Por que o alumínio solda de maneira diferente do aço
Três fatos físicos moldam cada procedimento de soldagem de alumínio marítimo. Primeiro, o filme de óxido na superfície derrete a aproximadamente 2.072°C contra cerca de 660°C para o metal abaixo, portanto o óxido deve ser removido mecanicamente ou quimicamente antes da soldagem e-quebrado novamente durante o passe. Em segundo lugar, a condutividade térmica é de cerca de 237 W/mK, várias vezes a do aço carbono, de modo que o calor é retirado da junta e é necessário um maior consumo de energia ou pré-aquecimento em chapas espessas. Terceiro, não há mudança de cor antes da fusão, portanto o operador não tem aviso visual da aproximação do ponto de fusão.
As consequências são familiares: fusão incompleta quando o óxido é deixado no local, porosidade quando o hidrogênio da umidade, óleo ou óxido hidratado fica preso e distorção quando o calor é concentrado em seções finas. Todos os três são controlados pela disciplina de limpeza e pelo procedimento, e não pela máquina de solda.
TIG e MIG comparados
| Fator | TIG (GTAW) | MIG (GMAW) |
|---|---|---|
| Gama típica de placas | 1,5 a 6 mm, mais passagens de raiz em placa espessa | 3 mm e acima, filetes de produção e soldas de topo |
| Atual | Eletrodo CA ou CC negativo com hélio | Eletrodo DC positivo, pulsado para trabalho de posição |
| Gás de proteção | Argônio, argônio-misturas de hélio para seções espessas | Argônio ou argônio-hélio para chapas pesadas |
| Força do resultado | Maior qualidade e controle, menor velocidade | Alta taxa de deposição, mais entrada de calor |
| Uso marítimo típico | Placa do casco, defletores do tanque, raízes, reparos | Convés, superestrutura, costuras longas, reforços |
Ambos os processos dependem de blindagem inerte, uma vez que o alumínio não possui escória protetora e qualquer oxigênio ou nitrogênio no arco produz inclusões de óxido ou porosidade de nitreto. A corrente pulsada é usada em ambos os processos para reduzir a entrada de calor, melhorar o formato do cordão e permitir trabalho-fora-de posição em juntas verticais e suspensas.
Seleção de metal de adição
A escolha do enchimento não é um detalhe menor: para a placa de casco 5xxx, ela determina a resistência à fissuração e o comportamento à corrosão. AWS A5.10 classifica os enchimentos usados em trabalhos marítimos, e os três graus comuns são ER4043 (alumínio com 4,5 a 6,0% de silício), ER5356 (alumínio com 4,5 a 5,5% de magnésio) e ER5183 (alumínio com 4,3 a 5,2% de magnésio e cerca de 0,5 a 1,0% de manganês).
O ER4043 fornece o metal de solda mais-resistente a trincas e flui bem, mas é menos dúctil e apresenta menor resistência à corrosão em serviço, por isso geralmente é evitado para revestimentos de cascos expostos à água do mar. ER5356 é a escolha-de uso geral para 5083 e 5086, com boa resistência e boa resistência à água salgada. O ER5183 é usado onde a maior resistência -soldada é necessária nas placas 5083 e 5383. É essencial combinar o enchimento com a liga base; um enchimento que seja metalurgicamente errado para a placa pode produzir trincas a quente durante a solidificação, mesmo quando a solda parece sólida na superfície.
Qualificação de procedimentos e níveis de qualidade
Os procedimentos de soldagem para estruturas marítimas são normalmente qualificados para AWS D1.2/D1.2M, o código de soldagem estrutural para alumínio, ou para ISO 15614-2 para soldagem a arco de alumínio e suas ligas. Ambas as rotas exigem um registro de qualificação do procedimento baseado em uma montagem de teste, com testes de tração e flexão e, quando especificado, exame radiográfico ou ultrassônico. Os níveis de aceitação de solda são comumente escritos de acordo com a EN ISO 10042, que classifica imperfeições como porosidade, falta de fusão e cortes inferiores nos níveis de qualidade B, C e D. A placa de base deve ser encomendada de acordo com uma especificação que controle o equilíbrio-do elemento pesado, normalmente ASTM B928M para produtos marinhos com alto teor de magnésio ou ASTM B209M para chapas e chapas em geral.
Dois detalhes do processo decidem a maioria dos resultados. O pré-aquecimento é usado para seções espessas para diminuir a taxa de resfriamento e reduzir o risco de penetração incompleta e rachaduras, com a temperatura verificada por termômetro de contato ou lápis térmico em vez de estimada. Sequências de múltiplos-passes com temperatura entre passes controlada e uma ordem de soldagem balanceada são usadas para limitar a distorção em costuras longas.
Limpeza, Inspeção e Proteção Contra Corrosão
A limpeza é uma operação-de dois estágios. Antes da soldagem, remover óleo e graxa com solvente, em seguida remover óxido das faces da junta e de uma zona de cerca de 50 mm de cada lado com escova de aço inoxidável reservada apenas para alumínio; uma escova previamente usada em aço contamina a junta. Entre passagens, remova novamente o óxido e a fuligem. Após a soldagem, lave a solda e a zona-afetada pelo calor para remover resíduos contendo cloreto-, que são uma causa comum de corrosão precoce em estruturas marítimas.
A prática de inspeção combina o exame visual do formato do cordão, do corte inferior e da condição da cratera com testes radiográficos ou ultrassônicos de juntas críticas e testes de corante penetrante em filetes onde defeitos de ruptura de superfície são importantes. Onde a solda será imersa, proteção adicional é normal: um sistema de revestimento aprovado sobre a solda e a zona-afetada pelo calor, ou proteção catódica com atenção cuidadosa à interface de alumínio-aço, já que a diferença de potencial entre os dois metais provoca corrosão galvânica na água do mar.
Perguntas frequentes
Q:TIG ou MIG são melhores para alumínio naval?
R: O TIG oferece melhor controle e é usado para placas finas, passes de raiz e reparos. MIG é mais rápido e é usado para decks, juntas longas e seções mais espessas onde sua maior entrada de calor pode ser gerenciada.
Q:Por que o alumínio precisa de limpeza imediatamente antes da soldagem?
R: O óxido superficial derrete a cerca de 2.072 C contra aproximadamente 660 C para o metal base, então o óxido não soldado causa fusão incompleta. O óleo e a umidade também se decompõem em hidrogênio e criam porosidade.
Q:Qual enchimento é usado para a placa de casco 5083?
R: ER5356 é a escolha padrão-de uso geral, com ER5183 selecionado onde for necessária maior-resistência à soldagem. O ER4043 geralmente é evitado para serviços de água-do mar imersa.
Q:Qual pré-aquecimento é usado em placas grossas de alumínio marinho?
R: O pré-aquecimento é aplicado para resfriamento lento em seções espessas, com a temperatura definida verificada pelo instrumento. É especificado no procedimento qualificado e não escolhido na máquina.
Q:Como as soldas de alumínio são aceitas ou rejeitadas?
R: Em relação a um nível de qualidade definido, geralmente EN ISO 10042 níveis B, C ou D, usando exame visual mais testes radiográficos ou ultrassônicos em juntas críticas.
Q:Pode-se usar escova de aço para limpar alumínio?
R: Não. Partículas de aço incrustam-se na superfície macia do alumínio e promovem tanto a porosidade quanto a corrosão galvânica. Deve ser usada uma escova de aço inoxidável exclusiva para alumínio.