Todos direitos reservados. Qualquer parte desta obra pode ser reproduzida, desde que citada a fonte. Livro Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1a ed. 1997.
Luiz Gimenes Jr.
Características
O tratamento térmico em metais é um conjunto de operações envolvendo aquecimento, tempo de permanência em determinadas temperaturas e resfriamento sob condições controladas, com o objetivo de melhorar as propriedades do material ou conferir-lhe características pré-determinadas.
Tipos de tratamento térmico
Os principais tipos de tratamento térmico associados às operações de soldagem são: recozimento; normalização; revenimento; solubilização; têmpera; pré-aquecimento; pós-aquecimento e alívio de tensões.
recozimento
O recozimento consiste no aquecimento da peça até uma temperatura onde haja recristalização e/ou transformação em uma nova fase.
Para os aços, a permanência na temperatura de patamar durante um determinado tempo serve para homogeneizar a austenita e deve ser seguido de resfriamento lento, geralmente no próprio forno. Os principais objetivos a serem alcançados por este tratamento são: reduzir a dureza do metal; melhorar a usinabilidade; remover o encruamento; aliviar tensões internas e homogeneizar a microestrutura de peça.
normalização
A normalização é um tratamento para aços que consiste em aquecer o material a uma temperatura um pouco acima da austenitização e resfriá-lo ao ar, com o intuito de refinar o grão e aumentar sua resistência mecânica.
revenimento
O revenimento é um tratamento para aços que consiste no aquecimento da peça sob temperaturas entre 450 e 750°C e na permanência no forno por período de 30 minutos a quatro horas, seguido de resfriamento controlado.
O revenimento é um tratamento térmico aplicado quando se deseja aliviar tensões internas e aumentar a tenacidade, isto é, diminuir a fragilidade do material de peças nas quais tenham sido produzidas microestruturas martensíticas.
Em algumas ligas de alumínio faz-se um envelhecimento, sob temperaturas de 100 a 200°C, a fim de restaurar a zona afetada pelo calor (ZAC) e aumentar a resistência mecânica afetada pela solda, de modo a deixar a região menos dura.
solubilização
A solubilização é um tratamento térmico que transforma elementos antes precipitados em uma solução noestado sólido, seguido de resfriamento rápido, o suficiente para reter na matrizoselementos da solução, antes prec i pitados.
têmpera
A têmpera consiste no aquecimento da peça até uma temperatura adequada para austenitização do aço, e na permanência do material nesta temperatura durante um determinado tempo para homogeneização da austenita, seguido de refriamento rápido. Os objetivos da têmpera são: endurecer o material; aumentara resistência mecânica; aumentar a resistência ao desgaste; aumentar a resistência ao escoamento.
A peça temperada fica muitof rágil, sendo necessária a aplicação do revenido após a têmpera. Ao conjunto de operações de têmpera e revenimento dá-se o nome de beneficiamento.
pré-aquecimento
O pré-aquecimento consiste em introduzir uma fonte de calor adicional na peça quando se executa uma soldagem; no entanto, muitos não o consideram como um tratamento térmico. O aquecimento pode muitas vezes ser feito em uma faixa de temperatura que varia de seis a doze vezes a espessura da peça e pode ser obtido por vários métodos. O pré-aquecimento tem como objetivo diminuir a velocidade de resfriamento de uma junta soldada, tornando menores as tensões residuais. Em metais com alta condutibilidade térmica, facilita as operações de soldagem. Em aços, favorece a difusão do hidrogênio e reduz a ocorrência de zonas afetadas pelo calor com altos níveis de dureza.
Os principais parâmetros para especificar um pré- -aquecimento são: a espessura da peça, a natureza da composição química e condições metalúrgicas do metal, o nível de restrição a que a junta está sendo submetida e também o processo de soldagem e seu aporte de energia.
pós-aquecimento
O pós-aquecimento é responsável pela eliminação de hidrogênio induzido por processos de soldagem nos aços carbono e de baixa liga. Consiste em aquecer a junta soldada sob temperaturas da ordem de 150°C a 300°C durante um períodode uma a quatro horas, imediatamente após a soldagem, e aproveitando o pré-aquecimento.
