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UC · Unidade de Competência · UC04090

Sebenta · Montar e executar soldadura SER, ângulo em chapa nas posições PA, PB e PF (UC04090)

Elétrodo revestido, processo 111: consumíveis, parâmetros, técnica por posição e controlo de qualidade
50h · 4.5 pontos crédito Curso: T. Fabrico de Componentes ↗ Referencial oficial SNQ
Índice

Introdução

Esta sebenta ensina a montar e executar soldadura SER (Soldadura por Elétrodo Revestido, processo 111 na numeração da ISO 4063) em juntas de ângulo, em T, sobre chapa, nas posições PA (ao baixo), PB (horizontal em ângulo) e PF (vertical ascendente), em monopasse e multipasse.

A SER é o processo de soldadura mais versátil em obra: não usa gás de proteção nem tocha, o único consumível é o elétrodo revestido, cujo revestimento gera, ao fundir, o gás protetor e a escória que protegem o banho de fusão do ar. É por isso o processo mais robusto ao vento e o mais portátil, muito usado em estruturas metálicas, reparação e manutenção, estaleiros de obra e oficinas.

Objetivos de aprendizagem (referencial): analisar as especificações dos procedimentos de soldadura e a documentação técnica; elaborar o plano de trabalho; e executar juntas soldadas de ângulo em T, em aço carbono, nas posições PA, PB e PF, monopasse e multipasse, cumprindo as normas e os critérios de aceitação aplicáveis.

1. O processo SER e o seu lugar na profissão

A soldadura SER ("Shielded Metal Arc Welding", também conhecida por "manual metal arc") abre um arco elétrico entre a ponta de um elétrodo revestido e a peça a soldar. O calor do arco funde simultaneamente:

Ao contrário do processo MAG/FF (gás e fio contínuo) e do TIG (gás e vareta separada, arco de tungsténio), a SER não usa garrafa de gás nem tocha: a proteção do banho vem inteiramente do revestimento do elétrodo, que se consome à medida que se solda.

Contexto profissional

O referencial situa esta UC em quatro contextos reais de trabalho:

Contexto Porque a SER se aplica bem aqui
Indústria de construção de estruturas metálicas juntas de responsabilidade, com elétrodos básicos e EPS
Indústria de reparação e manutenção equipamento simples, resposta rápida a avarias
Estaleiro de obras portátil, resiste bem ao vento, sem garrafa de gás
Oficinas processo versátil para pequenas e médias produções

A qualificação de Soldador/a, uma das saídas profissionais desta UC, assenta em grande parte no domínio deste processo.

2. Consumíveis: o elétrodo revestido e a norma ISO 2560

O único consumível de soldadura da SER é o elétrodo revestido: um varão metálico (a alma) coberto por uma camada compactada de revestimento.

A ISO 2560 especifica a designação normalizada dos elétrodos revestidos para aço carbono e aço de grão fino. Uma designação típica organiza-se assim:

E   42    4      B      4         2        H5                                      elé- resis- resi- letra  rendimento posição   hidrogénio
trodo tência liên- do re- e tipo de  de solda- difusível
      trac.  cia   vesti- corrente   dura      (mL/100g)
                   mento  admitida   admitida

Repare-se num ponto que se lê mal com frequência: depois da letra do revestimento vêm dois dígitos independentes, não um número de dois algarismos. O primeiro é o rendimento e o tipo de corrente; o segundo é a posição de soldadura admitida. Para esta UC é o campo decisivo: o código 2 quer dizer "todas as posições excepto vertical descendente", que é exactamente o que se precisa para soldar em PA, PB e PF. Um elétrodo com um código de posição mais restritivo pode ser perfeitamente bom e não servir para a qualificação em PF.

Um elétrodo com revestimento lascado, fissurado ou visivelmente danificado rejeita-se: já não garante a proteção correta do banho.

3. Tipos de revestimento: rutilo, básico e celulósico

Rutilo (R)

Base em dióxido de titânio. É o revestimento de aprendizagem e de uso corrente:

Básico (B)

Base em carbonato de cálcio e fluorite. É o revestimento de referência para estruturas metálicas de responsabilidade:

Celulósico (C)

Base em fibras de celulose. Gera um arco de alta penetração, com muita projeção e fumo, característico da soldadura de tubagem em posição descendente; pouco frequente em chapa, mas faz parte do vocabulário do revestimento que a UC exige conhecer.

