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# Soldabilidade dos Aços e Prevenção de Trincas por Hidrogênio

Aprenda como o hidrogênio, a química do aço, o aporte térmico, a restrição e a taxa de resfriamento afetam a soldabilidade e evitam trincas.

![Retrato de Anders Bergström, repórter da indústria do aço](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg)

 **[Anders Bergström](/pt-br/noticias/autor/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Ler uma ficha técnica 60+ min de leitura Atualizado 14 de ago. de 2026 Revisado com evidências

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## O que significa a soldabilidade do aço

A soldabilidade do aço é a capacidade de produzir uma junta soldada que atenda aos requisitos mecânicos, metalúrgicos e de integridade especificados, sob um procedimento de soldagem definido. Essa definição é deliberadamente condicional. Ela não significa que um aço possa ser soldado com segurança em qualquer posição, espessura, temperatura, condição de restrição ou ambiente de serviço. Uma junta pode ser aprovada em um ensaio de qualificação de procedimento e ainda assim trincar durante a produção se o soldador encontrar uma chapa mais fria, maior restrição da junta, consumíveis úmidos, superfícies contaminadas ou um aporte térmico diferente.

#### Requisitos de soldabilidade

Mecânicos

Resistência à tração, tenacidade, dureza, resistência à fadiga e estabilidade dimensional.

Metalúrgicos

Estrutura aceitável da ZTA, comportamento de transformação e resposta ao tratamento térmico pós-soldagem.

Integridade

Ausência de descontinuidades inaceitáveis e conformidade com os critérios de inspeção.

Serviço

Resistência à corrosão, desempenho do limite de pressão e resistência a carregamentos de fadiga.

Os requisitos relevantes podem incluir resistência à tração, tenacidade, dureza, resistência à fadiga, estabilidade dimensional, resistência à corrosão e ausência de descontinuidades inaceitáveis. Em um vaso de pressão, uma solda pode precisar atender a requisitos de tenacidade ao impacto e de tratamento térmico pós-soldagem. Em uma ligação estrutural, a restrição, o rasgamento lamelar, o carregamento por fadiga e os critérios de aceitação da inspeção podem ser determinantes. Portanto, a soldabilidade pertence à combinação de aço, consumível, projeto da junta, processo de soldagem, ciclo térmico, ambiente e histórico de serviço — não apenas à designação do aço.

O trincamento por hidrogênio requer a presença combinada de hidrogênio, uma estrutura suscetível, dura e frágil, e tensão de tração. Strong evidence

A trinca a frio assistida por hidrogênio ilustra esse ponto. A TWI afirma que a trinca requer a presença combinada de hidrogênio, uma estrutura suscetível, dura e frágil, e tensão de tração (TWI, 2024). O International Institute of Welding identifica os mesmos fatores controladores em termos ligeiramente diferentes: teor de hidrogênio, tensão residual de tração e suscetibilidade microestrutural (IIW White Paper, 2023). Se um fator for eliminado ou suficientemente reduzido, a probabilidade de trinca diminui; se os três aumentarem, uma junta poderá falhar depois que a soldagem aparentemente tiver sido concluída.

### Soldabilidade versus classificações de soldabilidade

Equivalente de carbono **Equivalente de carbono** Índice que combina determinados elementos de liga para avaliar a temperabilidade e auxiliar na seleção do pré-aquecimento; não constitui uma previsão completa do risco de trincamento.

Uma classificação de soldabilidade é uma simplificação utilizada para apoiar decisões. Fórmulas de carbono equivalente, classificações de controle de hidrogênio, tabelas de pré-aquecimento e agrupamentos de materiais podem indicar quão exigente um procedimento poderá ser, mas não constituem medições diretas do desempenho da junta. Um carbono equivalente calculado a partir de um certificado de usina não revela o hidrogênio efetivamente introduzido na solda, a velocidade de resfriamento na ZTA ou a tensão de tração retida em uma junta altamente restringida.

As classificações de soldabilidade são ferramentas de triagem ou de procedimento, não medições diretas do desempenho de juntas de produção.
| Abordagem | O que indica | O que não comprova |
|---|---|---|
| Equivalente de carbono | Temperabilidade relativa e possível necessidade de pré-aquecimento | Que determinada junta não trincará |
| Classificação de controle de hidrogênio | Condição definida do hidrogênio no metal de solda | O inventário de hidrogênio do aço de base exposto ao serviço |
| Tabela de pré-aquecimento | Orientação térmica de procedimento | Segurança universal para toda espessura e condição de restrição |
| Ensaio de trinca a frio | Sensibilidade ao trincamento sob condições prescritas | Uma propriedade numérica universal do aço |

Por exemplo, o carbono equivalente é útil para comparar a temperabilidade de aços como S355, S460, [16Mo3](/pt-br/materiais/número-do-material/1.5415 " — composição, equivalências e normas") ou 2¼Cr-1Mo, mas o mesmo valor nominal pode levar a resultados diferentes quando variam a espessura da chapa, o aporte térmico, a temperatura interpasse e o controle de umidade. Uma classificação pode indicar que um aço requer pré-aquecimento. Ela não pode provar que uma temperatura de pré-aquecimento especificada evitará trincas em um determinado reparo de soldagem. \[1\] \[1\] [**ISO 3690:2018**](https://www.iso.org/standard/72150.html). International Organization for Standardization. International Standard, 2018.

Os ensaios fornecem evidências mais robustas, mas cada ensaio responde a uma pergunta definida. A ISO 17642-1:2004 descreve princípios gerais para ensaios destrutivos de trinca a frio e identifica abordagens para avaliar a sensibilidade à trinca de consumíveis de soldagem, materiais de base e metal de solda. O resultado é uma evidência obtida sob uma condição térmica e de restrição prescrita, não uma propriedade numérica universal do aço. Da mesma forma, a ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para medir o hidrogênio difusível no metal de solda produzido por soldagem a arco com material de adição, incluindo metais de solda associados a aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. Ela mede uma quantidade controlada de hidrogênio; não mede todas as formas de hidrogênio que podem existir em um componente antigo.

“Classificação de soldabilidade” deve, portanto, ser entendida como orientação processual. A classificação pode exigir consumíveis de baixo hidrogênio, pré-aquecimento mínimo, um limite de temperatura interpasse, resfriamento controlado ou tratamento térmico pós-soldagem. A qualificação então demonstra que o procedimento proposto pode atender aos critérios exigidos. O controle da produção garante que as condições qualificadas sejam efetivamente mantidas. A inspeção verifica se a junta resultante apresenta os defeitos e as propriedades especificados. Essas são salvaguardas distintas. A radiografia não pode restaurar a tenacidade perdida devido à dureza excessiva da ZTA, e uma inspeção visual satisfatória não pode demonstrar que uma trinca retardada por hidrogênio não surgirá no dia seguinte.

