Evite defeitos na soldagem com inspeção especializada de qualidade de solda

Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a soldagem tornou-se mais importante na produção industrial. A partir da análise de um grande número de acidentes estruturais, percebe-se que muitos deles são causados ​​​​por má qualidade da soldagem, e o senso de responsabilidade e habilidade operacional dos soldadores afetam diretamente a qualidade da soldagem.

Para melhorar a qualidade dos soldadores e garantir a segurança e confiabilidade das estruturas soldadas, é necessário fornecer treinamento e avaliação aos soldadores.

Seção 1: Defeitos de Soldagem

Defeitos de soldagem: Defeitos nas juntas de soldagem que não atendem aos requisitos dos documentos de projeto ou processo.

1. Classificação de defeitos de soldagem:

De acordo com a localização dos defeitos de soldagem na solda, eles podem ser divididos em duas categorias: defeitos externos e defeitos internos. Os defeitos externos estão localizados na superfície externa da solda e podem ser observados a olho nu ou com uma lupa de baixa potência.

Os exemplos incluem tamanho de solda impróprio, corte inferior, cordão de solda, poço de arco, queima, flacidez, porosidade superficial, rachaduras superficiais, etc. Defeitos internos estão localizados dentro da solda e requerem testes destrutivos ou métodos de teste não destrutivos para serem detectados. Exemplos incluem penetração incompleta, falta de fusão, inclusão de escória, porosidade interna, trincas internas, etc.

2. Defeitos comuns de soldagem elétrica:

(1) Tamanho de solda inadequado:

Refere-se a largura e altura irregulares, tamanho de solda inadequado ou excessivo. Um tamanho de solda muito pequeno reduzirá a resistência da junta soldada, enquanto um tamanho muito grande aumentará a tensão e a deformação na estrutura, levando à concentração de tensão e ao aumento da carga de trabalho de soldagem.

Ângulo de preparação de solda inadequado ou folga de montagem irregular, corrente de soldagem excessiva ou insuficiente, velocidade ou ângulo de deslocamento incorreto podem resultar em não conformidade do tamanho da solda.

(2) Corte inferior:

Refere-se à ranhura ou depressão formada ao longo da ponta da solda devido a parâmetros de soldagem inadequados ou procedimentos operacionais incorretos.

O corte inferior reduz a área transversal efetiva do metal base, enfraquece a resistência da junta soldada e pode causar concentração de tensão e formação de trincas no corte inferior, levando até mesmo à falha estrutural. O corte inferior que excede o valor permitido deve ser reparado por soldagem adicional.

(3) Cordão de solda:

Refere-se ao cordão de metal formado no metal base não derretido fora da solda durante o processo de soldagem. O cordão de solda não afeta apenas a aparência da solda, mas também frequentemente esconde defeitos de fusão incompletos por baixo, levando à concentração de tensão.

No caso de juntas de tubos, cordões de solda dentro do tubo podem reduzir a área efetiva e até causar entupimento.

Os cordões de solda ocorrem frequentemente em soldagem plana e soldagem horizontal. Folga excessiva entre as soldas, ângulo incorreto do eletrodo e método de deslocamento, má qualidade do eletrodo, corrente de soldagem excessiva ou velocidade de soldagem muito lenta podem causar a formação de cordão de solda.

(4) Queimadura:

Refere-se ao defeito onde o metal fundido flui pela parte de trás da ranhura durante o processo de soldagem, formando um furo. A queima geralmente ocorre durante a soldagem do passe de raiz. A queima dificulta a continuação do processo de soldagem e é um defeito de soldagem inaceitável.

As principais causas de queima são corrente de soldagem excessiva ou velocidade de soldagem muito baixa, ranhuras e folgas excessivas ou preparação inadequada da borda.

Para evitar queimaduras, é necessário projetar adequadamente as dimensões da ranhura, garantir a qualidade da montagem e selecionar os parâmetros apropriados do processo de soldagem. Para soldagem unilateral, métodos como o uso de placas de suporte de cobre ou fluxo podem ser empregados para evitar queimaduras. Ao soldar placas finas por arco manual, técnicas de soldagem por salto ou soldagem por arco intermitente podem ser usadas.