Revestimento Arco Escória Uso típico Sensibilidade a fissuração
Rutilo (R) suave, fácil destaca-se facilmente aprendizagem, trabalho corrente maior
Básico (B) mais exigente aderente estruturas de responsabilidade menor (baixo H)
Celulósico (C) alta penetração, muita projeção fina tubagem, posição descendente intermédia

4. Estufagem e controlo da humidade

O revestimento do elétrodo é higroscópico: absorve humidade do ar ambiente. No arco, essa água decompõe-se e liberta hidrogénio atómico, que se difunde no metal ainda quente e fica retido à medida que arrefece. É a principal via de entrada do hidrogénio que causa fissuração a frio.

Os elétrodos básicos são muito mais sensíveis a este fenómeno do que os rutilos, por isso a estufagem é uma etapa obrigatória do plano de trabalho, não um detalhe de armazém:

  1. Estufa de secagem: elétrodos básicos, tipicamente entre 300 e 350°C durante 1 a 2 horas, conforme a ficha técnica do fabricante.
  2. Estufa portátil (carcaça isotérmica): mantém a temperatura de manutenção (por volta de 100 a 150°C) durante o turno de trabalho, evitando a reabsorção de humidade entre a estufa principal e o posto de soldadura.
  3. Elétrodos que caíram no chão, ficaram fora da carcaça durante horas ou foram guardados em ambiente húmido devem ser re-secados ou rejeitados.
  4. Os rutilos são muito menos exigentes, mas beneficiam também de secagem ligeira se guardados em ambiente húmido.

A caixa de elétrodos básicos deixada aberta numa oficina húmida durante dias é a causa mais comum de fissuração a frio no terreno. A estufagem não é opcional em trabalho de responsabilidade.

5. Equipamento, corrente e polaridade

O circuito de soldadura

O posto de trabalho SER organiza-se em três peças: a fonte de energia (transformador em CA, retificador ou inversor em CC), os cabos e o porta-elétrodos, e a pinça de massa, que liga o circuito à peça ou à bancada de trabalho. O circuito fecha-se assim:

Fonte → cabo → porta-elétrodos → elétrodo → ARCO → peça → cabo de massa → Fonte

Um mau contacto na pinça de massa, sobre tinta, ferrugem ou longe da junta, aumenta a resistência do circuito e instabiliza o arco: é a causa mais comum de arco instável que se atribui erradamente ao elétrodo.

Corrente contínua, corrente alternada e polaridade

Regime Ligação Efeito Uso típico
CC, polaridade direta (PCD) elétrodo ao pólo negativo menor penetração rutilos finos
CC, polaridade inversa (PCI) elétrodo ao pólo positivo maior penetração a maioria dos básicos
CA polaridade inverte-se ciclicamente arco menos estável, fonte mais simples rutilos e algumas fontes de baixo custo

A polaridade errada não impede de soldar, mas degrada silenciosamente a penetração e a estabilidade do arco: confirmar sempre na ficha técnica do elétrodo qual o regime recomendado antes de acender o arco.

6. Parametrização: diâmetro, intensidade e comprimento de arco

Intensidade em função do diâmetro

A intensidade de corrente é a variável de processo mais importante em SER. Como regra prática de sala de aula, a confirmar sempre na embalagem do fabricante:

Diâmetro do elétrodo Intensidade típica
2,5 mm 60 a 90 A
3,25 mm 90 a 130 A
4,0 mm 140 a 180 A

Intensidade baixa produz um arco instável e um cordão estreito, com tendência a colar o elétrodo à peça; intensidade alta produz excesso de projeções, mordeduras e sobreaquecimento do revestimento. Um soldador experiente afina o valor de partida da tabela pelo som e pela poça: um arco "a estalar" regular indica intensidade correta.

Comprimento de arco

O comprimento de arco é a distância entre a ponta do elétrodo e a poça de fusão, a variável mais sensível ao gesto do soldador:

À medida que o elétrodo se consome, o soldador tem de compensar continuamente o comprimento, aproximando a mão da peça.

7. Taxa de deposição e rendimento do elétrodo

Duas grandezas permitem estimar materiais e tempos de produção num plano de trabalho:

Tipo de elétrodo Rendimento típico
Rutilo corrente 100 a 110%
Básico com pó de ferro no revestimento 130 a 160%

Um rendimento acima de 100% não é um erro de cálculo: o pó de ferro presente no revestimento de certos elétrodos básicos também se funde e contribui com metal extra para o cordão.