#### Não dependa apenas do pré-aquecimento

O pré-aquecimento deve ser compatibilizado com o nível de hidrogênio, a composição química do aço, a espessura, o aporte térmico, a temperatura entre passes, a restrição e o histórico de serviço. Um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda, enquanto uma temperatura excessiva pode causar crescimento de grão, perda de tenacidade ou distorção.

O pré-aquecimento é um controle importante, mas não é uma solução universal. A NF EN 1011-2 relaciona o controle de trincas por hidrogênio à composição do aço, ao teor de hidrogênio, ao aporte térmico, ao pré-aquecimento e à temperatura interpasse. O aumento do pré-aquecimento geralmente retarda o resfriamento da ZTA e dá mais tempo para que o hidrogênio escape. A orientação da Dillinger, que aplica o Método B da EN 1011-2, descreve os mesmos efeitos. No entanto, a TWI alerta que um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda ao ampliar as distâncias de difusão e reduzir o tempo disponível para a difusão. Uma temperatura mais alta também pode produzir crescimento excessivo dos grãos ou uma estrutura de transformação indesejável. O ciclo térmico qualificado é mais importante do que uma única temperatura impressa em uma instrução de trabalho.

### Trincas de fabricação versus desempenho em serviço

As trincas de fabricação são danos gerados durante a soldagem, o resfriamento ou o período retardado após a soldagem. A trinca a frio assistida por hidrogênio é especialmente enganosa porque pode se formar horas depois de o arco ter sido interrompido. Ela geralmente se desenvolve em regiões duras da ZTA, no metal de solda ou em áreas de alta tensão local, e pode permanecer invisível até que o seccionamento ou um ensaio não destrutivo posterior a revele. A trinca a quente é diferente: ocorre em temperatura elevada durante a solidificação ou o resfriamento, enquanto o metal de solda ainda apresenta ductilidade limitada. As causas e os controles não são intercambiáveis.

Um aço pode apresentar bom desempenho em serviço e ainda assim ser difícil de soldar. Da mesma forma, uma junta pode ser fabricada sem trincas visíveis e, mesmo assim, não possuir a tenacidade, a resistência à fadiga ou o desempenho à corrosão exigidos em serviço. Soldabilidade e desempenho em serviço se sobrepõem, mas nenhum dos dois garante o outro. Um aço de alta resistência temperado e revenido pode manter excelente resistência no metal de base, enquanto sua ZTA se torna localmente amolecida ou endurecida pela soldagem. Um aço de baixa liga para vasos de pressão pode aceitar um procedimento de reparo qualificado quando novo, mas comportar-se de maneira diferente após anos de exposição ao hidrogênio.

O histórico de serviço é uma variável direta de soldagem nesses casos. O hidrogênio absorvido durante a exposição a correntes de processo contendo hidrogênio, à corrosão, à proteção catódica ou a serviço úmido pode permanecer no aço após a parada. Esse hidrogênio retido não é o mesmo que o hidrogênio difusível medido no metal de solda recém-depositado segundo a ISO 3690:2018. Ele pode migrar durante o reaquecimento e se concentrar próximo a uma nova solda, aumentando o risco de trincas de fabricação. Experimentos com aço 2¼Cr-1Mo carregado com hidrogênio relataram que o hidrogênio de serviço retido poderia exigir um aumento de 130 °C no pré-aquecimento (TWI, 2024). Esse resultado não pode ser convertido em uma regra universal, mas rejeita decisivamente a suposição de que o procedimento de soldagem original continue adequado para todo reparo.

#### Modelo de trincamento em três condições

1. **Hidrogênio** O hidrogênio deve estar presente e suficientemente móvel para alcançar uma região vulnerável.
2. **Estrutura suscetível** O metal de solda ou a ZTA deve conter uma estrutura dura e frágil.
3. **Tensão de tração** A tensão de tração residual, aplicada ou relacionada à restrição deve atuar sobre essa região.

Podem ser necessários tratamento para liberação de hidrogênio, pré-aquecimento conservador, consumíveis de baixo hidrogênio, controles de secagem, aporte térmico adequado e inspeção retardada. O pós-aquecimento pode manter uma temperatura que permita a migração do hidrogênio antes que regiões duras e tensionadas o aprisionem. A escolha correta depende do componente, da espessura, da condição do aço, da restrição e da norma de construção aplicável.

### Por que apenas a composição não pode definir a soldabilidade

A composição afeta a temperabilidade, os produtos de transformação, a tenacidade, o carbono equivalente e a suscetibilidade à trinca a quente, portanto não pode ser ignorada. Mas a composição é apenas a condição inicial. A velocidade de resfriamento determina se a ZTA formará ferrita-perlita macia, bainita ou martensita dura. O aporte térmico e a espessura da chapa alteram essa velocidade de resfriamento. A restrição controla a tensão de tração. A condição do consumível e a limpeza da superfície determinam a entrada de hidrogênio. A geometria da junta cria concentrações locais de tensão. A temperatura ambiente altera tanto o resfriamento quanto a difusão do hidrogênio.

Duas chapas com o mesmo grau e a mesma análise de corrida podem, portanto, produzir dureza diferente na ZTA e diferentes riscos de trinca em uma solda de filete, uma solda de topo com penetração total e uma escavação de reparo restringida. O processamento na usina, a espessura, os ciclos térmicos anteriores, o envelhecimento, o trabalho a frio e o carregamento durante o serviço podem alterar ainda mais o comportamento sem modificar a designação nominal.

Um fluxo de trabalho baseado em procedimento conecta o histórico do material, os controles de trincamento, a qualificação, a produção e a inspeção.

A pergunta prática não é “Este aço é soldável?”. É “Esta junta, nestas condições, pode ser produzida e demonstrada como atendendo aos requisitos especificados sob um procedimento controlado?”. Essa pergunta conduz à sequência correta: caracterizar o material e seu histórico, avaliar o hidrogênio e a restrição, qualificar o ciclo térmico, controlar a produção e inspecionar tanto os defeitos imediatos quanto os retardados.