As temperaturas e os tempos são diretamente proporcionais à quantidade de liga do material e da espessura. Na maioria dos casos, o pós-aquecimento não provoca alívio de tensões, salvo em materiais que sofreram têmpera ou são suscetíveis a ela; neste caso, o pós-aquecimento pode provocar um abaixamento de dureza, caso as temperaturas e os patamares de revenimento do material estejam próximos aos do pós-aquecimento.
alívio de tensões
O tratamento térmico de alívio de tensões para os aços é o mais empregado e envolve aquecimento abaixo da temperatura crítica de transformação, permanência do material nesse nível por um período de tempo, geralmente proporcional à espessura do material, e resfriamento lento posterior; permite reduzir a um limite mínimo e aceitável as tensões prejudiciais provocadas pelas operações de soldagem, ou mesmo por conformação. Não se deve confundir a operação de alívio de tensões com tratamentos de recozimento, em que as temperaturas são bem mais elevadas, acima da temperatura crítica de transformação do material.
Os benefícios maiores do alivio de tensões são: aumentar a ductilidade, diminuir a dureza e melhorar as condições metalúrgicas da zona afetada pelo calor.
O alívio de tensões depende fundamentalmente da temperatura e do tempo de permanência nessa temperatura; também deve-se levar em consideração a resistência mecânica e a composição química do material.
O aquecimento localizado provoca tensões de tração e de compressão nas adjacências de uma junta soldada. Para reduzir as tensões provocadas pelas contrações do metal depositado após a soldagem, faz-se o tratamento térmico de alívio de tensões.
Na soldagem, o fenômeno da introdução de tensões pode ser descrito pela deposição de um cordão de solda sobre a chapa. A poça de fusão e a fonte de calor juntas provocam um aquecimento localizado na região; a massa, sob a ação da fonte de calor, tende a se expandir e como o metal quente é relativamente dúctil, as tensões de compressão causam deformação local no metal quente.
As adjacências resistem à expansão do material e impedem que a seção se expanda; à medida que a poça de fusão esfria, o metal quente se contrai, as tensões de compressão são anuladas e em seguida transformam-se em tensões de tração no metal frio.
Outra forma de introduzir tensões em níveis indesejáveis em um corpo é através da deformação a frio, como por exemplo a calandragem; além da relação diâmetro/espessura permitida por norma, devem ser obedecidos os requisitos do codigo ASME VIII, muito empregado na indústria.
Aplicações dos tratamentos térmicos
Os tratamentos térmicos devem ser adequados aos materiais em função das características físicas, mecânicas e de propriedades de cada material, além da finalidade da junta soldada.
aços de baixa liga
A soldagem dos aços de baixa liga requer cuidados especiais, uma vez que esses materiais são temperáveis por causa da adição de elementos de liga, a exemplo de cromo, molibdênio, níquel e vanádio, além do carbono. Esses materiais têm suas ZACs suscetíveis ao endurecimento, e portanto, as faixas de pré-aquecimento são geralmente mais elevadas que as dos aços carbono.
Para os aços de construção mecânica mais usuais da indústria, indicam-se as faixas de espessura mais comuns.
O alívio de tensões é obrigatório após as operações de soldagem de aços de construção mecânica e deve ser feito conforme a norma ASME VIII na faixa de 580°C a 620°C, com uma hora de permanência da temperatura para cada polegada (25,4mm) de espessura, nas duas primeiras polegadas e 15 minutos para cada polegada suplementar; o alívio deve ser feito de preferência
imediatamente após a soldagem; caso não seja possível, fazer um pós-aquecimento a 50°C acima da temperatura máxima de pré-aquecimento empregada, com um patamar de permanência de uma a quatro horas, seguido de resfriamento lento.
aços carbono
Na soldagem de aços carbono devem ser tomadas várias medidas para se obter um resultado satisfatório; uma das operações é o pré-aquecimento, que é imprescindível apesar de encarecer o produto e alongar o tempo de fabricação.
O pré-aquecimento em aços carbono, normalizado pelo SAE, é utilizado quando se solda pelos processos com eletrodo revestido, MIG/MAG e com arame tubular; também é utilizado nos processos por arco submerso e TIG, que têm aporte de calor mais elevado. Como um dos princípios do pré-aquecimento é diminuir a velocidade de resfriamento, o aporte de calor faz com que a taxas de resfriamento sejam diminuídas, e portanto é possível usar temperaturas inferiores às sugeridas na fórmula
A validade para materiais é SAE 1020 a 1065 e as espessuras devem estar acima de 25mm até 300mm.
aços inoxidáveis
O pré-aquecimento é desnecessário nos aços inoxidáveis austeníticos, porque trincas por hidrogênio não ocorrem nesses materiais. No caso de soldagem de aços inoxidáveis martensíticos, o pré-aquecimento e o alívio de tensões são obrigatórios, a fim de tornar a zona afetada pelo calor menos frágil e menos sujeita a trincas.
