Soldadura
Cálculo do carbono equivalente e do pré-aquecimento
Em resumo
O carbono equivalente calcula-se a partir da composição do aço: CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 (IIW) e CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40. Com a espessura da chapa d, o hidrogénio HD e a entrega térmica Q, o método B da EN 1011-2 dá um pré-aquecimento mínimo Tp.
Cálculo
Exemplo calculado com os valores por defeito da ferramenta.
Dados
- C (carbono)
- 0,16 %
- Mn (manganês)
- 1,4 %
- Cr (crómio)
- 0,05 %
- Mo (molibdénio)
- 0 %
- V (vanádio)
- 0 %
- Ni (níquel)
- 0,1 %
- Cu (cobre)
- 0,1 %
- Si (silício, verificação do domínio)
- 0,3 %
- Junta
- Topo a topo
- Chapa mais grossa
- 15 mm
- Hidrogénio difusível no metal depositado
- 5
- Entrega térmica Q
- 1 kJ/mm
- Tensão de cedência do metal de base
- 355
Resultado
- Pré-aquecimento indicativo Tp
- 46 °Cmétodo B, mínimo
Exemplo calculado
Todos os valores desta secção pertencem ao exemplo, calculado com os valores por defeito da ferramenta.
Outros resultados do exemplo
- Carbono equivalente CE (IIW)
- 0,417
- CET (EN 1011-2)
- 0,310
- Espessura da chapa d
- 15 mm
- Valores indicativos: não substituem a EPS qualificada nem a tabela do código aplicável (AWS D1.1, ASME B31.3, EN 1011-2 método A…).
- EN 1011-2 método B: temperatura mínima contra a fissuração a frio por hidrogénio dos aços não ligados e de baixa liga; não se aplica a inox, alumínio nem ferro fundido.
- Meça a temperatura a 4 t ou 75 mm da junta e mantenha-a durante toda a junta; com espessuras diferentes manda a chapa mais grossa. Canto de um só passe: o método dá até 60 °C a mais.
- O CET do metal de base tem de ultrapassar o do metal depositado em pelo menos 0,03 %; caso contrário, parta do CET do metal depositado + 0,03 %.
Cálculo detalhado
Carbono equivalente IIW
CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
0,160 + 1,400/6 + (0,050+0,000+0,000)/5 + (0,100+0,100)/15 = 0,417
CET (EN 1011-2, eq. C.2)
CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40
0,160 + (1,400+0,000)/10 + (0,050+0,100)/20 + 0,100/40 = 0,310
Espessura da chapa (método B)
d = t (peça mais grossa)
15,0 mm
Pré-aquecimento (EN 1011-2, eq. C.8)
Tp = 697·CET + 160·tanh(d/35) + 62·HD^0,35 + (53·CET − 32)·Q − 328
697 × 0,310 + 160 × tanh(0,429) + 62 × 5,0^0,35 + (53 × 0,310 − 32) × 1,00 − 328 = 46,1 °C
Como utilizar
- Introduza a composição do aço em %: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu, e Si para a verificação do domínio.
- Escolha a junta (topo a topo, T ou canto) e introduza a chapa mais grossa, ou introduza diretamente a espessura da chapa d.
- Introduza o hidrogénio difusível no metal depositado (ml/100 g) e a entrega térmica Q em kJ/mm.
- Introduza a tensão de cedência do metal de base se for preciso, para a verificação do domínio.
- Leia o carbono equivalente CE (IIW).
Perguntas frequentes
Qual é a fórmula do carbono equivalente na soldadura?
O carbono equivalente IIW é CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15, com os teores em % em massa. O CET da EN 1011-2 (anexo C, eq. C.2) é CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40: é o que se usa no cálculo do pré-aquecimento pelo método B.
Como se faz o cálculo do carbono equivalente de um aço?
Exemplo com C 0,16 %, Mn 1,4 %, Cr 0,05 %, Ni 0,1 % e Cu 0,1 %: CE = 0,160 + 1,400/6 + (0,050+0,000+0,000)/5 + (0,100+0,100)/15 = 0,417, e CET = 0,160 + (1,400+0,000)/10 + (0,050+0,100)/20 + 0,100/40 = 0,310.
Como se calcula a temperatura de pré-aquecimento segundo a EN 1011-2?
O método B (anexo C.3, eq. C.8) dá Tp = 697·CET + 160·tanh(d/35) + 62·HD^0,35 + (53·CET − 32)·Q − 328, com d a espessura da chapa em mm (a da peça mais grossa, não a espessura combinada do método A), HD o hidrogénio difusível em ml/100 g e Q a entrega térmica em kJ/mm. Com um CET de 0,310, duas chapas de 15 mm topo a topo (d = 15 mm), HD = 5 e Q = 1,0 kJ/mm, o resultado é Tp = 46,1 °C.
Qual é o domínio de validade do método B?
O cálculo assinala um resultado fora do domínio se o CET sair de 0,20 a 0,50 %, a espessura da chapa de 10 a 90 mm, o hidrogénio de 1 a 20 ml/100 g, a entrega térmica de 0,5 a 4,0 kJ/mm, se a tensão de cedência passar 1000 N/mm², ou se um teor sair dos seus limites (por exemplo C 0,05 a 0,32 %, Mn 0,5 a 1,9 %).
O carbono equivalente diz se um aço é soldável?
O cálculo não dá nenhuma nota de soldabilidade. Usa o CET para uma temperatura mínima contra a fissuração a frio pelo hidrogénio, válida para aços não ligados e de baixa liga, não para inox, alumínio ou ferro fundido. O CE (IIW) serve o método A (ábacos) da EN 1011-2, que o cálculo não cobre.
Limites
Resultados indicativos: não substituem a EPS qualificada nem a tabela do código aplicável (AWS D1.1, ASME B31.3, EN 1011-2 método A). Só o método B da EN 1011-2 é calculado, a partir de fontes públicas que citam a norma. Meça a temperatura a 4 t ou a 75 mm da junta; num cordão de canto de uma só passagem, o método dá até 60 °C a mais. O CET do metal de base tem de passar o do metal depositado em pelo menos 0,03 %.
Fontes
- EN 1011-2:2001+A1:2003 Soudage : recommandations, soudage à l’arc des aciers ferritiques : Annexe C.3, méthode B : éq. C.2 (CET) et C.8 (Tp), domaine de validité
- BS EN 1011-2:2001+A1:2003 (texte intégral) : méthode B, d = épaisseur de tôle : § 16 b, § C.3.2.2 éq. C.4, § C.3.3 éq. C.8
- CE (IIW) : IIW Doc IX-535-67, repris par EN 10025 et API 5L ; CET : EN 1011-2 annexe C : Formules de carbone équivalent
- Limites de composition de la méthode B (C 0,05–0,32 ; Mn 0,5–1,9 …) : ISO/TR 17671-2 / EN 1011-2 annexe C.3