Neste texto, você entenderá a aplicação dos processos de soldagem na indústria naval, um segmento de grande relevância para as operações logísticas ao redor do planeta.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
No link abaixo, os soldadores encontrarão informações para melhorar a qualidade, a eficiência e a produtividade das operações de soldagem.
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