Os aços inoxidáveis podem sofrer vários tipos de tratamento térmico após a soldagem; os mais importantes são: redistribuição de tensões, alívio de tensões parcial, alívio de tensões pleno e solubilização.
redistribuição de tensões nos aços inoxidáveis
A redistribuição de tensões nos aços inoxidáveis situa-se na faixa de temperatura entre 290 e 425°C, abaixo da faixa de sensitização; é aplicável para peças soldadas ou deformadas em até 30%.
Com este tratamento térmico há uma significativa redistribuição dos picos de tensões e um aumento dos limites de tensão e escoamento; a precipitação e a sensitização intergranular não são problema para os graus de aços inoxidáveis envelhecidos com alto teor de carbono.
alívio de tensões parcial nos aços inoxidáveis
No alívio de tensões parcial, as temperaturas giram entre 425 e 595°C; este tratamento térmico é adequado para minimizar distorções provocadas por usinagem ou entre operações de soldagem e antes das operações de usinagem. Somente deve ser empregado para os graus baixo carbono L e os estabilizados 321 e 347.
alívio de tensões pleno nos aços inoxidáveis
O alívio de tensões pleno nos aços inoxidáveis está entre 815 e 870°C; é ocasionalmente necessário para alívio de aproximadamente 90% da tensões, mas somente quando se tratar dos graus baixo carbono L e os estabilizados 321 e 347. Peças sujeitas ao tratamento térmico nesta faixa de temperatura não mostraram sensitização, quando submetidas a testes de susceptibilidade à corrosão, de acordo com ASTM A262.
solubilização nos aços inoxidáveis
O tratamento de solubilização deve ser feito sob temperatura de no mínimo 900°C, durante período de uma a dez horas. É ocasionalmente empregado em conjuntos soldados, quando sua utilização em trabalho for na faixa de 400 a 900°C. O objetivo da solubilização é a aglomeração dos carbetos para a prevenção de precipitação intergranular de carbetos; tal como no alívio pleno, conseguem-se bons resultados de susceptibilidade à corrosão intergranular, de acordo com ASTM A262.
No caso de ferro fundido cinzento, aconselha-se o alívio de tensões parcial e redução de dureza de no máximo 30%, com um patamar de 480°C e resfriamento em ar calmo. Uma temperatura de 590°C durante uma hora com resfriamento em ar calmo reduz substancialmente as tensões e a dureza. Para máxima redução de dureza na ZAC, promover aquecimento a 900°C e resfriar em forno.
ferro fundido dúctil
O ferro fundido dúctil, quando soldado, deve ter sua ductilidade restabelecida na região da solda; para atingir bons resultados, deve-se promover o alívio de tensões imediatamente após as operações de soldagem, sem deixar esfriar, seguido de resfriamento lento.
Quando se necessita de moderada ductilidade, um aquecimento a 480°C com resfriamento em ar calmo é o suficiente para diminuir a dureza da ZAC e as tensões internas. Caso se necessite de alta ductilidade, deve-se fazer o recozimento aquecendo o material até 900°C a uma taxa máxima de 55°C/hora, para um patamar de uma hora por polegada de espessura; em seguida, resfriar a uma taxa máxima de 55°C/hora, até 260°C e resfriar em ar calmo.
O recozimento sob alta temperatura dissolve os carbetos e transforma a bainita e martensita em austenita. O resfriamento lento favorece a formação de ferrita, perlita e a precipitação de carbono na forma de grafite.
ligas de níquel
Na maioria das ligas de níquel, o pré-aquecimento não é necessário; quando se trata de peças espessas e/ou complexas, pode-se utilizar algum pré-aquecimento de acordo com especificação do fabricante da liga, porque a variedade de ligas é muito grande.
ligas de titânio
As ligas de titânio comercialmente disponíveis não requerem pré-aquecimento.
ligas de magnésio
Quando se trata de ligas de magnésio fundidas, é necessário pré-aquecer as peças a uma temperatura entre 250 e 350°C a fim de evitar trincas no metal de base.
