“Soldagem TIG injetada de tubos de aços inoxidáveis tem por objetivo proporcionar uma atmosfera inerte para a solidificação da solda e assim reduzir o grau de oxidação da face interna da junta soldada, uma vez que esta oxidação causa a redução da resistência à corrosão e formação de biofilme na região da solda.”
O código ASME BPE apresentou diferentes graus de descoloração (ou oxidação) da face interna de tubos de aços inoxidáveis soldados pelo processo TIG, conforme mostra a Figura 1. O objetivo é esclarecer que, quanto mais “clara” a solda, melhor desempenho ela terá pois seu grau de passivação será maior, ou seja, mais resistente em aplicações sanitárias e/ou corrosivas.
Figura 1. Tubo AISI 316L com acabamento interno polido mecanicamente e cortado em “meia-cana” para a observação da descoloração da raiz da solda em função do teor de oxigênio, sendo: #1 e #2 - 10 ppm O2, #2 – 25 ppm O2, #3 – 35 ppm O2, #4 – 50 ppm O2, #5 – 80 ppm O2. (Fonte: ASME BPE-2014).
O backing gas (purga) da tubulação tem por objetivo eliminar a quantidade volumétrica de oxigênio dentro do tubo no momento da soldagem. Se bem sucedido o backing gas, a solda é solidificada em uma atmosfera inerte com baixíssimo nível de O2 e assim a descoloração será mínima. O tratamento de passivação química posterior à soldagem gera uma superfície passivada e resistente contra a formação de biofilme e corrosão.
Por outro lado, uma solda mal executada com descoloração elevada (geralmente igual ou maior que 5 na classificação AWS D18.2, ver Figura 2) vai gerar uma superfície não-passivada que favorece a formação de biofilme e sofre com corrosão localizada, como intergranular e por pite.
A Figura 2 apresenta a classificação visual da descoloração de solda desenvolvida pela American Welding Society (AWS)
Figura 2. Classificação do nível de descoloração determinado pela norma AWS D18.2.
O grau de descoloração está relacionado com o nível de oxigênio na tubulação no momento da soldagem e, portanto, a classificação visual do grau de descoloração AWS D18.2 pode ser controlado pelo nível de O2 em ppm, conforme mostra a Tabela 2.
O desempenho otimizado da soldagem TIG injetada depende da combinação de vários fatores, como pressão e vazão de purga, uso de purgadores para reduzir o volume a ser injetado, turbulência do gás dentro do tubo (mistura entre Ar e O2), uso de medidores de oxigênio, entre outros.
Tabela 1. Grau de descoloração da raiz da solda.
Coloração nº. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Nível de oxigênio (ppm) | <10 | <25 | <50 | <100 | <200 | <500 | <1000 | <5000 | <12500 | <25000 |
Uma forma de avaliar o grau de passivação da superfície de aço inoxidável é através do potencial de pitting (Epit), que define a resistência da superfície à nucleação de pite, e isto somente ocorre quando o filme passivo é dissolvido localmente. Veja na Tabela 2 que uma junta soldada com baixo nível de O2 obteve a maior resistência de passivação. Ainda, o acabamento superficial eletropolido aumentou a resistência do filme passivo na junta soldada.
Tabela 2. Relação entre o nível de descoloração e tratamento de superfície com a resistência à corrosão por pite.
Descrição da amostra soldada | Potencial critico de pitting (mV vs. SCE) - Epit |
Solda com 20 pm O2 / eletropolido | 728 |
Solda com 50 pm O2 / eletropolido | 455 |
Solda com 20 pm O2 / eletropolido / passivado | 841 |
Solda com 50 pm O2 / eletropolido / passivado | 451 |
Solda com 80 pm O2 / eletropolido / passivado | 385 |
Nota: Quantificação da resistência à corrosão pela técnica eletroquímica de polarização potenciodinâmica ciclíca (CPP). Quanto maior o valor de Epit, mais resistente é a superfície.
E ensaios destrutivos (ENDs) convencionais não são capazes e identificar defeitos metalúrgicos provenientes da soldagem “mal” realizada. E como fazer a avaliação?
Neste link foi dado uma breve explicação sobre como avaliar a qualidade metalúrgica in-situ de tubulações e equipamentos em aços inoxidáveis
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