(5) Penetração incompleta:

Refere-se ao fenômeno em que a raiz da junta não derrete completamente durante a soldagem. A penetração incompleta geralmente ocorre na raiz da soldagem unilateral e no meio da soldagem bilateral.

A penetração incompleta não só reduz as propriedades mecânicas da junta soldada, mas também cria pontos de concentração de tensão na penetração incompleta, levando à formação de fissuras.

As causas da penetração incompleta incluem corrente de soldagem insuficiente, velocidade de soldagem excessiva, ângulo inadequado do eletrodo, sopro do arco, ângulo ou lacuna insuficiente da ranhura, rápida dissipação de calor da peça de trabalho, impedimento de oxidação e escória, etc.

Qualquer fator que impeça a fusão suficiente entre o metal do eletrodo e o metal base pode causar penetração incompleta.

As medidas para evitar a penetração incompleta incluem:

1. Seleção adequada da forma da ranhura e folga de montagem e remoção de sujeira e escória entre os lados da ranhura e as camadas de solda.
2. Seleção da corrente e velocidade de soldagem apropriadas.
3. Durante o deslocamento, deve-se prestar atenção constante ao ajuste do ângulo do eletrodo, especialmente ao encontrar sopro de arco ou excentricidade do eletrodo, para garantir fusão suficiente entre o metal de solda e o metal base.
4. Para peças de trabalho com alta condutividade térmica e grande área de dissipação de calor, deve-se aplicar pré-aquecimento antes da soldagem ou aquecimento durante o processo de soldagem.

(6) Falta de fusão:

A falta de fusão refere-se à porção onde o metal de solda e o metal de base ou entre os metais de solda não estão totalmente fundidos e fundidos durante a soldagem. A falta de fusão apresenta riscos semelhantes à penetração incompleta. As causas da falta de fusão incluem baixa entrada de calor de soldagem, sopro de arco, ferrugem e sujeira nas paredes laterais do canal, remoção incompleta de escória entre camadas de solda, etc.

(7) Crateras, afundamentos e falta de metal de solda:

Crateras referem-se às depressões locais formadas na superfície ou atrás da solda, abaixo da superfície do metal base. O afundamento ocorre quando o excesso de metal fundido penetra na parte de trás da solda, fazendo com que a frente da solda afunde e a parte de trás se projete. A falta de metal de solda refere-se ao sulco contínuo ou intermitente formado na superfície da solda devido à insuficiência de metal de adição.

Esses defeitos enfraquecem a área efetiva da seção transversal da solda, levando à concentração de tensões e a uma redução severa na resistência da solda. O afundamento ocorre frequentemente na soldagem plana e na soldagem horizontal, especialmente na soldagem de tubos, onde é provável que tais defeitos ocorram devido à flacidez do metal fundido. Na soldagem a arco de argônio, deve-se prestar atenção para fazer com que o eletrodo permaneça na poça de fusão por um curto período de tempo durante a terminação do arco ou usar deslocamento circular para evitar crateras na terminação do arco.

(8) Inclusão de tungstênio:

Causas:

1. A operação inadequada de soldagem faz com que o eletrodo de tungstênio entre em contato com a peça de trabalho e derreta no metal de solda.
2. Usando um eletrodo de tungstênio de pequeno diâmetro com alta corrente de soldagem.
3. O fio de enchimento toca a ponta do eletrodo de tungstênio.
4. Queima excessiva e superaquecimento do eletrodo de tungstênio.
5. Má proteção contra gases ou oxidação severa do eletrodo de tungstênio.

Medidas preventivas:

1. Use ignição de arco de alta frequência e alta tensão para evitar ignição de arco de contato.
2. Selecione o diâmetro apropriado do eletrodo de tungstênio de acordo com a corrente de soldagem necessária. ⑶ Fortaleça o treinamento de habilidades operacionais e evite o contato entre o fio de enchimento e o eletrodo de tungstênio.
3. Lixe e substitua imediatamente o eletrodo de tungstênio se ele apresentar rachaduras ou queimaduras graves.
4. Garanta o comprimento de protrusão apropriado do eletrodo de tungstênio, aumente a taxa de fluxo de gás e aumente o tempo de pós-fluxo para evitar a oxidação do tungstênio.