O tratamento térmico em juntas soldadas nas ligas de cobre é necessário quando se exigem boas propriedades de ductilidade; o ciclo térmico obedece a uma subida constante e os patamares são de uma hora por polegada de espessura de depósito de solda. Para eletrodos com depósitos de E CuSn-A e E CuSn-C recomenda-se um tratamento com patamares de 480°C para obter alta ductilidade.
O cobre puro ou as ligas de cobre com pequenas adições de outros elementos têm alta condutibilidade térmica; assim, o pré-aquecimento é necessário para obter boa fusão na junta. Para espessuras menores que 3mm, e dependendo do processo de soldagem e seu calor imposto, o pré-aquecimento não é necessário; com espessuras maiores, o pré-aquecimento pode chegar à casa dos 700°C.
Bronze, bronze-alumínio, monel e latão necessitam de pré-aquecimento a aproximadamente 150°C para que se possa obter boa fusão na junta.
ligas de alumínio
A maioria das ligas de alumínio tem alta condutibilidade térmica; por essa razão, às vezes o pré- -aquecimento é necessário para obter boa fusão na junta. No caso de ligas com solução sólida, o pré-aquecimento náo deve exceder de 400°C; ligas endurecidas por precipitação não podem ir além de 150°C. Geralmente o pré-aquecimento é necessário quando as seções são muito grandes e espessas, a fim de diminuir os gradientes de temperatura e reduzir as tensões induzidas por estes gradientes.
Em ligas da classe 6XXX com têmpera T-4 e T-6, quando é preciso ter uma recuperação da resistência da ZAC, faz-se um tratamento de solubilização e envelhecimento. Em algumas oportunidades somente o envelhecimento é vantajoso, já que a solubilização pode provocar distorções e mais tensões residuais.
Instrumentos
Os instrumentos e acessórios para tratamento térmico são os termopares, os registradores gráficos de temperatura e os cabos de compensação.
termopares
Os termopares devem ser fixados junto ao cordão de solda por meio de porcas soldadas com um corte em um dos segmentos para a fixação perfeita do termoelemento, ou por meio de soldagem por descarga capacitiva.
Os termopares mais usados para os tratamentos de solda são: termopar tipo J (ferro constantã), que pode trabalhar com uma temperatura de serviço de até 800°C; temperatura de serviço é a temperatura máxima que o termopar pode suportar sem se fundir; no entanto, é melhor trabalhar até 650°C, pois temperaturas mais altas provocam desgaste excessivo nos elementos. Outro termopar utilizado é o tipo K (NiCrNi), com temperatura de serviço até 1200°C .
Os termopares geram corrente contínua; portanto, deve-se observar a polaridade quando das ligações entre os cabos de compensação e o registrador; geralmente o pólo negativo é o metal magnético, identificado por um sinal.
registradores gráficos
Os registradores gráficos devem ser periodicamente aferidos (geralmente uma vez por ano) e calibrados com padrões rastreáveis; deve existir um controle, tanto para os registradores como para os termopares. Registradores gráficos podem ter desde 1 ponto de medição de temperatura até 36 ou mais pontos e podem ser analógicos ou digitais.
cabos de compensação
Os cabos de compensação apresentam constituição semelhante à do termopar, porém muito mais flexível; conduzem a corrente elétrica produzida pelo termopar até o registrador de temperatura. A identificação do cabo segundo ANSI é azul para o tipo J e amarelo para o tipo K.
Fontes de calor para tratamento térmico
As diversas fontes de calor para tratamento térmico são: fornos fechados, que podem serelétricos ou a combustão; elementos aquecedores elétricos por resistência; aquecimento indutivo; gases quentes; queimadores a gás; dispositivos vibratórios e martelamento.
fornos fechados
Os fornos são estruturas de aço revestidas com placas de materiais refratários que suportam altas temperaturas; quanto mais alta a temperatura, maior será o custo do revestimento térmico. Para confinar o equipamento, utilizam-se modelos como contínuo, campânula ou portas laterais, com dimensões variadas, geralmente de secções arredondadas para facilitar e manter o aquecimento constante e uniforme.
O aquecimento é feito por meio de materiais combustíveis como óleo, gás, ou resistências elétricas. Os elementos aquecedores são distribuídos de maneira a provocar um aquecimento por igual em todas as partes do equipamento. A atmosfera é geralmente redutora e o equipamento sofre uma pequena oxidação.
