Como soldar aço inoxidável?

Soldabilidade de diferentes graus de aço inoxidável

Recomenda-se consultar o fornecedor do metal de base ou do fio de adição relativamente aos eventuais requisitos de soldabilidade, os quais dependerão do material selecionado. Na tabela seguinte, apresentam-se as recomendações genéricas para os graus de aço inoxidável mais utilizados.

Aspetos a ter em consideração na soldadura de aço inoxidável

Para garantir a máxima qualidade e evitar falhas operacionais, siga este checklist prático dividido em três etapas de trabalho:

1. Antes da soldadura
   • Preparação da junta: ajuste a folga da raiz e o ângulo da junta para garantir uma boa penetração. Para os aços duplex, recomenda-se uma folga de raiz mais larga.
   • Limpeza rigorosa: limpe minuciosamente a junta e o metal de base antes de iniciar o trabalho. Utilize exclusivamente escovas de aço inoxidável para esta tarefa.
   • Temperatura: regra geral, o pré-aquecimento não é recomendado para aços inoxidáveis.
   • Consumíveis: use sempre elétrodos perfeitamente secos. Se necessário, seque os elétrodos revestidos numa estufa a 250-350 °C durante duas horas.
2. Durante a soldadura
   • Aporte térmico: a energia linear introduzida deve estar estritamente adequada à espessura da chapa e ao método de soldadura utilizado.
   • Abertura do arco: evite abrir o arco elétrico fora da junta. Os pontos de abertura acidental na superfície da chapa podem atuar como focos de iniciação para fissuras e corrosão por picadas (pitting).
   • Proteção gasosa: é obrigatório garantir uma boa proteção gasosa no passe de raiz. Os gases adequados são o árgon (Ar) de elevada pureza ou misturas específicas contendo N₂ e H₂.
   • Técnica: deve evitar-se a oscilação excessiva da tocha, pois este movimento em ziguezague pode resultar num aporte térmico demasiado elevado.
3. Depois da soldadura
   • Tratamento de superfície: uma limpeza pós-soldadura completa é essencial para obter uma boa resistência à corrosão. É preciso remover toda a escória e o óxido na zona fundida e em redor desta.
   • Escovagem mecânica: a escovagem tem de ser feita manualmente e apenas com escovas de aço inoxidável. O uso de escovas rotativas motorizadas deve ser evitado, pois pode provocar microfissuras no metal depositado.
   • Tratamento térmico: normalmente, não é necessário qualquer tratamento térmico subsequente. O alívio de tensões deve mesmo ser evitado, uma vez que pode causar a fragilização do aço e do metal depositado.
   • Polimento seguro: ao polir, utilize sempre um disco abrasivo novo. As partículas microscópicas de ferro retidas num disco usado podem ser cravadas no aço inoxidável, iniciando o processo de corrosão.

Dica de especialista contra a contaminação cruzada:

Antes do processo de soldadura, a limpeza mecânica rigorosa da junta é obrigatória para remover óxidos e gorduras. No entanto, nunca utilize uma escova de aço que tenha sido previamente usada em aço ao carbono. Partículas microscópicas de ferro comum ficarão incrustadas na superfície do aço inoxidável. Isto provocará contaminação metalúrgica e focos de corrosão, localizada, durante a sua utilização, deitando a perder toda a eficácia do gás de proteção.

Gestão térmica e proteção de raiz

Controlar a deformação (empenamento)

O aço inoxidável possui características físicas particulares: retém o calor durante mais tempo e expande-se mais do que o aço ao carbono, sendo altamente propenso a empenamentos. A solução reside na gestão da energia linear de soldadura. Utilizar parâmetros de alta eficiência aumenta a velocidade de avanço, diminuindo o tempo de exposição térmica e o aporte de calor na peça.

Proteção de raiz (Back Purging)

Nas uniões topo a topo, como por exemplo em tubagens, a parte de trás do cordão de soldadura (a raiz) fica exposta ao oxigénio do ar. Sem proteção adequada, o metal fundido sofre uma oxidação violenta, originando uma superfície negra e porosa com pouca qualidade.