## Fissuração a Frio Assistida por Hidrogênio: As Três Condições Necessárias

Hidrogênio, uma microestrutura dura, frágil e suscetível, e tensão de tração devem atuar em conjunto para que ocorra trincamento a frio assistido por hidrogênio. Strong evidence

A fissuração a frio assistida por hidrogênio não é causada apenas pelo hidrogênio. O modelo central utilizado pela TWI e pelo International Institute of Welding (IIW) exige três condições simultâneas: o hidrogênio deve estar presente e ser capaz de se deslocar através da junta; o metal de solda ou a zona termicamente afetada (ZTA) deve conter uma microestrutura suscetível, dura e frágil; e uma tensão de tração deve atuar sobre essa região. Remover, reduzir ou retardar qualquer uma dessas condições torna a fissuração menos provável. Isso não transforma um único controle — especialmente o pré-aquecimento — em uma solução universal.

O IIW White Paper (2023) identifica o teor de hidrogênio, a tensão residual de tração e a suscetibilidade microestrutural como os três principais fatores que governam a fissuração induzida por hidrogênio em soldas de [aços de alta resistência](/pt-br/categorias/aços-de-alta-resistência "aços de alta resistência"). A TWI descreve o mesmo mecanismo em termos práticos. A trinca pode se iniciar no metal de solda, na linha de fusão ou na ZTA, dependendo da composição química local, da velocidade de resfriamento, da distribuição do hidrogênio e do grau de restrição. Trata-se de um mecanismo de fissuração a frio, não de fissuração a quente: a junta pode parecer íntegra quando a soldagem termina e, depois, desenvolver uma trinca minutos ou horas mais tarde, à medida que o hidrogênio se difunde em direção a locais submetidos a tensão e suscetíveis.

![Soldabilidade dos Aços e Prevenção de Trincas por Hidrogênio](/images/uploads/d2a8bca3-85d3-4197-8430-5d7a25bf7ac0/wiki-inline-a-macro-cross-section-of-weld-metal-and-heat-affected-zone-showing-hydrogen-diff-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/d2a8bca3-85d3-4197-8430-5d7a25bf7ac0/wiki-inline-a-macro-cross-section-of-weld-metal-and-heat-affected-zone-showing-hydrogen-diff-2027x2560.avif "Ampliar imagem — Soldabilidade dos Aços e Prevenção de Trincas por Hidrogênio")Mobile hydrogen can collect at traps and stressed hard regions near the fusion boundary.

### Entrada e deslocamento do hidrogênio através da junta

O controle do hidrogênio deve abranger tanto as fontes de fabricação quanto o hidrogênio retido durante o serviço.
| Fonte de hidrogênio | Medida de controle |
|---|---|
| Revestimentos de eletrodos e fluxos | Secagem, armazenamento selado e controle da exposição |
| Superfícies da junta | Remover umidade, óleo, tinta, carepa e produtos de corrosão |
| Sistemas de gás de proteção | Controlar vazamentos, vazão, pureza e correntes de ar |
| Exposição em serviço | Avaliar o hidrogênio retido antes da soldagem de reparo |

Hidrogênio difusível **Hidrogênio difusível** Hidrogênio no metal de solda depositado que pode se mover e escapar sob as condições de temperatura, tempo e manuseio de um ensaio definido.

O hidrogênio entra em uma solda a arco por diversas vias. A umidade presente nos revestimentos dos eletrodos, no fluxo, nos sistemas de gás de proteção, nas superfícies da junta, na carepa de laminação, em graxa, em resíduos de tinta e em consumíveis úmidos pode se dissociar no arco e se dissolver no metal fundido. O hidrogênio atômico resultante é muito mais móvel que o hidrogênio molecular. À medida que a solda esfria, parte do hidrogênio escapa da poça de fusão e parte permanece como hidrogênio difusível no metal de solda ou se desloca para a ZTA adjacente.

A ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para medir o hidrogênio difusível no metal de solda produzido por soldagem a arco com material de adição. A norma abrange metais de solda associados a aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. Essa medição é útil porque o hidrogênio difusível pode migrar durante o período em que a junta está esfriando e as tensões residuais estão se desenvolvendo. Ela não representa todas as formas de hidrogênio presentes em um componente.

Um vaso ou tubo exposto a serviço pode conter hidrogênio absorvido antes da fabricação ou do reparo. Esse hidrogênio retido durante o serviço pode ser liberado durante o aquecimento e a soldagem, somando-se ao hidrogênio proveniente do consumível e da preparação da junta. A distinção é importante: controlar a umidade dos eletrodos não remove o hidrogênio já armazenado no aço-matriz. Em experimentos com aço 2¼Cr-1Mo carregado com hidrogênio, relatados pela TWI em 2024, o hidrogênio retido aumentou em 130 °C o pré-aquecimento necessário. O resultado é um alerta contra a aplicação de um procedimento de soldagem baseado no consumível a um aço com histórico de serviço desconhecido.

O hidrogênio se desloca através de defeitos da rede cristalina, contornos de grão, inclusões e outros locais de aprisionamento. Ele pode se acumular em um entalhe, em um constituinte duro, em uma inclusão ou em uma região submetida a tensão de tração. A velocidade de resfriamento afeta tanto a formação de locais de aprisionamento quanto o tempo disponível para o hidrogênio escapar. Uma transformação rápida pode criar uma ZTA dura e, ao mesmo tempo, deixar o hidrogênio concentrado próximo à linha de fusão. O pós-aquecimento ou a manutenção do pré-aquecimento pode manter a junta aquecida por tempo suficiente para que o hidrogênio migre para fora antes que a condição mais vulnerável seja atingida.

O pré-aquecimento ajuda, mas seu efeito não é ilimitado. A TWI relata que, em geral, um pré-aquecimento maior oferece mais oportunidade para o hidrogênio escapar e reduz a velocidade de resfriamento; entretanto, um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda ao ampliar as distâncias de difusão e reduzir o tempo total disponível para a difusão. Portanto, uma solda mais quente não é automaticamente uma solda mais segura. O aporte térmico, o tamanho do cordão, a espessura da junta, a temperatura interpasse e as condições de resfriamento devem ser considerados em conjunto.

### Microestruturas duras, frágeis e suscetíveis

O hidrogênio requer uma estrutura suscetível na qual a fissuração possa se iniciar e se propagar. Em aços carbono-manganês, baixa liga e alta resistência, a estrutura crítica costuma ser a martensita dura ou uma mistura martensítica-bainítica formada na ZTA por resfriamento rápido. A dureza é um indicador de alerta útil, mas, por si só, não define o risco de fissuração. O teor de hidrogênio, a tensão, a tenacidade local, as inclusões, a segregação e as condições na ponta da trinca também afetam o resultado.

