Vareta tig inox ER308L, ER309L, ER316L ou ER347? A seleção adequada é fundamental para garantir não apenas a integridade estrutural, como também a resistência à corrosão das juntas soldadas.
Uma escolha incorreta pode resultar em corrosão localizada, trincas a quente, perda de resistência mecânica, precipitação de carbonetos e ademais falhas prematuras.
A princípio, cada classificação pode atender uma aplicação específica:
- ER308L: indicada principalmente para a soldagem de aços AISI 304 e 304L.
- ER309L: destinada a união de juntas dissimilares, principalmente aços inoxidáveis com aços carbono, além de revestimentos protetores e reparos.
- ER316L: escolhida frequentemente para soldar aços AISI 316 e 316L, devido principalmente à presença de molibdênio.
- ER347: utilizada primordialmente em materiais estabilizados, como por exemplo aços AISI 321 e 347. Apresentando resistência superior à corrosão intergranular, em ambientes de trabalho com determinadas condições de temperatura.
A letra “L” indica baixo teor de carbono.
Consumíveis com teor de carbono inferior a 0,03% minimizam a precipitação de carbonetos de cromo nos contornos de grão, durante o ciclo térmico de soldagem. Evitando a sensitização e por conseguinte, a corrosão intergranular.
Divergências entre ER308L, ER309L, ER316L e ER347
O arame Mig e a vareta Tig inox ER308L possuem uma composição química próxima à do aço inoxidável AISI 304. São a escolha ideal para unir chapas, tubos e componentes fabricados em aços AISI 304 ou 304L. O depósito combina boa resistência à corrosão, ductilidade e da mesma forma, boa soldabilidade. Ao contrário, não representam a melhor opção para soldar materiais AISI 316/316L, quando a resistência à corrosão por cloretos é um fator importante.
A vareta Tig inox ER309L contém mais cromo e níquel que o ER308L. Melhorando por conseguinte, a capacidade do depósito de tolerar a mistura com aços carbono e outros materiais de menor liga.
Durante a soldagem de uma junta dissimilar, parte do metal de base se incorpora ao metal fundido. Essa diluição pode reduzir o teor total de elementos de liga do metal fundido. O maior teor de Cr e Ni do consumível ER309L ajuda a manter uma estrutura inoxidável adequada. Mesmo após a incorporação de metal base refundido no metal de solda.
O arame Mig e a vareta Tig inox ER316L contém molibdênio, elemento que aumenta a resistência à corrosão localizada. Sobretudo corrosão por pites e por frestas, em ambientes contendo cloretos. É o consumível frequentemente indicado para soldar aços AISI 316 e 316L. Sobretudo quando o cordão de solda deve preservar as características de resistência à corrosão do metal de base.
O consumível ER347 possui nióbio na sua composição química, que combina-se preferencialmente com o carbono. Reduzindo dessa maneira sua disponibilidade para formar carbonetos de cromo nos contornos de grão austenítico. Se emprega frequentemente na soldagem de aços inox estabilizados, como por exemplo os tipos AISI 321 e 347. Principalmente em peças ou equipamentos que estão submetidos a condições de serviço com temperaturas elevadas.
Diferenças entre a vareta Tig inox ER308, ER308L e ER308LSi
ER308
Teor de carbono mais alto (0,08% máx.).
Usado em aplicações onde a resistência mecânica é prioritária sobre a resistência à corrosão.
É menos resistente à corrosão intergranular em altas temperaturas.
ER308L
Teor de carbono muito baixo (<0,03%).
Recomendado para a soldagem do aço AISI 304L e em aplicações onde a resistência à corrosão é um aspecto crítico.
Reduz o risco de corrosão intergranular.
ER308LSi
Versão do ER308L com maior teor de silício (0,65-1,00%).
Melhora a fluidez na poça de fusão, facilitando a soldagem em posições verticais e sobrecabeça.
Usado em soldagem Mig com a finalidade de melhorar a fluidez da poça de fusão e ademais reduzir a quantidade de respingos.
ER308/308L/308LSi em comparação com os demais consumíveis
O ER308L é um consumível indicado para soldar metais de base AISI 304/304L. O ER309L, por sua vez, se indica para situações em que há maior diluição com o metal de base ou para soldar aços dissimilares. O ER316L contém molibdênio e, por isso, emprega-se em aços inox AISI 316/316L, que trabalham em ambientes com cloretos. Já o consumível ER347 deve aplicar-se para preservar a lógica metalúrgica dos aços estabilizados com Nb e Ti.
