Apostila eletrodos revestidos

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soldam melhor

Eletrodos
Revestidos
OK

ÍNDICE

INTRODUÇÃO .......................................................................................... 1
SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO COM ELETRODOS REVESTIDOS..................... 3
ELETRODOS REVESTIDOS PARA A SOLDAGEM DE AÇOS CARBONO ............... 5
ELETRODOS REVESTIDOS PARA A SOLDAGEM DE AÇOS DE BAIXA LIGA ....... 32
ARMAZENAGEM, TRATAMENTO E MANUSEIO ............................................ 52
EQUIPAMENTOS .................................................................................... 58
BIBLIOGRAFIA ....................................................................................... 64

Elaborado, traduzido (parte) e adaptado por
Cleber Fortes – Engenheiro Metalúrgico, MSc.
Assistência Técnica Consumíveis – ESAB BR
Revisado por
Cláudio Turani Vaz – Engenheiro Metalurgista, MSc.
Assistência Técnica – ESAB BR
Última revisão em 3 de fevereiro de 2005

ELETRODOS REVESTIDOS OK

Introdução

Após muitas experiências com a novidade tecnológica da época,
um inglês chamado Wilde obteve a primeira patente de soldagem por
arco elétrico em 1865. Ele uniu com sucesso duas pequenas peças
de ferro passando uma corrente elétrica através de ambas as peças e
produzindo uma solda por fusão. Aproximadamente vinte anos depois, na Inglaterra, Nikolas Bernardos e Stanislav Olszewsky registraram a primeira patente de um processo de soldagem, baseado em um
arco elétrico estabelecido entre um eletrodo de carvão e a peça a ser
soldada, fundindo os metais à medida que o arco era manualmente
passado sobre a junta a ser soldada.
Em 1890, N.G. Slavianoff (Rússia) e Charles Coffin (EUA) desenvolveram, independentemente, a soldagem com eletrodo metálico nu.
Dessa forma, durante os anos seguintes, a soldagem por arco foi realizada com eletrodos nus, que eram consumidos na poça de fusão e
tornavam-se parte do metal de solda. As soldas eram de baixa qualidade devido ao nitrogênio e ao oxigênio na atmosfera formando óxidos e nitretos prejudiciais no metal de solda. No início do século XX, a
importância da proteção ao arco contra os agentes atmosféricos foi
percebida. Revestir o eletrodo com um material que se decompunha
sob o calor do arco para formar uma proteção gasosa pareceu ser o
melhor método para atingir esse objetivo. Como resultado, vários métodos de revestir os eletrodos, tais como acondicionamento e imersão, foram tentados.
Em 1904, Oscar Kjellberg, um engenheiro sueco, tinha um problema: ele precisava melhorar a qualidade dos trabalhos de reparo
1

em navios e caldeiras em Gothenburg, o que resultou na invenção do
primeiro eletrodo revestido, onde o revestimento era constituído, originalmente, de uma camada de material argiloso (cal), cuja função
era facilitar a abertura do arco e aumentar sua estabilidade. Logo após, Oscar Kjellberg fundou a ESAB. Em 1907, Oscar Kjellberg patenteou o processo de soldagem a arco com eletrodo revestido.
Esses esforços culminaram no eletrodo revestido extrudado em
meados dos anos 1920, melhorando muito a qualidade do metal de
solda e proporcionando aquilo que muitos consideram o mais significativo avanço na soldagem por arco elétrico.
A busca contínua do aumento da produtividade propiciou o desenvolvimento de novos processos de soldagem.
No entanto, ainda nos dias de hoje, é um processo muito empregado graças à sua grande versatilidade, ao baixo custo de operação,
à simplicidade dos equipamentos necessários e à possibilidade de
uso em locais de difícil acesso ou sujeitos a ventos.
As desvantagens do processo são a baixa produtividade, os cuidados especiais que são necessários no tratamento e manuseio dos
eletrodos revestidos e o grande volume de gases e fumos gerados
durante a soldagem.
Mesmo assim, ainda continua a ser um processo de soldagem
empregado na fabricação e montagem de equipamentos, na área de
manutenção e reparos, em construções no campo, na soldagem por
gravidade em estaleiros, e, de modo mais abrangente, na soldagem
em geral de chapas de espessura variando de 3 mm a 40 mm.

2

Capítulo 1

Soldagem a arco elétrico com
eletrodos revestidos

“Soldagem é o processo de união de materiais usado para obter
a coalescência (união) localizada de metais e não metais, produzida
por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição" (American Welding Society
- AWS).
A soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (Shielded
Metal Arc Welding – SMAW), também conhecida como soldagem manual a arco elétrico, é o mais largamente empregado dos vários processos de soldagem. A soldagem é realizada com o calor de um arco
elétrico mantido entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho (veja a Figura 1). O calor produzido pelo arco
funde o metal de base, a alma do eletrodo e o revestimento. Quando
as gotas de metal fundido são transferidas através do arco para a poça de fusão, são protegidas da atmosfera pelos gases produzidos durante a decomposição do revestimento. A escória líquida flutua em direção à superfície da poça de fusão, onde protege o metal de solda
da atmosfera durante a solidificação. Outras funções do revestimento
são proporcionar estabilidade ao arco e controlar a forma do cordão
de solda.

3


Figura 1 - Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido

4

Capítulo 2

Eletrodos revestidos para a
soldagem de aços carbono

A fabricação de eletrodos revestidos
Eletrodos revestidos para aços carbono consistem de apenas
dois elementos principais: a alma metálica, normalmente de aço de
baixo carbono, e o revestimento. A alma metálica contém alguns elementos residuais, porém os teores de fósforo e enxofre devem ser
muito baixos para evitar fragilização no metal de solda. A matériaprima para a alma metálica é um fio-máquina laminado a quente na
forma de bobinas, que é posteriormente trefilado a frio até o diâmetro
adequado do eletrodo, retificado e cortado no comprimento adequado. A alma metálica tem as funções principais de conduzir a corrente
elétrica e fornecer metal de adição para a junta.
Os ingredientes do revestimento, dos quais existem literalmente
centenas para escolher, são cuidadosamente pesados, misturados a
seco — mistura seca — e então é adicionado o silicato de sódio e/ou
potássio — mistura úmida — que é compactada em um cilindro e alimentada à prensa extrusora. O revestimento é extrudado sobre as
varetas metálicas que são alimentadas através da prensa extrusora a
uma velocidade muito alta. O revestimento é removido da extremidade do eletrodo — a ponta de pega — para garantir o contato elétrico,
5

e também da outra extremidade para assegurar uma abertura de arco
fácil.
Os eletrodos são então identificados com a marca comercial e
sua classificação antes de entrar no forno de secagem, onde eles sofrem um ciclo controlado de aquecimento para assegurar o teor adequado de umidade antes de embalá-los.
Uma das muitas verificações de qualidade feitas durante o processo de fabricação — e também uma das mais importantes — é o
procedimento que garante que a espessura do revestimento e a concentricidade da alma do eletrodo sejam uniformes. Na soldagem manual com eletrodos revestidos, a cratera do revestimento, ou a formação de uma taça na ponta do revestimento, que se estende além da
alma metálica, realiza a função de concentrar e dirigir o arco (veja a
Figura 2).

Figura 2 - Efeito da concentricidade do revestimento

A concentração e a direção do fluxo do arco é conseguida obtendo-se uma cratera no revestimento algo parecida com o bico de uma
mangueira d'água, dirigindo o fluxo do metal de solda. Quando o re6

vestimento não estiver concêntrico com a alma metálica, pode causar
a condição B da Figura 2. A má direção do arco ocasiona cordões de
solda inconsistentes, proteção deficiente e falta de penetração. O eletrodo queima de modo irregular, deixando uma projeção no lado onde
o revestimento é mais espesso. Essa condição é conhecida como unha.

Funções dos revestimentos dos eletrodos
Os ingredientes que são usualmente empregados nos revestimentos podem ser classificados fisicamente, grosso modo, como líquidos e sólidos. Os líquidos são geralmente o silicato de sódio e o
silicato de potássio. Os sólidos são pós ou materiais granulados que
podem ser encontrados livres na natureza, e necessitam apenas de
concentração e redução de tamanho até o tamanho de partícula adequado. Outros materiais sólidos empregados são produzidos como
resultado de reações químicas, tais como ligas ou outros compostos
sintéticos complexos. O tamanho da partícula do material sólido é um
fator importante.
A estrutura física dos ingredientes do revestimento pode ser classificada como cristalina, fibrosa ou amorfa (não-cristalina). Materiais
cristalinos como rutilo, quartzo e mica são comumente utilizados. O
rutilo é a ocorrência natural do mineral dióxido de titânio (TiO2), e é
largamente empregado no revestimento dos eletrodos. Materiais fibrosos como celulose, e materiais amorfos como sílica e outros compostos orgânicos são também ingredientes comuns dos revestimentos.
As funções do revestimento são:
proteção do metal de solda - a função mais importante do revestimento é proteger o metal de solda do oxigênio e do nitrogênio do ar quando ele está sendo transferido através do arco, e
enquanto está no estado líquido. A proteção é necessária para
7

garantir que o metal de solda seja íntegro, livre de bolhas de gás,
e tenha a resistência e a ductilidade adequadas. Às altas temperaturas do arco, o nitrogênio e o oxigênio prontamente se combinam com o ferro e formam nitretos de ferro e óxidos de ferro que,
se presentes no metal de solda acima de certos valores mínimos,
causarão fragilidade e porosidade. O nitrogênio é o mais relevante, visto que é difícil controlar seu efeito uma vez que ele tenha
entrado no depósito de solda. O oxigênio pode ser removido com
o uso de desoxidantes adequados. Para evitar a contaminação
da atmosfera o fluxo de metal fundido precisa ser protegido por
gases que expulsem a atmosfera circundante do arco e do metal
de solda fundido. Isso é conseguido usando-se no revestimento
materiais que gerem gases e que se decomponham durante as
atividades de soldagem e produzam a atmosfera protetora.
estabilização do arco - um arco estabilizado é aquele que abre
facilmente, queima suavemente mesmo a baixas correntes e pode ser mantido empregando-se indiferentemente um arco longo
ou um curto.
adições de elementos de liga ao metal de solda - uma variedade de elementos tais como cromo, níquel, molibdênio, vanádio
e cobre podem ser adicionados ao metal de solda incluindo-os na
composição do revestimento. É freqüentemente necessário adicionar elementos de liga ao revestimento para balancear a perda
esperada desses elementos da vareta durante a atividade de
soldagem devido à volatilização e às reações químicas. Eletrodos
de aço doce requerem pequenas quantidades de carbono, manganês e silício no depósito de solda para resultar em soldas íntegras com o nível desejado de resistência. Uma parte do carbono
e do manganês provém da vareta, mas é necessário suplementála com ligas ferro-manganês e em alguns casos com adições de
ligas ferro-silício no revestimento.
direcionamento do arco elétrico - o direcionamento do fluxo do
arco elétrico é obtido com a cratera que se forma na ponta dos
8