A composição química do aço controla o comportamento de transformação. O carbono aumenta a temperabilidade e a probabilidade de formação de uma ZTA dura, enquanto elementos de liga como manganês, cromo, molibdênio e níquel alteram a temperabilidade e as temperaturas de transformação. As fórmulas de carbono equivalente são, portanto, ferramentas de triagem, e não previsões completas de soldabilidade. Dois aços com valores semelhantes de carbono equivalente podem apresentar respostas diferentes porque sua composição química real, espessura da chapa, processamento termomecânico prévio, tamanho de grão e histórico de resfriamento são diferentes.

Um aporte térmico elevado pode reduzir a dureza máxima da ZTA ao diminuir a velocidade de resfriamento, mas também pode ampliar a ZTA, alterar o tamanho de grão, reduzir a tenacidade e modificar o transporte de hidrogênio. Um aporte térmico baixo pode produzir uma ZTA estreita, mas criar altas velocidades de resfriamento e produtos de transformação duros. A questão relevante não é simplesmente se o aporte térmico é alto ou baixo; é saber se o ciclo térmico produz uma combinação aceitável de dureza, tenacidade, escape do hidrogênio e restrição.

A ISO 17642-1:2004 descreve princípios e métodos de ensaio para avaliar a sensibilidade à fissuração a frio em consumíveis de soldagem, materiais-matriz e metais de solda. Esses ensaios são valiosos quando um aço, consumível ou projeto de junta está fora da experiência rotineira. Eles também mostram por que a composição química, por si só, não pode substituir uma avaliação de soldabilidade. Pode haver envolvimento de um metal de solda sensível à fissuração, ou a ZTA pode ser a região determinante.

A trinca pode começar em um ponto duro local, e não em toda a ZTA. Uma região de granulação grosseira próxima à linha de fusão, uma ilha de martensita não revenida ou uma zona dura contendo inclusões pode fornecer o local de iniciação. Depois que uma pequena trinca se forma, o hidrogênio pode se concentrar em sua ponta e acelerar a propagação sob tensão de tração.

### Tensão de tração e restrição

A terceira condição é a tensão de tração. A soldagem produz contração térmica: o metal de solda quente e o aço adjacente esfriam, contraem-se e são restringidos pela chapa ao redor, pela geometria da junta, pelos pontos de solda, pelos dispositivos de fixação e pelos cordões depositados anteriormente. Isso produz tensão residual de tração mesmo quando nenhuma carga externa é aplicada. As cargas de serviço aplicadas podem se somar a ela.

A restrição da junta não é uma propriedade única do material. Chapas espessas, comprimentos de solda curtos, acessórios rígidos, seções fechadas e soldas executadas em uma sequência inadequada podem restringir a contração mais intensamente que uma junta flexível. Folgas de raiz, erros de montagem, soldas altamente assimétricas e reparos podem produzir concentrações locais de tensão. Portanto, uma solda pode fissurar com uma dureza medida moderada quando a restrição e o hidrogênio são elevados, enquanto uma região mais dura pode resistir quando o hidrogênio é baixo e a contração é menos restringida.

Isso explica por que remover apenas uma condição reduz o risco sem comprovar a segurança. Consumíveis secos e de baixo hidrogênio, juntamente com armazenamento controlado, reduzem a entrada de hidrogênio, mas não podem impedir a fissuração se uma ZTA muito dura se formar sob restrição severa. Um aço com menor teor de carbono ou menor temperabilidade pode resistir ao endurecimento, mas a contaminação ou o hidrogênio proveniente do serviço ainda podem criar um problema. O alívio de tensões ou uma sequência de soldagem aprimorada pode reduzir a tensão de tração; contudo, um procedimento com alto teor de hidrogênio pode deixar hidrogênio móvel suficiente para fissurar a junta antes que o alívio seja eficaz.

A NF EN 1011-2 relaciona o controle da fissuração por hidrogênio à composição do aço, ao teor de hidrogênio, ao aporte térmico, ao pré-aquecimento e à temperatura interpasse. Sua lógica é processual: controlar o ciclo térmico, limitar o hidrogênio e considerar a restrição, em vez de prescrever uma única temperatura para todas as soldas. As orientações da BS EN 1011-2 também recomendam manter o pré-aquecimento ou aplicar pós-aquecimento para que o hidrogênio possa migrar para fora da solda antes de ficar aprisionado em regiões duras e tensionadas. A aplicação do Método B da EN 1011-2 pela Dillinger descreve o mesmo equilíbrio: o pré-aquecimento reduz a velocidade de resfriamento da ZTA e, ao mesmo tempo, favorece o escape do hidrogênio.

A inspeção continua sendo necessária porque as medidas preventivas controlam a probabilidade, não a certeza. A fissuração retardada pode aparecer após a inspeção visual, e a solda deve ser mantida, quando especificado, a uma temperatura controlada antes do exame final. Ensaios não destrutivos realizados muito cedo podem não detectar uma trinca que ainda não se formou. Assim, a fissuração a frio assistida por hidrogênio é uma interação dependente do tempo entre o transporte do hidrogênio, a transformação para uma estrutura suscetível e a restrição por tração — não um defeito que o pré-aquecimento, sozinho, possa eliminar de forma confiável.

## Hidrogênio Difusível e Como Ele É Medido

### Significado do hidrogênio difusível no metal de solda por arco

Hidrogênio difusível é a parcela do hidrogênio presente no metal de solda recém-depositado que pode se mover através do metal e escapar sob as condições de temperatura e tempo do ensaio. Ele não é um constituinte químico fixo da rede cristalina do aço. O hidrogênio pode ocupar sítios intersticiais, migrar através de defeitos e contornos de grão ou ficar temporariamente retido em inclusões, discordâncias, interfaces de fase e outras características microestruturais. Parte dele pode alcançar uma superfície livre; outra parte pode se deslocar para a zona afetada pelo calor (ZAC) ou para uma região submetida a tensões antes de escapar.

Essa mobilidade torna o hidrogênio difusível relevante para a trinca a frio retardada. A TWI afirma que a trinca induzida por hidrogênio exige a presença conjunta de três condições: hidrogênio, uma estrutura dura e frágil suscetível e tensão de tração. O White Paper do International Institute of Welding (IIW), publicado em 2023, identifica o teor de hidrogênio, a tensão residual de tração e a suscetibilidade microestrutural como os três principais fatores que governam a trinca induzida por hidrogênio em soldas de aços de alta resistência. Portanto, uma solda pode conter uma concentração mensurável de hidrogênio sem apresentar trincas se sua estrutura e seu grau de restrição não permitirem a formação de uma trinca. Inversamente, um valor relatado relativamente baixo ainda pode ser perigoso quando a soldagem produz martensita dura em uma junta altamente restringida.

