Interpretação da norma AWS D1.1 «Norma de Soldadura de Estruturas Metálicas»
📌AWS D1.1 «Norma de Soldadura de Estruturas Metálicas»Trata-se de uma norma técnica importante no domínio das gruas. Esta norma, elaborada pela Sociedade Americana de Soldadura (AWS), é a norma técnica mais conceituada a nível mundial no domínio da soldadura de estruturas metálicas. A norma define de forma sistemática os requisitos relativos à avaliação dos processos de soldadura de elementos de estruturas metálicas, à certificação de qualificações dos soldadores, ao projeto das soldaduras e aos requisitos de inspeção e aceitação, constituindo a principal norma de referência para a soldadura de estruturas metálicas de gruas.
Esta norma fornece uma base técnica uniforme aos projetistas, organismos de inspeção e utilizadores. A Krud Heavy Industry cumpre rigorosamente os requisitos técnicos desta norma durante o processo de investigação, desenvolvimento e fabrico dos seus produtos, garantindo a conformidade e a fiabilidade dos equipamentos.
Âmbito de aplicação e posicionamento da norma
A norma AWS D1.1 «Norma de Soldadura de Estruturas de Aço» estabelece principalmente os requisitos técnicos e os indicadores de segurança relativos à soldadura de estruturas de aço de gruas, sendo aplicável a todos os tipos de máquinas de elevação com capacidade nominal igual ou superior a 0,5 t. Esta norma abrange não só as fases de conceção e fabrico de equipamentos novos, como também apresenta orientações técnicas claras para a inspeção, manutenção e remodelação de equipamentos em serviço. Como componente essencial do sistema de normas para guindastes, esta norma está em conformidade com a série EN 13001, a norma ISO 4309 e outras normas, constituindo, em conjunto, um sistema completo de especificações técnicas. Os parâmetros técnicos e os requisitos relativos aos coeficientes de segurança explicitados na norma proporcionam aos projetistas uma base de conceção clara, além de fornecerem critérios de avaliação quantificáveis para os ensaios de tipo e as inspeções de saída de fábrica realizados por organismos de inspeção independentes.
Sistema de parâmetros técnicos essenciais
De acordo com as especificações técnicas da norma AWS D1.1, a conceção e o fabrico de estruturas de aço soldadas têm de cumprir uma série de requisitos técnicos rigorosos. A determinação destes parâmetros baseia-se numa grande quantidade de dados experimentais e na teoria da engenharia de segurança, abrangendo todo o processo, desde a seleção dos materiais até à conceção da estrutura. O intervalo de valores dos coeficientes de segurança previsto na norma tem em conta, de forma adequada, a vida útil em condições de fadiga e as condições de carga limite dos equipamentos de elevação em condições de trabalho adversas. Na aplicação prática em engenharia, os projetistas devem selecionar a combinação adequada de parâmetros com base em fatores como o nível de serviço do equipamento, o estado de carga e o ambiente de utilização. As fichas técnicas a seguir apresentam os indicadores técnicos essenciais desta norma:
Análise comparativa dos parâmetros técnicos essenciais
A tabela comparativa que se segue apresenta uma comparação sistemática entre os parâmetros essenciais estabelecidos pela norma AWS D1.1 e a experiência prática geral da engenharia. Os dados apresentados na tabela correspondem aos valores previstos nas disposições obrigatórias ou recomendadas da norma, pelo que se recomenda a sua aplicação rigorosa na fase de conceção, seleção e inspeção de saída de fábrica.
| Projeto | Requisitos técnicos | Nota explicativa |
|---|---|---|
| Qualificações em soldadura | Aprovação no exame de certificação AWS D1.1 | Renovação a cada 2 anos; em caso de interrupção de 6 meses, é necessário voltar a fazer o exame |
| Classificação das soldaduras | Classe B (carga dinâmica)/Classe C (carga estática)/Classe D (sem carga) | Viga principal/viga de extremidade de classe B: 100%UT |
| Resistência ao impacto | KV ≥ 27 J (-20 °C) – costura de soldadura + zona de influência térmica | Média das 3 amostras ≥ 27 J; cada uma delas ≥ 20 J |
| Temperatura de pré-aquecimento | O PWPS é determinado com base na espessura da chapa e no grau de restrição | >≥100 °C para 25 mm, ≤250 °C entre camadas |
| Requisitos de NDT | UT 100% – Soldadura principal / MT 20% – Soldadura em ângulo | Realizar 48 horas após a soldadura |
| Gestão de materiais de soldadura | E7018 - Eletrodo com baixo teor de hidrogénio / E71T-1 - Eletrodo com núcleo revestido | Secar a 350 °C durante 1 hora antes da utilização |
Requisitos e periodicidade das inspeções
A norma AWS D1.1 estabelece requisitos claros relativamente às inspeções de saída de fábrica, aos ensaios de tipo e às inspeções periódicas das estruturas de aço soldadas. As inspeções de saída de fábrica devem ser realizadas individualmente pelo departamento de controlo de qualidade nas instalações do fabricante; os equipamentos que passarem na inspeção devem ser acompanhados de um relatório de inspeção detalhado e de um certificado de conformidade. O ciclo de inspeção periódica dos equipamentos em serviço é determinado em função do nível de trabalho e do ambiente de utilização, não devendo, em geral, exceder 12 meses.