eletrodos (veja a Figura 2a). O uso de aglomerantes adequados
assegura um revestimento consistente que manterá a cratera e
dará uma penetração adicional e melhor direcionamento do arco
elétrico.
função da escória como agente fluxante - a função da escória
é (1) fornecer proteção adicional contra os contaminantes atmosféricos, (2) agir como purificadora e absorver impurezas que são
levadas à superfície e ficam aprisionadas pela escória, e
(3) reduzir a velocidade de resfriamento do metal fundido para
permitir o escape de gases. A escória também controla o contorno, a uniformidade e a aparência geral do cordão de solda. Isso é
particularmente importante nas juntas em ângulo.
características da posição de soldagem - é a adição de certos
ingredientes no revestimento, principalmente compostos de titânio, que tornam possível a soldagem fora de posição (posições
vertical e sobrecabeça). As características da escória — principalmente a tensão superficial e a temperatura de solidificação —
determinam fortemente a capacidade de um eletrodo ser empregado na soldagem fora de posição.
controle da integridade do metal de solda - a porosidade ou os
gases aprisionados no metal de solda podem ser controlados de
uma maneira geral pela composição do revestimento. É o balanço de certos ingredientes no revestimento que tem um efeito
marcante na presença de gases aprisionados no metal de solda.
O balanço adequado desses ingredientes é crítico para a integridade que pode ser obtida para o metal de solda. O ferromanganês é provavelmente o ingrediente mais comum utilizado
para se conseguir a fórmula corretamente balanceada.
propriedades mecânicas específicas do metal de solda - propriedades mecânicas específicas podem ser incorporadas ao metal de solda por meio do revestimento. Altos valores de impacto a
baixas temperaturas, alta ductilidade, e o aumento nas propriedades de escoamento e resistência mecânica podem ser obtidos
9

pelas adições de elementos de liga ao revestimento.
isolamento da alma de aço - o revestimento atua como um isolante de tal modo que a alma não causará curto-circuito durante a
soldagem de chanfros profundos ou de aberturas estreitas; o revestimento também serve como proteção para o operador quando os eletrodos são trocados.

Classificação dos ingredientes do revestimento
Os materiais do revestimento podem ser classificados em seis
grupos principais:
elementos de liga - elementos de liga como molibdênio, cromo,
níquel, manganês e outros conferem propriedades mecânicas
específicas ao metal de solda.
aglomerantes - silicatos solúveis como os de sódio e potássio
são empregados no revestimento dos eletrodos como aglomerantes. As funções dos aglomerantes são formar uma massa plástica
de material de revestimento capaz de ser extrudada e secada no
forno. O revestimento final após a passagem no forno deve apresentar uma dureza tal que mantenha uma cratera e tenha resistência suficiente para não se fragmentar, trincar ou lascar. Aglomerantes também são utilizados para tornar o revestimento não
inflamável e evitar decomposição prematura.
formadores de gases - materiais formadores de gases comuns
são os carboidratos, hidratos e carbonatos. Exemplos dessas
substâncias são a celulose, os carbonatos de cálcio e de magnésio, e a água quimicamente combinada como a encontrada na
argila e na mica. Esses materiais desprendem dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) e vapor d'água (H2O) às altas temperaturas do arco de soldagem. A umidade livre também é
outro ingrediente formador de gases que é encontrado particularmente nos eletrodos do tipo celulósico e faz parte da formula10

ção em quantidades de 2 - 3%. Ela apresenta uma influência
marcante no arco e é um ingrediente necessário no eletrodo do
tipo E6010.
estabilizadores do arco - o ar não é suficientemente condutor
para manter um arco estável, e então se torna necessário adicionar ao revestimento ingredientes que proporcionarão um caminho condutor para a corrente elétrica. Isso é particularmente verdadeiro durante a soldagem com corrente alternada. Materiais
estabilizantes são os compostos de titânio, potássio e cálcio.
formadores de fluxo e escória - esses ingredientes são empregados principalmente para encorpar a escória e conferir propriedades como viscosidade, tensão superficial e ponto de fusão. A
sílica e a magnetita são materiais desse tipo.
plasticizantes - os revestimentos são freqüentemente granulados e, para extrudá-los com sucesso, é necessário adicionar materiais lubrificantes e plasticizantes para fazer com que o revestimento flua suavemente sob pressão. Os carbonatos de cálcio e
de sódio são os mais utilizados.
A Tabela I mostra alguns constituintes típicos dos revestimentos e
suas funções para dois tipos de eletrodos para aços carbono. Observe que o teor de umidade no eletrodo celulósico E6010 é muito maior
que o do tipo de baixo hidrogênio E7018. A umidade no revestimento
do eletrodo E6010 é necessária para produzir as características de
atuação do arco e não é prejudicial na soldagem de aços de baixa resistência, visto que a agitação promovida na poça de fusão é muito
intensa e permite a liberação de boa parte do hidrogênio. O hidrogênio pode causar problemas na soldagem de aços de alta resistência.

11


Classe

Composição

Função

celulose
(C6H10O5)

35%

formador de gases

rutilo (TiO2)

15%

formador de escória estabilizador do arco

ferro-manganês 5%

desoxidante - ferro-liga

talco

E6010

formador de escória

15%

silicato de sódio 25%

30%

20% H2O

formador de gases - agente fluxante

fluorita (CaF2)

20%

formador de escória agente fluxante

ferro-manganês 5%

desoxidante - ferro-liga

silicato de potássio

15%

aglomerante - estabilizador do arco

pó de ferro

30%

80% CO

agente de deposição

umidade

12

40% CO + CO2

5%

carbonato de
cálcio

Tabela I -

40% H2

aglomerante - agente
fluxante

umidade

E7018

Proteção

0,1%

20% CO2

Composição e função dos constituintes do revestimento dos eletrodos


Tipos de revestimento

Celulósico
O revestimento celulósico apresenta as seguintes características:
elevada produção de gases resultantes da combustão dos materiais orgânicos (principalmente a celulose);
principais gases gerados: CO2, CO, H2, H2O (vapor);
não devem ser ressecados;
a atmosfera redutora formada protege o metal fundido;
o alto nível de hidrogênio no metal de solda depositado impede o
uso em estruturas muito restritas ou em materiais sujeitos a trincas por hidrogênio;
alta penetração;
pouca escória, facilmente destacável;
muito utilizado em tubulações na progressão descendente;
operando em CC+, obtém-se transferência por spray.

Rutílico
O revestimento rutílico apresenta as seguintes características:
consumível de uso geral;
revestimento apresenta até 50% de rutilo (TiO2);
média penetração;
escória de rápida solidificação, facilmente destacável;
o metal de solda pode apresentar um nível de hidrogênio alto (até
30 ml/100g);
requer ressecagem a uma temperatura relativamente baixa, para
que o metal de solda não apresente porosidades grosseiras.
13


Básico
O revestimento básico apresenta as seguintes características:
geralmente apresenta as melhores propriedades mecânicometalúrgicas entre todos os eletrodos, destacando-se a tenacidade;
elevados teores de carbonato de cálcio e fluorita, gerando um
metal de solda altamente desoxidado e com muito baixo nível de
inclusões complexas de sulfetos e fosfetos;
não opera bem em CA, quando o teor de fluorita é muito elevado;
escória fluida e facilmente destacável;
cordão de média penetração e perfil plano ou convexo;
requer ressecagem a temperaturas relativamente altas;
após algumas horas de contato com a atmosfera, requer ressecagem por ser altamente higroscópico;

Altíssimo rendimento
O revestimento de altíssimo rendimento apresenta as seguintes
características:
adição de pó de ferro (rutílico/básico);
aumenta a taxa de deposição;
pode ou não ser ligado;
aumenta a fluidez da escória, devido à formação de óxido de ferro;
melhora a estabilidade do arco e a penetração é reduzida, principalmente com alta intensidade de corrente, o que pode minimizar
a ocorrência de mordeduras;
possibilidade de soldar por gravidade (arraste);
reduz a tenacidade do metal de solda.
Os eletrodos de altíssimo rendimento possuem uma aplicação
14

com altas taxas de deposição, que é a soldagem por gravidade em
estaleiros navais com o dispositivo (tripé) mostrado na Figura 3.

Figura 3 - Equipamento para soldagem por gravidade do eletrodo OK 33.80

A especificação AWS A5.1
Essa especificação da American Welding Society (AWS) foi desenvolvida ao longo dos anos por um comitê composto de membros
que representam os fabricantes de consumíveis, como a ESAB, usuários da indústria de soldagem e membros independentes de universidades e laboratórios. Essa equipe equilibrada é necessária para evitar tendências nas especificações.
15

Os eletrodos para aços carbono são classificados pelos fabricantes de consumíveis, em conformidade com a especificação acima,
com base nas propriedades mecânicas (também conhecidas como
propriedades físicas) do metal de solda, no tipo de revestimento, na
posição de soldagem, e no tipo de corrente (CA ou CC). O sistema de
classificação é elaborado para fornecer certas informações sobre o
eletrodo e o metal de solda depositado. O significado das designações da AWS é mostrado na Figura 4 e na Tabela II.
Eletrodo
Indicam resistência à tração X
1000 psi

E XX (X) Y Z

Refere-se à posição de soldagem
(1 = todas as posições, 2= horizontal e
plana, 3= plana, 4 = plana,
sobrecabeça, horizontal, vertical
descendente)
Indica o grau de utilização do eletrodo.
Por ex. o tipo de corrente e o tipo de
revestimento

Figura 4 - Classificação de eletrodos revestidos para aços carbono

16


Classe

Corrente

EXX10 CC+

Arco

Penetração

Revestimento/escória

agressivo profunda celulósico - sódio

Pó de
ferro
0-10%

EXX11 CA/CC+

agressivo profunda celulósico - potássio

0

EXX12 CA/CC-

médio

EXX13 CA/CC-/CC+ suave

média

rutílico - sódio

0-10%

leve

rutílico - potássio

0-10%


leve

rutílico - pó de ferro

25-40%

EXX15 CC+

médio

média

baixo hidrogênio - sódio

0

EXX16 CA/CC+

médio

média

baixo hidrogênio - potássio

0

EXX18 CA/CC+

médio

média

baixo hidrogênio - pó de ferro 25-40%

EXX20 CA/CC-

médio

média

óxido de ferro - sódio

0

EXX22 CA/CC-/CC+ médio

média

óxido de ferro - sódio

0


leve

rutílico - pó de ferro

50%

EXX27 CA/CC-/CC+ médio

média

óxido de ferro - pó de ferro

50%

EXX28 CA/CC+

médio

média

baixo hidrogênio - pó de ferro 50%

EXX48 CA/CC+

médio

média

baixo hidrogênio - pó de ferro 25-40%

O percentual de pó de ferro é baseado na massa do revestimento

Tabela II - Classificação dos eletrodos para aços carbono

Essas classificações — em conformidade com a especificação
AWS A5.1 — são determinadas pelo fabricante de eletrodos de acordo com os resultados dos testes. A American Welding Society não aprova nem reprova eletrodos.
A American Society of Mechanical Engineers (ASME) utiliza na
íntegra as especificações de eletrodos da AWS adicionando as letras
SF antes do número da especificação. Então, a especificação
AWS A5.1 transforma-se na especificação ASME SFA5.1. Tanto a
classificação quanto os requisitos são os mesmos.

