ISO 23857 Requisitos de soldagem para guindastes
Visão geral da norma: A ISO 23857 — Requisitos de qualidade para soldagem de estruturas de aço de guindastes — é uma norma específica de qualidade de soldagem publicada pelo ISO/TC 96 em 2022, que substitui e atualiza a ISO 7363. A norma introduz um sistema de níveis de qualidade de cordão de solda baseado na ISO 5817 — Níveis de qualidade de juntas soldadas por fusão (níveis B/C/D), define os tipos de defeitos permitidos e os limites dimensionais para cordões de solda sujeitos a diferentes níveis de solicitação, e acrescenta requisitos especiais de soldagem para aço de alta resistência (limite de escoamento ≥460MPa).
As estruturas de aço de guindastes estão a evoluir no sentido de maior resistência e projeto leve — os aços das classes Q460, Q550 e até Q690 são amplamente utilizados em guindastes de pórtico de grande porte e nas lanças de guindastes de esteiras. O aço de alta resistência apresenta um carbono equivalente elevado e uma maior tendência à fissuração a frio, o que impõe exigências mais rigorosas ao processo de soldagem. A ISO 23857 acrescenta, em relação à ISO 7363, uma secção dedicada à soldagem de aço de alta resistência e refina os métodos de avaliação dos níveis de qualidade do cordão de solda, constituindo a norma internacional mais recente e completa no domínio da soldagem de estruturas de aço de guindastes.
Níveis de qualidade do cordão de solda — classes B/C/D
A ISO 23857 remete para a ISO 5817 — Níveis de qualidade de juntas soldadas por fusão, classificando os cordões de solda de estruturas de aço de guindastes em três níveis: B, C e D. O nível B (exigente) aplica-se a soldas de topo na mesa tracionada da viga principal sujeitas a carga de fadiga e a cordões de ligação nas cabeceiras — o diâmetro máximo admissível de porosidade individual é ≤1,5mm, não sendo permitidas trincas, falta de fusão ou falta de penetração. O nível C (intermédio) aplica-se a soldas de topo na alma da viga principal e a cordões de solda em apoios — porosidade superficial ≤2mm e mordedura ≤0,5mm. O nível D (geral) aplica-se a cordões de solda em estruturas não portantes, como suportes de passadiço — mordedura ≤1mm e porosidade individual ≤3mm.
Em comparação com a versão anterior da ISO 7363, a ISO 23857 altera os níveis de aceitação de "A/B/C" para "B/C/D", elevando substancialmente o nível mínimo de aceitação — os defeitos de cordão de solda anteriormente aceites no nível C da versão antiga deixam de ser admissíveis na nova versão.
Requisitos especiais para soldagem de aço de alta resistência
A ISO 23857 acrescenta um capítulo dedicado à soldagem de aço de alta resistência com limite de escoamento ≥460MPa. O carbono equivalente CEV é calculado pela fórmula IIW: CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15. Quando CEV≥0,43%, é obrigatório um pré-aquecimento de 100~150℃ antes da soldagem, a temperatura entre passes deve ser mantida entre 150~200℃, e após a soldagem deve ser realizado um tratamento térmico de manutenção a 200~250℃ durante 2 horas, seguido de arrefecimento lento, para prevenir trincas a frio.
Princípios de correspondência do material de adição: ① correspondência de resistência — o limite de escoamento do metal depositado não deve ser inferior ao valor especificado do metal de base, por exemplo, para aço da classe Q550, utilizar fio de solda com limite de escoamento ≥550MPa (AWS ER110S-1 ou ISO G 62 4 M21 Mn3NiCrMo); ② baixo hidrogénio — teor de hidrogénio difusível ≤5mL/100g (utilizar material de adição de baixo hidrogénio em embalagem de vácuo, consumir no prazo de 4 horas após abertura); ③ correspondência de tenacidade — energia de impacto a -20℃ ≥47J, satisfazendo os requisitos de condições de operação em exteriores a baixas temperaturas.
Registro de qualificação de procedimento de soldagem (WPQR) — requisitos reforçados
A ISO 23857 exige que o registro de qualificação de procedimento de soldagem (WPQR) para aço de alta resistência inclua os seguintes ensaios adicionais: ① teste de dureza — dureza máxima na zona afetada pelo calor (ZAC) ≤HV350 (de acordo com a ISO 9015-1); dureza excessiva indica tendência à fissuração a frio e fragilização microestrutural; ② ensaio de tração em junta cruciforme — para deteção de sensibilidade à fissuração lamelar, obrigatório para juntas em T com espessura ≥20mm; ③ ensaio de tenacidade à fratura CTOD — para cordões de solda de estruturas de aço de guindastes utilizados em pontes e centrais de energia nuclear, deve ser fornecido um Relatório de Teste com valor de CTOD ≥0,15mm a -20℃.
Âmbito de validade da qualificação do procedimento: os grupos de espessura do metal de base seguem a ISO 15614-1; para espessura do provete t≤25mm, a cobertura da qualificação é de 0,75t~1,5t. Uma redução da Temperatura de Pré-Aquecimento superior a 25℃ exige requalificação (mais rigoroso do que os 50℃ definidos na ISO 7363), refletindo a sensibilidade do aço de alta resistência à janela de temperatura.
