Soldagem na indústria naval: entenda sua importância

A soldagem na indústria naval configura-se como uma importante área a ser estudada e compreendida.

O segmento de construção naval é um dos mais importantes do mundo, pois constrói meios ou embarcações com a finalidade de transportar diferentes tipos de produtos ao redor do mundo. Tais como:

◘ Combustíveis;
◘  Alimentos;
◘ Veículos;
◘ Minérios;
◘ Grãos;
◘Armamentos;
◘Petróleo;
◘Gás, entre outros.

Diferentes tipos de embarcações são fabricados em estaleiros localizados em todos os continentes. Alguns exemplos são:

◘Submarinos;
◘Petroleiros;
◘Superpetroleiros;
◘Graneleiros;
◘Frigoríficos;
◘Porta-aviões;
◘Torpedeiros;
◘Chatas;
◘Balsas;
◘Iates;
◘Cruzeiros.

Muitos estaleiros não apenas constroem, mas também realizam a manutenção dos mais variados tipos de embarcações, desde pequenas até gigantes, como um porta-aviões.

Imagens de embarcações de diferentes dimensões e finalidades

A soldagem é a operação mais crítica e importante na construção, manutenção ou reparo de uma embarcação, seja qual for o tipo, pois suas estruturas são basicamente construídas de aços, dos mais variados tipos e propriedades, que devem ser soldados. Todas as juntas devem apresentar total integridade em suas propriedades metalúrgicas.

Os processos, consumíveis e outros elementos utilizados para executar a soldagem são especificados por normas, especificações e entidades homologadoras, e, inclusive, os profissionais envolvidos nas operações são qualificados para realizá-las.

Soldadores, técnicos, inspetores e engenheiros envolvidos diretamente nas operações de soldagem possuem as mais diversas graduações e qualificações para cumprir com excelência as responsabilidades que cada um possui, garantindo que o resultado das soldas atenda às mais rigorosas especificações e requisitos que envolvem a utilização da embarcação.

Os requisitos dos aços utilizados e das propriedades metalúrgicas das soldas são rigorosos, e muitos ensaios são realizados para garantir a qualidade dessas soldas. Contudo, um requisito em particular, e pouco notado, é o controle da deformação da embarcação após a soldagem.

É normal que a solda gere tensões nas juntas e conjuntos soldados, resultando em deformações ou distorções. Por essa razão, uma extensa engenharia de controle dimensional é implementada para que, à medida que as soldas são executadas, as deformações sejam controladas e minimizadas, de modo que, ao final, elas estejam dentro dos parâmetros definidos pelo projeto para a embarcação como um todo.

Adicionalmente, são utilizados processos de solda que possibilitam a execução com sistemas mecanizados e/ou semiautomáticos. Alguns estaleiros na Ásia e nos EUA utilizam robôs em diversas operações de soldagem de módulos e estruturas, reduzindo não apenas o tempo de fabricação, mas também descontinuidades, defeitos e outras ocorrências que possam comprometer o tempo estimado para finalizar o projeto e a integridade da embarcação.

E se a solda falhar?

A solda não pode falhar, pois isso pode causar o colapso total da embarcação! As especificações e normas estabelecem limites para descontinuidades, e os ensaios de qualificação das soldas antes da execução, assim como os ensaios não destrutivos, são essenciais.

Além disso, o uso da simulação por elementos finitos é uma ferramenta valiosa para compreender e antecipar o comportamento dessas uniões em diversas condições, otimizando o desempenho e a segurança das estruturas soldadas.

Um reparo de solda pode ser muito caro e causar atrasos no prazo de entrega. Pode ocorrer de a embarcação, completa, ter que retornar ao seu local de origem, o dique seco, para executar o reparo, que pode, por exemplo, ter afetado as dimensões da embarcação.

A imagem à esquerda mostra o dique seco e, à direita, uma embarcação pronta.

Dique seco antes do início de bombeamento da água para flutuação da embarcação.