O termo refere-se ao hidrogênio presente no metal de solda abrangido pelo ensaio, e não automaticamente ao hidrogênio existente em toda a junta soldada. O hidrogênio na ZAC pode apresentar uma distribuição diferente e ser medido por outro procedimento. O hidrogênio já absorvido por um vaso de pressão, uma tubulação ou outro componente de aço durante o serviço também constitui uma questão distinta. A exposição em serviço a sulfeto de hidrogênio úmido, proteção catódica, corrosão ou hidrogênio em alta temperatura pode deixar hidrogênio no aço-base. Esse hidrogênio retido pode migrar para uma solda de reparo ou para uma ZAC dura recém-formada, aumentando o risco de trincas durante a fabricação, mesmo quando o consumível possui uma classificação de baixo hidrogênio difusível.

O hidrogênio difusível também deve ser diferenciado do hidrogênio total. O hidrogênio total inclui o hidrogênio móvel e o hidrogênio retido em armadilhas ou liberado somente em temperaturas de extração mais altas. Portanto, um resultado de hidrogênio total pode ser superior à fração difusível e não pode substituí-la sem que se conheçam o método de ensaio e sua finalidade. As duas medições respondem a perguntas diferentes: o hidrogênio difusível indica o hidrogênio móvel disponível durante o período em que a solda esfria e desenvolve tensões, enquanto o hidrogênio total descreve um inventário mais amplo, que pode incluir hidrogênio fortemente retido.

Os resultados são normalmente relatados como mililitros de hidrogênio por 100 gramas de metal de solda depositado, frequentemente escritos como mL/100 g, com a temperatura e a pressão de referência indicadas pelo método aplicável. O número não é uma propriedade universal de um eletrodo, arame ou grau de aço. Ele corresponde a uma condição definida de soldagem e ensaio.

### Amostragem segundo a ISO 3690:2018

A ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para determinar o hidrogênio difusível no metal de solda por arco produzido com material de adição. Seu escopo inclui metais de solda associados a aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. Isso é importante porque um resultado obtido segundo essa norma está vinculado a um corpo de prova de metal de solda depositado sob condições especificadas; ele não constitui uma medição direta da concentração de hidrogênio em toda a junta.

O ensaio começa com uma soldagem controlada, utilizando o material de adição, a corrente de soldagem, a polaridade, as condições de avanço e a configuração do corpo de prova especificados. Em seguida, o metal de solda depositado é separado ou preparado conforme requerido, com a remoção de escória e contaminação superficial. O manuseio após a soldagem é crítico. O hidrogênio começa a escapar assim que a solda esfria, portanto o corpo de prova deve ser transferido, resfriado, armazenado e analisado de acordo com os requisitos de tempo e temperatura da norma. Atrasos na exposição do corpo de prova ao sistema de coleta podem reduzir o valor medido.

A ISO 3690:2018 estabelece a sequência de coleta e análise, em vez de tratar o ensaio de hidrogênio como uma análise química comum. Nos procedimentos de coleta de gás, o hidrogênio que deixa o corpo de prova é acumulado sob condições controladas e, em seguida, quantificado, normalmente por cromatografia gasosa ou por outra configuração analítica permitida e definida pelo procedimento do laboratório. O resultado é convertido para a base de relato especificada pela norma. A calibração, a correção do branco, os vazamentos no equipamento, a massa do corpo de prova e as condições de referência afetam o número final.

O resfriamento rápido é utilizado para limitar a perda de hidrogênio antes da coleta. O corpo de prova pode ser armazenado em baixa temperatura quando o procedimento assim exigir, pois a redução da temperatura desacelera o movimento do hidrogênio. O laboratório também deve controlar o tempo entre a soldagem, a têmpera ou o resfriamento, a coleta e a análise. Esses detalhes não são meros aspectos administrativos. Eles determinam quanto do hidrogênio móvel permanece no corpo de prova quando a medição começa.

A medição de hidrogênio e o ensaio de trincamento a frio respondem a perguntas diferentes.
| Norma | Tema principal | Evidência produzida |
|---|---|---|
| ISO 3690:2018 | Hidrogênio difusível no metal de solda por arco | Medição controlada de hidrogênio |
| ISO 17642-1:2004 | Ensaio destrutivo de trincamento a frio | Sensibilidade ao trincamento sob condições térmicas e de restrição definidas |

A ISO 3690:2018 não deve ser confundida com a ISO 17642-1:2004. A ISO 17642-1:2004 estabelece princípios gerais para ensaios destrutivos de trinca a frio em materiais metálicos soldados por arco e descreve abordagens para avaliar a sensibilidade à trinca de consumíveis de soldagem, materiais de base e metais de solda. Um ensaio de hidrogênio difusível mede uma variável importante para a formação de trincas; um ensaio de trinca a frio examina o resultado da atuação conjunta do hidrogênio, da estrutura, das tensões, da geometria e das condições de soldagem.

### Por que os valores do ensaio dependem do procedimento e do manuseio do corpo de prova

Um valor de hidrogênio relatado só tem significado quando o processo de soldagem, a condição do consumível, o método de amostragem e o contexto analítico são informados junto com ele. A mesma classificação nominal de eletrodo pode produzir resultados diferentes se o revestimento tiver absorvido umidade, se o arame tiver sido armazenado de forma inadequada, se o gás de proteção contiver contaminantes ou se o comprimento do arco e o modo de transferência forem alterados. Eletrodos básicos de baixo hidrogênio, por exemplo, devem ser secos e mantidos dentro da faixa de temperatura especificada pelo fabricante; uma secagem excessiva ou incorreta pode danificar o revestimento e também alterar o comportamento do arco.

Os parâmetros de soldagem alteram tanto a entrada quanto a saída de hidrogênio. A corrente, a tensão, a velocidade de avanço, o comprimento do arco, a proteção, o tamanho do cordão e o aporte térmico afetam a quantidade de hidrogênio que entra no arco e o percurso de resfriamento seguido pela solda. O pré-aquecimento geralmente desacelera o resfriamento da ZAC e dá ao hidrogênio mais tempo para deixar a junta, conforme descrito nas orientações da EN 1011-2 e na aplicação do Método B pela Dillinger. Ele não é uma solução universal. A TWI relatou, em 2024, que um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda ao ampliar a distância de difusão e reduzir o tempo efetivamente disponível para a difusão. Assim, uma solda grande que resfria lentamente pode reter hidrogênio em locais onde ele posteriormente contribui para a formação de trincas.

