Parâmetros de Soldagem para Estrutura de Aço de Grua

A norma GB/T 30026-2013, como norma específica para a soldagem de estruturas de aço de gruas, define sistematicamente os requisitos técnicos de toda a cadeia, desde o registro de qualificação de procedimento de soldagem até a aceitação de qualidade da solda. Compreender e aplicar corretamente esta norma é pré-requisito para garantir a qualidade da soldagem da estrutura de aço de gruas e assegurar a operação segura do equipamento. Este artigo apresenta uma análise detalhada do conteúdo principal da norma, auxiliando os profissionais de engenharia de soldagem a dominar a seleção de parâmetros de processo e os critérios de aceitação.

Posicionamento da norma e sistema de soldagem

A GB/T 30026-2013 é a norma específica para a soldagem de estruturas de aço de gruas. Juntamente com a GB/T 30025-2013 (Fabricação de Estruturas de Aço) e a GB/T 30027-2013 (Processamento e Inspeção de Estruturas de Aço), constitui o sistema de normas de fabricação para estruturas de aço de gruas. Em relação às normas gerais de soldagem, como a GB/T 50661-2011 (Especificação para Soldagem de Estruturas de Aço) e a NB/T 47014 (Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem para Equipamentos sob Pressão), esta norma prevalece para a soldagem de estruturas de aço de gruas; os requisitos gerais não especificados nesta norma devem seguir a GB/T 50661. A norma classifica os cordões de solda das estruturas de aço de gruas em três níveis de importância: soldas de Nível 1 (juntas que afetam diretamente a segurança, como soldas de topo da viga principal, juntas em T entre a mesa e a alma, e soldas da viga do gancho), soldas de Nível 2 (juntas principais sob tensão, como soldas de filete entre placas de reforço e a alma, e soldas de conexão das cabeceiras) e soldas de Nível 3 (soldas estruturais gerais).

Seleção de materiais de soldagem

A norma especifica que os materiais de soldagem (eletrodos de soldagem, arames, fluxos e gases de proteção) devem ser selecionados com base no princípio de correspondência de resistência igual ou inferior:

Soldagem por Eletrodo Revestido — Para aço Q235B, utilizar eletrodos da série E43 (como E4303, E4315); para aço Q355B, utilizar eletrodos da série E50 (como E5003, E5015). Eletrodos básicos (como E5015) devem ser secos conforme o Manual antes do uso (350~400°C por 1h) e, após a secagem, mantidos em recipiente térmico para uso imediato. Eletrodos ácidos (como E4303) devem ser secos a 150°C por 1h. O tempo de exposição dos eletrodos ao ar não deve exceder 4h; se excedido, devem ser secos novamente (no máximo 2 vezes).

Soldagem por Arco Submerso — Para Q235B, utilizar arame H08A com fluxo HJ431; para Q355B, utilizar arame H08MnA com fluxo HJ431. O fluxo deve ser seco antes do uso (250~300°C por 2h). O arame deve estar livre de corrosão e contaminação por óleo.

Soldagem com Proteção Gasosa — Para soldagem com CO₂, utilizar arame ER50-6 (Φ1.0~1.6mm), com pureza do CO₂ não inferior a 99,5%. A soldagem com gás misto (Ar80%+CO₂20%) é aplicável a soldas importantes, reduzindo respingos e melhorando a formação do cordão. O fluxo de gás de proteção deve ser de 15~25L/min; quando a velocidade do vento exceder 2m/s, devem ser instalados dispositivos de proteção contra vento.

Projeto de juntas soldadas e tipos de chanfro

A norma estabelece requisitos claros para o projeto de juntas soldadas típicas em estruturas de aço de gruas:

Junta de topo — As emendas de topo da flange da viga principal e da alma devem utilizar soldas de topo com resistência equivalente. O tipo de chanfro é selecionado conforme a espessura da chapa: para espessura ≤8mm, utilizar chanfro em I (folga de 1~3mm); para espessura de 8~20mm, chanfro em V (ângulo de 60°±5°, nariz de 1~2mm); para espessura de 20~40mm, chanfro em X (soldagem dupla face para reduzir deformação); para espessura >40mm, chanfro em U (garantindo penetração total na raiz). O reforço da solda de topo deve ser controlado entre 0~3mm; reforços excessivos devem ser esmerilhados.

Junta em T — A junta em T entre a alma e a mesa da viga principal é uma das soldas mais críticas em pontes rolantes e pórticos. Para vigas principais com Classe de Funcionamento A5 e acima, devem ser utilizadas soldas de filete de penetração profunda ou soldas de filete com chanfro, garantindo que a perna da solda não seja inferior a 0,7 vezes a espessura da alma. Quando a espessura da alma for ≥12mm, deve ser aberto chanfro unilateral ou bilateral (profundidade ≥4mm) para assegurar a penetração total na raiz. A garganta efetiva da junta em T não deve ser inferior ao valor de cálculo.

Junta de canto e Junta sobreposta — A perna da solda de filete entre placas de reforço e a alma deve ser de 0,5~0,7 vezes a espessura da alma (mínimo de 4mm). O comprimento de sobreposição em juntas sobrepostas não deve ser inferior a 5 vezes a espessura da chapa mais fina. As extremidades das soldas de filete devem ser contornadas (soldagem de envolvimento), com comprimento de envolvimento não inferior a 2 vezes a perna da solda.

