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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

  1. 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

  2. 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

  3. Espessura da chapa (método B)

    d = t (peça mais grossa)

    15,0 mm

  4. 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

  1. Introduza a composição do aço em %: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu, e Si para a verificação do domínio.
  2. Escolha a junta (topo a topo, T ou canto) e introduza a chapa mais grossa, ou introduza diretamente a espessura da chapa d.
  3. Introduza o hidrogénio difusível no metal depositado (ml/100 g) e a entrega térmica Q em kJ/mm.
  4. Introduza a tensão de cedência do metal de base se for preciso, para a verificação do domínio.
  5. 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

Atualizado · Editor: The Level Code

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