O tratamento térmico em fornos é a forma mais recomendável e econômica de executar um tratamento térmico. É feito com bastante facilidade; no entanto, freqüentemente as dimensões das peças impedem sua entrada no forno ou em alguns casos, excedem o comprimento deste; no caso de tratamento de juntas soldadas em elementos grandes e extensos, tais como tubulações ou conjuntos petroquímicos, e dependendo das exigências das normas, pode-se efetuar um tratamento térmico localizado em várias partes.
aquecimento resistivo
O aquecimento resistivo é largamente empregado devido ao baixo custo e à boa confiabilidade quando comparado a outros métodos de tratamento térmico localizado. Consiste de elementos resistivos convenientemente ajustados em torno do local a ser tratado; o conjunto é protegido por mantas cerâmicas, material de isolação térmica capaz de manter a região tratada sob temperaturas de até 1200°C.
As resistências são supridas de energia através de fontes de corrente contínua de baixa tensão, geralmente máquinas de solda ou conjunto transformador/retificador.
O controle do fornecimento de energia é feito pela própria máquina ou por painéis computadorizados, ou ainda com auxílio de relês nos quais as taxas de temperatura são controladas por meio de pirômetros.
aquecimento indutivo
A melhor maneira para ilustrar o aquecimento indutivo, que é geralmente localizado, talvez seja pela comparação com o transformador. O transformador compõe-se de três conjuntos básicos: enrolamento primário, enrolamento secundário e núcleo de chapas de ferro- silício. Quando se aplica uma tensão alternada ao primário do transformador, um fluxo magnético é induzido no núcleo, o qual por sua vez induz uma tensão no secundário.
Para aplicar esse princípio no aquecimento indutivo de uma junta tubular, enrola-se um cabo de cobre flexível condutor de energia ao redor do tubo em várias espiras; quando a energia flui no enrolamento, o núcleo é aquecido pela tensão alternada de frequência apropriada, uma vez que o núcleo não é bom condutor de energia. Entre o cabo indutor e o corpo da peça é feito um isolamento térmico. Este cabo por vezes é refrigerado por água que flui no seu interior.
As fontes de energia são geralmente geradores ou retificadores de frequência apropriada para esta finalidade; o controle de temperatura é feito por meio de pirômetros.
gases quentes
A fonte de gases quentes utiliza queimadores a óleo ou gás combustível. O processo é simples mas seu controle é extremamente difícil e exige técnicas bem desenvolvidas. O princípio é o de aquecimento por meio da queima de um combustível, sendo o produto da queima injetado no interior da peça, isolada termicamente. Este tipo de fonte de calor tem grande aplicação em equipamentos como vasos e principalmente esferas.
Deve-se tomar cuidado com pontos frios, como bocais e tomadas, que por vezes não atingem o ciclo desejado; as tensões devem ser aliviadas por outro método de tratamento.
queimadores a gás
O queimadores a gás são geralmente empregados para têmpera localizada, com temperaturas abaixo de 450°C. O processo é bem simples, embora o controle do processo seja pouco eficiente. Emprega-se chama combustível.
Os queimadores são convenientemente dispostos e aproximados para que possam atingir a taxa de temperatura adequada; não há isolação quando a região está sendo aquecida, e em certos casos, após atigir o patamar de temperatura, retira-se a fonte de calor e isola-se a região para um resfriamento mais lento.
dispositivos vibratórios
Os dispositivos vibratórios são principalmente usados para dar estabilidade dimensional a peças soldadas e reduzir a susceptibilidade a corrosão quando existe tensão, reduzindo parte das tensões residuais internas da peça.
Os dispositivos consistem de um oscilador acoplado firmemente à peça onde as variáveis são frequência, período de oscilação e carga aplicada. Ondas de choque produzidas por um vibrador provocam a acomodação da estrutura do corpo metálico em um nível de energia menor, reduzindo a tensão residual interna no componente.
Uma das grandes utilizações dos dispositivos vibratórios é garantir estabilidade dimensional em estruturas soldadas para que futuras operações de usinagem possam ser feitas.
martelamento
O martelamento, também chamado de “peening”, é muito empregado em soldas de manutenção, onde o controle de deformações é um fator determinante.