(9) Porosidade:

• Formação e perigos de porosidade:

Durante a soldagem, bolhas na poça de fusão que não conseguem escapar durante a solidificação e permanecem para trás formam vazios chamados porosidade. A porosidade pode ser classificada como porosidade densa e porosidade pinhole. O principal gás que forma porosidade na solda é o hidrogênio. O hidrogênio na área de soldagem pode vir de diversas fontes, incluindo umidade na atmosfera da coluna de arco, umidade adsorvida no material de soldagem e filme de óxido na superfície do metal base.

Estas fontes de umidade formam bolhas na poça de fusão sob a alta temperatura do arco, mas não conseguem subir e formar porosidade. A porosidade tem um impacto significativo no desempenho da solda. Não só reduz a secção transversal de trabalho eficaz da soldadura e enfraquece as suas propriedades mecânicas, mas também compromete a densidade da soldadura, tornando-a propensa a fugas. As bordas da porosidade podem causar concentração de tensões, reduzindo a plasticidade da solda.

Portanto, o controle rigoroso da porosidade é essencial para soldagens críticas.

• Causas de porosidade:
• Baixa pureza do gás argônio, impurezas excessivas ou umidade no gasoduto de argônio e vazamento de gás no gasoduto.
• Limpeza inadequada do fio de soldagem ou metal base próximo à ranhura antes da soldagem, ou recontaminação com sujeira e umidade após a limpeza.
• Má proteção do gás argônio durante a soldagem a arco de argônio, arco instável, comprimento de arco excessivamente longo, protrusão excessiva do eletrodo de tungstênio.
• Seleção inadequada de parâmetros de soldagem, velocidade de soldagem muito rápida ou muito lenta.
• Alta umidade no ambiente circundante e alta velocidade do vento.

Medidas preventivas:

1. Garanta a pureza do gás de proteção.
2. Limpe adequadamente o fio de soldagem e o metal base próximo à ranhura.
3. Escolha os parâmetros de soldagem corretos.
4. Pré-aquecimento antes da soldagem, se necessário.
5. Evite trabalhar em ambientes úmidos e implemente medidas de proteção contra o vento.

(10) Rachaduras:

Trincas são lacunas formadas pela destruição da força de ligação atômica em áreas localizadas do metal na junta soldada sob tensões de soldagem e outros fatores de fragilização. Rachaduras em juntas soldadas, especialmente rachaduras térmicas na soldagem de alumínio e ligas de alumínio, são os defeitos de soldagem mais perigosos.

Eles têm um impacto severo no desempenho, usabilidade e segurança de estruturas soldadas e são a principal causa de muitas falhas estruturais de soldagem.

Causas de rachaduras:

1. Seleção inadequada do fio de soldagem: Quando o teor de Mg na solda é inferior a 3% ou quando o teor de impurezas de Fe e Si excede o limite especificado, a tendência de trincas aumenta. Quando a temperatura de soldagem é muito alta, ocorrem rachaduras de liquidação na zona afetada pelo calor.
2. Seleção inadequada da sequência de soldagem.
3. Se a fonte de calor for removida muito rapidamente durante o término ou interrupção da soldagem, ou se a cratera não for preenchida corretamente, é provável que ocorram rachaduras na cratera.
4. A concentração de soldas ou calor excessivo na zona afetada pelo calor resulta em tensão de deformação excessiva.
5. Impurezas excessivas em solventes e gás de proteção do fio de soldagem.
6. Projeto estrutural irracional com concentração excessiva de soldas, levando a tensões excessivas de restrição na junta soldada.

Medidas preventivas:

1. Seleção adequada do fio de soldagem para garantir uma boa combinação entre a composição da solda e a composição do metal base.
2. Selecionar uma sequência de soldagem razoável.
3. Quando a soldagem for encerrada ou interrompida, reduza a corrente do arco, estenda ligeiramente o tempo de terminação do arco e preencha a área de terminação do arco com fio de enchimento ou instale um dispositivo de enchimento de cratera no final da solda para encerrar o arco.
4. Controlar a temperatura e a deformação na zona afetada pelo calor e implementar medidas de pré-aquecimento, se necessário.
5. Reduza a rigidez da estrutura de soldagem e evite ao máximo a concentração de tensões na solda.

