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Arames tubulares em aplicações industriais de soldagem
Em toda a indústria pesada, soldar não se resume apenas a unir metais. Muitas vezes, trata-se de manter a produção em funcionamento, reduzir o tempo de inatividade e prolongar a vida útil de componentes críticos que operam sob condições severas.
Na Welding Alloys, o objetivo não é simplesmente fornecer consumíveis de soldagem. O foco é ajudar os clientes a resolver desafios industriais por meio de soluções de soldagem práticas e confiáveis, adaptadas às condições reais de operação.
Os arames tubulares são uma parte fundamental dessa abordagem. Ao longo dos anos, eles substituíram progressivamente os eletrodos revestidos e, em muitas aplicações, os arames sólidos, à medida que as empresas buscam melhorar a produtividade, a qualidade da solda e a estabilidade do processo.
Hoje, eles são amplamente utilizados para revestimento, reconstrução, reparo de trincas, união de aço inoxidável e aplicações de cladding, oferecendo operações de soldagem mais rápidas sem comprometer o desempenho.
POR QUE OS ARAMES TUBULARES SÃO DIFERENTES
Ao contrário do arame sólido, o arame tubular é oco. Ele consiste em uma bainha metálica preenchida com pós que contêm elementos de liga, fluxos, formadores de escória, estabilizadores de arco e desoxidantes. Esse design tubular oferece aos fabricantes maior flexibilidade ao desenvolver consumíveis para uma aplicação industrial específica. Dependendo da aplicação, a composição dentro do arame pode ser ajustada para alcançar propriedades-alvo, como análise química específica e dureza, levando em conta a química do metal de base e o número de camadas depositadas.
Essa tecnologia também permite o desenvolvimento de arames tubulares para uma ampla gama de processos e aplicações de soldagem, incluindo soldagem a arco com arame tubular autoprotegido e com proteção gasosa (FCAW-S e FCAW-G), soldagem a arco submerso (SAW) e aplicações de arame a laser.
Dois tipos principais de arame tubular são comumente usados na indústria: arames tubulares dobrados e arames tubulares sem costura.
- Os arames tubulares dobrados são fabricados a partir de uma tira de aço conformada, preenchida com pó antes de o arame ser fechado. Esse método é amplamente utilizado porque oferece alta flexibilidade de produção e permite uma grande variedade de sistemas de liga e designs de arame.
- Os arames tubulares sem costura são produzidos conformando uma tira de aço em formato de U, preenchendo-a com precisão com uma mistura de pó rigorosamente controlada e, em seguida, selando hermeticamente o tubo por soldagem a laser antes de ele ser trefilado até sua dimensão final. Esse design selado ajuda a reduzir a absorção de umidade e a captação de hidrogênio, melhorando a estabilidade de armazenamento, a consistência de alimentação e a confiabilidade da soldagem.
Com arames tubulares, sejam dobrados ou sem costura, a maior parte da corrente percorre a bainha metálica externa. Isso aumenta a densidade de corrente e permite que o arame aqueça e funda com mais eficiência do que um arame sólido do mesmo diâmetro.
Em termos práticos, essas características permitem que os arames tubulares alcancem altas taxas de deposição, comportamento de arco estável e condições de soldagem eficientes.
ARAMES TUBULARES VERSUS ELETRODOS REVESTIDOS
Na soldagem de reparo e manutenção, a produtividade costuma ser crítica porque o tempo de soldagem afeta diretamente a duração da parada e as perdas de produção.
Os eletrodos revestidos continuam úteis para pequenos reparos, áreas de acesso restrito e determinadas aplicações em campo. No entanto, o processo envolve interrupções frequentes, pois o soldador precisa parar regularmente para trocar os eletrodos, reiniciar o arco e remover a escória entre os passes.
Os arames tubulares são alimentados continuamente a partir de um carretel ou tambor, reduzindo significativamente essas interrupções. Isso significa que o processo deixa de ser totalmente manual e passa a ser semiautomático ou automático, dependendo do equipamento utilizado.
Isso se torna especialmente importante durante grandes operações de revestimento e reconstrução, como reparos de bandagem de forno na indústria de cimento, em que o tempo de parada deve ser mantido ao mínimo. Também é relevante para trabalhos menores, como o revestimento de cruzamentos ferroviários, em que reduzir o tempo de soldagem ajuda a limitar a exposição do soldador a posições de trabalho desconfortáveis, fumos de soldagem e calor.
- Uma das principais diferenças é a taxa de deposição: o FCAW normalmente atinge taxas de deposição em torno de 4-8 kg/h, em comparação com aproximadamente 1-3 kg/h para a soldagem a arco com eletrodo revestido (SMAW). Em condições reais de manutenção, isso permite que os reparos sejam concluídos muito mais rapidamente, reduzindo o tempo de mão de obra e a duração da parada de manutenção.
- A eficiência de deposição também é muito maior com arames tubulares: o FCAW normalmente atinge eficiências de deposição em torno de 90-98%, sendo a perda restante principalmente ligada à escória, enquanto o SMAW geralmente fica em torno de 55-65% devido às perdas de toco de eletrodo e à formação de escória.
Em um arame tubular, a seção metálica que conduz a corrente é menor do que em um arame sólido do mesmo diâmetro. Isso aumenta a densidade de corrente e a resistência elétrica, promovendo uma fusão mais rápida do arame e permitindo condições de soldagem eficientes, mantendo o aporte térmico sob controle.