A geometria do corpo de prova também é importante. Um depósito de ensaio espesso ou volumoso proporciona um caminho mais longo até a superfície do que um depósito fino, enquanto a condição da superfície, a disposição dos cordões e o intervalo até a têmpera alteram a liberação medida. Cortar, esmerilhar, lavar ou deixar a escória aderida pode remover material que contém hidrogênio ou introduzir contaminação. Até mesmo o armazenamento após a coleta pode alterar o resultado se o recipiente apresentar vazamento ou se o corpo de prova aquecer por tempo excessivo.

O histórico de serviço acrescenta outra camada de complexidade. Em experimentos com aço 2¼Cr-1Mo carregado com hidrogênio, foi relatado que o hidrogênio retido do serviço anterior exigiu um aumento de 130 °C no pré-aquecimento durante a soldagem de reparo. Esse hidrogênio não seria representado apenas pelo valor de qualificação do consumível. O procedimento de reparo poderia exigir um tratamento para liberação de hidrogênio, pré-aquecimento conservador, temperatura interpasse controlada, consumíveis de baixo hidrogênio e inspeção postergada.

Portanto, um número baixo obtido segundo a ISO 3690:2018 constitui evidência sobre um ensaio definido do metal de solda, e não uma garantia de que uma junta de produção restringida permanecerá livre de trincas. O controle do hidrogênio deve ser avaliado juntamente com a composição química do aço, a taxa de resfriamento, os produtos de transformação, o grau de restrição, o aporte térmico e o histórico de serviço do aço.

## Microestrutura: por que a zona termicamente afetada pode trincar

A zona termicamente afetada (ZTA) não sofre fusão durante a soldagem, mas seu ciclo térmico pode alterar a estrutura do aço o suficiente para criar um caminho para a trinca. O material adjacente ao limite de fusão pode ser aquecido acima da faixa de austenitização e, em seguida, resfriado através das temperaturas de transformação a uma taxa controlada pela espessura da chapa, pela geometria da junta, pelo grau de restrição, pelo pré-aquecimento, pela temperatura entre passes, pelo aporte térmico e pelo material circundante. A ZTA resultante pode conter grãos grosseiros, produtos de transformação duros ou zonas locais com mudanças acentuadas de dureza. Se o hidrogênio alcançar uma região desse tipo enquanto houver tensão de tração atuando, pode ocorrer trincamento retardado após o resfriamento da solda.

#### Interpretar a dureza com cautela

A dureza é um indicador de alerta, não um critério completo de trincamento. Também devem ser considerados a concentração de hidrogênio, a tenacidade local, as inclusões, a restrição, a tensão residual e as condições na ponta da trinca.

A descrição do TWI de 2024 identifica diretamente a combinação necessária: hidrogênio, uma estrutura dura e frágil suscetível e tensão de tração. A remoção ou redução de qualquer um desses fatores diminui a probabilidade de trincamento a frio assistido por hidrogênio, embora o controle prático da soldagem geralmente precise abordar os três. O White Paper de 2023 do International Institute of Welding expressa a mesma relação por meio do teor de hidrogênio, da tensão residual de tração e da suscetibilidade microestrutural. Uma ZTA dura, por si só, não comprova que ocorrerá trincamento. Da mesma forma, um baixo valor medido de hidrogênio no metal de solda não comprova que a ZTA esteja segura.

### Resfriamento rápido e produtos de transformação duros

A soldagem cria um ciclo térmico curto e severo. A ZTA é aquecida rapidamente, mantida em alta temperatura por um período determinado pelo arco e pela junta e, depois, resfriada à medida que o calor flui para a chapa e para a atmosfera circundante. O resfriamento rápido pode impedir que o carbono se redistribua por meio de transformações difusionais, como a formação de ferrita e perlita. Em vez disso, a austenita pode se transformar em martensita, bainita inferior ou outros constituintes duros. O resultado exato depende da composição do aço e do percurso de resfriamento, não apenas da temperatura máxima.

Assim, uma ZTA estreita pode ser mais dura que a chapa-mãe não afetada ou que o metal de solda depositado. O crescimento dos grãos próximo ao limite de fusão pode agravar esse problema ao reduzir a tenacidade e produzir uma estrutura menos tolerante. Picos locais de dureza são especialmente importantes nos pés da solda, nas regiões da raiz, nos limites de falta de fusão e em outros locais onde a concentração geométrica de tensão se combina com a alteração metalúrgica.

O hidrogênio se movimenta pelo aço por difusão. Parte do hidrogênio permanece em solução; outra parte se acumula em armadilhas, como discordâncias, inclusões, interfaces, vazios e limites de fases duras. Sob tensão de tração, o hidrogênio pode contribuir para a iniciação e a propagação de trincas em uma microestrutura suscetível. A trinca pode aparecer minutos ou horas após a soldagem, razão pela qual uma solda visualmente aceitável logo após a conclusão não está necessariamente livre do risco de trincamento a frio.

A taxa de resfriamento é afetada por mais fatores do que o aporte térmico nominal. Uma chapa espessa pode retirar calor rapidamente, enquanto uma junta restrita ou uma condição de apoio altamente condutora pode produzir um ciclo térmico diferente daquele de uma chapa livre soldada com os mesmos parâmetros elétricos. O pré-aquecimento eleva a temperatura inicial e reduz o gradiente térmico, geralmente diminuindo a velocidade de resfriamento da ZTA. A temperatura entre passes tem efeito semelhante quando passes sucessivos são depositados antes que a junta tenha resfriado excessivamente.

O aporte térmico não deve ser tratado como um simples regulador do risco de trincamento. Aumentá-lo frequentemente reduz a taxa de resfriamento, mas também pode ampliar a ZTA, alterar o tamanho dos grãos, modificar a sequência de deposição do metal de solda e afetar as distâncias de difusão do hidrogênio. O TWI observa que um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda, pois a distância de difusão se torna maior e o tempo disponível para a saída do hidrogênio pode ser menor. A questão relevante é o ciclo térmico completo e o histórico do hidrogênio, e não se um número de aporte térmico maior ou menor é automaticamente mais seguro.

### Suscetibilidade martensítica e bainítica

A martensita se forma quando a austenita resfria abaixo de sua faixa de transformação rápido demais para que ocorram a difusão do carbono e as transformações ferríticas usuais. Sua elevada dureza resulta de uma estrutura cristalina supersaturada e tensionada. Essa dureza é uma evidência útil de maior suscetibilidade, mas não é a única propriedade determinante: a tenacidade local, a tensão residual, a concentração de hidrogênio, o grau de restrição e o tamanho e a distribuição das regiões duras também são importantes.