Controle do processo de soldagem

A norma estabelece requisitos quantitativos para o controle dos parâmetros críticos durante o processo de soldagem:

Temperatura de Pré-Aquecimento e Temperatura entre Passes — Quando a espessura do metal base for ≥40mm ou a Temperatura Ambiente for inferior a 0°C, é obrigatório realizar o pré-aquecimento antes da soldagem. A Temperatura de Pré-Aquecimento recomendada é: Q235B (≈S235JR) entre 80~120°C, Q355B (≈S355JR) entre 100~150°C, e Q420 entre 120~180°C. A temperatura entre passes (temperatura do metal base entre cordões adjacentes) não deve ser inferior à temperatura de pré-aquecimento nem exceder 230°C. A zona de pré-aquecimento abrange 100mm de cada lado do Cordão de Solda. A medição deve ser efetuada com termómetro de superfície (infravermelho ou de contacto) a 50mm do Cordão de Solda.

Energia de Soldagem (Input Térmico) — A energia de soldagem é calculada por Q=U·I/v (U = Tensão em V, I = Corrente em A, v = velocidade de soldagem em cm/min). Uma energia demasiado baixa pode originar microestruturas endurecidas (risco de fissuração a frio), enquanto uma energia excessiva compromete a Tenacidade do Cordão de Solda. A Norma recomenda os seguintes intervalos de energia para processos comuns: Soldagem por Arco Submerso Q=20~45kJ/cm, soldagem com proteção gasosa CO₂ Q=10~25kJ/cm, e soldagem com eletrodo de soldagem revestido Q=10~20kJ/cm. Os valores específicos devem ser definidos com base no registro de qualificação de procedimento de soldagem (WPQR).

Sequência de Soldagem — A soldagem da Viga Principal deve seguir o princípio de minimização da Distorção de Soldagem: soldar primeiro a solda de filete entre a Alma e a mesa inferior (induzindo uma Contra-flecha na Viga Principal), depois a solda de filete entre a Alma e a mesa superior, e por fim as placas de reforço internas. Durante a soldagem, deve ser utilizada a técnica de soldagem em retrocesso (segmentos de 300~500mm) ou soldagem alternada, de modo a dispersar a entrada de calor. As quatro soldas de filete longitudinais da viga caixão devem ser executadas simetricamente por dois soldadores.

Tratamento de Desidrogenação Pós-Soldagem — Para Cordão de Solda em Aço de alta resistência com espessura ≥60mm, deve ser realizado imediatamente após a soldagem um tratamento de desidrogenação (manter a 200~250°C durante 2~4h seguido de arrefecimento lento), de forma a prevenir a fissuração a frio.

Aceitação da Qualidade da Solda e Critérios de Defeitos

A norma define os critérios de aceitação da qualidade do cordão de solda e os critérios de aceitação de defeitos:

Inspeção visual — Todos os cordões de solda devem ser submetidos a 100% de inspeção visual. Critérios de aceitação: a superfície do cordão de solda não deve apresentar trincas, falta de fusão, sobremontagem ou mordedura (profundidade de mordedura ≤0,3mm para soldas de Grau I, ≤0,5mm para Grau II e ≤0,8mm para Grau III), nem porosidade superficial (porosidade não permitida em soldas de Grau I e II; para Grau III, no máximo 3 poros por 100mm de comprimento, com diâmetro ≤1,5mm). As dimensões externas do cordão de solda devem estar dentro de ±2mm das dimensões de projeto.

Ensaio não destrutivo — Soldas de Grau I devem ser submetidas a 100% de Ensaio Ultrassônico (UT) mais 10% de ensaio radiográfico (RT) como verificação complementar; soldas de Grau II a 100% de UT; soldas de Grau III apenas inspeção visual. Os critérios de aceitação para UT seguem a norma ISO 11666: Grau I — aceitável no Grau II (defeitos lineares não permitidos); Grau II — aceitável no Grau II. Os critérios de aceitação para RT seguem a norma ISO 10675-1: Grau I — aceitável no Grau II; Grau II — aceitável no Grau III.

Propriedades mecânicas — Requisitos de desempenho para o corpo de prova do registro de qualificação de procedimento de soldagem (WPQR): resistência à tração não inferior ao limite inferior do valor característico do metal base; ensaio de dobramento (d=4a, 180°) sem trincas; energia de impacto KV₂ (-20°C) não inferior a 27J (soldas de Grau I) ou 20J (soldas de Grau II). Exame metalográfico macroscópico: sem trincas, sem falta de fusão, sem inclusão de escória, porosidade não superior a 2%.

Retrabalho de defeitos — Cordões de solda não conformes podem ser retrabalhados, com um máximo de 2 retrabalhos na mesma localização. Antes do retrabalho, o defeito deve ser removido (por goivagem com arco de carbono ou esmerilhamento) e a remoção completa do defeito deve ser confirmada antes da nova soldagem. A área retrabalhada deve ser submetida a novo ensaio UT e deve ser registado o retrabalho. O segundo retrabalho requer aprovação do responsável técnico. A Oficina de soldagem da Kelude Indústrias Pesadas cumpre rigorosamente esta norma, mantendo uma taxa de aprovação na primeira inspeção das soldas superior a 96% para todas as soldas de Grau I.

Tabela Comparativa de Parâmetros de Soldagem para Estrutura de Aço

A tabela comparativa abaixo apresenta a configuração dos parâmetros essenciais para a soldagem de estrutura de aço, servindo de referência para a seleção e utilização.

Perguntas frequentes