Para evitar esta falha grave, a execução da purga de raiz (backing gas) é obrigatória. Para isso, injeta-se um gás inerte (como o árgon puro) no interior das peças antes de iniciar o trabalho e ao longo de toda a operação, criando uma barreira protetora que isola o banho de fusão do ar atmosférico.

Os processos mais comuns para soldar aço inoxidável

1. Soldadura TIG (GTAW)

O processo TIG é normalmente o mais utilizado para soldar aço inoxidável, sendo a escolha de excelência para espessuras mais finas. Ao contrário do processo MAG, o fornecimento de calor não está associado à fusão do metal de adição, permitindo ao soldador um controlo independente e preciso do banho. Para o sucesso deste processo, a solução padrão da Air Liquide é o ARCAL™ Prime (árgon puro), o padrão global de pureza que garante um arco elétrico perfeitamente estável, um banho calmo e cordões totalmente isentos de salpicos ou porosidades.

Para aplicações específicas de alta performance, existem ainda outras opções gasosas alternativas no mercado:

• Misturas árgon/hidrogénio: o hidrogénio atua como um gás ligeiramente redutor, aumentando a energia do arco. É ideal para aumentar a velocidade de avanço e obter cordões mais limpos em aços austeníticos. Nota: Estas misturas são estritamente proibidas em aços ferríticos, martensíticos ou duplex.
• Misturas árgon/hélio: o hélio, amplamente compatível com os aços inoxidáveis, melhora significativamente a fluidez e a transferência térmica em espessuras médias a elevadas.

2. Soldadura MAG (GMAW)

Recomendado para projetos que exigem alta produtividade e elevadas taxas de deposição em espessuras médias e estruturais. O aço inoxidável é extremamente sensível à oxidação do crómio e à captação de carbono no banho de fusão, o que prejudica a sua resistência à corrosão. Por isso, as misturas convencionais de MAG para aço ao carbono, que têm um alto teor de CO₂, são totalmente proibidas neste material. A solução ideal é o ARCAL™ Chrome (árgon com apenas 2% de CO₂), que oferece o equilíbrio perfeito: estabiliza o arco, melhora a fluidez do metal líquido e mantém o teor de carbono sob rigoroso controlo normativo.

3. Soldadura com elétrodo revestido (MMA / SMAW)

É perfeitamente possível soldar aço inoxidável utilizando o processo de soldadura por arco com elétrodos revestidos. Os equipamentos de soldadura MMA (para soldadura por arco) permitem trabalhar com este material de forma simples e flexível. Para isso, é fundamental ter em consideração o grau (nuance) do aço inoxidável no momento de selecionar o elétrodo adequado (seja de revestimento rutílico ou básico), garantindo que a composição do núcleo metálico e do fluxo coincide com as propriedades da liga base.

4. Outras técnicas: Plasma e Laser

Para alta produtividade e automação, a soldadura por plasma (PAW) ou a laser (LBW) oferece uma densidade de energia focalizada que minimiza drasticamente a Zona Afetada pelo Calor (ZTA), resultando em velocidades de soldadura muito elevadas e em deformações térmicas mínimas. O processo de plasma utiliza um jato constrito que atinge temperaturas extremas, até 20 000 °C, e, devido à estreiteza do jato, exige sempre uma proteção gasosa anular suplementar para o banho de fusão.

Recomendações finais de execução

Os processos de soldadura TIG e MAG são os mais utilizados para este tipo de material. Recomenda-se a utilização de árgon, bem como de misturas de gases que permitam melhorar os desempenhos em função das nuances e dos desempenhos desejados.

Sabia que?
A utilização de metal de adição (sob a forma de vareta em TIG ou arame em MAG), bem como de gás de proteção para soldar, é, em muitos casos, necessária. Para fazer a escolha certa, recomendamos que consulte o seu fornecedor de metal de adição e de gás, especificando o processo escolhido, a fim de definir o binómio ideal para o sucesso do seu projeto de soldadura.

A Air Liquide e a sua equipa de especialistas em gases estão à sua inteira disposição para o ajudar a definir o gás ideal para as suas necessidades de soldadura de aço inoxidável de forma a garantir o sucesso do seu projeto.