A martensita recém-formada e não revenida é particularmente vulnerável porque combina alta resistência com capacidade limitada de acomodação plástica. O trincamento assistido por hidrogênio pode se iniciar em uma interface ou defeito sob tensão e, em seguida, avançar pela ZTA dura. A trinca pode atravessar parcialmente a martensita e, em parte, seguir pelos contornos de grão da austenita prévia ou por outros caminhos enfraquecidos. O revenimento reduz a dureza e alivia parte da tensão de transformação, razão pela qual o tratamento térmico pós-soldagem pode alterar o comportamento de trincamento; entretanto, os requisitos de revenimento dependem do aço, da espessura, da condição de serviço e da norma de construção aplicável.

A bainita exige uma descrição mais cuidadosa. Ela não é uma estrutura uniforme. A bainita superior, a bainita inferior, a bainita granular e as regiões bainítico-martensíticas mistas podem apresentar dureza e tenacidade diferentes. Uma ZTA bainítica pode ser menos suscetível que uma ZTA totalmente martensítica; ainda assim, uma estrutura bainítica dura, com hidrogênio aprisionado e alta tensão de tração, ainda pode trincar. A ISO 3690:2018 inclui especificamente metais de solda de aços martensíticos, bainíticos e ferríticos em seus procedimentos de amostragem e medição do hidrogênio difusível. Esse escopo reflete o fato de que o comportamento do hidrogênio deve ser avaliado em relação ao sistema metalúrgico real.

A ZTA também é distinta do metal de solda. As medições segundo a ISO 3690 descrevem o hidrogênio difusível no metal de solda produzido por soldagem a arco com material de adição; elas não medem diretamente todo o hidrogênio que pode entrar ou permanecer no aço-mãe. Equipamentos expostos ao serviço podem reter hidrogênio antes do início da soldagem de reparo. Pesquisas sobre aços C-Mn e Cr-Mo carregados com hidrogênio mostram que esse hidrogênio retido pode aumentar o risco de trincamento durante a fabricação. Para o aço 2¼Cr-1Mo, um experimento relatado constatou que o pré-aquecimento necessário poderia aumentar em 130 °C quando havia hidrogênio proveniente do serviço. Esse valor não é um fator de correção geral para todos os graus de aço, mas demonstra por que o histórico de serviço é importante.

### Química do aço e conceitos de carbono equivalente

A composição química do aço controla a temperabilidade: a tendência de a austenita formar martensita ou outros produtos duros durante o resfriamento. O carbono exerce forte efeito porque aumenta a dureza alcançável e influencia as temperaturas de transformação. Elementos de liga como manganês, cromo, molibdênio, níquel, cobre e vanádio também podem retardar as transformações difusionais e aumentar a temperabilidade. Portanto, dois aços com o mesmo teor de carbono podem produzir estruturas de ZTA diferentes sob o mesmo procedimento de soldagem.

Os conceitos de carbono equivalente (CE) combinam determinados teores de elementos de liga em um índice que ajuda a estimar a tendência ao endurecimento e a necessidade de pré-aquecimento. São ferramentas de triagem, não limites universais de trincamento. Diferentes fórmulas servem a diferentes finalidades, e sua interpretação depende da forma do produto, da espessura, do nível de hidrogênio, do grau de restrição, do aporte térmico e do procedimento de soldagem escolhido. Um valor de CE, por si só, não pode prever se uma trinca retardada se formará.

Para aços ferríticos, a EN 1011-2 relaciona as recomendações de soldagem à composição do aço, ao teor de hidrogênio, ao aporte térmico, ao pré-aquecimento e à temperatura entre passes. A NF EN 1011-2 não transforma essas variáveis em um único limite universal de carbono equivalente aplicável a todas as juntas. Seus métodos, incluindo as condições usadas para estimar os requisitos de resfriamento e pré-aquecimento, devem ser aplicados considerando a designação do material, a espessura, o grau de restrição da junta, o nível de hidrogênio do consumível e o procedimento.

É por isso que o pré-aquecimento é uma medida de controle, e não uma cura universal. Ele pode reduzir a velocidade de resfriamento da ZTA, diminuir a probabilidade de formação dos produtos de transformação mais duros e dar ao hidrogênio mais tempo para escapar. A manutenção do pré-aquecimento ou a aplicação de um pós-aquecimento adequado também pode favorecer a migração do hidrogênio antes que ele fique aprisionado em uma região dura e tensionada. No entanto, temperatura excessiva, cobertura inadequada, uma faixa entre passes inadequada, alto grau de restrição, consumíveis contaminados ou hidrogênio já retido devido ao serviço podem neutralizar essa medida. A ISO 17642-1:2004 fornece princípios gerais para o ensaio destrutivo de trincamento a frio de consumíveis de soldagem, materiais-mãe e metais de solda; os ensaios frequentemente são mais informativos do que atribuir segurança a um único número de CE ou a uma única temperatura de pré-aquecimento.

## Pré-aquecimento, temperatura entre passes e pós-aquecimento

O pré-aquecimento é um meio de controlar o histórico térmico da soldagem, não uma solução universal para a fissuração por hidrogênio. Seu efeito depende da quantidade e da forma do hidrogênio presente, da composição química e da temperabilidade do aço, da restrição imposta pela junta, do nível de hidrogênio no metal de solda e da microestrutura produzida à medida que a zona afetada pelo calor (ZAC) esfria. Um pré-aquecimento elevado pode reduzir o risco de fissuração em um procedimento e, ainda assim, provocar crescimento de grão inaceitável, redução da tenacidade, distorção ou amolecimento excessivo em outro.

A fissuração por hidrogênio é um mecanismo de fissuração a frio retardada. A TWI afirma que ela requer a presença combinada de hidrogênio, uma estrutura dura e frágil suscetível à fissuração e tensão de tração. O International Institute of Welding identifica os fatores de controle correspondentes como o teor de hidrogênio, a tensão residual de tração e a suscetibilidade microestrutural em soldas de aços de alta resistência. O controle da temperatura aborda apenas parte dessa combinação.

### Como o pré-aquecimento retarda o resfriamento

O efeito físico imediato do pré-aquecimento é reduzir a diferença de temperatura entre a poça de fusão e a chapa ao redor. Assim, o calor se afasta da solda mais lentamente. Isso prolonga o tempo disponível para que a ZAC e o metal de solda adjacente atravessem faixas de transformação nas quais podem se formar produtos duros e suscetíveis à fissuração.