17


Composição química do metal de solda (AWS A5.1)
A Tabela III mostra os requisitos químicos para eletrodos revestidos aplicáveis aos aços carbono.
Mn+Ni+
Cr+Mo+
V

Classe

Mn

Si

Ni

Cr

Mo

V

E6010

-

-

-

-

-

-

E6011

-

-

-

-

-

-

E6012

-

-

-

-

-

-

E6013

-

-

-

-

-

-

E6020

-

-

-

-

-

-

E6022

-

-

-

-

-

-

E6027

-

-

-

-

-

-

E7014

≤1,25

≤0,90

≤0,30

≤0,20

≤0,30

≤0,08

≤1,50

E7015

≤1,25

≤0,90

≤0,30

≤0,20

≤0,30

≤0,08

≤1,50

E7016

≤1,60

≤0,75

≤0,30

≤0,20

≤0,30

≤0,08

≤1,75

E7018

≤1,60

≤0,75

≤0,30

≤0,20

≤0,30

≤0,08

≤1,75

E7024

≤1,25

≤0,90

≤0,30

≤0,20

≤0,30

≤0,08

≤1,50

E7027

≤1,60

≤0,75

≤0,30

≤0,20

≤0,30

≤0,08

≤1,75

E7028

≤1,60

≤0,90

≤0,30

≤0,20

≤0,30

≤0,08

≤1,75

E7048

≤1,60

≤0,90

≤0,30

≤0,20

≤0,30

≤0,08

≤1,75

Tabela III - Requisitos químicos para eletrodos revestidos para aços carbono

Propriedades mecânicas (AWS A5.1)
Os ensaios mecânicos (ou físicos) de metal depositado são realizados em todos os corpos de prova na condição como soldado. Isso
18

significa que a solda ou o metal de solda não fica sujeito a qualquer
tipo de tratamento térmico. Corpos de prova de tração para todas as
classificações de eletrodos exceto os de baixo hidrogênio (E7015,
E7016, E7018, E7028 e E7048) são envelhecidos na faixa de 95°C a
105°C por 48 horas antes do ensaio de tração. Isso não é considerado um tratamento térmico, pois simplesmente acelera a difusão do
hidrogênio do metal de solda nos eletrodos do tipo celulósico ou rutílico.
A Tabela IV mostra as propriedades mecânicas para os eletrodos
revestidos aplicáveis aos aços carbono.

Classe

LE (MPa) LR (MPa)

Al (%)

Ch V
média
(J)

Ch V
indiv.
(J)

Temp
(°C)
°

E6010

≥331

≥414

≥22

≥27

≥20

-29°C

E6011

≥331

≥414

≥22

≥27

≥20

-29°C

E6012

≥331

≥414

≥17

-

-

-

E6013

≥331

≥414

≥17

-

-

-

E6020

≥331

≥414

≥22

-

-

-

E6022

-

≥414

-

-

-

-

E6027

≥331

≥414

≥22

≥27

≥20

-29°C

E7014

≥399

≥482

≥17

-

-

-

E7015

≥399

≥482

≥22

≥27

≥20

-29°C

E7016

≥399

≥482

≥22

≥27

≥20

-29°C

E7018

≥399

≥482

≥22

≥27

≥20

-29°C

E7024

≥399

≥482

≥17

-

-

-

E7028

≥399

≥482

≥22

≥27

≥20

-18°C

E7048

≥399

≥482

≥22

≥27

≥20

-29°C

Tabela IV - Propriedades mecânicas dos eletrodos revestidos para aços
carbono

19


Características individuais dos eletrodos revestidos
eletrodos E6010 foram originalmente desenvolvidos para proporcionar uma atividade de soldagem e um metal de solda melhor. O revestimento é, predominantemente, uma pasta de celulose modificada com silicatos minerais, desoxidantes e silicato de
sódio. A quantidade de revestimento desses eletrodos é pequena, cerca de 10-12% em peso. Como a massa de celulose se
queima durante a soldagem, a escória é mínima e é normalmente
de fácil remoção. O arco tem uma penetração profunda e, com
manipulação adequada do arco, cordões de solda de boa qualidade podem ser depositados em todas as posições. A maioria
dos navios construídos nos Estados Unidos durante a II Guerra
Mundial foi soldada com esses eletrodos. Formulações especiais
deles são empregadas na soldagem de dutos na progressão
descendente. Soldas razoavelmente íntegras podem ser executadas em juntas de topo com abertura de raiz utilizando esses eletrodos.
eletrodos E6011 são similares aos E6010 exceto que compostos
de potássio em quantidade suficiente são adicionados ao revestimento para estabilizar o arco e permitir que o eletrodo seja utilizado com corrente alternada. A penetração é ligeiramente menor
que a do eletrodo E6010.
eletrodos E6012 possuem vários nomes comuns. Na Europa
são chamados de eletrodos rutílicos. O revestimento contém
grandes quantidades do mineral rutilo (dióxido de titânio, TiO2). O
arco possui baixa penetração, e com manipulação adequada podem ser fechadas grandes aberturas de raiz. Embora a especificação permita a soldagem com CA ou CC, o arco é mais suave e
a quantidade de respingos é menor quando é empregada corrente contínua.
eletrodos E6013 também contêm um grande percentual de dióxido de titânio (rutilo - TiO2) em seu revestimento. Eles são proje20

tados para ter um arco de baixa penetração, permitindo que metais de pequena espessura sejam soldados sem furar a peça. O
revestimento contém compostos de potássio suficientes para estabilizar o arco na soldagem com corrente alternada (CA).
eletrodos E7014 são parecidos com os eletrodos E6013, exceto
que foi adicionado o pó de ferro e é aplicado à alma do eletrodo
um revestimento mais espesso. Isso resulta em taxas de deposição mais altas com o eletrodo E7024 que com o E6013.
eletrodos E7015 foram os primeiros eletrodos de baixo hidrogênio. Eles foram desenvolvidos na década de 1940 para soldar
aços temperáveis. Todos os eletrodos previamente analisados
têm quantidades consideráveis de hidrogênio em seus revestimentos na forma de água ou de hidrogênio quimicamente combinado em compostos químicos. Quando um aço temperável é soldado com qualquer eletrodo que contenha quantidades consideráveis de hidrogênio ocorre normalmente fissuração a frio. Essas
trincas aparecem no metal de base bem abaixo do cordão de
solda e paralelas a ele. O calcário e outros ingredientes que são
baixos em umidade são empregados no revestimento, eliminando
esse hidrogênio que induz à fissuração (trincas ou fissuração induzida pelo hidrogênio — hydrogen induced cracking — HIC). O
revestimento é do tipo baixo hidrogênio à base de sódio, o que
limita o uso desses eletrodos somente a CC+. Os eletrodos
E7015 não estão mais disponíveis no mercado de uma maneira
geral, tendo sido substituídos pelos tipos E7016 e E7018.
eletrodos E7016 são bem similares ao tipo E7015, exceto que o
uso do potássio no revestimento permite que esses eletrodos
possam ser empregados tanto com CA como com CC+.
eletrodos E7018 são a versão mais moderna do eletrodo de baixo hidrogênio. A adição de quantidades consideráveis de pó de
ferro ao revestimento resulta num arco mais suave e com menos
respingos. Esse moderno balanço de ingredientes do revestimento resulta numa grande melhoria na estabilidade do arco, na dire21

ção do arco e na facilidade de manuseio em todas as posições.
eletrodos E6020 possuem um revestimento que consiste principalmente em óxido de ferro, compostos de manganês e sílica.
Eles produzem um arco do tipo spray e uma escória pesada que
proporciona proteção extra ao metal de solda fundido, que é muito fluido, limitando seu uso às juntas em ângulo nas posições
plana ou horizontal.
eletrodos E6022 servem para a soldagem de chapas finas sob
altas correntes e altas velocidades de soldagem. Não estão mais
disponíveis de uma maneira geral.
eletrodos E7024 possuem um revestimento similar aos tipos
E6012 e E6013, porém apresentam um revestimento muito pesado que contém 50% de pó de ferro em peso. Sob correntes relativamente altas apresenta altas taxas de deposição. As soldas
são limitadas às posições plana e horizontal em ângulo. A penetração é relativamente baixa. Podem ser empregadas as correntes de soldagem CA, CC+ e CC-.
eletrodos E6027 são também do tipo de alto teor de pó de ferro,
consistindo o revestimento de 50% de pó de ferro em peso. As
correntes de soldagem podem ser CA, CC+ ou CC-. A penetração é média e os cordões de solda são levemente côncavos com
boa fusão nas paredes laterais do chanfro. Como em todos os
eletrodos de alto teor de pó de ferro, a taxa de deposição desses
eletrodos é alta.
eletrodos E7028 são bem semelhantes os do tipo E7018, exceto
que o revestimento é mais pesado e contém 50% em peso de pó
de ferro. Diferentemente dos eletrodos E7018, são adequados
apenas às posições plana e horizontal em ângulo. A taxa de deposição é muito alta.
eletrodos E7048 são bem similares aos do tipo E7018, exceto
que são desenvolvidos para condições de soldagem excepcionalmente boas na progressão vertical descendente.

