Solução para rachaduras comuns em tubos de liga de níquel: um guia prático

Solução para rachaduras comuns em tubos de liga de níquel: um guia prático

Soldar tubos de ligas de níquel, como os fabricados com Alloy 625, C-276, 400 ou 600, é uma tarefa crítica em indústrias desde o processamento químico até a exploração offshore de petróleo e gás. Essas ligas são escolhidas por sua excepcional resistência à corrosão e altas temperaturas, mas seu comportamento durante a soldagem é marcadamente diferente do aço carbono ou do aço inoxidável.

O surgimento de trincas durante ou após a soldagem é um problema dispendioso e perigoso. Este guia elimina a teoria e apresenta uma abordagem direta e prática para prevenir e resolver as trincas mais comuns na soldagem.

Por Que as Ligas de Níquel Trincam: As Causas Raiz

Antes de mergulhar nas soluções, entenda os dois principais culpados:

1. Contaminação: As ligas de níquel são extremamente sensíveis a impurezas. Mesmo pequenas quantidades de enxofre, chumbo, fósforo ou outros elementos de baixo ponto de fusão podem causar rachaduras.

2. Alta Tensão Residual: As ligas de níquel têm menor condutividade térmica e maior expansão térmica do que o aço carbono. Isso resulta em tensões residuais mais elevadas após a soldagem, que podem romper a solda se não forem controladas.

Identificação e Solução dos Tipos Comuns de Rachaduras

1. Rachadura a Quente (Rachadura por Solidificação)

• Como se apresenta: Rachaduras intergranulares que ocorrem no próprio metal de solda durante a solidificação. Geralmente estão localizadas ao longo do cordão de solda.

• Causa Principal: Contaminação (do material de base, metal de adição ou ambiente) ou uma composição química incorreta da solda que cria uma microestrutura suscetível.

Prevenção e Soluções Práticas:

• A Limpeza Minuciosa é Indispensável: Esta é a regra número 1.

  • Limpe as superfícies interna e externa do tubo, o chanfro de solda e áreas adjacentes com uma escova de aço inoxidável dedicada.

  • Desengraxar todos os componentes com um solvente como acetona para remover todos os óleos, tintas e graxas. Evite solventes clorados, se possível.

• Controle o Projeto da Junta e a Entrada de Calor:

  • Utilize um projeto de junta que minimize restrições e permita boa penetração sem volume excessivo de solda.

  • Utilize uma entrada de calor baixa a média. Uma alta entrada de calor aumenta o tamanho da poça de solda e a segregação de impurezas, favorecendo o aparecimento de trincas. Siga as recomendações do fabricante do metal de adição.

• Escolha o Metal de Adição Correto:

  • Utilize um metal de adição "superdimensionado" projetado para resistir à fissuração. Por exemplo, utilize um ERNiCrMo-3 (Liga 625) metal de adição para soldagem de muitas ligas comuns de níquel-cromo. Esses metais de adição contêm elementos como nióbio (Nb) que ajudam a "curar" os contornos de grão durante a solidificação.

2. Trincas por Baixa Ductilidade (DDC)

• Como se apresenta: Trincas finas, intergranulares, no metal de solda ou muito próximas da linha de fusão, ocorrendo tipicamente em temperaturas bem abaixo da solidificação.

• Causa Principal: Ocorre quando a ductilidade do metal de solda está no seu nível mais baixo durante o resfriamento, e não consegue suportar as tensões de contração térmica.

Prevenção e Soluções Práticas:

• Selecione um Metal de Adição Resistente à DDC: Esta é a estratégia mais eficaz. Metais de adição como ERNiCrFe-7 (FM-52) e ERNiCrCoMo-1 (Liga 617) são especificamente formulados com estrutura de grão refinada e composição química para resistir à DDC.

• Técnica de Controle de Soldagem:

  • Use um cordão em filete técnica em vez de um cordão amplo e oscilante. A oscilação aumenta a entrada total de calor e o tempo que o metal permanece na faixa de temperatura crítica, onde a ductilidade é baixa.

  • Permita tempo adequado entre passes para controlar a temperatura interpass (geralmente abaixo de 150°C / 300°F para muitas ligas). Isso gerencia o ciclo de tensão térmica.

3. Trincas por Envelhecimento com Deformação (SAC)

• Como se apresenta: Trincas na Zona Termicamente Afetada (ZTA) de ligas de níquel com endurecimento por precipitação (PH), como a Liga X-750, após tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) ou durante serviço em alta temperatura.

• Causa Principal: A ZTA é endurecida pelo ciclo térmico da soldagem. Durante aquecimento subsequente (para alívio de tensões ou PWHT), o metal de base se fortalece mais rapidamente do que a ZTA consegue relaxar por meio de fluência, fazendo com que trinque sob tensão residual.

Prevenção e Soluções Práticas:

• Utilize um Material de Base em Condição de Solubilização: Certifique-se de que o tubo esteja na condição de solubilizado antes da soldagem.

• Modifique o Ciclo de PWHT:

  • Aqueça o mais rapidamente possível até a temperatura de envelhecimento para evitar permanecer na faixa intermediária de temperatura de trincamento.

  • Em casos extremos, pode ser necessário um recozimento completo em solução após a soldagem (mas antes do envelhecimento), embora muitas vezes seja impraticável em sistemas grandes de tubulações.

• Utilize um Metal de Adição de Baixa Resistência: Empregue um metal de adição mais macio do que o metal base envelhecido (por exemplo, AWS ERNiFeCr-1 para a Liga X-750). Isso permite que o metal de solda mais macio escoe e absorva a deformação, evitando trincas na ZAC.

Sua Lista de Verificação Prática de Procedimento de Soldagem

Para evitar o aparecimento de trincas desde o início, elabore seu procedimento com base nesta lista de verificação:

O que fazer se encontrar uma trinca

1. Pare de soldar: Não tente "soldar sobre" uma trinca.

2. Remova completamente a trinca: Use uma retífica ou goivador pneumático para remover toda a trinca. Verifique a remoção completa utilizando inspeção por penetrante líquido (PT ou teste com corante).

3. Identifique a causa raiz: Foi contaminação? Alta entrada de calor? Consumível incorreto? Não re-solde até saber o motivo da trinca.

4. Re-soldagem: Uma vez que a causa foi corrigida e o defeito completamente removido, realize novamente a solda na área utilizando o procedimento correto.

Conclusão: É uma questão de controle

Soldar tubos de ligas de níquel com sucesso não se trata de força bruta; trata-se de controle e precisão. Ao focar na limpeza impecável , entrada controlada de calor , e a seleção do metal de adição correto , você pode produzir consistentemente soldas perfeitas e livres de trincas, garantindo a integridade e longevidade dos seus sistemas de tubulação de alto desempenho.

Siga sempre as especificações qualificadas de procedimento de soldagem (WPS) e invista em treinamento para os soldadores entenderem o "porquê" por trás dessas práticas específicas.