Seção 2: Inspeção de defeitos de soldagem

A importância da inspeção de soldagem:

A inspeção de soldagem é uma medida importante para garantir a excelente qualidade do produto e evitar a saída de sucata da fábrica. Durante o processo de produção experimental, a inspeção pode identificar problemas de qualidade, identificar as causas e eliminar defeitos. Isso garante a aplicação de novos produtos ou processos e garante a qualidade.

1. Testes Não Destrutivos

Os testes não destrutivos referem-se ao método de detecção de defeitos sem danificar o material testado ou o desempenho e integridade do produto acabado. Inclui inspeção visual, inspeção de estanqueidade e testes não destrutivos.

1.1 Inspeção Visual

A inspeção visual de juntas soldadas é um método simples e amplamente utilizado. Geralmente é realizado a olho nu ou com lupa de 5 a 10x. O objetivo principal é verificar defeitos como rachaduras, porosidade, cortes inferiores, cordão de solda, queimaduras e crateras na superfície da solda.

Ele também examina a qualidade da formação da solda, se a altura do reforço atende aos requisitos do padrão e a transição suave da solda para o metal base.

Solda de topo longitudinal 6＞δ e≤1 6≤δ<16 e≤1,5 16≤δ e≤2 Solda de topo circunferencial 6＞δ e≤1 6≤δ<16 e≤1,5 16≤δ e≤2,5

7. Abaulamento na costura de solda circunferencial ≤ 1mm.

8. Requisitos de aparência e inspeção para soldas de ângulo:

• 8.1 Dimensão do filete de solda: Deve ser executado conforme desenho ou exigência do processo, com tolerância de (0~+1).
• 8.2 Após a soldagem GMAW automática de soldas de filete, é necessária a refusão GTAW automática.
• 8.3 Caso não esteja especificado no desenho, siga os requisitos especificados abaixo:

(a) Para espessura da parede t do cilindro: 6 ~ 10,5 mm; altura das soldas de ângulo dentro e fora do cilindro: GMAW: 8+1mm, GTAW: 10+1mm.

(b) Para espessura de parede t do cilindro: 12mm; altura das soldas de ângulo dentro e fora do cilindro: GMAW: 10+1mm, GTAW: 12+1mm.

(c) Para espessura da parede t do cilindro: 15~16mm; altura das soldas de ângulo dentro e fora do cilindro: GMAW: 12+1mm, GTAW: 14+1mm.

(d) O cordão de solda interno é um cordão de solda plano, que deve ter uma transição suave com o material de base e não deve ser inferior à superfície do material de base.

(e) A costura de solda externa é uma costura de solda plana, com a largura da costura de solda atendendo aos requisitos das seções 5.1 e 5.2, e a altura excessiva da costura de solda sendo de 0,5 ~ 2 mm.

9. A diferença de altura entre as dimensões do filete de solda (ab) ≤ 2mm (ver Figura 1); excluindo a influência das soldas na montagem dos parafusos conforme especificado no desenho ou processo.

Figura 1

10. Depressão da costura de solda 0-1mm. (ver Figura 2)

Figura 2

2. Inspeção de defeitos de soldagem e medidas corretivas

1. Corte inferior da costura de solda:

A profundidade do corte inferior da costura de solda não deve exceder 0,3 mm, e o comprimento total do corte inferior em ambos os lados da costura de solda não deve exceder 10% do comprimento da costura de solda.

1.1 Se a profundidade do corte inferior da costura de solda for maior que 0,3 mm, mas não superior a 0,5 mm, o corte inferior no material de base na costura de solda deve ser retificado usando um disco de esmeril elétrico ou pneumático para obter uma transição suave entre a costura de solda e o material de base, sem deixar depressões após a retificação.