A utilização de arame Mig ou vareta Tig inox ER308L em aços AISI 316/316L, pode resultar em depósitos de solda com menor resistência à corrosão que a especificada para o metal de base. Da mesma forma, usar consumíveis ER316L em aços AISI 304/304L não transforma automaticamente o conjunto metálico numa junta do tipo 316. O consumível não corrige a composição do metal de base nem elimina os efeitos da diluição.
Propriedades dos aços inoxidáveis austeníticos
Apresentam boa ductilidade, elevada tenacidade e excelente resistência à corrosão, em muitos ambientes de trabalho. Também são não magnéticos ou apenas levemente magnéticos no estado de recozido. Essas características os tornam muito utilizados em equipamentos alimentícios, farmacêuticos, hospitalares, criogênicos e de processos químicos.
Baixa condutividade térmica
Faz com que o calor se dissipe no metal mais lentamente. Consequentemente, a região próxima às soldas alcançam temperaturas elevadas e por conseguinte, permaneçam quentes por mais tempo. As principais consequências são:
- aumento das deformações;
- maior largura da zona termicamente afetada pelo calor;
- possibilidade de excesso de penetração;
- alterações no acabamento superficial;
- maior risco de sensibilização em condições inadequadas.
O soldador deve evitar aplicar preaquecimentos desnecessários, controlar a energia de soldagem e da mesma forma, utilizar temperaturas de inter passe moderadas.
Sensibilidade de fissuração à quente
As soldas podem apresentar trincas à quente, principalmente quando o metal depositado possui estrutura totalmente austenítica, existe um excesso de impurezas ou as condições de solidificação são desfavoráveis. Uma quantidade controlada de ferrita delta no depósito costuma aumentar a resistência às trincas à quente.
Ao contrario, ferrita em excesso pode reduzir a ductilidade, afetar a resistência à corrosão em determinados meios e do mesmo modo, prejudicar propriedades específicas. Por isso, a composição do consumível se projeta para equilibrar os valores mais adequados de austenita e ferrita que estão presentes no metal de solda.
Precipitação de carbonetos
Durante a soldagem, em determinada faixa de temperaturas, o carbono pode combinar-se com o cromo para formar carbonetos nos contornos de grão. A região adjacente fica empobrecida em cromo e por conseguinte, pode apresentar corrosão intergranular.
O baixo carbono dos consumíveis “L” reduz esse risco. Nos aços 321 e 347, a estabilização com titânio ou nióbio oferece uma proteção adicional. Entretanto, em aplicações críticas, o controle da energia do arco elétrico e das temperaturas de inter passe é um aspecto essencial.
Diluição e ferrita delta
A diluição entre o metal de base e o metal de adição determina a composição final da zona fundida. Para soldas heterogêneas, a composição do consumível deve compensar a diluição prevista. O teor de ferrita delta na microestrutura da solda controla-se pelo equilíbrio entre elementos estabilizadores de ferrita (Cr, Mo, Si, Nb) e de austenita (Ni, Mn, C, N).
Um teor de ferrita delta entre 4% e 12% é geralmente desejável para prevenir trincas de solidificação, manter resistência mecânica e ademais assegurar uma tenacidade adequada.
Gases de proteção
Tig: Argônio puro (99,995%) é padrão. Para maiores velocidades, pode-se adicionar 2-5% de hidrogênio (apenas em processos Tig automáticos e com controle rigoroso).
Mig/Mag: Misturas de argônio com 1-2% de oxigênio melhoram a estabilidade do arco e ademais a molhabilidade. Por outro lado, misturas com mais de 5% de CO2 não se recomendam por risco de carbonetação e perda de resistência à corrosão.
Gás de backup: Argônio ou mistura argônio + nitrogênio (98/2), com o intuito de proteger a raiz da oxidação.
Melhores práticas para a soldagem com a vareta Tig inox ER308, ER308L e ER308LSi
A primeira regra de fabricação é separar ferramentas e consumíveis destinados aos aços inox daqueles usados em aços carbono. Contaminações ferrosas podem gerar pontos de corrosão superficial e logo depois confundir-secom falhas de materiais.
No processo Mig, se recomenda manter o arame protegido contra sujeiras e contaminações. Ao mesmo tempo, é importante verificar as roldanas, conduítes e bicos de contato.