22


Seleção do eletrodo adequado para aços
carbono
Muitos fatores devem ser considerados quando se seleciona o
eletrodo adequado para uma determinada aplicação. Alguns itens a
serem considerados são:
tipo do metal de base - a soldagem de aços carbono ou aços de
baixo carbono (teor de carbono inferior a 0,30%) com eletrodos
revestidos de alma de aço doce não apresenta problemas na
medida em que a resistência à tração do metal de solda normalmente excede a resistência à tração do metal de base. No entanto, a composição química do metal de base também é importante. Soldas realizadas em aços de usinagem fácil que tenham um
teor relativamente alto de enxofre serão porosas a menos que
sejam feitas com um eletrodo de baixo hidrogênio como o E7018.
Algumas vezes são encontrados aços fora de faixa ou aços carbono de composição química duvidosa. Nesses casos a melhor
escolha seria um eletrodo revestido de baixo hidrogênio.
posição de soldagem - a posição de soldagem determinará se
será empregado um eletrodo para soldagem em todas as posições ou outro para posições plana e horizontal. Correntes de soldagem mais altas e, portanto, maiores taxas de deposição são
possíveis durante a soldagem nas posições plana ou horizontal.
Sempre que possível, a peça deve ser posicionada levando-se
em consideração a facilidade de soldagem a maior velocidade de
soldagem.
equipamento disponível - a escolha do eletrodo dependerá dos
equipamentos CA ou CC disponíveis. Se ambos os equipamentos estiverem disponíveis, considere os seguintes fatos gerais:
1. para uma penetração mais profunda empregue CC+
2. para uma penetração menos profunda e maior taxa de depo23

sição empregue CC3. para ficar livre de sopro magnético aplique CA
espessura da chapa - durante a soldagem de chapas finas devem ser empregados eletrodos de baixa penetração. Chapas
mais espessas podem necessitar de um eletrodo com penetração
profunda. Muitas chapas grossas podem necessitar de eletrodos
de penetração profunda para o passe de raiz, e de um eletrodo
de mais alta taxa de deposição para os passes subseqüentes.
montagem - alguns eletrodos são mais adequados que outros no
fechamento de aberturas das peças a serem soldadas. Alguns
fabricantes de eletrodos produzem consumíveis especialmente
formulados para montagens deficientes.
custos da soldagem - os principais fatores que afetam os custos
da soldagem são a mão de obra e indiretos, a taxa de deposição,
a eficiência de deposição e o custo dos eletrodos.

Usos típicos dos eletrodos pela sua classificação
Os eletrodos de classificação E6010 e E6011 deveriam ser preferencialmente usados na soldagem de juntas de aço doce na posição
vertical com abertura de raiz. Se houver apenas fontes CA (transformadores) disponíveis a escolha deve recair no eletrodo tipo E6011.
Muitas vezes é encontrado sopro magnético quando se solda com
CC. O emprego de eletrodos E6011 com CA elimina o sopro magnético.
Os eletrodos de classificação E6012 ainda são muito utilizados
nos dias atuais em reparos e na soldagem de estruturas menos críticas. Aços carbono apresentando alguma oxidação podem ser soldados com esse tipo de eletrodo. Pode também ser empregado no fechamento de grandes aberturas. O uso desse eletrodo, contudo, diminuiu consideravelmente nos últimos anos. Antes da chegada dos
eletrodos de baixo hidrogênio e de outros processos de soldagem o
24

eletrodo E6012 constituía 60% da produção total de eletrodos.
Os eletrodos de classificação E6013 foram originalmente desenvolvidos para apresentar baixa penetração e cordões de solda planos.
Essas características permitiram a soldagem de chapas finas com esses eletrodos. Hoje em dia muitos eletrodos E6013 são empregados
no lugar de eletrodos E6012 graças ao arco mais suave, menos respingos e superfície mais uniforme do cordão.
Os eletrodos de classificação E7014, como indicado anteriormente, possuem pó de ferro adicionado à formulação do revestimento dos
eletrodos E6013. Essa adição permite que o eletrodo seja soldado
sob altas correntes de soldagem, resultando em taxa e eficiência de
deposição mais alta. As aplicações do eletrodo E7014 são semelhantes às do eletrodo E6013.
Os eletrodos de classificação E7016 são, como já foi indicado anteriormente, básicos de baixo hidrogênio. Essa combinação de características permite que esse eletrodo seja utilizado para soldar alguns
aços de maior teor de carbono e também alguns aços de baixa liga.
Esse eletrodo tem sido menos consumido por causa de sua taxa de
deposição mais baixa e também menor eficiência de deposição em
relação ao eletrodo do tipo E7018.
Os eletrodos de classificação E7018 são de baixo hidrogênio
com adição de pó de ferro. A quantidade considerável de pó de ferro
no revestimento e também uma quantidade de revestimento bem
maior permitem que esses eletrodos sejam aplicados sob correntes
de soldagem mais altas que as empregadas com os eletrodos E7016.
O arco mais suave e a facilidade de soldagem do eletrodo E7018 tornam-no o favorito dos soldadores. Correntes de soldagem relativamente mais altas e adições de pó de ferro fundindo no metal de solda
resultam em maiores taxas e eficiências de deposição. O eletrodo básico E7018 deposita o metal de solda de melhor qualidade para a soldagem de aços de baixo carbono. Sua maior desvantagem é que ele
precisa ser mantido seco. Eletrodos que absorveram umidade devido
25

à exposição à atmosfera ou a outras fontes de umidade depositam
metal de solda com porosidade. Além disso, os eletrodos E7018 não
devem ser aplicados na soldagem de passes de raiz em juntas de topo com abertura para não se correr o risco de porosidade excessiva.
Quando os eletrodos E7018 tiverem que ser empregados em passes
de raiz de juntas de topo, a raiz deve ser selada por um cobre-juntas.
Os eletrodos de classificação E7024 recebem grande quantidade
de pó de ferro em seu revestimento (aproximadamente 50%). Dessa
combinação de mais pó de ferro no revestimento resultam altíssimas
taxas de deposição e eficiências de deposição. Esses eletrodos estão
limitados às posições plana e horizontal em ângulo. A qualidade do
metal de solda depositado por esses eletrodos não é tão boa quanto
a dos eletrodos E7018 (por exemplo, a ductilidade do metal de solda
depositado por um eletrodo E7024 é menor que a do E7018 (veja a
Figura 5).

Figura 5 - Taxa de deposição de eletrodos revestidos de diâmetro 4,0 mm

26


Taxas de deposição de eletrodos
A taxa de deposição de um determinado eletrodo revestido influencia substancialmente o custo total do metal de solda depositado. A
taxa de deposição é a massa de metal de solda depositado por unidade de tempo (de arco aberto). Ela aumenta com a corrente de soldagem dentro dos limites de um determinado eletrodo. Como foi mostrado na Figura 5, um eletrodo E7024 de diâmetro 4,0 mm pode depositar mais que o dobro que um eletrodo E6010. É fácil de ver que
pode ser alcançada uma economia sensível de mão de obra e custos
indiretos se puder ser empregado um dos eletrodos de maior taxa de
deposição.
A eficiência de deposição de um determinado eletrodo revestido
também tem seu efeito nos custos da soldagem. Ela representa a
massa de metal de solda depositado comparada com a massa total
de eletrodo consumido e é expressa por um percentual (veja a Equação [1], a Tabela V e a Tabela VI).
[1]

Eficiência de deposição (%) =

Massa do metal depositado
× 100
Massa total do eletrodo

Na soldagem com eletrodos revestidos parte da massa do eletrodo é perdida como escória, respingos, fumos, gases e pontas. Se um
eletrodo apresenta 65% de eficiência de deposição, isso significa que,
para cada 100 g de eletrodo consumido, serão produzidos 65 g de
metal depositado. A perda com pontas — a parte do eletrodo que é
descartada — não é considerada na eficiência de deposição, visto
que o comprimento da ponta varia com o soldador ou com a aplicação. A Tabela VI ilustra como a perda das pontas afeta a eficiência de
deposição. Um eletrodo E6010 possui uma eficiência de deposição
média real de 71,6% sem considerar a perda da ponta. O descarte de
uma ponta de comprimento 50 mm resulta numa queda do metal de
27

solda depositado para 63,8%. De modo similar, se forem descartadas
pontas de comprimento 100 mm, a eficiência de deposição cai para
42,6%.

Classe

Eficiência de
deposição média
(%)

E6010

63,8

E6011

68,5

E6012

66,9

E6013

66,8

E7014

64,6

E7016

62,8

E7018

69,5

E6020

65,2

E7024

66,8

E7027

68,6

Nota: inclui perda de ponta de 50 mm
Tabela V - Eficiência de deposição de eletrodos revestidos para aços carbono

28

Comprimento Metal depositado Perda do eletrodo de
da ponta
E6010
comprimento 350 mm
(mm)
(%)
(%)
50

63,8

36,2

75

58,5

41,5

100

53,2

46,8

125

47,9

52,1

150

42,6

57,4

O eletrodo E6010 tem eficiência de deposição de 71,6%.
Perdas devido à escória, respingos e fumos.
Tabela VI - Perda da ponta dos eletrodos

Parâmetros de soldagem
A Tabela VII mostra os parâmetros de soldagem recomendados
®
para a soldagem com eletrodos revestidos OK para aços carbono e
suas respectivas taxas de deposição e eficiências de deposição.