Quais setores de uma embarcação necessitam de solda?

Cada embarcação possui setores que variam conforme suas características, dimensões e finalidade. Um barco comum de pesca, com chapas de alumínio, tem pouca solda, geralmente nos processos TIG ou MIG.

Por outro lado, uma plataforma do tipo FPSO, que extrai e armazena petróleo, ou uma sonda, que perfura o fundo marinho em busca de petróleo e possibilita a exploração, pode ter setores como os abaixo:

◘Casco;
◘Deck Superior e Inferior;
◘Módulos;
◘Tubulações Diversas;
◘Heliponto;
◘Flare/Queimadores;
◘E muitas outras áreas que, juntas, formam uma determinada embarcação.

Quais são os aços mais comuns utilizados no segmento naval?

São muitos os tipos de aços utilizados na construção de uma embarcação, como aço carbono, aço de baixa liga, aço inoxidável e outros metais que atendem às propriedades e requisitos do projeto.

Muitos desses materiais possuem características para suportar temperaturas extremamente baixas sem perder suas propriedades metalúrgicas, ou podem tornar-se frágeis e comprometer a embarcação. Em uma embarcação, podem ser utilizados diferentes materiais de acordo com a aplicação e o ambiente em que ela irá operar.

Um bom exemplo são os tubos, que podem ter vários quilômetros de comprimento até o fundo do mar, conectados aos equipamentos que fazem a extração de petróleo e/ou gás, ou outros que sustentam uma plataforma para águas de baixa profundidade.

Existem também diferentes percentuais quando o estaleiro tem demanda para soldar dezenas de estruturas simultaneamente, funcionando praticamente como uma linha de produção de diversas embarcações, o que é comum em estaleiros localizados na Ásia.

No Brasil, atualmente, é baixa a quantidade de estaleiros em operação e ocupação, e os processos mais utilizados são:

◘Arco submerso mecanizado;
◘Arame tubular com gás manual ou mecanizado;  
◘Eletrodo Revestido;
◘MIG/MAG manual;
◘TIG.

No exterior, devido à "escala de produção", o arame tubular com gás pode ter a maior porcentagem de uso, especialmente em estaleiros que empregam sistemas mecanizados e até robôs. O processo MIG/MAG também é utilizado, mas depende dos requisitos do projeto e das exigências da entidade homologadora.

Na soldagem de manutenção e reparo, o eletrodo revestido é bastante utilizado devido à versatilidade do processo e ao fato de muitas dessas soldas serem de baixo volume.

Um componente muito utilizado no segmento naval é o chamado backing ou respado cerâmico, na soldagem de soldas conhecidas como penetração total ou unilateral, quando é permitido soldar apenas de um lado da junta.

Adicionalmente, o uso de backing cerâmico possibilita o aumento da produtividade e a redução dos custos na soldagem. A seguir, vemos alguns exemplos desses backings cerâmicos utilizados no segmento naval.

As embarcações são avaliadas ou revisadas regularmente?

Assim como ocorre na aviação, as embarcações, seus equipamentos, máquinas, instalações e estruturas são submetidos a revisões e manutenções periódicas, chamadas de docagem, conforme o tempo de utilização e independentemente de sua função ou local de navegação.

Às vezes, o metal de base utilizado exige inspeções mais frequentes devido ao ambiente em que opera ser mais agressivo e gerar riscos à navegabilidade, por exemplo.

De qualquer maneira, as entidades ou bureaus que homologam uma embarcação, como DNV, BV, ABS, entre outras, são extremamente rigorosos nos requisitos, propriedades metalúrgicas, ensaios e qualificações (de materiais, juntas, procedimentos, soldadores e operadores), garantindo que a embarcação atenda a todas as necessidades e propriedades relativas à integridade e à destinação estabelecidas para o projeto.

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No link abaixo, os soldadores encontrarão informações para melhorar a qualidade, a eficiência e a produtividade das operações de soldagem.

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