Exemplo resolvido: estimar o consumo de elétrodos

Uma junta em T precisa de 5 metros de cordão de ângulo, com uma taxa de deposição estimada de 1,2 kg/h para o elétrodo escolhido (3,25 mm, básico) e uma massa de cordão de 0,25 kg por metro linear de garganta.

  1. Massa total de metal a depositar: 5 m × 0,25 kg/m = 1,25 kg.
  2. Massa do núcleo metálico consumido para produzir 1,25 kg de metal depositado, com rendimento de 140%: 1,25 / 1,40 ≈ 0,89 kg de núcleo.
  3. Com elétrodos de 3,25 mm de cerca de 30 g de núcleo cada, seriam necessários aproximadamente 890 / 30 ≈ 30 elétrodos, arredondando para cima para prever perdas de pontas.
  4. Tempo de arco aberto: 1,25 kg ÷ 1,2 kg/h ≈ 1h 02min, a que se soma o tempo de troca de elétrodo, escorificação e preparação.

8. Documentação técnica e a especificação do procedimento de soldadura (EPS)

Antes de acender o arco, a primeira realização do referencial exige analisar as especificações dos procedimentos de soldadura e a documentação técnica:

Exemplo resolvido: ler uma EPS passo a passo

Uma EPS para uma junta em T em aço S275, garganta a=5 mm, indica: processo 111, elétrodo E 42 4 B 42 H5, diâmetro 3,25 mm, CC polaridade inversa, posição PB, 2 passes.

  1. Processo: 111, confirma-se que é SER.
  2. Metal de base: S275, um aço carbono corrente, compatível com o elétrodo especificado.
  3. Elétrodo: básico (letra B), H5, o que implica estufagem rigorosa antes de usar (capítulo 4).
  4. Regime elétrico: CC, polaridade inversa, o regime típico dos básicos (capítulo 5).
  5. Posição: PB, horizontal em ângulo, a técnica assimétrica do capítulo 11.
  6. Número de passes: 2, ou seja, é preciso escorificar entre o primeiro e o segundo passe (capítulo 12).

Uma EPS interpretada desta forma sistemática elimina praticamente toda a improvisação no posto de trabalho.

9. Elaborar o plano de trabalho e preparar a junta em T

A segunda realização do referencial, elaborar plano de trabalho, cobre a sequência de operações no posto de trabalho e no fabrico: selecionar métodos, técnicas, ferramentas e consumíveis; estimar materiais, recursos e tempos de produção; e estabelecer a sequência de operações.

Preparar a junta em T

Esta UC trabalha sempre a junta em T (soldadura de ângulo): uma chapa vertical (alma) encostada perpendicularmente a uma chapa horizontal (banzo).

  1. Limpar as superfícies numa faixa larga em torno da junta: remover óxidos, tinta, gordura e humidade.
  2. Alinhar e esquadrejar as duas chapas a 90°, sem folga entre elas.
  3. Pontear: cordões curtos de fixação nos extremos e a meio, para manter a geometria durante a soldadura definitiva.
  4. Confirmar o ângulo reto e a ausência de empeno antes de soldar o cordão completo.

Uma junta mal ponteada desloca-se com o calor da soldadura e distorce, um defeito de preparação que a soldadura sozinha não corrige.

10. As posições de soldadura: PA, PB e PF (ISO 6947)

A ISO 6947 define e designa as posições de soldadura com um código de duas letras. Esta UC trabalha três, todas aplicadas a juntas em T:

Posição Nome Descrição
PA ao baixo (plana) no filete em T, conjunto rodado 45° (posição de barco): bissetriz vertical e face do cordão horizontal; a mais fácil e a que permite maiores intensidades
PB horizontal em ângulo banzo horizontal e alma vertical, cordão progride na horizontal
PF vertical ascendente junta vertical, o cordão sobe de baixo para cima

A posição altera o comportamento da poça de fusão porque muda a ação da gravidade sobre o metal líquido: em PA, com o conjunto rodado a 45°, a gravidade ajuda a manter a poça centrada na junta; em PB, com o T assente, puxa o metal para o banzo, criando a assimetria a compensar; em PF opõe-se diretamente ao avanço, exigindo intensidade mais baixa e arco curto. Dominar as três é a base da qualificação EN ISO 9606-1 de um soldador certificado neste processo.