29


Eletrodo

AWS

Diâmetro
(mm)

Corrente
(A)

Valor ótimo
(A)

Tx. dep.
(kg/h)

Ef. dep.
(%)

OK 22.45P
OK 22.50

E6010
E6010

2,5
3,2
4,0
5,0

60 – 80
80 – 140
90 – 180
120 – 250

75
100 / 130
140 / 170
160 / 190

0,7
0,9 / 1,0
1,3 / 1,3
1,5 / 1,6

72
76 / 69
74 / 64
75 / 70

OK 22.65P

E6011

2,5
3,2
4,0
5,0

40 – 75
60 – 125
80 – 180
120 – 230

75
120
150
180

0,6
1,0
1,7
1,9

61
71
77
73

OK 46.00
OK 46.13
OK 43.32

E6013

2,0
2,5
3,2
4,0
5,0

50 – 70
60 – 100
80 – 150
105 – 205
155 – 300

50
85
125
140 / 160 / 180
180 / 200 / 220

0,6
0,7
1,0
1,2 / 1,4 / 1,6
1,5 / 1,7 / 1,9

73
73
73
76 / 74 / 71
74 / 71 / 73

OK 33.80

E7024

3,2
4,0
5,0
6,0

130 – 170
140 – 230
210 – 350
270 – 430

140 / 180
180 / 210 / 240
245 / 270 / 290
320 / 360

1,9 / 2,3
2,4 / 2,9 / 3,3
3,4 / 3,8 / 4,1
4,3 / 5,3

72 / 71
71 / 73 / 69
69 / 71 / 68
72 / 69

OK 48.04
OK 48.06
OK 48.07
OK 55.00

E7018
E7018
E7018-1
E7018-1

2,5
3,2
4,0
5,0

65 – 105
100 – 150
130 – 200
185 – 270

90
120 / 140
140 / 170
200 / 250

0,8
1,2 / 1,2
1,4 / 1,7
2,2 / 2,4

66
72 / 71
75 / 74
76 / 75

Tabela VII - Recomendações de parâmetros de soldagem para os eletrodos
®
revestidos OK para a soldagem de aços carbono

Sistemas básicos e ácidos de escória
O tipo de escória produzida pelos eletrodos revestidos tem um
efeito determinante na qualidade do metal de solda. Os eletrodos
E6010, E6011, E6012, E6013, E7014, E7024 e outros eletrodos celulósicos e rutílicos produzem escórias predominantemente formadas
por dióxido de silício (areia, sílica, SiO2) e apresentam um comporta30

mento ácido. Sistemas ácidos de escória não refinam o metal de solda. Por outro lado, a escória dos eletrodos E7016, E7018 e de outros
de baixo hidrogênio é constituída principalmente de cal e fluorita, dois
compostos que apresentam comportamento básico. Escórias básicas
realizam algum refino do metal de solda, resultando num teor mais
baixo de inclusões não metálicas.

Vantagens e desvantagens de eletrodos
revestidos para aços carbono
São várias as vantagens do processo de soldagem por eletrodos
revestidos. É o processo de soldagem mais simples disponível. Tudo
o que se necessita é de uma fonte de energia de corrente constante,
dois cabos elétricos e o eletrodo. É o processo de soldagem mais flexível no sentido que pode ser empregado em qualquer posição de
soldagem para quase todas as espessuras dos aços carbono.
As desvantagens são que os eletrodos revestidos apresentam taxas de deposição mais baixas que os outros processos, tornando-o
menos eficiente. Além disso, o uso de eletrodos revestidos para aços
carbono requer mais treinamento dos soldadores novos que os processos de soldagem semi-automáticos e automáticos.

31

Capítulo 3

Eletrodos revestidos para a
soldagem de aços de baixa liga

Aços de baixa liga
Aços de baixa liga são aqueles que possuem pequenas quantidades de elementos de liga adicionados com objetivos específicos, ou
seja, aumentar a resistência mecânica, a tenacidade, a resistência à
corrosão, a resistência à carepa, ou alterar a resposta ao tratamento
térmico. Quase todo o fabricante de aços produz uma família de aços
de baixa liga vendidos sob marcas comerciais conhecidas pelo mercado. Muitos dos aços são projetados para desenvolver suas propriedades específicas, tais como alta resistência ou tenacidade, na condição laminados a quente e sob condições de resfriamento controladas,
dispensando tratamentos térmicos subseqüentes. Outras composições de aços de baixa liga são projetadas para atingir suas propriedades específicas após os tratamentos térmicos como, por exemplo,
aços que sofrem têmpera e revenimento para atingirem alta resistência com boa tenacidade. Os eletrodos revestidos para a soldagem de
aços de baixa liga são desenvolvidos, na maioria dos casos, mais para combinar as propriedades mecânicas que a composição química
exata do aço. Exceções a essa regra são os eletrodos ao cromomolibdênio (Cr-Mo), que precisam conter aproximadamente os mes32

mos teores de elementos de liga do metal de base para atingir as
propriedades deste.

Conseqüências do hidrogênio no aço de
baixa liga
Uma das razões pelas quais os aços de baixa liga estão se tornando cada vez mais populares foi a pesquisa extensiva que foi levada adiante para o desenvolvimento dos eletrodos para soldá-los. Embora sejam necessários cuidados e precauções especiais na soldagem dos aços de baixa liga, é possível nos dias atuais soldá-los com
alto grau de confiabilidade. Porém, não foi sempre assim. Durante a II
Guerra Mundial, quando houve um aumento dramático no uso de aços de alta resistência e baixa liga, houve também um correspondente aumento nos defeitos de soldagem. Percebeu-se rapidamente que
os aços temperáveis não poderiam ser soldados da mesma maneira e
com os mesmos eletrodos que eram comumente empregados na soldagem dos aços carbono de baixa resistência. Através de muita pesquisa foi descoberto que o hidrogênio aprisionado era o responsável
pelos defeitos de solda, e o termo fragilização pelo hidrogênio tornouse sinônimo de um alerta vermelho de desastre iminente.
Quando compostos que contêm hidrogênio como água, minerais,
ou produtos químicos estão presentes no revestimento do eletrodo,
como é comum em eletrodos para aços carbono, o hidrogênio quimicamente ligado se dissocia em hidrogênio atômico sob a ação do calor do arco. O metal de solda fundido tem a capacidade de dissolver o
hidrogênio atômico. No entanto, logo que o metal de solda se solidifica, perde sua capacidade de manter o hidrogênio em solução, e este
é expelido para a atmosfera ou se difunde através da região de sol33

dagem. O aço e o metal de solda não são tão sólidos quanto eles aparentam a olho nu, estando cheios de poros microscópicos. Os átomos de hidrogênio podem se mover para fora da região do metal de
solda e atingir a zona termicamente afetada, que é uma área da maior
importância na soldagem, especialmente nos aços de alta resistência.
A zona termicamente afetada (ZTA, veja a Figura 6) é a região da
solda que não se fundiu durante a soldagem, porém sofreu mudanças
microestruturais resultantes do calor induzido pela soldagem. Essa
região pode se tornar um elo fraco em uma junta soldada que, em
condições normais, seria suficientemente resistente. Primeiramente, a
estrutura granular da (ZTA) não é tão refinada e, portanto, é mais fraca que o metal de base circunvizinho ou que o metal de solda com
estrutura bruta de fusão. Em segundo lugar, se a ZTA se resfriar muito
rapidamente em determinados aços, forma-se uma estrutura cristalina
frágil e dura conhecida como martensita. Os poros relativamente
grandes da zona termicamente afetada são sítios naturais de captura
do hidrogênio atômico. Quando dois átomos de hidrogênio se encontram há uma união imediata entre eles para formar o hidrogênio molecular (H2, estado gasoso). As moléculas de hidrogênio resultantes
são maiores que a estrutura cristalina do metal e podem ficar impedidas de migrarem livremente. À medida que mais e mais átomos de
hidrogênio migram até os poros e formam moléculas que permanecem aprisionadas, podem se desenvolver enormes pressões internas.
Os aços carbono e os de mais baixa resistência possuem plasticidade
suficiente para acomodar as tensões internas resultantes da pressão
do hidrogênio de forma que não causem trincas no aço. Por outro lado, aços que possuam alta dureza e alta resistência não apresentam
plasticidade suficiente para acomodar a pressão, e se houver muito
hidrogênio pode ocorrer fissuração.

34


Figura 6 - A zona termicamente afetada

O defeito causado, conhecido como fissuração a frio (veja a
Figura 7), inicia-se na ZTA, tornando-se particularmente perigoso porque a trinca não fica imediatamente aparente a olho nu. Ela ocorre
depois que o metal resfriou de 200°C até a temperatura ambiente, e é
muitas vezes chamada de trinca a frio. Esse defeito pode ocorrer logo
após o resfriamento até a temperatura ambiente ou pode levar horas,
dias, ou mesmo meses antes que aconteça.

35


Figura 7 - Fissuração a frio

Pré-aquecimento
Aços que são fortemente temperáveis por meio de um resfriamento rápido da zona termicamente afetada necessitam de controles
de temperatura de pré-aquecimento e entrepasses. Quando o préaquecimento é aplicado no aço, a taxa de resfriamento diminui. Manter a temperatura constante entre os passes de solda também ajuda
no controle da taxa de resfriamento.
Taxas de resfriamento menores evitam que o aço sofra excessivo
endurecimento e, portanto, minimiza a chance de ocorrer fissuração
sob cordão. Quando essa técnica é combinada com o uso de eletrodos revestidos de baixo hidrogênio, pode-se esperar um alto grau de
confiabilidade das soldas.

36


A fabricação de eletrodos de baixo
hidrogênio
A descoberta de defeitos de solda relacionados ao teor de hidrogênio difusível deu início ao desenvolvimento de eletrodos de baixo
hidrogênio. As funções do revestimento em eletrodos de baixo hidrogênio (isto é, proteção contra a atmosfera, estabilização do arco, adição de elementos de liga, etc) são bem parecidas com aquelas descritas no Capítulo 2, mas o revestimento é formulado com ingredientes que não possuem hidrogênio em sua composição química. Isso é
principalmente alcançado pela eliminação de compostos orgânicos e
químicos com alto teor de umidade. Realmente o controle dos níveis
de umidade no revestimento é crítico na fabricação e no emprego de
eletrodos de baixo hidrogênio.
Adicionalmente à eliminação do hidrogênio na fórmula do revestimento, o processo de fabricação prevê um ciclo de secagem a alta
temperatura. Depois da extrusão do revestimento na alma, da mesma
forma que na fabricação de eletrodos revestidos para aços carbono,
os eletrodos de baixo hidrogênio são colocados num forno de secagem a baixa temperatura (de 150°C a 200°C), e então ressecados
num forno separado de alta temperatura (de 420°C a 480°C) por um
determinado período. Esse procedimento praticamente elimina toda a
umidade e, para prevenir contra a reabsorção da umidade naturalmente presente na atmosfera, os eletrodos são imediatamente embalados em latas após a ressecagem a alta temperatura.