| Projeto | Requisitos técnicos | Nota explicativa |
|---|---|---|
| Avaliação do processo de soldadura | Tração + Flexão + Impacto + Macroscópico | Alteração da espessura da chapa e reavaliação do PQR |
| Verificação das qualificações dos soldadores | Período de validade da licença de operação + registo de experiência em soldadura | Verificação mensal do registo de qualificações |
| Inspeção visual da costura de soldadura | Fissuras/retração/sobressalência/saliência de soldadura | Verificar e registar imediatamente após a conclusão de cada etapa |
| Inspecção não destrutiva | Costura principal UT / Costura de canto MT | UT anual / MT mensal / RT novo processo |
Requisitos de segurança operacional e de gestão
No processo de implementação da norma AWS D1.1, as operações de segurança e a gestão quotidiana assumem um papel fundamental. A norma salienta especialmente a importância da qualificação e da formação dos operadores, exigindo que todos os operadores recebam formação especializada e obtenham as qualificações necessárias antes de poderem exercer as suas funções. As entidades utilizadoras do equipamento devem estabelecer um sistema completo de gestão de registos do equipamento, registando detalhadamente todo o processo de instalação, utilização, manutenção e inspeção do mesmo. No que diz respeito aos riscos de segurança detetados, estes devem ser tratados de acordo com o processo de correção previsto na norma, garantindo que o equipamento se mantenha sempre num estado seguro e controlável. Além disso, a norma estabelece requisitos restritivos relativamente à utilização do equipamento em condições de funcionamento extremas.
Perguntas frequentes
P: Quais são os requisitos da norma AWS D1.1 relativamente à avaliação de processos de soldadura (PQR)?
Resposta: A norma exige que, antes da soldadura propriamente dita, seja realizada uma avaliação do processo de soldadura (PQR). As amostras de avaliação devem ser preparadas a partir do material de base e dos materiais de soldadura idênticos aos do produto final, e os parâmetros de soldadura devem estar em conformidade com o procedimento de soldadura (WPS) pré-definido. Os ensaios de avaliação incluem: ensaio de tração (2 amostras, resistência à tração não inferior ao limite inferior do material de base), ensaio de flexão lateral ou flexão frontal/traseira (4 amostras, flexão de 180° sem fissuras), ensaio de impacto (5 amostras, KV ≥ 27 J a -20 °C) e metalografia macroscópica. Após a aprovação da avaliação do PQR, é emitido o WPS, cuja cobertura em termos de espessura das peças soldadas está sujeita a restrições rigorosas.
P: Como se classificam os níveis de qualidade das soldaduras B, C e D?
Resposta: A Classe B aplica-se a soldaduras críticas sujeitas a cargas dinâmicas ou de fadiga, tais como as soldaduras de empalme da alma e das abas da viga principal de uma grua, bem como as soldaduras de ligação das vigas terminais, entre outras. Exige a realização de uma inspeção por ultrassons 100% e apresenta os requisitos mais rigorosos em termos de dimensões permitidas dos defeitos. A classe C aplica-se a soldaduras submetidas a cargas estáticas gerais em estruturas, tais como soldaduras de vigas auxiliares e suportes, sendo submetidas a inspeção por ultrassons 20% por amostragem. A classe D aplica-se a soldaduras não sujeitas a esforços, tais como as soldaduras de corrimões e escadas, sendo realizada apenas uma inspeção visual. As soldaduras de diferentes classes apresentam desvios admissíveis distintos no que diz respeito à altura residual, profundidade de penetração, número de poros e dimensões dos pés de solda.
P: Quais são os requisitos de controlo da temperatura de pré-aquecimento e da temperatura entre camadas?
Resposta: A temperatura de pré-aquecimento é determinada em função da espessura da chapa de material de base e do grau de restrição da junta: quando a espessura da chapa for ≤ 25 mm, o pré-aquecimento mínimo é de 50 °C; quando for > 25 mm, o pré-aquecimento mínimo é de 100 °C. A temperatura entre camadas não deve exceder os 250 °C; caso seja excedida, a soldadura deve ser interrompida até que arrefeça. A largura de pré-aquecimento deve ser de, pelo menos, 100 mm de cada lado da costura de soldadura. A medição da temperatura de pré-aquecimento deve ser efetuada na face posterior da superfície aquecida, a 75 mm da costura de soldadura. No caso de aço de alta resistência (limite de escoamento ≥ 690 MPa) ou de nós com elevado grau de restrição, a temperatura de pré-aquecimento deve ser adequadamente aumentada. O controlo adequado das temperaturas de pré-aquecimento e entre camadas permite prevenir eficazmente a formação de fissuras a frio na costura de soldadura.
P: Quais são os critérios de aceitação para a inspeção não destrutiva da norma AWS D1.1?
Resposta: A inspeção por ultrassons (UT) deve abranger na totalidade as costuras de soldadura de classe B, de acordo com a norma 100%; não são permitidas indicações de defeitos lineares com comprimento superior a t/2 (sendo t a espessura da chapa); os defeitos pontuais são aceites com base na taxa de área. A inspeção por partículas magnéticas (MT) deve ser realizada por amostragem nas costuras de canto, não sendo permitida qualquer indicação linear. A inspeção deve ser realizada 48 horas após a soldadura, para permitir o desenvolvimento completo de eventuais fissuras tardias. Os operadores de UT devem possuir uma certificação de nível II ou superior da ASNT ou da AWS. Todos os registos de ensaios não destrutivos (NDT) devem incluir o número da soldadura, a localização da inspeção, o tipo de defeito, as dimensões e os resultados da avaliação.
🔧 Krude Heavy Industry — Especializada na conceção e fabrico de gruas, os nossos produtos cumprem rigorosamente o sistema de normas AWS D1.1, oferecendo serviços que abrangem todo o ciclo de vida, desde a conceção do projeto, passando pelo fabrico e instalação, até à manutenção pós-venda. Se desejar saber mais sobre a aplicação específica desta norma nos nossos produtos, não hesite em contactar a nossa equipa técnica para obter documentação técnica detalhada.
