Entendendo Porosidade na Soldagem: Causas, Detecção e Técnicas de Prevenção

O que é Porosidade na Soldagem?

Porosidade de solda é um defeito de soldagem causado pela absorção de gases nitrogênio, oxigênio e hidrogênio presos no banho de solda fundido e liberados durante a solidificação, causando bolsas ou poros na superfície ou dentro do cordão. A porosidade pode ocorrer na superfície de uma solda ou dentro do cordão de solda.

A absorção de nitrogênio e oxigênio no banho de solda geralmente é devida a proteção gasosa inadequada. A porosidade pode ser aleatória: orientada aleatoriamente, distâncias irregulares. Também pode ser isolada: espaçada a 2,5 cm (1 polegada) de todos os lados.

Porosidade é a presença de cavidades no metal de solda causadas pelo aprisionamento de gás liberado do banho de solda à medida que solidifica. A porosidade pode assumir várias formas:

• Porosidade Distribuída – Poros distribuídos por toda a solda.
• Poros de Ruptura Superficial – Poros que rompem a superfície.
• Wormhole (Buraco de verme) – Poros alongados que aparecem semelhante a padrão de espinha de peixe no radiograma.
• Crater Pipes (Tubos de cratera) – Cavidade de contração no final do cordão de solda causada por contração durante a solidificação.

Causa e prevenção de defeitos na soldagem

1. Porosidade distribuída e poros superficiais

Porosidade distribuída é normalmente encontrada como poros finos por todo o cordão de solda. Poros de ruptura superficial geralmente indicam grande quantidade de porosidade distribuída. É causada pela absorção de nitrogênio, oxigênio e hidrogênio no banho de solda fundido, que é então liberado na solidificação ficando preso no metal de solda.

A absorção de nitrogênio e oxigênio no banho de solda geralmente origina-se de proteção gasosa inadequada. Apenas 1% de entrada de ar no gás de proteção causará porosidade distribuída e maior que 1,5% resulta em poros de ruptura superficial grosseiros. Vazamentos na linha de gás, taxa de fluxo de gás muito alta, correntes de ar e turbulência excessiva no banho de solda são causas frequentes de porosidade.

Hidrogênio pode originar-se de várias fontes, incluindo umidade de eletrodos, fundentes ou superfície da peça inadequadamente secos. Graxa e óleo na superfície da peça ou arame de adição também são fontes comuns de hidrogênio.

Revestimentos superficiais como primers e tratamentos de superfície como revestimentos de zinco podem gerar quantidades copiosas de fumaça durante a soldagem. O risco de aprisionar o gás evoluído será maior em juntas T do que juntas de topo, especialmente ao fazer solda de filete em ambos os lados.

Menção especial deve ser feita aos chamados primers "soldáveis" (baixo zinco). Não deve ser necessário remover os primers, mas se a espessura do primer exceder a recomendação do fabricante, porosidade provavelmente resultará, especialmente ao usar processos de soldagem diferentes de MMA.

Como prevenir porosidade distribuída e poros superficiais?

A fonte de gás deve ser identificada e removida da seguinte forma:

Entrada de ar (Air entrainment)

• Vede qualquer vazamento de ar
• Evite turbulência no banho de solda
• Use material de adição com nível adequado de desoxidantes
• Reduza taxa de fluxo de gás excessivamente alta
• Evite correntes de ar

Hidrogênio

• Seque o eletrodo e o fundente
• Limpe e desengordure a superfície da peça

Revestimentos superficiais

• Limpe as bordas da junta imediatamente antes da soldagem
• Verifique se o primer soldável está abaixo da espessura máxima recomendada

2. Wormholes (Buracos de verme)

Caracteristicamente, wormholes são poros alongados que produzem aparência de espinha de peixe no radiograma. Wormholes indicam grande quantidade de gás sendo formada que é então aprisionada no metal de solda solidificando.

Gás excessivo será formado de contaminação superficial grave ou revestimentos de tinta ou primer muito espessos. Aprisionamento é mais provável em fendas como o espaço sob o membro vertical de uma junta T horizontal-vertical, que é soldada com filete em ambos os lados.

Ao soldar juntas T em chapas primadas, é essencial que a espessura do revestimento na borda do membro vertical não esteja acima do máximo recomendado pelo fabricante, tipicamente 20 µm, através de excesso de pulverização (overspray).

Como prevenir Wormholes?

Eliminar o gás e as cavidades previne wormholes.

Geração de gás

• Limpe as superfícies da peça no local e adjacente a onde a solda será feita
• Remova qualquer contaminação superficial, em particular óleo, graxa, ferrugem e resíduos de operações de END
• Remova quaisquer revestimentos superficiais da área da junta para expor material brilhante
• Verifique se a espessura do primer está abaixo do máximo do fabricante

Geometria da junta

• Evite geometria de junta que crie cavidade

3. Crater Pipe (Tubo de cratera)

Um crater pipe forma durante a solidificação final do banho de solda e é frequentemente associado a alguma porosidade de gás.

Esta imperfeição resulta da contração na solidificação do banho de solda. Consequentemente, condições que exageram a mudança de volume líquido para sólido promoverão sua formação. Extinguir o arco de soldagem resultará na solidificação rápida do banho de solda.

Na soldagem TIG, técnicas autogênicas, ou parar o arame de solda entrando no banho de solda antes de extinguir o arco de soldagem, afetarão a formação da cratera e podem promover imperfeição de tubo.

Como prevenir Crater Pipes?

Imperfeição de crater pipe pode ser prevenida controlando a taxa na qual o arco de soldagem é extinto ou pela técnica do soldador manipulando o arco de soldagem e o arame de solda.

Remoção de parada

• Use aba de escape (run-off tag) para permitir que o arco de soldagem seja extinto fora da junta soldada
• Remova por retífica o crater pipe da parada do cordão antes de continuar com o próximo eletrodo ou depositar o cordão de solda subsequente

Técnica do soldador

• Reduza progressivamente a corrente de soldagem para reduzir o tamanho do banho de solda (use funções slope-down ou crater fill)
• Adicione material de adição (TIG) para compensar a contração do banho de solda

Como corrigir porosidade em soldas?

Mesmo com todas as diferentes maneiras de prevenir porosidade, sempre haverá uma pequena chance de aparecer em suas soldas. Felizmente, porosidade pode ser corrigida sob certas circunstâncias.

Você primeiro precisa detectar a presença de porosidade usando penetrante ou técnica de inspeção por partículas magnéticas, como radiografia ou inspeção ultrassônica (para imperfeições subsuperficiais). Poros pequenos, especialmente em seções grossas, são difíceis de detectar.

A própria porosidade não pode ser exatamente corrigida. Em vez disso, você pode corrigir a solda removendo o desbaste localizado ou retificando. Isso apenas se a porosidade estiver contida, no entanto. Se for generalizada, você precisa remover a solda inteira, preparar a junta novamente e soldar de acordo com o procedimento de soldagem.

Quanta porosidade é aceitável em uma solda?

Não há resposta geral verdadeira para esta pergunta, pois depende do seu código de construção de soldagem. Dito isso, a Sociedade Americana de Soldagem (AWS) exige o seguinte: diâmetros de porosidade visível devem ser 3/8 polegadas (ou 9,4 mm) ou menos, em qualquer polegada linear da solda, e 3,4 polegadas (ou 19 mm) em um comprimento de 12 polegadas (305 mm) da solda.

Quando em dúvida, você precisa verificar seu código de construção de soldagem e refazer a solda.