Armazenagem e recondicionamento
Todos os eletrodos de baixo hidrogênio absorverão alguma umi37

dade do ar após a abertura da lata. Por isso, os eletrodos que não forem consumidos dentro de um determinado intervalo de tempo, devem ser armazenados em uma estufa e mantidos a temperatura constante.
Diversos códigos estruturais e militares permitem apenas tempos
determinados de exposição, que podem variar de 30 minutos até
8 horas dependendo de teor de elementos de liga do eletrodo, da umidade relativa da área de trabalho e do nível crítico da aplicação. Se
os eletrodos de baixo hidrogênio ficarem expostos à atmosfera além
desses limites, devem ser descartados ou ressecados numa estufa
apropriada por um determinado intervalo de tempo a uma certa faixa
de temperatura.
As condições de ressecagem e de manutenção recomendadas
para os eletrodos OK de baixo hidrogênio (básicos) estão indicadas
na Tabela XVI e na Tabela XVII.

Revestimentos resistentes à umidade
A absorção de umidade merece uma atenção especial de usuários finais como estaleiros navais e fabricantes de oleodutos situados
em áreas do mundo que apresentam alto nível de umidade relativa.
Quando a temperatura e a umidade relativa aumentam, a probabilidade de absorção de umidade no revestimento do eletrodo de baixo hidrogênio também aumenta. Para combater essa possibilidade, a maioria dos fabricantes de eletrodos desenvolveu nos últimos anos eletrodos de baixo hidrogênio com revestimentos resistentes à umidade.
Esses revestimentos reduzem a absorção de umidade em eletrodos
que ficaram expostos ao ar por longos períodos, acrescentando um
grau extra de confiabilidade aos eletrodos de baixo hidrogênio.
Os gráficos mostrados na Figura 8a, na Figura 8b e na Figura 8c
dão uma idéia da efetividade de um revestimento resistente à umidade. O método escolhido para a realização desses testes está descrito
38

na especificação AWS A5.5. Ele foi escolhido porque satisfaz às especificações AWS e é sensível apenas à água, tornando-o um dos
mais precisos e confiáveis métodos de determinação de umidade atualmente em uso.

Figura 8a - Efetividade do revestimento resistente à umidade

39


Figura 8b - Efetividade do revestimento resistente à umidade

Figura 8c - Efetividade do revestimento resistente à umidade

40

O código estrutural AWS e as especificações militares permitem,
respectivamente, um máximo de 0,40% e 0,20% de teor de umidade
para os eletrodos de baixo hidrogênio E70XX. Conforme já foi exibido
na Figura 8, esses eletrodos satisfazem a esses requisitos de baixa
umidade até além dos tempos de exposição que são normalmente
praticados em campo.

A especificação AWS A5.5
Com muito poucas exceções, os eletrodos de baixa liga são feitos adicionando-se ao revestimento os elementos de liga apropriados,
e não empregando uma alma de aço ligado que seja compatível com
o metal de base de baixa liga. Eletrodos revestidos para aços de baixa liga são classificados em conformidade com a especificação
AWS A5.5 da American Welding Society. Esta especificação contém
os requisitos de propriedades mecânicas e as condições de alívio de
tensões, os requisitos de composição química, e também os requisitos de integridade do metal de solda. Os eletrodos são classificados
sob essa especificação em conformidade com as propriedades mecânicas e a composição química do metal de solda, com o tipo de revestimento, e com a posição de soldagem. A classificação do eletrodo
é determinada pelo fabricante de acordo com os resultados de seus
próprios testes. O fabricante, portanto, garante que seu eletrodo atende aos requisitos da especificação AWS.
As designações alfanuméricas empregadas para as classificações de eletrodos revestidos de baixa liga possuem o mesmo significado dos eletrodos para aços carbono, exceto que o(s) componente(s) principal(is) da liga é(são) indicado(s) por um sufixo alfanumérico.
41

Por exemplo, a classificação E7018-A1 indica:
um eletrodo (letra E);
um limite de resistência mínimo de 70 ksi (70); observe que
70 ksi = 485 MPa;
soldabilidade em todas as posições (1);
baixo hidrogênio com adição de pó de ferro (8);
e contém normalmente 0,5% de molibdênio (A1).
A lista completa de composições nominais de ligas para essa especificação está na Tabela VIII.
A1

0,5% Mo

B1

0,5% Cr e 0,5% Mo

B2

1,25% Cr e 0,5% Mo

B2L 1,25% Cr, 0,5% Mo e máx. 0,05% C
B3

2,25% Cr e 0,5% Mo

B3L 2,25% Cr, 0,5% Mo e máx. 0,05% C
B4L 2% Cr, 0,5% Mo e máx. 0,05% C
B5

0,5% Cr e 1,1% Mo

C3

1% Ni

C1

2% Ni

C2

3% Ni

D1

1,5% Mn e 0,3% Mo

D2

1,75% Mn e 0,3% Mo

M

Conforme as composições cobertas pelas especificações militares

G

Necessita de um teor mínimo de qualquer um dos seguintes elementos: 1,00% Mn, 0,80% Si, 0,50% Ni, 0,30% Cr, ou 0,20% Mo

Tabela VIII - Designações nominais de liga para a especificação AWS A5.5

42


Efeito dos elementos de liga
Molibdênio (Mo) - quando o metal de solda de aço doce sofre
alívio de tensões, a tensão limite de escoamento é reduzida em
aproximadamente 20 MPa ou mais e da mesma forma para a
tensão limite de resistência. Quando 0,5% Mo é adicionado à
solda, ambos o limite de escoamento e o limite de resistência
permanecem constantes da condição como soldado até a condição com tratamento térmico de alívio de tensões. A presença do
molibdênio também aumenta a resistência mecânica do metal de
solda.
Cromo (Cr) - quando o cromo é adicionado ao metal de solda,
aumentam a resistência à corrosão e à formação de carepa a
temperaturas altas. A combinação do cromo e do molibdênio dá
ao metal de solda a característica de manter os altos níveis de
resistência a temperaturas relativamente altas.
Níquel (Ni) - o metal de solda de aço doce usualmente torna-se
frágil a temperaturas abaixo de -30°C. A adição de 1-3% de níquel ao metal de solda dá a este a capacidade de manter a tenacidade a temperaturas consideravelmente mais baixas. A presença do níquel também torna o metal de solda mais resistente à fissuração à temperatura ambiente.
Manganês (Mn) - a presença de 1,5-2,0% de manganês no metal de solda aumenta a resistência à tração e, quando é adicionado também 0,3% de molibdênio, o metal de solda de alta resistência torna-se também resistente a trincas.
Deve ser observado que a especificação AWS A5.5 cobre não
somente os eletrodos de baixa liga e baixo hidrogênio, como também
todas as versões de eletrodos do tipo celulósicos, com adições de titanato e de pó de ferro. O significado das designações da AWS está
na Figura 9. Uma lista completa de todos os eletrodos cobertos por
essa especificação é mostrada na Tabela IX.
43

Eletrodo
Indicam resistência à tração X
1000 psi

E XX (X) Y Z - XX

Refere-se à posição de soldagem
(1 = Todas as posições, 2= horizontal
e plana, 3= plana, 4 = plana,
sobrecabeça, horizontal, vertical
descendente)
Indica o grau de utilização do eletrodo.
Por ex. o tipo de corrente e o tipo de
revestimento
Composição química do depósito de
soldagem

Figura 9 - Classificação dos eletrodos revestidos para aços de baixa liga

E7010-A1

E8018-B2

E9015-B3L

E11018-M

E7011-A1

E8018-B2L

E9016-B3

E12018-M

E7015-A1

E8015-B4L

E9018-B3

E7016-A1

E8016-B5

E9018-B3L

EXX10-G

E7018-A1

E8016-C1

E9015-D1

EXX11-G

E7020-A1

E8018-C1

E9018-D1

EXX13-G

E7027-A1

E8016-C2

E9018-M

EXX15-G

E8018-C2

EXX16-G

E8016-B1

E8016-C3

E10015-D2

EXX18-G

E8018-B1

E8018-C3

E10016-D2

E7020-G

E8015-B2L
E8016-B2

E10018-D2
E9015-B3

E10018-M

Tabela IX - Classificação dos eletrodos para aços de baixa liga

44


Propriedades mecânicas (AWS A5.5)
Tendo em vista que muitos aços de baixa liga necessitam de algum tipo de tratamento térmico para aliviar as tensões internas originadas pelo processo de soldagem, a especificação AWS requer a
realização de alguns testes no metal de solda depositado da maioria
dos eletrodos de baixa liga após o corpo de prova ter sofrido alívio de
tensões. Essa especificação permite apenas aos eletrodos dos tipos
E8016-C3, E8018-C3, E9018-M, E11018-M e E12018-M serem testados na condição como soldados durante o processo de classificação.

Propriedades de impacto
Levando em consideração que muitos dos aços de baixa liga são
desenvolvidos para serviço a baixa temperatura, as propriedades de
impacto do metal de solda selecionado para unir esses aços são muito importantes. Exceto para os tipos já mencionados no item anterior,
todos os ensaios de impacto são realizados em corpos de prova que
tenham sofrido alívio de tensões. A Tabela X estabelece os requisitos
mínimos de valores de energia para os corpos de prova do tipo
Charpy-V em conformidade com a especificação AWS A5.5.

45


COMO SOLDADO
E7018-W1
E7018-W2
E7010-P1
E8010-P1
E8016-C3
E8018-C3

REQUISITO MÉDIO
MÍNIMO

ALÍVIO DE TENSÕES

27 J @ -18°C
27 J @ -29°C
27 J @ -40°C

E7018-C3L

E8016-D3

E8016-C4

E8018-D1

E8018-Cr

E8018-D3

E9018-M
E10018-M

E9015-D1
27 J @ -51°C

E9018-D1

E11018-M

E9018-D3

E12018-M

E10015-D2
E10016-D2
E10018-D2
27 J @ -59°C

E8016-C1
E8018-C1
E7015-C1L
E7016-C1L

27 J @ -73°C

E7018-C1L
E8016-C2
E8018-C2
E7015-C2L

27 J @ -101°C

E7016-C2L
E7018-C2L

27 J @ -115°C

E9015-C5L

Tabela X - Requisitos de impacto da especificação AWS A5.5

46


Seleção do eletrodo apropriado
Como já foi afirmado anteriormente, eletrodos de baixa liga são
freqüentemente selecionados levando mais em consideração as propriedades físicas do aço a ser soldado do que sua composição química. Essas propriedades físicas — resistência, tenacidade, resistência
à fluência e à corrosão — refletem o tipo de serviço para o qual o aço
é designado. O sufixo alfanumérico da classificação do eletrodo fornece uma indicação do serviço. Sempre que possível, o eletrodo deveria ser escolhido com base nos níveis apropriados de resistência e
no serviço pretendido para a junta soldada.

