesma massa elevar sua temperatura localmente. Na prática, isto significa o uso de uma fonte de calor com maior intensidade para que a soldagem seja bem sucedida. Numa primeira análise, devido ao ponto de fusão do alumínio ser menor do que o do aço, pode parecer que o calor requerido para soldar o alumínio é menor do que o requerido para soldar o aço. Entretanto, a alta condutividade térmica do alumínio compensa esta diferença entre as temperaturas de fusão. E, de fato, o alumínio necessita de pelo menos tanto quanto ou provavelmente mais calor do que o aço para ser soldado.

A alta condutividade térmica, o alto coeficiente de expansão linear e a necessidade de maior aporte de calor poderão causar consideráveis distorções durante a soldagem, se não forem utilizadas as velocidades de trabalhosmais altas possíveis quando da soldagem do alumínio com fontes de calor mais intensas.Uma vantagem da alta condutividade térmica do alumínio, sob o ponto de vista do soldador, é que ela proporciona uma rápida solidificação da poça de solda, tornandoa soldagem do alumínio mais rápida que a do aço. Na tabela 01 podemos verificar as propriedades físicas do alumínio em comparação a outros metais.

Tabela 01. Fonte: Manual de Soldagem Alumínio e Suas Ligas – Alcan

As ligas de alumínio são separadas por grupos conforme os elementos de ligas que são adicionados formando assim características distintas entre elas. Na tabela 2 podemos ver como são separados os grupos de ligas de alumínio conforme norma ABNT.

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Tabela 02. Fonte: Manual de Soldagem Alumínio e Suas Ligas – Alcan

Nas tubulações utilizadas para sistemas de irrigação e distribuição de vinhaça nas lavouras de cana de açúcar são especificadas as ligas da classe 6060 geralmente. Trata‐se do alumínio ligado ao silício e magnésio que uma família de ligas com boa resistência mecânica, plasticidade. As ligas desta série são utilizadas em estruturas soldadas numa proporção muito maior do que quaisquer ligas de outras séries tratáveis termicamente. A liga 6061 é uma das mais usuais e apresenta excelente soldabilidade, tanto em espessura fina como grossa, podendo ser utilizada na condição como soldada ou tratada termicamente após a soldagem quando o acréscimo da resistência na solda for considerado importante.

SOLDAGEM

Um aumento na taxa de solidificação contribui para a obtenção de melhores propriedades mecânicas, devido à formação de uma microestrutura mais fina. Ainda, a taxa de solidificação será tanto maior quanto menor for o aporte térmico – este último é influenciado pela velocidade de soldagem, de modo que velocidades maiores diminuem o aporte térmico cedido à solda e o tamanho dos cordões. Embora os cordões de solda menores geralmente apresentem propriedades mais elevadas, deve‐se tomar cuidado em relação ao tamanho das soldas, pois quando os cordões de solda são muito pequenos, eles podem trincar durante a soldagem devido às tensões geradas em virtude da restrição imposta pelo metal base.

PROCESSOS APLICÁVEIS

Os tubos de alumínio podem ser soldados por todos os processos usuais de soldagem – Eletrodo revestido, MIG ou TIG – porém sabemos que, uma soldagem realizada em campo o processo mais viável é o eletrodo revestido. Entretanto, se a soldagem for realizada em oficina com recursos para soldagem MIG ou TIG, estes processos proporcionam melhores qualidades na solda.

Os metais de adição para soldagem do alumínio e suas ligas são classificados conforme a norma AWS A5.10 para varetas TIG ou arames MIG e, geralmente, como desenvolvimento especial para eletrodos revestidos. Com a designação UTP A‐46 a liga AWS ER4043 é fabricada pela UTP e foi desenvolvida para asoldagem MIG (em arame) ou TIG (em vareta) da série 6XXX. Ela possui ponto de fusão menor e fluidez melhor se comparada com as ligas de adição da série 5XXX, sendo a predileta da maioria dos soldadores, porque ela “molha e flui melhor” e é menos sensível ao fissuramento da solda com metais de base da série 6XXX. Também proporciona um acabamento de solda superficial mais brilhante, isto é, com menos fuligem,o que contribui ainda mais para o fato de ser a preferidados soldadores. Para soldagem com processo eletrodo revestido, a UTP fabrica o eletrodo UTP 48, disponível nos diâmetros de 2,5 / 3,25 /4,0 (mm) é um eletrodo de deposição rápida, que solda em corrente contínua, excelente para aplicação em campo e não pode faltar nos carros oficina das usinas, pois sua soldabilidade é muito fácil e pode ser aplicado para reparos em qualquer tipo de liga de alumínio.

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PROCEDIMENTO

A limpeza da junta a ser soldada é um pré‐requisito para se obter soldas isentas de defeitos, independentemente do processo de soldagem empregado. Por esta razão, perfis, chapas e lâminas de alumínio devem ser estocados, manuseados e trabalhados durante a fabricação, de tal maneira que a limpeza pré‐solda seja mínima, porém não muito tempo antes da soldagem, preferencialmente alguns minutos antes. Toda vez que o metal for exposto a agentes contaminantes, estes devem ser removidos antes que qualquer outra operação se proceda. Em particular, o escovamento nunca deve ser feito sobre uma superfície oleosa ou gordurosa, porque eletende a besuntar a gordura na superfície e, além do mais,a escova fica completamente contaminada e logo passa a não ser mais eficiente para a finalidade pretendida. Por isso, a regra fundamental é desengraxar primeiro e em seguida escovar. Também é fundamental para soldagem do alumínio e suas ligas o pré‐aquecimento, pois além de aquecer o metal para remover aumidade da sua superfície, o pré‐aquecimento minimiza as tensões durante a solidificação do metal pela redução do gradiente térmico,através da zona de solda. Logo, em alguns casos, ele pode ser aplicado para reduzir o fissuramento em peças fundidas quando elas são reparadas por soldagem, ou para balancear o calor na soldagem de componentes de espessuras muito diferentes para melhor controle da penetração. Todavia, é importante ter conhecimento da perda de propriedades do alumínio, caso ele seja aquecido excessivamente.

O Departamento de Engenharia de Aplicações da UTP está a disposição pra lhe ajudar nos procedimentos de reparos em tubos de alumínio seja no campo ou nas oficinas. Entre em contato conosco para agendar uma visita técnica

Colocamos a disposição toda nossa equipe técnica para maiores informações neste tipo de aplicação. Caso tenham o interesse favor entrar em contato com : 0800 11 9002

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