Os relatórios de inspeção de soldagem raramente culpam a própria solda por uma junta ruim; eles culpam o ajuste, e o ajuste começa na extremidade do tubo. O ângulo de chanfro, a face da raiz, a dimensão do terreno e o ângulo incluído são definidos antes do primeiro arco e decidem se o passe de raiz penetra, se o metal de solda preenche a junta e se a solda acabada atende ao padrão radiográfico exigido pelo código.
Este artigo explica os tipos de chanfro padrão, as tolerâncias que os regem, as opções de preparação final para diferentes processos de soldagem e os pontos de inspeção que um comprador deve colocar no pedido.
A geometria chanfrada padrão
A preparação de solda padrão para tubos de soldagem de topo é o chanfro em V único: um ângulo de chanfro de 30 graus em cada lado, fornecendo um ângulo incluído de 60 graus, com uma face de raiz (a terra) de cerca de 1,6 mm e uma folga de raiz definida pelo instalador antes da soldagem. A geometria existe para equilibrar duas necessidades opostas: abertura suficiente para o eletrodo ou fio alcançar a raiz e terreno suficiente para evitar que o passe da raiz queime.
| Recurso de chanfro | Valor típico | Efeito na solda |
| Ângulo de bisel (cada lado) | 30 graus (±2,5 graus) | Controla o acesso à raiz |
| Ângulo incluído | 60 graus | Define o volume do metal de solda |
| Face da raiz (terra) | 1,6mm (±0,8mm) | Evita o burn-through no root pass |
| Lacuna raiz | 2 – 3 mm típico | Permite a penetração da raiz |
| Esquadria da extremidade do tubo | Dentro de 1 mm na maioria das especificações | Mantém a folga uniforme ao redor da junta |
Os valores acima são intervalos típicos; os números de controle vêm da especificação do procedimento de soldagem (WPS) e do código aplicável, e cada dimensão na extremidade preparada deve ser medida em relação a esse WPS, não em relação à memória.
Tipos de bisel e quando cada um é usado
Diferentes espessuras de parede e processos de soldagem exigem diferentes preparações:
- Bisel em V único:o padrão para espessuras de parede de até aproximadamente 19 mm; um lado é chanfrado, o outro lado da junta o espelha.
- Bisel duplo em V:usado em paredes mais pesadas para equilibrar o volume de solda de ambos os lados e controlar a distorção.
- Bisel único em U ou J:preferido para tubos de liga de parede espessa e níquel, onde o perfil em U reduz o volume do metal de solda e o risco de falta de fusão na raiz.
- Bisel composto:especificado para seções de parede muito pesadas em serviço de alta pressão e ácido.
- Borda quadrada (sem chanfro):usado apenas para tubos de parede fina onde a penetração total é alcançada sem abertura.
A regra é tanto econômica quanto técnica: o tipo de bisel define o volume do metal de solda, e o volume do metal de solda define as horas, o consumo de enchimento e o controle de distorção. Linhas de parede espessa justificam a preparação mais cara em U porque o volume reduzido de solda compensa em menos passes.
Métodos de preparação final e suas assinaturas
As extremidades dos tubos são preparadas por usinagem, retificação ou corte térmico, e cada método deixa uma assinatura que afeta a qualidade da solda:
- Extremidades usinadas (chanfradeira ou torno):a geometria mais consistente; o padrão para tubos de liga, duplex e níquel onde o controle dimensional é importante.
- Moagem:aceitável para reparo de aço carbono e preparação de campo, mas sujeito a variações de terreno e ângulo.
- Corte com oxicorte ou plasma:rápido para aço carbono, mas deixa uma borda afetada pelo calor e incrustações de óxido que devem ser retificadas para limpar o metal antes da soldagem; nunca aceitável como superfície final para ligas.
Para ligas inoxidáveis, duplex e de níquel, o corte térmico sem usinagem subsequente ou retificação da aresta afetada pelo calor é uma preparação rejeitada, porque a aresta cortada carrega precipitação de carboneto e óxido que fragilizam o início da solda.