1.2 Se a profundidade do rebaixo da costura de solda for superior a 0,5 mm, a soldagem TIG manual deve ser realizada para preencher o defeito do rebaixo. Após a soldagem, a área deve ser retificada com disco de retificação elétrico ou pneumático para obter uma transição suave, sem deixar depressões na costura de solda após a retificação.

2. Porosidade:

Nenhuma porosidade é permitida na superfície da costura de solda.

2.1 Para porosidade menor que Φ0,5 mm, o defeito deve ser batido com um martelo pequeno e depois esmerilhado com disco de esmeril elétrico ou pneumático.

2.2 Para porosidade maior que Φ0,5 mm ou porosidade agrupada, após a remoção do defeito de porosidade, deve-se realizar soldagem TIG manual, seguida de retificação com disco de retificação elétrico ou pneumático para obter acabamento liso.

3. Respingos de solda:

Nenhum respingo de solda é permitido na superfície da costura de solda.

3.1 Respingos de solda devem ser reparados usando soldagem TIG manual ou esmerilhados usando uma rebarbadora para obter um acabamento liso.

4. Rachaduras:

Não são permitidas rachaduras na costura de solda.

4.1 Caso sejam encontradas trincas, o defeito da trinca deverá ser totalmente removido, seguido de soldagem TIG manual.

5. Não são permitidas queimaduras, fusão incompleta, penetração incompleta e depressões.

5.1 Caso sejam encontradas fusões incompletas, penetrações incompletas ou depressões, estas deverão ser reparadas utilizando soldagem TIG manual.

6. As superfícies interna e externa da carcaça devem estar livres de respingos de solda, cordões de solda, óxidos, etc.

6.1 Se forem encontrados respingos de solda, cordões de solda ou óxidos na costura de solda, eles devem ser completamente removidos usando uma escova de aço inoxidável ou disco de esmeril.

7. Sobreposição de costura de solda:

Na soldagem de costura reta e circunferencial da carcaça, a porção sobreposta da costura de solda não deve ter uma diferença de altura superior a 0,5 mm. Na junta da costura de solda, a costura de solda não deve ter uma diferença de altura superior a 0,5 mm.

8. Cada costura de solda não deve ser reparada em mais de um local e, após o reparo, não deve haver cortes, porosidade, rachaduras ou depressões como defeitos de soldagem.

9. Se a aparência da junta de solda externa for desagradável, ela deverá ser retificada com uma rebarbadora, com comprimento de retificação não superior a 30 mm. (Nenhuma moagem é permitida em outras áreas).

10. Se a largura da costura de solda na área de reparo exceder a largura original da costura de solda, ela deverá ser retificada para ficar nivelada e consistente com a largura original da costura de solda, com uma transição suave. (Ver Figura 3)

Figura 3

11. Diagrama de inspeção de costura de solda

Diagrama de inspeção de costura de solda

IT.	Diagrama de tipos de defeitos	Requisitos e medidas de costura de solda
1	Retidão	Desvio máximo permitido de f > 2mm dentro de qualquer 300m
2	Diferença de desigualdade	Diferença máxima permitida de (hmax – hmin) > 1mm dentro de qualquer 300mm
3	Desalinhamento	Diferença máxima permitida de (wmax – wmin) > 1mm dentro de qualquer 30mm
5	Comprimento de onda das ondulações	Comprimento de onda das ondulações: L = 2~3mm
6	Corte inferior	Execute a inspeção da profundidade do rebaixo (h) de acordo com o item 1 da inspeção de defeitos do cordão de solda.
7	Porosidade	Defeitos ou reparos não podem ser removidos ou soldados.
8	Rachaduras	Não é permitido que defeitos e reparos existam ou sejam removidos ou soldados.
9	Protuberância de costura de solda	Não são permitidos reparos por esmerilhamento ou soldagem.
10	Enchimento incompleto ou depressões	Não é permitida a presença de reparos de solda.
11	Penetração incompleta	Não são permitidos reparos de solda.
12	Respingos de solda e óxidos	A limpeza não é permitida.

3. Ferramentas de inspeção de costura de solda:

Fonte de luz brilhante, lupa com ampliação de até 5x, régua de inspeção de costura de solda.