15CrMoG é um tubo de aço sem costura de cromo-molibdênio (Cr-Mo) especificado em GB 5310 para serviços de caldeiras de alta pressão e trocadores de calor. Sua composição nominal de aproximadamente 0,15% de carbono, 1,0% de cromo e 0,5% de molibdênio proporciona boa resistência à fluência e resistência à oxidação em temperaturas elevadas, mas também é um aço endurecível que requer procedimentos de soldagem disciplinados para evitar trincas a frio e danos à zona afetada pelo calor (HAZ).
Processos de soldagem recomendados
Soldagem manual por arco de metal (SMAW) e soldagem por arco de gás tungstênio (GTAW) são os processos mais comumente usados para 15CrMoG. A soldagem por arco submerso (SAW) é usada para costuras longitudinais de tubos de grande diâmetro na fábrica. Para passes de raiz, GTAW oferece melhor controle de penetração e perfil interno; as passagens de enchimento e tampa são frequentemente concluídas com SMAW para produtividade.
Consumíveis de soldagem
A química do consumível deve corresponder ao metal base. Seleções típicas:
| Processo | Consumível | Padrão |
|---|---|---|
| SMAW | Eletrodo de baixo hidrogênio E5515-B2 (por exemplo, classe R307) | GB/T 5118/AWS A5.5 E8018-B2 |
| GTAW | Fio de enchimento ER80S-B2 | AWS A5.28 |
| Juntas diferentes com aço inoxidável austenítico | Metal de adição à base de níquel, como ERNiCr-3 | AWS A5.14 |
Os eletrodos devem ser do tipo básico (baixo teor de hidrogênio) para manter o hidrogênio difusível abaixo de 5 mL/100 g de metal depositado. Seque os eletrodos a 300-350 graus por uma hora antes do uso e guarde-os em aljavas aquecidas no local. Ao adquirir consumíveis, verifique o relatório de energia de impacto do metal depositado, que deve ser de pelo menos 47 J em temperatura ambiente.
Pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem
Pré-aquecer:150-200 graus para a maioria das configurações conjuntas; eleve-o para paredes grossas ou juntas altamente restritas. O pré-aquecimento retarda a taxa de resfriamento e evita rachaduras a frio causadas pela transformação martensítica.
Temperatura entre passes:mantenha abaixo de 300 graus.
Pós-aquecimento para remoção de hidrogênio:imediatamente após a soldagem, mantenha a 350-400 graus por 2 horas antes de qualquer resfriamento até a temperatura ambiente, para permitir que o hidrogênio se espalhe.
PWHT:normalmente 680±15 graus com um tempo de retenção de cerca de 1 hora por 25 mm de espessura de parede. A colocação do termopar deve manter o gradiente de temperatura dentro de 150 graus por metro.
Soldas deixadas sem PWHT podem perder mais de 50% de sua tenacidade e reter alta tensão residual, portanto o PWHT é obrigatório para soldas sob pressão em 15CrMoG em serviço de caldeira.
Defeitos Comuns e Prevenção
| Defeito | Prevenção |
|---|---|
| Rachaduras a frio | Controle o hidrogênio difusível abaixo de 5 mL/100 g, aplique pré-aquecimento e conclua o pós-aquecimento imediatamente |
| Falta de fusão | Use a polaridade reversa DC, corrija o ângulo da tocha e a velocidade de deslocamento |
| Inclusão de escória | Limpe cuidadosamente cada cordão de solda, use pequena oscilação |
| Rachadura quente | Limitar o enxofre e o fósforo abaixo de 0,015% no metal de base e de adição |
Qualquer defeito encontrado deve ser completamente removido por esmerilhamento e a área reaquecida até o pré-aquecimento necessário antes da soldagem de reparo.
Avaliação de desempenho de juntas soldadas
Teste de tração:resistência da junta não inferior à do metal base.
Teste de dobra:sem rachaduras após curvatura de 180 graus.
Impacto Charpy V-notch:pelo menos 27 J a -20 graus.
Dureza:Dureza HAZ não superior a 240 HV10.
Exame metalográfico:sem martensita não temperada ou inclusões excessivas.
Testes radiográficos (RT):100% RT é necessário para soldas críticas, além de pesquisas de dureza.
Resistência a altas temperaturas:o desempenho a longo prazo pode ser verificado por testes de ruptura por fluência, por exemplo, tensão de fratura de pelo menos 80 MPa a 550 graus por 100.000 horas.
De acordo com a Seção IX da ASME e códigos de qualificação equivalentes, todos os registros de qualificação de procedimentos de soldagem e resultados de testes devem ser documentados e arquivados.
Perguntas frequentes
Por que o 15CrMoG deve ser pré-aquecido antes da soldagem?
O pré-aquecimento retarda a taxa de resfriamento da solda e da ZTA, evitando a formação de martensita dura e sensível a trincas. Para espessuras de parede acima de 20 mm, o pré-aquecimento insuficiente produz dureza excessiva da HAZ e um alto risco de trincas a frio.
Qual é a temperatura correta de pré-aquecimento para 15CrMoG?
Normalmente 150-200 graus, medido a uma distância definida da junta, com temperatura entre passes mantida abaixo de 300 graus. O valor específico deve ser confirmado na especificação do procedimento de soldagem.
O tratamento térmico pós-soldagem é sempre necessário?
Para soldas de retenção de pressão em serviço de caldeiras, sim. O PWHT em cerca de 680±15 graus alivia a tensão residual e tempera a ZTA. O tempo de espera é normalmente de uma hora por 25 mm de espessura de parede.
Qual eletrodo é usado para soldar 15CrMoG?
Eletrodos Cr-Mo com baixo teor de hidrogênio da classe E5515-B2 (como R307) de acordo com GB/T 5118, equivalente a E8018-B2 de acordo com AWS A5.5. GTAW usa fio ER80S-B2 correspondente.
Como você solda 15CrMoG em aço inoxidável austenítico?
Use um metal de adição à base de níquel, como ERNiCr-3 de acordo com AWS A5.14. Isto evita a migração de carbono e problemas de incompatibilidade de expansão térmica na junta diferente. O procedimento deve ser qualificado antes da soldagem de produção.
Quais testes são necessários para qualificar um procedimento de soldagem 15CrMoG?
Testes de tração, flexão, impacto Charpy, dureza e metalográficos, além de inspeção radiográfica para juntas críticas. Os resultados são documentados de acordo com a Seção IX da ASME ou o código aplicável e retidos com os registros do projeto.