Na prática, isso melhora a produtividade durante operações de fabricação e de cladding.
Comparação da corrente e da taxa de deposição mostrando a maior capacidade de deposição dos arames tubulares
Reparo semiautomático de uma bandagem de forno de cimento usando o arame tubular à base de níquel GAMMA 182, proporcionando altas taxas de deposição e redução do tempo de parada.
Reparo por revestimento de um cruzamento de bonde embutido usando o arame tubular de aço manganês austenítico com encruamento HARDFACE 19 9 6-O.
ARAMES TUBULARES VERSUS ARAMES SÓLIDOS
Na fabricação de aço inoxidável e em aplicações de cladding, os arames sólidos continuam sendo amplamente utilizados. As fontes de energia modernas agora oferecem programas sinérgicos bem desenvolvidos, que ajudam a simplificar o ajuste de parâmetros e tornam o processo de soldagem mais fácil de controlar. Como resultado, os usuários já não enfrentam os mesmos desafios de soldagem que enfrentavam no passado.
No entanto, os arames tubulares com proteção gasosa são cada vez mais utilizados quando se exige maior produtividade, melhor desempenho de soldagem em posição e maior flexibilidade do processo.
Devido à sua estrutura tubular, os arames tubulares geralmente depositam mais metal de solda por hora do que os arames sólidos em níveis de corrente semelhantes.
Diagrama de suscetibilidade à trinca a quente de ligas de níquel- cobre diluídas com ferro
Os arames tubulares com proteção gasosa também são particularmente eficazes na soldagem em posição. O sistema de escória ajuda a controlar e estabilizar a poça de fusão, facilitando soldar em posições vertical e horizontal, mantendo taxas de deposição relativamente altas.
Isso é especialmente valioso para tanques de aço inoxidável, fabricação de tubulações, vasos de pressão, equipamentos de processo e trabalhos de reparo em campo, onde as condições de soldagem nem sempre são ideais.
Em comparação com arames sólidos, os arames tubulares também tendem a produzir cordões de solda mais largos e perfis de cordão mais suaves em condições semelhantes.
Em aplicações de cladding, controlar a diluição e a química do depósito é fundamental. Os arames tubulares são particularmente adequados para isso porque a formulação interna do arame pode ser ajustada com muita precisão para alcançar propriedades-alvo do metal de solda.
Esse desenvolvimento é um bom exemplo de como a tecnologia de arame tubular pode ajudar a resolver desafios industriais práticos ao combinar produtividade, qualidade da solda e procedimentos de soldagem simplificados.
Um bom exemplo da flexibilidade oferecida pela tecnologia de arame tubular é o GAMMA 400, um arame tubular básico projetado para aplicações de ALLOY 400 (Ni-Cu).
O cladding com arames sólidos de Ni-Cu pode ser difícil, pois a diluição com ferro do substrato de aço carbono pode aumentar significativamente o risco de trinca a quente. Por esse motivo, muitas vezes era necessária uma camada tampão de níquel puro antes de depositar o revestimento final de ALLOY 400.
Com o GAMMA 400, o design do arame tubular ajuda a controlar e reduzir a diluição. Isso torna possível alcançar a análise química-alvo do ALLOY 400 em apenas duas camadas, sem exigir uma camada tampão dedicada de níquel puro.
Ensaios comparativos de cladding em aço carbono usando consumíveis N04400 foram realizados a aproximadamente 215 A, 26 V e velocidade de avanço de 29 cm/min. Nessas condições, o GAMMA
400 alcançou uma diluição de primeira camada significativamente menor do que o GMAW pulsado usando arame sólido, com valores medidos em torno de 13% e 23%, respectivamente, correspondendo a teores de ferro de aproximadamente 9% e 15%.
UMA ABORDAGEM PRÁTICA PARA A SOLDAGEM INDUSTRIAL
Não existe uma única solução de soldagem para todas as aplicações.
Os eletrodos revestidos continuam úteis para determinadas situações de reparo, especialmente quando são necessárias portabilidade, acessibilidade ou soldagem em todas as posições.
Os arames sólidos também podem ser a escolha certa para aplicações padrão em que o controle específico sobre diluição ou aporte térmico não é crítico, ou em que tecnologias avançadas de fonte de energia com curto-circuito controlado, MIG/MAG pulsado ou programas avançados de forma de onda tornam o processo mais fácil de gerenciar.
No entanto, para muitas aplicações de reparo, manutenção, revestimento e cladding de aço inoxidável, os arames tubulares oferecem um forte equilíbrio entre produtividade, confiabilidade, flexibilidade e desempenho de soldagem.
Mais importante, eles ajudam os clientes a reduzir o tempo de inatividade, melhorar a eficiência de manutenção e prolongar a vida útil de equipamentos industriais críticos.
Na Welding Alloys, essa abordagem prática, baseada no campo, continua sendo central. O objetivo é sempre trabalhar em estreita colaboração com os clientes e fornecer soluções de soldagem projetadas para enfrentar desafios industriais reais sob condições reais de operação.
Assista a um breve vídeo comparativo entre FCAW e SMAW usando consumíveis avançados à base de níquel ENiCrFe3, destacando claramente as principais vantagens de produtividade da tecnologia de arame tubular.