Condições de serviço
A grande "família" dos aços que são comercializados na condição
laminado e com controle de resfriamento possuem um limite de escoamento mínimo de 345 MPa e um limite de resistência mínimo de
485 MPa. Os eletrodos que depositam um metal de solda de baixo
hidrogênio com esses níveis de resistência são empregados para soldar esses aços.
Alguns dos aços de alta resistência são designados para uso a
temperaturas subzero. Eletrodos à base de níquel (tipos C1, C2, C3)
estão disponíveis para tais aplicações de baixa temperatura.
Aços de baixa liga ao cromo-molibdênio são empregados em
condições de serviço de temperaturas moderadamente altas. Tubulações, caldeiras, etc. que são utilizadas extensivamente em usinas de
geração de energia são fabricadas desses aços. Eletrodos de baixo
hidrogênio ao cromo-molibdênio (tipos B1, B2, B3, etc.) são produzidos para soldar esses aços.
Muitas estruturas de pontes e outras expostas às intempéries são
47

fabricadas de aços resistentes à corrosão atmosférica. Esses aços de
baixa liga, quando expostos às condições atmosféricas, desenvolvem
uma camada fina e aderente de óxido (a pátina, daí denominarem-se
aços patináveis) que evita a continuação do processo de oxidação e
elimina a necessidade de pintura. Para a soldagem desses aços estão disponíveis eletrodos revestidos de baixa liga com adições de
cromo, níquel e cobre.
Aços de baixa liga temperados e revenidos normalmente apresentam alta resistência mecânica e boa tenacidade. Esses tipos de
aço são empregados onde é importante a redução de peso da estrutura. Esses aços são freqüentemente utilizados em aplicações militares como, por exemplo, na fabricação de cascos resistentes de submarinos nucleares e de navios de guerra. A série M de eletrodos de
baixo hidrogênio e alta resistência é fabricada para a soldagem desses aços.
Oleodutos e gasodutos de aços de alta resistência são atualmente fabricados com mais freqüência que antigamente. Eletrodos celulósicos de baixa liga de classificação E7010, E8010 e E9010 são usados na soldagem no campo.

Projetos de junta
Durante a soldagem de juntas em ângulo em aços de alta resistência temperados e revenidos, freqüentemente ocorrem trincas de
canto ao longo dos cordões de solda (veja a Figura 10). A trinca de
canto ocorre na zona termicamente afetada durante a contração do
metal de solda porque este apresenta limites de escoamento e de resistência maiores que os do metal de base. A solução para esse problema é usar um eletrodo que produza um metal de solda de escoamento e resistência menores e aumentar o tamanho da perna para
atender aos requisitos de resistência mecânica da junta soldada.
48


Figura 10 - Trinca de canto em junta em ângulo

Com um metal de solda bem menos resistente, seu limite de escoamento é atingido durante a contração do resfriamento, de modo
que ele se deforma sem sobrecarregar a zona termicamente afetada
do metal de base e não há formação de trincas.

Parâmetros de soldagem
A Tabela XI mostra os parâmetros de soldagem recomendados
®
para a soldagem com eletrodos revestidos OK para aços de baixa
liga e suas respectivas taxas de deposição e eficiências de deposição.

49


Eletrodo

AWS

Diâmetro
(mm)

Corrente
(A)

Valor ótimo
(A)

Tx. dep.
(kg/h)

Ef. dep.
(%)

OK 22.46P
OK 22.47P
OK 22.48P
OK 22.85P

E7010-G
E8010-G
E9010-G
E7010-A1

3,2
4,0
5,0

80 – 140
90 – 180
120 – 250

100 / 130
140 / 170
160 / 190

0,9 / 1,0
1,3 / 1,3
1,5 / 1,6

76 / 69
74 / 64
75 / 70

OK 73.03
OK 73.45
OK 74.55
OK 75.60
OK 75.75
OK 76.18
OK 76.28

E7018-W1
E8018-G
E7018-A1
E9018-M
E11018-G
E8018-B2
E9018-B3

2,5
3,2
4,0
5,0

65 – 105
100 – 150
130 – 200
185 – 270

90
120 / 140
140 / 170
200 / 250

0,8
1,2 / 1,2
1,4 / 1,7
2,2 / 2,4

66
72 / 71
75 / 74
76 / 75

OK 74.75
OK 75.65
OK 78.15

E9018-D1
E10018-G
E9018-G

3,2
4,0
5,0

100 – 150
130 – 200
185 – 270

120 / 140
140 / 170
200 / 250

1,2 / 1,2
1,4 / 1,7
2,2 / 2,4

72 / 71
75 / 74
76 / 75

OK 75.77

E12018-G

2,5
3,2
4,0

65 – 105
100 – 150
130 – 200

90
120 / 140
140 / 170

0,8
1,2 / 1,2
1,4 / 1,7

66
72 / 71
75 / 74

Tabela XI - Recomendações de parâmetros de soldagem para os eletrodos
®
revestidos OK para a soldagem de aços de baixa liga

Tipos de corrente
O eletrodo escolhido funcionará apenas com a fonte apropriada.
A Tabela XII relaciona o tipo de corrente para o qual cada eletrodo foi
desenvolvido.

50


Classificação AWS

Corrente

EXX10-X

CC+

EXX11-X

CA ou CC+

EXX13-X

CA ou CC+ ou CC-

EXX15-X

CC+

EXX16-X

CA ou CC+

EXX18-X

CA ou CC+

EXX20-X

CA ou CC- (horizontal em ângulo)
CA ou CC+ ou CC- (plana)

EXX27-X

CA ou CC- (horizontal em ângulo)
CA ou CC+ ou CC- (plana)

Tabela XII - Requisitos de corrente para diversas classes AWS de eletrodos

51

Capítulo 4

Armazenagem, tratamento e
manuseio

Devem ser tomadas certas precauções na armazenagem dos eletrodos revestidos, principalmente os eletrodos básicos de baixo teor
de hidrogênio, que são muito higroscópicos e necessitam de cuidados
especiais para que suas características não sejam afetadas.
Um eletrodo úmido poderá causar inúmeros defeitos na solda:
porosidade no início ou mesmo em todo o cordão de solda, trincas ao
lado e sob o cordão, porosidade vermiforme, arco instável, respingos
abundantes e acabamento ruim.
É importantíssimo, pois, que todos os usuários saibam cuidar
convenientemente dos eletrodos revestidos.
As latas, por ocasião de sua abertura, ficam inutilizadas para
posterior armazenagem dos eletrodos remanescentes, os quais deverão ser imediatamente colocados numa estufa apropriada.
A forma ideal de se transportar e armazenar eletrodos revestidos
é em paletes. Tal sistema evitará choques e danos às embalagens,
garantindo sua estanqueidade original. As latas deverão ser sempre
guardadas na posição vertical, com as pontas de pega voltadas para
baixo, visando preservar as pontas de arco, parte mais sensível dos
eletrodos revestidos.
É recomendável que a abertura seja feita pela remoção do fundo
da lata; assim, ficará bem mais fácil pegar os eletrodos na lata, pois a
ponta de pega estará a descoberto, bem como a tampa remanescente
será aquela que identifica o conteúdo em tipo, diâmetro, comprimento
52

e número de produção.
O local de armazenagem dos eletrodos em suas embalagens originais deverá ser adequadamente preparado para permitir a manutenção das suas propriedades.
Dois aspectos deverão ser considerados e bem controlados: a
temperatura e a umidade relativa do ar.
As condições de armazenagem recomendadas para os eletrodos
®
revestidos OK podem ser observadas na Tabela XIII.
Umidade relativa

Temperatura

Celulósicos

70% máx.

+18°C a +50°C

Demais tipos

50% máx.

+18°C mín.
®

Tabela XIII - Condições de armazenagem dos eletrodos revestidos OK

Identificação de eletrodos revestidos
úmidos
A sensibilidade dos eletrodos revestidos à umidade do ambiente,
não sendo de pleno conhecimento dos usuários, implica na deterioração do revestimento, e na conseqüente necessidade de se efetuar
uma ressecagem sobre eletrodos úmidos.
Durante a soldagem com eletrodos muito úmidos pode ser visto
um vapor de condensação branco. Se a soldagem com um eletrodo
úmido for interrompida, pode surgir uma trinca longitudinal no revestimento, partindo da extremidade do arco.
A forma ideal de analisar a umidade do revestimento de um ele53

trodo é realizar sua verificação em laboratório; existem vários métodos, sendo mais difundido aquele preconizado na especificação
AWS A5.1, onde, por exemplo, são ensaiados os eletrodos básicos de
baixo hidrogênio a temperaturas da ordem de 1.000°C.
Nos eletrodos que contêm componentes orgânicos os ensaios
são realizados normalmente a temperaturas em torno de 100°C, sendo conveniente, e mesmo necessário, um teor de umidade superior a
1%, tendo em vista a boa aplicabilidade do eletrodo. Nos celulósicos
o teor de umidade adequado situa-se entre 3% e 7%.

A ressecagem de eletrodos revestidos
Os eletrodos celulósicos não são muito higroscópicos e, como
admitem teores mais elevados de umidade, dificilmente acarretam
formação de porosidades, razão pela qual raramente necessitam de
ressecagem. É o caso dos eletrodos celulósicos, cuja ressecagem
deve ser evitada.
Os eletrodos básicos são os únicos que aceitam ressecagem em
temperaturas mais elevadas, permitindo redução drástica no teor de
umidade do revestimento devido à diminuição da água molecular de
seus componentes sem prejuízo de suas propriedades.
Alguns pontos importantes deverão ser considerados na ressecagem de eletrodos básicos:
não prolongar a ressecagem por tempo além do recomendado
pelo fabricante do consumível;
controlar adequadamente a temperatura / tempo de ressecagem;
evitar ressecagem de grandes quantidades;
guardar os eletrodos ressecados em estufas apropriadas;
a ressecagem minimiza o hidrogênio proveniente da umidade do
54

revestimento em eletrodos de baixo hidrogênio;
sempre que possível, devem ser seguidas as recomendações do
fabricante do consumível;
ressecagem em fornos adequados, aplicável para eletrodos básicos, de altíssimo rendimento, rutílicos, para ferros fundidos e inoxidáveis;
para celulósicos, a ressecagem deve ser evitada;
manutenção da ressecagem em estufas próprias.