11. Técnica na posição PA

Aqui está a distinção que mais se confunde: num filete em T, PA não é o T assente na bancada, isso é a PB. Em PA o conjunto é rodado 45°, na posição de barco (também dita goteira): a bissetriz do ângulo reto fica vertical e a face do cordão horizontal. A poça assenta simetricamente nas duas chapas, e é por isso que esta é a posição de referência para consolidar a técnica.

Um cordão PA de boa qualidade tem pernas simétricas, perfil ligeiramente convexo, sem mordedura nas margens e fusão completa na raiz do T. Um cordão côncavo ou estreito indica intensidade baixa ou avanço demasiado rápido; um cordão largo e chato indica arco longo.

12. Técnica na posição PB

Na posição PB, o cordão progride na horizontal, com a chapa vertical a condicionar a poça de forma assimétrica relativamente à horizontal.

Exemplo resolvido: corrigir mordedura em PB

Um soldador em treino obtém sistematicamente mordedura na chapa vertical ao soldar em PB.

  1. Verificar primeiro o ângulo de trabalho: se estiver simétrico (como em PA), corrigir para 40 a 50° na direção do banzo.
  2. Confirmar a intensidade: se estiver no limite superior da gama do diâmetro usado, reduzir ligeiramente.
  3. Verificar a velocidade de avanço: paragens prolongadas num só ponto acumulam metal e agravam a assimetria; manter avanço regular.
  4. Repetir o cordão corrigindo só uma variável de cada vez, para identificar qual resolveu o defeito.

13. Técnica na posição PF

A posição PF (vertical ascendente) é a mais exigente das três: o soldador sobe o cordão de baixo para cima, contra a gravidade.

Se a poça começar a escorrer, o soldador reduz a intensidade ou acelera ligeiramente o avanço, nunca parando o movimento. É nesta posição que a qualificação de um soldador segundo a EN ISO 9606-1 é mais discriminante: quem solda bem em PF solda bem nas restantes posições.

14. Monopasse, multipasse e escorificação entre passes

O referencial exige domínio da técnica monopasse e multipasse nas três posições:

Entre cada passe, a escória tem de ser completamente removida antes do passe seguinte, este passo chama-se escorificação:

  1. Deixar o cordão arrefecer o suficiente para a escória solidificar.
  2. Picar a escória com o martelo de picar ao longo de todo o cordão.
  3. Escovar com escova de aço para remover resíduos soltos e óxidos superficiais.
  4. Inspecionar visualmente a superfície limpa antes de reacender o arco.

Saltar a escorificação, mesmo parcialmente, é a causa mais direta de inclusões de escória no passe seguinte. Não há atalho: o cordão limpa-se todo, sobretudo nos cantos da garganta, onde a escória fica mais facilmente retida.

15. Defeitos típicos, inspeção visual e critérios de aceitação

Esta UC exige reconhecer e prevenir quatro defeitos muito ligados às particularidades do processo SER:

Defeito Causa típica Prevenção
Inclusões de escória escorificação incompleta entre passes picar e escovar todo o cordão antes do passe seguinte
Mordeduras intensidade excessiva, ângulo ou velocidade errados ajustar ângulo, reduzir intensidade, controlar a velocidade
Porosidade por humidade elétrodo ou revestimento húmidos, arco longo estufagem correta, arco curto, superfície limpa e seca
Fissuração a frio por hidrogénio hidrogénio difusível elevado, arrefecimento rápido elétrodo básico bem estufado, pré-aquecimento se a EPS o exigir

A inspeção visual é o primeiro nível de controlo de qualidade, feito pelo próprio soldador e depois por um inspetor: verifica-se a geometria do cordão (perna, garganta, convexidade), a continuidade ao longo de todo o comprimento e a ausência de defeitos superficiais. Os resultados comparam-se com os níveis de qualidade da EN ISO 5817 (B, C ou D, consoante o nível de exigência), que define limites dimensionais para cada tipo de imperfeição. Um defeito confirmado não se solda por cima: esmerila-se a zona defeituosa e repete-se a soldadura.