Em razão de ser um processo de alívio de tensões mecânico, o martelamento tem função limitada e deve ser empregado com muito critério, por pessoal treinado. É geralmente feito imediatamente após a execução do cordão de solda, com auxílio de um martelo de bola em um único sentido e com aplicação da carga de impacto constante, para aliviar as tensões por igual.
Cálculo de alívio de tensões
Para determinar a necessidade do emprego do tratamento térmico de alívio de tensões, utiliza-se como base o código ASME seção VIII, div. 1, ed. 1992, queé o mais largamente empregado. Outras normas utilizadas são AWS, ASME e BS (British Standard).
Para calcular o alívio de tensões, é necessário conhecer as dimensões do equipamento e adequá-lo às condições de fabricação, dimensões do forno e tipo de material do equipamento; além disso, deve-se levar em consideração também se o equipamento pode ser transportado em um única peça até o local de montagem e se existe possibilidade de manuseio na fábrica, a fim de que se possa optar pelo tratamento térmico de alívio de tensões.
Em seguida, deve-se determinar a espessura nominal do material, que deverá servir de parâmetro para o cálculo do tempo e-da temperatura de patamar, bem como da taxa de aquecimento e da taxa de resfriamento.
Outros parâmetros sáo: temperatura inicial de controle (Ti), temperatura final de controle(Tf), diferenças de temperatura entre termopares no aquecimento ou resfriamento ≠ A,R) e diferenças de temperatura entre termopares no patamar ≠ P).
espessura nominal
A espessura nominal (En) é empregada para determinar a temperatura e o tempo de patamar. Deve ser a maior espessura da solda que não tenha sido previamente tratada; como exemplo citam-se soldas de flanges onde geralmente é necessária uma usinagem prévia e consequente estabilidade dimensional.
Nas soldas de topo com penetração total de mesma espessura, a espessura nominal é a profundidade total da solda excetuando-se os reforços, tanto de face como de raiz.
Nas soldas em chanfro sem penetração total, a espessura nominal é a profundidade do chanfro.
Nas soldas em ângulo, a espessura nominal é a dimensão da garganta; se houver junta chanfrada e em ângulo, deve-se considerar a de maior dimensão.
Na soldagem de pinos, a espessura nominal é o diâmetro do pino.
Quando houver uniões soldadas de espessuras diferentes, a espessura nominal pode ser determinada segundo três critérios.
O primeiro considera a menor espessura de duas chapas adjacentes a uma junta soldada, inclusive em juntas de casco com tampo. O segundo admite a maior espessura das chapas do casco ou fundo unidos por casco intermediário. O terceiro adota a espessura do casco, em uniões de tubo-espelho, tampo plano, tampas, flanges ou construções similares.
Nas soldas ao longo de pescoço de conexões, fundo, casco, anel de reforço ou soldas em ângulo, considerar sempre a de maior espessura. Nos casos de juntas em partes sujeitas a pressão com partes não sujeitas a pressão, a espessura nominal considerada deve ser a das partes não sujeitas a pressão. Em conexões será a espessura da conexão. Em tubo-espelho será a solda do tubo com o espelho.
No caso de reparos, a espessura nominal é a profundidade do reparo.
taxa de aquecimento
As temperaturas registradas durante o aquecimento devem ser controladas efetivamente a partir da temperatura inicial (°C); não deve haver variação maior, entre os termopares, do que a diferença de temperatura de aquecimento e de resfriamento (# A,R), em graus Celsius, no intervalo de uma distância determinada entre dois pontos.
Acima da temperatura inicial de controle (Ti) em graus Celsius, a velocidade de aquecimento não deve ser superior à taxa de aquecimento, em graus Celsius por hora, dividida pela maior espessura do casco ou tampo; no entanto, em nenhum caso a taxa de aquecimento deverá ultrapassar a TA (°C/h).
As taxas de aquecimento mais comuns podem ser vistas no quadro, conforme a norma ASME VIII, div.1, ed. 1992.
temperatura e tempo de patamar
Quando se soldam partes com P número diferentes, sujeitas a pressão, o tratamento de alívio de tensões deverá ser específico e de acordo com o material de maior temperatura de patamar. A espessura nominal (En) será sempre aquela da parte sujeita a pressão. Durante o período de patamar a diferença superior e inferior entre os termopares não deverá ir além de ^ P (°C).