Hidrogênio difusível
O teor de hidrogênio difusível é normalmente medido em um volume do gás hidrogênio (em ml) nas condições normais de temperatura e pressão para cada cem gramas (100 g) de metal depositado.
Os teores de hidrogênio difusível para os diversos tipos de ele®
trodos revestidos OK podem ser vistos na Tabela XIV.
Tipo de eletrodo Teor de hidrogênio difusível
Celulósico

acima de 30 ml/100 g

Rutílico

entre 15 e 30 ml/100 g

Básico

abaixo de 10 ml/100 g
®

Tabela XIV - Teor de hidrogênio difusível dos eletrodos revestidos OK

O International Institute of Welding (IIW) classifica os teores de
hidrogênio difusível nos diversos níveis exibidos na Tabela XV.

55


Classificação IIW Teor de hidrogênio difusível
muito baixo

0 a 5 ml/100 g

baixo

5 a 10 ml/100 g

médio

10 a 15 ml/100 g

alto

acima de 15 ml/100 g

Tabela XV - Classificação de níveis de hidrogênio difusível (IIW)

Ressecagem
A Tabela XVI mostra a faixa de temperatura efetiva e o período
de tempo real recomendado para a ressecagem de eletrodos revesti®
dos OK .
Temperatura efetiva no
pacote de eletrodos

Tempo real à temperatura efetiva

(°
C)

(h)

Básicos

325 ± 25

1,5 ± 0,5

Altíssimo Rendimento

275 ± 25

1,5 ± 0,5

Rutílicos

80 ± 10

1,5 ± 0,5

Tipo de eletrodo

Ferro Fundido

80 ± 10

1,5 ± 0,5

Inoxidáveis Rutílicos

275 ± 25

1,5 ± 0,5

Inoxidáveis Básicos

225 ± 25

1,5 ± 0,5
®

Tabela XVI - Recomendações de ressecagem de eletrodos revestidos OK

56


Manutenção
A Tabela XVII apresenta a faixa de temperatura efetiva na estufa
de manutenção e na estufa portátil (cochicho) recomendadas para os
®
eletrodos revestidos OK .
Temperatura efetiva na
estufa de manutenção

Temperatura efetiva
no cochicho

(°
C)

(°
C)

Básicos

125 ± 25

115 ± 35

Altíssimo Rendimento

110 ± 10

100 ± 20

Rutílicos

60 ± 10

60 ± 10

Ferro Fundido

60 ± 10

60 ± 10

Inoxidáveis

110 ± 10

100 ± 20

Tipo de eletrodo

®

Tabela XVII - Recomendações de manutenção dos eletrodos revestidos OK

57

Capítulo 5

Equipamentos

Uma das razões para a grande aceitação do processo SMAW é a
simplicidade do equipamento necessário. O equipamento de soldagem consiste na fonte de energia, no porta-eletrodos (tenaz) e nos
cabos e conexões (veja a Figura 11)

Figura 11 - Circuito de soldagem para o processo com eletrodos revestidos

58


Porta-eletrodos
O porta-eletrodos (ou tenaz) conecta o cabo de solda e conduz a
corrente de soldagem até o eletrodo. O punho isolado é usado para
guiar o eletrodo sobre a junta de solda e alimentá-lo até a poça de fusão à medida que ele é consumido. Porta-eletrodos estão disponíveis
em diferentes tamanhos e seus preços dependem de sua capacidade
de suportar a corrente de soldagem.

Terminal terra
O terminal terra é utilizado para conectar o cabo terra à peça.
Pode ser conectado diretamente à peça ou à bancada ou dispositivo
ao qual a peça está posicionada. Fazendo parte do circuito de soldagem, o terminal terra deve ser capaz de suportar correntes de soldagem sem superaquecer devido à resistência elétrica.

Cabos de solda
O cabo do eletrodo e o cabo terra são partes importantes do circuito de soldagem. Eles devem ser muito flexíveis e ter um bom isolamento resistente ao calor. As conexões no porta-eletrodo, o terminal
terra e os terminais da fonte de energia devem ser soldados ou bem
prensados para assegurar baixa resistência elétrica. O diâmetro do
cabo deve ser suficiente para conduzir a corrente elétrica com um mínimo de queda de tensão. O aumento no comprimento do cabo torna
necessário o aumento em seu diâmetro para diminuir a resistência
elétrica e a queda de tensão. A Tabela XVIII lista os diâmetros de cabo sugeridos para diversas correntes de soldagem e comprimentos
de cabo.
59


Comprimento total do cabo (m)

Faixa de
corrente
de soldagem (A)

Cabo

Queda
de
tensão

Cabo

Queda
de
tensão

Cabo

Queda
de
tensão

Cabo

20 a 180

#3

1,8

#2

2,9

#1

5,7

#0

9,1

180 A

30 a 250

#2

1,8

#1

2,5

#0

5,0

#0

9,9

200 A

≤ 15

≤ 30

≤ 75

Queda
de
Queda tensão
de
para
tensão

≤ 150

60 a 375

#0

1,7

#0

3,0

#00

5,9

#000

9,3

300 A

80 a 500

#00

1,8

#000

2,5

#0000

5,0

#0000

9,9

400 A

100 a 600

#00

2,0

#0000

2,5

–

–

–

500 A

Quedas de tensão não incluem quedas causadas por conexões, porta-eletrodos ou
peça de trabalho deficientes

Tabela XVIII - Queda de tensão nos cabos de solda em função das correntes de soldagem e dos comprimentos dos cabos

Outros equipamentos
As ferramentas de limpeza são a picadeira, a escova de aço, a
escova rotativa, a lixadeira e a maquita.
O equipamento de proteção individual consiste nas máscaras,
nos óculos, no casaco, no avental, nas mangas, nas luvas, nas polainas e no gorro.

Fontes de energia
A soldagem com eletrodos revestidos pode empregar tanto corrente alternada (CA) quanto corrente contínua (CC), porém em qual60

quer caso a fonte selecionada deve ser do tipo corrente constante.
Esse tipo de fonte fornecerá uma corrente de soldagem relativamente
constante independentemente das variações do comprimento do arco
causadas pelas oscilações da mão do soldador. A corrente de soldagem determina a quantidade de calor proveniente do arco elétrico e,
desde que ele permaneça relativamente constante, os cordões de
solda serão uniformes em tamanho e em forma.

Tensão em vazio (fontes CA)
A tensão em vazio do equipamento de soldagem deve ficar preferencialmente na faixa de 50 V a 100 V. Quanto maior for a tensão em
vazio, maior será a facilidade de abertura do arco.

Tipos de corrente
A corrente contínua confere melhor estabilidade ao arco. CC+
significa polaridade reversa, isto é, o eletrodo é ligado ao pólo positivo
e a peça ao negativo. CC- é polaridade direta, isto é, o eletrodo é ligado ao pólo negativo e a peça ao positivo.
Na corrente alternada não existe polaridade definida. Há uma
tendência a maior instabilidade do arco e a perda nos cabos é menor.

Tipos de fontes
Os transformadores fornecem somente corrente alternada. Os retificadores transformam a corrente alternada da rede em corrente contínua disponível para a soldagem. Os geradores podem fornecer corrente contínua ou corrente alternada. Os inversores fornecem corrente contínua e podem ser portáteis.
61


Seleção de fontes de energia
O emprego de uma fonte CA, CC ou CC/CA depende do tipo de
soldagem a ser realizada e dos eletrodos utilizados. Os seguintes fatores devem ser considerados:
seleção do eletrodo - o uso de uma fonte CC permite o emprego de uma faixa maior de tipos de eletrodos. Enquanto a maioria
dos eletrodos é designada para ser utilizada com CC ou CA, alguns só funcionarão apropriadamente com CC.
espessura do metal de base - fontes CC podem ser utilizadas
para a soldagem tanto de seções espessas quanto de peças finas. Chapas finas são soldadas mais facilmente com CC porque
é mais fácil abrir e manter o arco a níveis baixos de corrente.
distância à peça - se a distância da peça à fonte for grande, CA
é a melhor escolha, visto que a queda de tensão pelos cabos é
menor que CC. Mesmo que os cabos sejam fabricados de cobre
ou de alumínio (ambos bons condutores), a resistência neles torna-se maior quando seu comprimento aumenta. Em outras palavras, uma leitura de tensão tomada entre o eletrodo e a peça será bem menor do que a leitura tomada nos terminais de saída da
fonte. Esse fenômeno é conhecido como queda de tensão.
posição de soldagem - como CC pode ser operada a correntes
de soldagem mais baixas, é mais adequado para a soldagem nas
posições sobrecabeça e vertical que a soldagem com CA. Esse
tipo de corrente pode ser empregado para a soldagem fora de
posição se forem selecionados eletrodos adequados.
sopro magnético - quando se solda com CC, campos magnéticos são originados através da solda. Em soldas que apresentam
variações na espessura e formas irregulares esses campos magnéticos podem afetar o arco tornando-o fora de controle em termos de direção. Essa condição é especialmente incômoda quando se soldam cantos. CA raramente causa esse problema por
causa do campo magnético com rápida reversão produzido.
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Combinações de fontes que produzam ambas CA e CC estão
disponíveis e proporcionam a versatilidade necessária para selecionar
a corrente de soldagem adequada para a aplicação.
Quando se emprega uma fonte CC aparece a questão do uso da
polaridade negativa ou positiva. Alguns eletrodos funcionam com CC+
e com CC-, e outros somente com CC+ ou somente com CC-. A corrente contínua flui numa direção no circuito elétrico, e esse fluxo unidirecional e a composição do revestimento do eletrodo terão um efeito
preciso no arco e no cordão de solda. A Figura 12 mostra as conexões e os efeitos das polaridades direta (CC-) e reversa (CC+).

Figura 12 - Conexões e efeitos da corrente contínua

O eletrodo no pólo negativo (CC-) produz soldas com menor penetração; no entanto, a taxa de fusão do eletrodo é alta. O cordão de
solda é largo e raso como mostrado em A na Figura 12. Por sua vez,
o eletrodo no pólo positivo produz soldas com maior penetração e um
cordão de solda mais estreito como mostrado em B na Figura 12.
Enquanto a polaridade afeta a penetração e a taxa de queima, o
revestimento do eletrodo também apresenta forte influência nas características do arco.

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Bibliografia

The ESAB Filler Metal Technology Course – ESAB Welding and
Cutting Products, 2000.
Tecnologia da Soldagem – Paulo Villani Marques.

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