16. Qualificação, normas, manutenção e segurança

Normas de referência

Norma O que define
ISO 4063 nomenclatura e numeração dos processos (a SER é o processo 111)
ISO 2560 designação dos elétrodos revestidos
ISO 6947 posições de soldadura (PA, PB, PF, entre outras)
ISO 15609-1 especificação e qualificação de procedimentos de soldadura (a base da EPS)
EN ISO 9606-1 prova de qualificação de soldadores por fusão em aços
EN ISO 5817 níveis de qualidade das soldaduras por fusão

Um soldador qualificado segundo a EN ISO 9606-1 só está autorizado a soldar dentro do âmbito exato do seu certificado, o processo, o material, a posição e a gama de espessuras nele registados. As diretivas EWF/IIW completam estas normas com boas práticas de formação e certificação em toda a Europa.

Manutenção do equipamento e acessórios

Manutenção simples de equipamentos e acessórios mecânicos: verificar o porta-elétrodos (aperto, isolamento), os cabos (fissuras, ligações) e a pinça de massa; limpar e verificar a rebarbadora usada na preparação e no acabamento das juntas; cumprir o plano de manutenção preventiva do equipamento; diagnosticar e reparar avarias simples, ou reportar as que exigem um técnico especializado.

Segurança e proteção ambiental

Erros comuns

Glossário

Síntese

A soldadura SER (processo 111) executa-se com elétrodo revestido, sem gás nem tocha: rutilo, básico ou celulósico, consoante a exigência da junta. A qualidade do cordão depende do controlo de estufagem, corrente/polaridade, diâmetro/intensidade e comprimento de arco, e a técnica muda com a posição (PA, PB, PF), porque a gravidade atua de forma diferente em cada uma. Em multipasse, a escorificação rigorosa entre passes evita inclusões de escória, e a técnica correta em cada posição evita mordeduras, porosidade e fissuração a frio. Todo o processo está enquadrado pelas normas ISO 2560, ISO 6947, ISO 15609-1, EN ISO 9606-1 e EN ISO 5817, do consumível à qualificação do soldador.

Exercícios resolvidos

1. Um elétrodo básico ficou fora da carcaça isotérmica durante um turno inteiro numa oficina húmida. Que risco isto introduz e o que se deve fazer antes de o reutilizar?

Resolução: o revestimento básico é muito higroscópico; a humidade absorvida decompõe-se no arco e liberta hidrogénio que fica retido no metal, aumentando o risco de fissuração a frio. Antes de reutilizar, o elétrodo deve ser re-secado na estufa (300 a 350°C, conforme a ficha técnica) ou rejeitado se o risco não puder ser confirmado.

2. Calcula a intensidade a usar num elétrodo de 3,25 mm, com base na regra prática da sebenta, e explica o que acontece se a intensidade escolhida for demasiado baixa.

Resolução: para 3,25 mm, a gama típica é 90 a 130 A. Com intensidade demasiado baixa, o arco fica instável, o cordão sai estreito e mal fundido, e o elétrodo tende a colar à peça.

3. Um soldador solda uma junta em T na posição PB e obtém mordedura sistemática na chapa vertical. Identifica a causa mais provável e a correção.

Resolução: a causa mais provável é manter um ângulo de trabalho simétrico (como em PA) em vez do ângulo assimétrico de 40 a 50° exigido em PB, ou intensidade excessiva. Corrige-se ajustando o ângulo na direção do banzo e, se necessário, reduzindo ligeiramente a intensidade.

4. Explica porque a posição PF exige intensidade mais baixa e arco mais curto do que a PA, para o mesmo diâmetro de elétrodo.

Resolução: em PF a gravidade atua contra o avanço do cordão, que sobe verticalmente; uma poça grande e quente escorreria antes de solidificar. Reduzir a intensidade e encurtar o arco mantém a poça pequena, permitindo que a tensão superficial do metal fundido a sustente contra a queda.

5. Um cordão multipasse apresenta inclusões de escória entre o primeiro e o segundo passe. Qual foi o erro no procedimento e como se evita?

Resolução: o erro foi uma escorificação incompleta entre os dois passes, provavelmente escória por picar nos cantos da garganta. Evita-se picando e escovando todo o cordão, com atenção especial aos cantos, antes de reacender o arco para o passe seguinte.

6. Um cordão de ângulo em PA sai côncavo e estreito. Que duas variáveis de processo devem ser revistas primeiro, e em que sentido?

Resolução: rever primeiro a intensidade (pode estar demasiado baixa, deve aumentar-se dentro da gama do diâmetro usado) e a velocidade de avanço (pode estar demasiado rápida, deve reduzir-se ligeiramente para permitir mais fusão por unidade de comprimento).