Tratamento térmico após soldadura: valores de referência por material segundo EN 13480-4 e ASME B31.3
Se uma soldadura de tubagem tem de ser sujeita a recozimento de alívio de tensões, a que temperatura e durante quanto tempo, depende do material, da espessura de parede e da norma. Esta visão geral compara os valores de referência da norma europeia de tubagens EN 13480-4 e da norma americana ASME B31.3 – para o planeamento e para a conversa com o coordenador de soldadura e o dono da instalação. Vinculativa é sempre a especificação do procedimento de soldadura (EPS/WPS) qualificada do projeto.
Primeiro: o que as tabelas permitem – e o que não permitem
Os valores abaixo são requisitos mínimos e valores de referência das normas. O projetista, o dono da instalação ou a EPS/WPS podem exigir um tratamento térmico também abaixo dos limites de espessura – por exemplo, com risco de corrosão sob tensão, em serviço com hidrogénio ou a baixas temperaturas – e impor intervalos de temperatura mais estreitos. As normas são revistas continuamente; para um projeto, aplica-se a edição nele acordada.
Europa: EN 13480-4 (tubagens)
A EN 13480-4 atribui os aços a grupos de materiais segundo CEN ISO/TR 15608. As temperaturas de patamar provêm da EN 13480-4:2017, os tempos de patamar da ISO/TR 14745:2015 (t = espessura de parede determinante em mm).
| Grupo | Materiais (exemplos) | Temperatura de patamar | Quando é exigido | Tempo de patamar (valor de referência) |
|---|---|---|---|---|
| 1.1 | P235GH, P265GH | 550–600 °C | a partir de 35 mm de espessura de parede; abaixo disso, só em casos especiais | até 35 mm: 30 min · 35–90 mm: t min · acima de 90 mm: 40 + 0,5·t min |
| 1.2 | P355NH, 16Mo3 | 550–600 °C (16Mo3: 550–620 °C) | como 1.1 | como 1.1 |
| 5.1 | 13CrMo4-5 | 630–700 °C | por princípio; exceção: tubos pequenos até Ø 114,3 mm e 7,1 mm de parede com pré-aquecimento de, pelo menos, 200 °C | até 15 mm: 30 min · 15–60 mm: 2·t min · acima de 60 mm: 60 + t min |
| 5.2 | 10CrMo9-10 | 670–730 °C | como 5.1 | como 5.1 |
| 5.3 | X11CrMo5 (P5) | 700–750 °C | por princípio | como 5.1 |
| 6.4 | X10CrMoVNb9-1 (P91) | 730–770 °C | por princípio; antes do recozimento, arrefecimento intermédio para a transformação martensítica | segundo a EPS/WPS |
| 8.1 | aços austeníticos (1.4301, 1.4404 …) | – | em regra, sem tratamento térmico | – |
Compilação simplificada, sem garantia. Os tempos de patamar da EN 13480-4 podem diferir em pormenor da ISO/TR 14745 (p. ex. valores mínimos); prevalece o texto da norma na edição acordada.
EUA: ASME B31.3 (tubagens de processo)
A ASME B31.3 atribui os materiais a P-Numbers. Valores segundo as edições de 2018 e 2022 (tabelas 331.1.1, 331.1.3 e 330.1.1). Tempo de patamar para todos os P-Numbers aqui indicados, exceto 15E: até 50 mm, 1 h por cada 25 mm, no mínimo 15 min; acima de 50 mm, 2 h mais 15 min por cada 25 mm adicionais.
| P-No. | Materiais (exemplos) | Temperatura de patamar | Quando é exigido | Pré-aquecimento mínimo |
|---|---|---|---|---|
| 1 | aço-carbono (A106 B, A105) | 595–650 °C | isento em todas as espessuras se, a partir de 25 mm, for pré-aquecido a 95 °C e, a partir de 5 mm, soldado em vários passes | segundo a EPS/WPS; a partir de 25 mm, 95 °C como condição da isenção |
| 3 | C-½Mo (A335 P1) | 595–650 °C | isento até 16 mm (C ≤ 0,25 %, pré-aquecimento, vários passes) | 10 °C até 13 mm, caso contrário 95 °C |
| 4 | 1¼Cr-½Mo (A335 P11) | 650–705 °C | isento em soldaduras topo a topo até 16 mm (C ≤ 0,15 %, pré-aquecimento, vários passes) | 120 °C |
| 5A | 2¼Cr-1Mo (A335 P22) | 675–760 °C | isento em soldaduras topo a topo até 16 mm (C ≤ 0,15 %, pré-aquecimento) | 150 °C; com resistência mais elevada, 200 °C |
| 5B | 5Cr-½Mo (P5), 9Cr-1Mo (P9) | 675–760 °C | sempre | 150 °C ou 200 °C, respetivamente |
| 15E | 9Cr-1Mo-V (P91) | 705–775 °C | sempre; tempo de patamar mínimo de 30 min | 200 °C |
| 8 | aços austeníticos | – | nem exigido nem proibido – segundo a EPS/WPS | 10 °C |
Compilação simplificada, sem garantia. As isenções só se aplicam se todas as condições da norma forem cumpridas e se o projetista ou a EPS/WPS não exigirem tratamento térmico. A edição de 2024 renomeou as tabelas; verificar os projetos novos face à edição atual.