Ajuste: onde o bisel encontra o parceiro
A extremidade preparada só importa em relação ao seu parceiro. As verificações de ajuste comparam as duas extremidades chanfradas quanto ao alinhamento, uniformidade da folga e incompatibilidade da superfície interna (alto-baixo), e cada uma delas é medida antes da solda por pontos:
- Alinhamento interno:alto-baixo interno acima do limite WPS cria uma saliência que retém a escória e causa falta de fusão; o limite é normalmente de 1,5 mm na maioria das especificações, mais restrito em ligas e serviços de fluência.
- Uniformidade da lacuna:a lacuna da raiz deve permanecer dentro da banda WPS em toda a circunferência; uma lacuna que se fecha de um lado priva a penetração da raiz.
- Limpeza do bisel:óleo, ferrugem, umidade e óxido devem ser removidos de ambas as faces da faixa de limpeza antes da soldagem.
A verdade é que a maioria dos defeitos de raiz são defeitos de ajuste descobertos após a soldagem. Medir o alinhamento e a folga antes da primeira passagem é toda a prevenção.
O que especificar no pedido de compra
Os compradores de tubos e conexões devem colocar explicitamente o requisito de preparação final no pedido:
- Indique o tipo e o ângulo do chanfro (por exemplo, V único, 30 graus, 1,6 mm de terreno) de acordo com o WPS do projeto.
- Exigir extremidades usinadas para produtos de liga, duplex e níquel, a menos que o projeto aceite extremidades retificadas.
- Exija tampas ou protetores para extremidades chanfradas para preservar a superfície preparada durante o transporte.
- Indique o requisito de limpeza (sem óleo, ferrugem ou óxido na zona de solda).
- Especifique a esquadria e as faixas de tolerância do terreno para que a inspeção recebida tenha uma aceitação mensurável.
A preparação da extremidade do tubo é o controle de qualidade mais barato na soldagem porque acontece antes do arco, quando a correção custa minutos, em vez de refazer a radiografia. Especificar o chanfro, a usinagem e a limpeza no PO - e medir o ajuste antes do passe de raiz - é a disciplina que mantém a qualidade da solda alta e as taxas de reparo baixas em todo o projeto.
Perguntas frequentes
Qual é o ângulo de chanfro padrão para soldagem de tubos?
A preparação padrão em V único usa um ângulo de chanfro de 30 graus em cada lado para um ângulo incluído de 60 graus, com uma face de raiz de cerca de 1,6 mm e uma folga de raiz de 2–3 mm. Os valores exatos vêm da especificação do procedimento de soldagem e não da memória.
Qual é a diferença entre o ângulo de chanfro e a face da raiz?
O ângulo de bisel é o corte inclinado em cada extremidade do tubo que abre a junta para acesso ao eletrodo; a face da raiz (terra) é a pequena superfície plana na borda interna que suporta o passe da raiz e evita queimaduras. Ambas as dimensões devem estar dentro das tolerâncias WPS para uma raiz sólida.
Quando é usado um chanfro em U ou J em vez de um chanfro em V?
Em tubos de liga de parede espessa e níquel, onde o perfil U ou J reduz o volume do metal de solda e diminui o risco de falta de fusão na raiz. A preparação mais cara compensa com menos passagens e melhor qualidade de raiz em seções pesadas.
Posso soldar uma extremidade de tubo que foi cortada com oxicorte ou plasma?
As extremidades cortadas do aço carbono devem ser retificadas para limpar o metal para remover incrustações de óxido e a borda afetada pelo calor antes da soldagem. Para ligas inoxidáveis, duplex e de níquel, o corte térmico sem usinagem ou retificação subsequente é uma preparação rejeitada porque carrega precipitação de carboneto e óxido.
O que é alto-baixo interno e por que isso é importante?
Alto-baixo interno é o desalinhamento entre as superfícies internas das duas extremidades do tubo que estão sendo soldadas. Acima do limite WPS (normalmente cerca de 1,5 mm na maioria das especificações), cria uma saliência que retém a escória e causa falta de fusão. É medido antes da solda por pontos, não depois.
