Arco submerso para soldagem

Arco submerso para soldagem

O que é a soldagem por arco submerso e como funciona

No processo SAW, o arco é aberto entre o arame-eletrodo e a peça sob uma camada de fluxo granular alimentada continuamente à frente da soldagem. Parte do fluxo funde e forma uma escória protetora que refina a poça, adiciona elementos de liga e controla o formato do cordão; o fluxo não fundido é recuperado e reaproveitado. Por ficar coberto, o arco tem alta eficiência térmica e não expõe o operador à radiação, o que permite correntes muito elevadas — de algumas centenas até mais de 1.000 A — e, com isso, penetração profunda e deposição intensa.

• Alta produtividade e penetração, ideal para chapas médias e espessas.
• Ausência de respingos e de radiação visível; ambiente de trabalho mais limpo.
• Restrito, na prática, às posições plana e horizontal (o fluxo precisa cobrir a poça).
• Processo mecanizado ou automatizado, não manual.

Equipamentos e configurações do arco submerso

Uma célula de arco submerso combina fonte de energia (retificador CC ou fonte CA/CC de alta corrente), sistema de alimentação de arame, cabeçote de soldagem com bico e alimentador de fluxo, e o meio de deslocamento — coluna e lança, trator autopropelido sobre a peça, ou posicionadores e viradores para costuras circunferenciais. Configurações multi-arame (twin e tandem) elevam a taxa de deposição e a velocidade, mas exigem controle sincronizado de corrente e polaridade. Sistemas de recuperação de fluxo por vácuo reduzem desperdício e são relevantes no custo operacional de linhas de alta produção.

• Arame único: base para a maioria das juntas.
• Twin wire (dois arames na mesma poça): mais deposição sem grande aumento de energia.
• Tandem (dois ou mais arcos em série): máxima velocidade em costuras longas.
• Trator vs coluna-e-lança vs bancada com posicionador, conforme a geometria da peça.

Arames e fluxos: como especificar os consumíveis

A qualidade do cordão nasce do par arame + fluxo, não do arame isolado. Os arames maciços de aço carbono seguem a AWS A5.17 (e a ISO 14171), enquanto os de baixa liga com Mo, Ni ou Cr seguem a AWS A5.23 — obrigatórios em aços de alta resistência e em componentes que verão temperaturas negativas, como a costura longitudinal de um tanque criogênico. Os fluxos são classificados pela ISO 14174 e se dividem em fundidos (mais estáveis e menos higroscópicos) e aglomerados (permitem alta basicidade e adição de liga). Quanto maior a basicidade do fluxo, melhor a tenacidade do metal depositado — critério decisivo em vasos de pressão. Fluxos aglomerados exigem ressecagem controlada antes do uso para evitar hidrogênio difusível.

Onde o arco submerso é aplicado por setor

O processo domina a fabricação de tubos de grande diâmetro (costuras longitudinal e espiral), vasos de pressão, caldeiras e trocadores, tanques de armazenamento e componentes estruturais pesados soldados conforme a AWS D1.1. Em fabricação de cilindros e cascos, o cordão de arco submerso costuma vir logo após o serviço de calandra que conforma a chapa em virola, unindo a costura longitudinal em uma única passada ou em passe/contrapasse. Também é amplamente usado em revestimento duro (hardfacing) e cladding para recuperar ou proteger superfícies sujeitas a desgaste e corrosão, como rolos, eixos e equipamentos de mineração.

• Óleo, gás e petroquímica: tubos, vasos e tubulações (referência Petrobras N-133).
• Caldeiraria e geração: caldeiras e trocadores sob NR-13.
• Estrutura metálica pesada: perfis soldados e pontes conforme AWS D1.1.
• Manutenção industrial: recuperação e revestimento anti-desgaste.