No processo Tig, se indica utilizar varetas limpas e secas. Ademais, não deixar as pontas das varetas entrar em contato com a poça de fusão sem ter uma proteção gasosa adequada.
A proteção gasosa deve cobrir completamente o arco elétrico e ademais a poça de fusão. Uma vazão excessiva de gás pode causar turbulências e por conseguinte, aspirar um pouco de ar atmosférico. Ao contrário, uma vazão insuficiente vai favorecer a formação de porosidades e oxidações nos cordões de solda. Por outro lado, na soldagem com vareta Tig inox, é necessário aplicar uma proteção adicional na raiz das soldas. Com o fim de evitar a formação de óxidos superficiais, que podem favorecer ataques corrosivos durante o serviço das peças.
Em resumo:
- Sempre usar gás de proteção de alta pureza (99,99% Ar para Tig e misturas com O₂/CO₂ para Mig).
- Controlar a energia de soldagem (evitar superaquecimentos em aços austeníticos). Preferir consumíveis “L” (baixo carbono) em aplicações criticas à corrosão.
- Realizar ensaios não destrutivos após a soldagem (primordialmente em usos cruciais).
- Armazenar consumíveis em ambientes secos, livres de umidades (com o intuito de evitar contaminações).
Erros frequentes e como evitá-los
Consertos com vareta Tig inox em aços inox desconhecidos
A incerteza sobre o metal de base pode mudar a estratégia de trabalho. Um componente pode ser de uma liga diferente da informada. Além disso, pode conter segregações, inclusões ou porosidades de fundição. Ademais, pode apresentar históricos térmicos desconhecidos. Nessa situação, a seleção do consumível deve privilegiar não apenas tolerância à diluição, como também a resistência às trincas.
Se escolhem frequentemente varetas Tig e arames Mig ER309L para efetuar reparos em componentes de aços inox com composição química desconhecida. Principalmente quando existe a possibilidade de contato com aços carbono ou quando a composição do material de base não se conhece. Ao mesmo tempo, em juntas dissimilares, seu alto teor de cromo e níquel oferece uma margem de segurança maior que a do consumível ER308L.
O consumível ER312 deve considerar-se quando há maior risco de trincas, como por exemplo em reparos de peças fundidas, componentes com elevada restrição mecânica, materiais endurecíveis ou combinações metalúrgicas pouco previsíveis. O depósito do arame Mig e da vareta Tig inox ER312 possui maior teor de ferrita e por conseguinte apresenta boa resistência às trincas à quente. Da mesma forma, à propagação de fissuras em diversas situações de manutenção. Isso não significa que o produto seja universal. Seu uso deve avaliar-se em relação à ductilidade, à usinabilidade, à resistência à corrosão e ademais às temperaturas de serviço.
Em equipamentos sujeitos a pressão, vibrações e impactos, deve estabelecer-se um procedimento qualificado. Além disso, quando possível, identificar o metal de base efetuando uma análise química.
Procedimentos frequentemente recomendados para fazer reparos
- Limpeza: Remover óxidos, graxas e da mesma forma, outros contaminantes.
Preaquecimento (opcional): Se o material for sensível à trincas, preaquecer a 150-200°C.
- Soldagem:
Usar ER309L para juntas dissimilares.
Usar ER312 em aços com histórico de trincas.
- Pós-aquecimento: não é necessário para aços austeníticos, mas pode usar-se para aliviar tensões em aços ferríticos.
- Inspeção: realizar ensaios não destrutivos (líquidos penetrantes, ultrassom), com o fim de detectar trincas.
Considerações finais
A seleção correta do consumível para a soldagem de aços inoxidáveis austeníticos envolve a compreensão dos seguintes fatores:
Composição química do metal de base: Conhecer o teor de cromo, níquel, molibdênio e outros elementos de liga é necessário para selecionar o consumível com composição compatível.
Diluição esperada: Em juntas dissimilares, a diluição entre o metal de base e o metal de adição determina a composição final da zona fundida. Consumíveis com maior teor de elementos de liga (como ER309L) são necessários para compensar esta diluição.
Condições de serviço: Temperatura de operação, meios corrosivos, ciclagem térmica e solicitações mecânicas influenciam a escolha dos consumíveis.
Processo de soldagem: Tig ou Mig/Mag (qualidade versus produtividade)
Custo / benefício: Consumíveis especiais como a vareta Tig inox ER312 e ER347 têm custo mais elevado, mas podem ser necessários em aplicações críticas.