Pré-aquecimento
A temperatura de pré-aquecimento e a temperatura entre passes são definidas pela EPS/WPS. Dependem da composição química, da espessura de parede, do processo de soldadura, do teor de hidrogénio do metal depositado e da entrega térmica, e aplicam-se também à pingagem. Para aços não ligados, a temperatura de pré-aquecimento é determinada na Europa segundo a EN 1011-2 a partir do carbono equivalente; para aços para altas temperaturas, a norma indica valores mínimos.
Como ordem de grandeza para aços para altas temperaturas com mais de 15 mm de espessura de parede e metal depositado com baixo teor de hidrogénio, a EN 1011-2 indica cerca de 75 °C para 16Mo3, 100 °C para 13CrMo4-5 e 10CrMo9-10 e 150 °C para aços com 5 a 9 % de crómio. Para o P91, os fabricantes de materiais de adição recomendam, no mínimo, 200 °C com uma temperatura entre passes de, no máximo, 250 °C.
Aquecer, manter, arrefecer e medir
- ▸Velocidade de aquecimento e de arrefecimento: Acima de 300 °C, a EN 13480-4 limita a velocidade a 5500/t °C por hora, no máximo 300 °C/h (t em mm). A ASME B31.3 indica, acima de 315 °C, no máximo 335 °C/h divididos por metade da espessura de parede em polegadas.
- ▸Início do tempo de patamar: O tempo de patamar só começa a contar quando todos os pontos de medição atingem a temperatura mínima – e é interrompido assim que um ponto de medição desce abaixo dela.
- ▸Termopares: Na soldadura e no limite da zona de aquecimento; em diâmetros maiores, distribuídos pela circunferência. Colocar termopares em duplicado protege a medição contra falhas.
- ▸Largura da zona de recozimento: A ASME B31.3 exige, no mínimo, 25 mm de cada lado da soldadura à temperatura de patamar. A EN 13480-4 define uma largura mínima da banda de aquecimento em função do diâmetro e da espessura de parede e exige no limite, pelo menos, metade da temperatura máxima. Um isolamento suficientemente largo evita gradientes de temperatura demasiado acentuados.
- ▸Apoio: Durante o recozimento, apoiar a linha de forma a que não se deforme sob o próprio peso – caso contrário, há risco de empeno, por exemplo nas flanges.
- ▸P91: Antes do recozimento, deixar arrefecer abaixo da temperatura de fim da transformação martensítica, não recozer diretamente a partir do pré-aquecimento; a temperatura máxima de recozimento não pode ultrapassar o ponto de transformação Ac1 do material de base e do metal depositado.
Empeno de flanges na soldadura →Cortar a frio em vez de oxicorte →
Onde a HSOS ajuda
Realizamos o pré-aquecimento e o recozimento de alívio de tensões de soldaduras de tubagem com aquecimento elétrico por resistências – segundo a sua EPS/WPS, com equipamento de medição e controlo calibrado e registo de temperatura completo por soldadura. Se necessário, tratamos também do corte e do chanfro antes e do aparafusamento depois.
Perguntas frequentes
Todas as soldaduras em aço-carbono têm de ser recozidas?
Não. Segundo a EN 13480-4, o recozimento de alívio de tensões de aços não ligados dos grupos 1.1 e 1.2 só é exigido, em regra, a partir de 35 mm de espessura de parede; abaixo disso, só em casos especiais. A ASME B31.3 isenta o aço-carbono (P-No. 1) em todas as espessuras, desde que sejam cumpridas as condições de pré-aquecimento e de sequência de passes. Ainda assim, o projetista ou o dono da instalação podem impor um tratamento térmico, por exemplo em serviço com soda cáustica ou aminas.
Porque é que a EN e a ASME diferem na temperatura?
As duas normas definiram os seus intervalos de temperatura de forma independente e ajustaram-nos aos respetivos sistemas de materiais. Os intervalos sobrepõem-se na maioria dos casos, por exemplo no P91, com 730–770 °C segundo a EN 13480-4 e 705–775 °C segundo a ASME B31.3. Trabalha-se na zona de sobreposição ou dentro da janela da EPS/WPS.
Como é documentado o tratamento térmico?
Com um registo de temperatura por soldadura ou por zona de controlo – aquecimento, patamar, arrefecimento – com identificação dos pontos de medição, e ainda dados sobre a banda de aquecimento, o isolamento e os equipamentos utilizados, com certificado de calibração.
Compilado a partir da EN 13480-4:2017, ISO/TR 14745:2015, EN 1011-2, ASME B31.3 (2018/2022) e de dados de fabricantes, sem garantia. Prevalecem a edição da norma acordada no projeto, a EPS/WPS e as exigências do projetista e do dono da instalação.
Tratamento térmico segundo a EPS/WPS – com registo por soldadura
Envie-nos o material, as dimensões e a EPS/WPS – planeamos as zonas de aquecimento, os pontos de medição e o pessoal.