Como dimensionar parâmetros: aporte térmico e deposição

Especificar arco submerso é equilibrar produtividade e propriedades mecânicas. Corrente alta aumenta penetração e deposição, mas eleva o aporte térmico e engrossa a zona termicamente afetada, reduzindo tenacidade — por isso aços temperados e revenidos e componentes que verão baixa temperatura têm faixa máxima de aporte definida no WPS. Uma regra prática de partida: quanto maior o diâmetro do arame, mais corrente ele suporta, porém menor a densidade de corrente e a penetração relativa. Em perfis estruturais como uma viga galvanizada feita de chapa soldada, prioriza-se velocidade e enchimento; em vaso de pressão, prioriza-se controle de aporte e tenacidade. Sempre confirme número de passes, pré-aquecimento e temperatura de interpasse contra o procedimento qualificado.

• CC+ para maior penetração; CC- e twin/tandem para maior deposição.
• Aporte térmico controlado onde a tenacidade e a ZTA são críticas.
• Pré-aquecimento e interpasse definidos por espessura e material.
• Validar sempre com ensaio de procedimento (PQR) antes da produção.

Modos de falha e erros comuns de especificação

A maior parte dos defeitos em arco submerso vem de fluxo ou junta mal preparados, não da máquina. Fluxo aglomerado úmido é a causa clássica de porosidade e de trincas induzidas por hidrogênio — ressecagem e armazenagem em estufa são inegociáveis. Aporte térmico excessivo gera cordão largo, mordeduras e perda de tenacidade na ZTA; corrente insuficiente causa falta de fusão e penetração incompleta em chanfros estreitos. Escória aprisionada entre passes surge quando a remoção é falha em juntas multipasse. Erros de especificação frequentes incluem escolher arame sem casar com o fluxo (perde-se controle de liga), ignorar a exigência de baixa temperatura ao usar arame C-Mn onde caberia baixa liga, e não prever recuperação de fluxo, o que dispara o custo em produção longa.

• Porosidade e trinca por hidrogênio: fluxo úmido ou sem ressecagem.
• Mordedura e baixa tenacidade: aporte térmico alto demais.
• Falta de fusão: corrente baixa em chanfro estreito.
• Inclusão de escória: limpeza deficiente entre passes.

O que define o preço e checklist de cotação

No arco submerso há três cotações possíveis: comprar/automatizar o equipamento (fonte, cabeçote, trator, posicionador e recuperação de fluxo), comprar consumíveis por lote (arame em bobinas e fluxo em sacos), ou contratar o serviço de soldagem qualificado. O preço do equipamento é movido por corrente máxima, número de arames (twin/tandem custa mais), grau de automação e sistema de recuperação. O consumível é movido por classe do arame (baixa liga custa mais que C-Mn), tipo de fluxo (aglomerado básico acima do fundido comum) e volume. No serviço, pesam espessura, material, extensão de solda, exigência de ensaios não destrutivos e a norma aplicável. Reúna os dados abaixo para qualificar o orçamento e comparar fornecedores na mesma base.

• Material e espessura das chapas e tipo de junta/chanfro.
• Norma exigida (ASME, AWS D1.1, NR-13, Petrobras N-133) e nível de qualidade.
• Extensão total de solda ou nº de peças e produtividade esperada.
• Consumível desejado (classe AWS do arame e tipo de fluxo).
• Ensaios não destrutivos requeridos e documentação (WPS/PQR, certificados).

O que só a Soluções Industriais entrega neste nicho

• Cotação simultânea dos três eixos do processo: máquina/cabeçote, consumíveis e serviço qualificado.
• Comparação de taxa de deposição (kg/h) entre arame único, twin e tandem para justificar investimento.
• Seleção de fluxo por basicidade quando o requisito é tenacidade a baixa temperatura em vasos NR-13.
• Diferenciação entre orçar equipamento novo, usado ou automatizar linha com trator e recuperação de fluxo.
• Checklist de dados para orçar: espessura, material, norma exigida, tipo de junta e ensaios não destrutivos.
• Fornecedores de revestimento duro e cladding por arco submerso, além de soldagem de costura.
• Vínculo entre a escolha de consumível AWS A5.17/A5.23 e a qualificação do procedimento de soldagem.

Perguntas frequentes

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