Avanços tecnológicos no ensaio não destrutivo
A ISO 23857 recomenda a utilização de ensaio ultrassônico phased array (PAUT) em substituição do ensaio ultrassônico convencional com transdutor simples, para o ensaio não destrutivo de soldas de Penetração Total em aço de alta resistência. Vantagens do PAUT: imagem bidimensional da secção do cordão de solda através de varrimento sectorial multiângulo, permitindo detetar defeitos de pequenas dimensões com orientações variadas; sensibilidade de deteção aproximadamente 6dB superior ao UT convencional; resultados digitalmente armazenáveis e passíveis de reconstrução tridimensional, facilitando a rastreabilidade e a análise de tendências.
Para cordões de solda críticos com espessura de placa ≥60mm, a ISO 23857 exige que o ensaio ultrassônico seja realizado em duas fases: a primeira a meio da espessura da placa (50%), para deteção intermédia de defeitos na raiz, evitando dificuldades de Retrabalho após o enchimento completo; a segunda após 48 horas do término da soldagem, para deteção de trincas de latência. Ambas as fases devem ser documentadas em relatórios de ensaio formais.
| Grau de aço | Limite de Escoamento(MPa) | CEVValor crítico | Temperatura de Pré-Aquecimento(℃) | Correspondência do material de solda |
|---|---|---|---|---|
| Q355B (≈S355JR) | 345 | ≤0.43 | Nãopré-aquecimento | ER50-6 |
| Q460 | 460 | ≥0.43 | 100~150 | ER80S-G |
| Q550 | 550 | ≥0.48 | 120~180 | ER110S-1 |
Perguntas Frequentes
P: Qual norma utilizar: ISO 23857 ou ISO 7363?
R: A ISO 23857:2022 substitui a ISO 7363:1986, devendo ser adotada preferencialmente em novos projetos de exportação. Em contratos antigos ainda em vigor que citem explicitamente a versão ISO 7363, prevalece o acordado contratualmente. A revisão de 2022 da norma chinesa GB 50661 — Especificação para soldagem de estruturas de aço — já incorpora critérios de aceitação alinhados à ISO 23857, convergindo tecnicamente com esta. O processo de soldagem de estruturas de aço para guindastes de exportação da Kelude já é executado conforme o grau B da ISO 23857.
P: Quais os principais problemas na soldagem de aço de alta resistência?
R: A trinca a frio (trinca induzida por hidrogênio com latência) é o principal risco na soldagem de aço de alta resistência. Ações preventivas: ① controlar rigorosamente a fonte de hidrogénio — utilizar consumíveis de baixo hidrogénio, remover óleo, ferrugem e humidade do chanfro, e aplicar pré-aquecimento para expulsar o hidrogénio; ② controlar a velocidade de resfriamento — manter o aquecimento pós-soldagem e resfriamento lento, sendo proibido o resfriamento por ar forçado abaixo de 200℃; ③ tratamento de desidrogenação imediato — aquecer a 250℃ por 2 a 4 horas logo após a soldagem; ④ reexame por UT após 48 horas — as trincas de latência surgem normalmente entre 24 e 48 horas após a soldagem, podendo passar despercebidas numa detecção imediata.
P: Porque a solda de topo da alma é problemática?
R: A solda de topo da alma é o ponto mais crítico na fabricação da viga principal, por duas razões: ① a elevada restrição na direção da espessura impede a libertação das tensões de contração da soldagem, favorecendo a ocorrência de rasgamento laminar; ② a espessura da alma, normalmente entre 6 e 12mm, situa-se na faixa de soldagem de chapas finas, onde um controle inadequado do aporte térmico pode causar perfuração ou distorção de soldagem excessiva. Medidas corretivas: utilizar soldagem com proteção gasosa CO₂ com arame fino (Φ1.2mm), controlando o aporte térmico entre 0,8 e 1,5kJ/mm; ângulo do chanfro de topo entre 50° e 60°, com nariz de 1 a 2mm; na junta em T, depositar uma camada de transição na face do chanfro da alma junto à mesa antes do preenchimento final.
P: Que certificações são exigidas para guindastes exportados para a UE?
R: Para exportar estruturas de aço de guindastes para a UE, são geralmente exigidos: ① certificação ISO 3834 — Requisitos de qualidade para soldagem por fusão, parte 2 (equivalente à EN ISO 3834-2); ② nível de execução EXC3 da norma EN 1090-2 — Execução de estruturas de aço e alumínio — Requisitos técnicos para estruturas de aço (correspondente ao grau B da ISO 23857 para cordões de solda); ③ declaração de conformidade CE conforme a norma EN 1090-1. Os três requisitos são indispensáveis: a empresa de soldagem deve possuir certificação do sistema de qualidade ISO 3834-2, e o produto deve obter a marcação CE EN 1090. A Kelude Indústrias Pesadas já obteve a certificação do sistema de qualidade de soldagem ISO 3834-2 (o número do certificado pode ser verificado online junto à SGS).
