Equivalente de Carbono e Soldabilidade: As Fórmulas CEV e Pcm

Por que um único número?

A dureza da zona termicamente afetada (ZTA) após a soldagem — e, com ela, o risco de trincamento a frio induzido por hidrogênio — aumenta com o carbono e o teor de liga atuando em conjunto. As fórmulas de equivalente de carbono comprimem a análise de panela em um único índice que se correlaciona com a temperabilidade da ZTA e o risco de trincamento, de modo que os procedimentos podem ser avaliados antes que qualquer solda de teste seja feita.

A fórmula IIW (CEV)

CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 — todos os elementos em porcentagem em peso.

Esta é a fórmula adotada na prática EN e ISO: a EN 10025 declara um CEV máximo para cada classe estrutural, e a EN 1011 usa o CEV em suas orientações de procedimento de soldagem. Ela foi desenvolvida para os aços carbono-manganês convencionais. As faixas de interpretação amplamente usadas são:

• CEV até aproximadamente 0.40 — geralmente soldável sem pré-aquecimento em condições comuns.
• Aproximadamente 0.40–0.50 — pré-aquecimento comumente necessário, aumentando com a espessura, a restrição e o nível de hidrogênio; aplica-se a prática de baixo hidrogênio.
• Acima de aproximadamente 0.50 — alto risco de trincamento; pré-aquecimento, temperatura interpasse controlada e consumíveis de baixo hidrogênio são padrão, com a qualificação do procedimento sendo essencial.

Exemplo resolvido (valores ilustrativos de usina): C 0.16, Mn 1.50, Cr+Mo+V 0.10, Ni+Cu 0.15 resulta em CEV = 0.16 + 0.25 + 0.02 + 0.01 = 0.44 — bem dentro da faixa de pré-aquecimento.

Pcm: a fórmula para os aços modernos de baixo carbono

Os aços laminados termomecanicamente e os aços HSLA têm baixo carbono, mas uma variedade de elementos de liga, e a fórmula IIW superestima o seu risco de trincamento. O Pcm de Ito–Bessyo pondera os elementos de forma diferente:

Pcm = C + Si/30 + (Mn + Cu + Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5B

O Pcm é padrão na prática de tubos de linha (a API 5L o limita para as classes PSL2, tipicamente em 0.25) e nas normas japonesas. Como regra prática, Pcm até aproximadamente 0.20–0.25 indica boa soldabilidade para aços de baixo carbono. A EN 1011 oferece a fórmula relacionada CET como outra alternativa para cálculos de procedimento.

O que o CEV não diz

• A temperatura de pré-aquecimento não é lida apenas a partir do CEV: o método A da EN 1011-2 combina o CEV com a espessura combinada, a escala de hidrogênio do processo e do consumível, a restrição e o aporte térmico.
• Dois aços com CEV igual podem se comportar de forma diferente — uma corrida de carbono mais alto/baixa liga não é o mesmo problema de soldagem que uma corrida de carbono baixo/liga mais alta.
• Use a análise de panela real do certificado para o trabalho de procedimento. O máximo da classe (por exemplo, S355J2 em tipicamente ≤ 0.45 em espessuras comuns) é um teto sob o qual a corrida deve permanecer, não o valor da corrida à sua frente.
• Os aços inoxidáveis austeníticos e os aços ferramenta temperados estão inteiramente fora do escopo de ambas as fórmulas.
• Por fim, o CEV não é uma propriedade do aço em serviço: ele não prevê nada sobre a resistência ou a tenacidade de uma junta acabada, apenas sobre a tendência de endurecimento da ZTA durante a soldagem. Um aço de baixo CEV ainda pode produzir uma solda ruim por mau ajuste, consumíveis úmidos ou um procedimento não qualificado — o índice avalia a composição química, não a execução.