O tempo de permanência do equipamento em determinada temperatura é especificado no quadro, conforme norma ASME VIII, div.1, ed. 1992.
segundo o código ASME, P número ou P number é a classificação, em grupos, de materiais com propriedades mecânicas e metalúrgicas semelhantes
taxa de resfriamento
O resfriamento deve ser feito até a temperatura final de controle Tf (°C) com controle de temperatura e em forno fechado e/ou com isolamento; abaixo dessa temperatura, pode-se resfriar sem a proteção de isolação térmica desde que sem correnteza de ar, com uma diferença máxima de termopares de ≠ A, R (°C).
A velocidade de resfriamento deve seguir a uma razão de TR(°C) dividida pela espessura do casco ou tampo. Os valores mais comuns de taxa de resfriamento podem ser vistos no quadro, conforme a norma ASME VIII, div.1, ed. 1992.
a maior das velocidades de resfriamento em nenhum dos casos deve superar a taxa de TR(ºC/h)
redução da temperatura de patamar
Quando a temperatura especificada para o tratamento de alívio de tensões for maior que a capacidade do forno ou método adotado, permite-se reduzir a temperatura de patamar, com o consequente aumento do tempo de patamar. Os valores de redução de temperatura e de tempo mínimo de permanência podem ser vistos no quadro, conforme a norma ASME VIII, div.1, ed. 1992.
parâmetros de tratamento térmico
Os parâmetros de tratamento térmico de alívio de tensões segundo normas internacionais podem ser vistos no quadro.
tratamento térmico em etapas
Quando não houver possibilidade de executar o tratamento térmico em uma única etapa, por exemplo quando o comprimento do equipamento exceder o comprimento do forno, o tratamento pode ser executado em várias etapas, utilizando-se a técnica do emparedamento. O emparedamento consiste em manter parte do equipamento dentro do Fo rno, isolando o meio exterior com tijolos refratários ou mantas cerâmicas, desde que exista uma sobreposição de 1,6 m na região anteriormente tratada.
Após o carregamento das peças no forno ou a montagem dos dispositivos de aquecimento localizado, deve-se prever a livre movimentação das peças, pois peças fixas podem provocar deformações durante o processo de tratamento.
O apoio das peças deve ser eficiente, porque o aquecimento reduz drasticamente o limite de escoamento e, em conseqüência, a rigidez da peça.
A distância entre termopares em qualquer direção não pode ultrapassar a d metros e sua fixação não deve ser executada sobre o cordão de solda.
Se a forma de aquecimento for chama, esta nunca deve atingir diretamente o corpo do equipamento, a fim de evitar que as superfícies sofram oxidação excessiva.
solda confinada
Deve-se ter cuidado especial com relação à expansão do ar aquecido em soldas confinadas, como em reforços de conexões, selas, etc. Se as soldas não estiverem providas de respiro, poderão surgir trincas; se houver um eixo oco, é preciso abrir um furo, e, se necessário, ressoldá-lo após o tratamento; a não observância deste procedimento pode provocar explosão ou distorções localizadas.
tratamento térmico localizado
Quando houver a escolha de tratamento térmico localizado, a peça deve estar devidamente apoiada em local sem correntes de ar, abrigada da chuva ou de outras intempéries. A área aquecida deverá abranger também os dispositivos de montagem, quando houver. A largura mínima da faixa de aquecimento deverá ser de seis vezes a espessura nominal (En) e nunca inferior a 50mm; a referência tomada é a linha de centro do cordão de solda.
registro do tratamento térmico
Para que se possa rastrear o tratamento térmico e confiar em que foi feito de acordo com as especificações do código, deve-se preparar a documentação para a fabricação, que consta dos seguintes documentos: folha de processo, com os dados básicos de tratamento, registro gráfico do ciclo térmico e certificado de tratamento.
A documentação é necessária porque os códigos fazem certas restrições quanto a soldagem e ensaios após o tratamento térmico; antes de liberar o equipamento para tratamento, verificar se um reparo especificado foi executado na solda, se todas as peças foram soldadas no equipamento, a fim de que um descuido não comprometa toda a peça.
Recentemente os controles de tratamento térmico tornaram-se informatizados e os cálculos e controles dos parâmetros do ciclo térmico são feitos por computadores acoplados a transformadores de corrente, responsáveis pelo suprimento de calor à peça.
