Diagnosticando fluxo

Por que uma solda de aço inoxidável de passagem única usando FCAW continua falhando na inspeção? David Meyer e Rob Koltz analisam mais de perto o que pode estar causando essas falhas. Imagens Getty

P: Estamos reparando raspadores de aço soldados dentro de um sistema de secador que está em um ambiente úmido. Nossas soldas estão falhando na inspeção devido à porosidade, cortes inferiores e rachaduras na solda. Estamos soldando A514 a A36 com 309L fluxado de 0,045 pol. de diâmetro, em todas as posições, com 75% de argônio/25% de gás dióxido de carbono para melhor resistência ao desgaste.

Tentamos usar um eletrodo de aço carbono, mas as soldas se desgastam muito rápido e descobrimos que o aço inoxidável tem melhor desempenho. Todas as soldas são feitas na posição plana e têm 3/8 pol. Devido às extremas restrições de tempo, todas as soldas são feitas em uma única passagem. O que poderia estar causando a falha de nossas soldas?

R: Com base nas informações que você forneceu, vemos algumas áreas de preocupação.

O corte inferior normalmente ocorre devido a parâmetros de soldagem que estão fora das especificações, técnica de soldagem inadequada ou ambos. Não podemos comentar os parâmetros de soldagem porque não os conhecemos. O corte inferior que ocorre na posição 1F geralmente resulta da manipulação excessiva da poça de fusão ou da velocidade de deslocamento que é muito rápida ou muito lenta.

Já que os soldadores estão tentando depositar 3/8 pol. solda de filete em uma única passagem com um fio de núcleo de fluxo de pequeno diâmetro, a possibilidade de manipulação excessiva da pistola de solda pode ser parcialmente responsável. No entanto, este parece ser o caso de usar a ferramenta errada para o trabalho, e não um problema técnico, e aqui está o porquê.

A porosidade é causada por impurezas na junta soldada, perda ou excesso de gás de proteção ou absorção excessiva de umidade no fio fluxado. Você mencionou que este é um trabalho de reparo dentro de um secador para mídia úmida; portanto, se as juntas de solda não forem completamente limpas, essa pode ser a principal causa da porosidade.

O metal de adição que você está usando é um fio de núcleo de fluxo para todas as posições, e esses tipos de fio possuem um sistema de escória de congelamento rápido. Isto é necessário para apoiar a poça de fusão ao soldar verticalmente ou acima da cabeça. A desvantagem da escória de congelamento rápido é que ela se solidificará antes que a poça de fusão derretida fique embaixo dela. Se os gases ainda estiverem sendo liberados, muitas vezes eles ficarão presos e aparecerão mais tarde como porosidade ou rastros de vermes na superfície. Isso é ampliado ao soldar na posição plana com um fio de pequeno diâmetro e ao tentar depositar uma solda grande em uma única passagem, como em sua aplicação.

As rachaduras na solda no início e no final das soldas podem ser causadas por algumas coisas. É provável que você esteja enfrentando falta de fusão (LOF) na raiz da solda, pois está usando um fio de pequeno diâmetro para colocar um cordão de solda grande. Com altas tensões residuais de solda e LOF na raiz, trincas na solda são uma ocorrência comum.

Para este diâmetro de fio, você deve usar duas ou três passagens para completar um diâmetro de 3/8 pol. solda de filete, não uma. Você pode descobrir que fazer três passes sem defeitos é mais rápido do que fazer uma solda de passe único com defeitos e depois ter que fazer reparos.

No entanto, o outro problema que pode estar desempenhando um papel maior na fissuração da solda são os níveis incorretos de ferrita na solda, que muitas vezes é uma das principais causas de fissuras. O fio 309L foi desenvolvido para soldar aço inoxidável com aço carbono, e não aço carbono com aço carbono. A química de soldagem específica deste produto também leva em consideração alguma diluição do metal base de ambos os materiais base. Portanto, em uma aplicação de aço inoxidável com aço carbono, alguma captação de liga do aço inoxidável ajuda a equilibrar a química e produz um número de ferrita aceitável. Usar um metal de adição com aproximadamente 50% de ferrita, como 312 ou 2209, eliminará a possibilidade de trincas devido ao baixo teor de ferrita.

O melhor método para fornecer resistência superior ao desgaste é soldar a junta com um eletrodo padrão de carbono ou aço inoxidável e depois adicionar uma camada de eletrodo de revestimento duro. No entanto, você mencionou que está sob uma restrição de tempo muito apertada e que qualquer cenário de soldagem multipasse não é possível.