Nos aços carbono-manganês, uma taxa de resfriamento suficientemente rápida pode produzir bainita dura ou martensita na ZAC, especialmente quando o carbono equivalente, a espessura da chapa e a restrição são elevados. Essas estruturas têm capacidade limitada de acomodar o hidrogênio e a deformação plástica local. A redução da taxa de resfriamento pode favorecer um produto de transformação menos frágil e reduzir a dureza máxima da ZAC. Ela também reduz o gradiente térmico e pode moderar parte da tensão residual de tração gerada à medida que a solda se contrai.

O pré-aquecimento tem uma segunda função: dá ao hidrogênio mais tempo para sair da junta antes que o aço atinja temperaturas mais baixas, nas quais a mobilidade do hidrogênio diminui. O hidrogênio introduzido por eletrodos úmidos, superfícies contaminadas, fluxo, gás de proteção ou pelo ambiente de soldagem pode se difundir do metal de solda para a ZAC e o material de base. Parte do hidrogênio pode escapar pelas superfícies expostas; outra parte pode se deslocar em direção a armadilhas microestruturais. O período mais longo em temperatura elevada aumenta a possibilidade de escape, embora não garanta que o hidrogênio deixará o material.

Essa distinção é importante porque o hidrogênio difusível medido no metal de solda não é o mesmo que o hidrogênio retido no aço após a exposição em serviço. A ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para hidrogênio difusível no metal de solda produzido por soldagem a arco com material de adição, incluindo aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. O hidrogênio absorvido durante o serviço, especialmente em sulfeto de hidrogênio úmido, em processos de carregamento com hidrogênio ou em ambientes de hidrogênio sob alta pressão, pode estar distribuído pelo aço de base e ser liberado durante a fabricação. Portanto, um procedimento normal com consumível de baixo hidrogênio pode lidar com uma quantidade de hidrogênio muito maior do que a indicada pelo resultado do ensaio do metal de solda.

O benefício sobre o resfriamento também tem limites. A TWI informa que o aumento do pré-aquecimento geralmente favorece o escape do hidrogênio e retarda o resfriamento, enquanto um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio ao ampliar as distâncias de difusão e reduzir o tempo disponível para a difusão a partir da solda. O aporte térmico, a espessura da junta, o tamanho do cordão e a sequência de soldagem devem ser considerados em conjunto. Simplesmente elevar a temperatura sem controlar as fontes de hidrogênio ou a restrição pode manter inalteradas as condições básicas de fissuração.

A NF EN 1011-2 relaciona a seleção do pré-aquecimento e das condições de resfriamento à composição do aço, ao teor de hidrogênio, ao aporte térmico e à temperatura entre passes. Seus métodos de cálculo não substituem a especificação do procedimento de soldagem qualificado (WPS), especialmente no caso de reparos com elevada restrição, aços de alta temperabilidade ou componentes com histórico de serviço incerto. O pré-aquecimento especificado pode ser medido na chapa de base, a uma distância definida da junta e imediatamente antes da deposição do passe; o WPS deve indicar o local e o método.

Os limites de pré-aquecimento e de temperatura entre passes devem ser selecionados para a condição completa da junta.
| Entrada | Efeito sobre a seleção do procedimento |
|---|---|
| Grau do aço e equivalente de carbono | Influencia a temperabilidade e a transformação da ZTA |
| Espessura da chapa | Altera o fluxo de calor e a taxa de resfriamento |
| Geometria da junta e restrição | Altera a tensão de tração e a força motriz do trincamento |
| Condição de hidrogênio do consumível | Altera o hidrogênio que entra no metal de solda |
| Aporte térmico e temperatura entre passes | Alteram o ciclo térmico, a dureza, a tenacidade e a movimentação do hidrogênio |

A seleção do pré-aquecimento é específica para cada procedimento. Um valor adequado para uma junta espessa de S355 não pode ser transferido automaticamente para uma solda em ASTM [A514](/pt-br/materiais/número-do-material/1.8974 " — composição, equivalências e normas"), em aço 9% Ni ou em um reparo de vaso de pressão de aço 2¼Cr-1Mo. A espessura da chapa, o carbono equivalente, a geometria da junta, a restrição, a classificação do consumível, o controle do hidrogênio, o aporte térmico e a tenacidade requerida influenciam a faixa selecionada.

### Manutenção da temperatura entre passes

O pré-aquecimento só é útil enquanto a junta permanece dentro da faixa térmica pretendida. À medida que a soldagem avança, a junta não deve esfriar abaixo do pré-aquecimento mínimo antes do início do passe seguinte. Essa é a finalidade da manutenção da temperatura entre passes.

Se a junta cair abaixo do mínimo, o passe seguinte poderá resfriar a ZAC a uma taxa diferente daquela do procedimento qualificado. A dureza resultante, a estrutura de transformação, o tempo de difusão do hidrogênio e a tensão residual podem sofrer alterações. Isso é particularmente importante em soldas multipasses, nas quais cada passe revene ou reaquece partes do metal de solda e da ZAC dos passes anteriores. O ciclo térmico é cumulativo, não uma série de cordões de solda isolados.

O limite máximo entre passes é igualmente importante. Uma temperatura excessiva pode impedir a sequência de revenimento pretendida, aumentar o tamanho dos grãos de austenita prévia, reduzir a tenacidade ao impacto e alterar as propriedades do metal de solda. Nos aços baixa-liga Cr-Mo, um calor entre passes não controlado pode afetar a resistência à fluência e a resposta ao tratamento térmico pós-soldagem. Por isso, um WPS pode especificar tanto um pré-aquecimento mínimo quanto uma temperatura máxima entre passes, em vez de permitir que o soldador mantenha uma junta “quente” sem limite definido.

A temperatura deve ser verificada no local de medição prescrito, utilizando lápis térmicos calibrados, termômetros de contato, termopares ou outro equipamento aprovado. Leituras superficiais realizadas imediatamente ao lado de um cordão quente podem induzir a erro; a temperatura relevante é a temperatura da junta antes da deposição do passe seguinte. Componentes grandes também podem desenvolver diferenças de temperatura ao longo da espessura; portanto, o sistema de aquecimento deve produzir condições razoavelmente uniformes, e não apenas uma faixa estreita de alta temperatura.

O soldador deve interromper o trabalho quando a temperatura entre passes exceder seu limite superior, evitando, ao mesmo tempo, um resfriamento não controlado abaixo do limite inferior. A sequência de soldagem, o comprimento dos cordões, a deposição equilibrada, o isolamento térmico e o aquecimento localizado podem ser especificados para manter a junta dentro da faixa. Correntes de ar e chuva podem aumentar acentuadamente a perda de calor. Elas também adicionam umidade, o que pode elevar o aporte de hidrogênio.

![Soldabilidade dos Aços e Prevenção de Trincas por Hidrogênio](/images/uploads/a2cae12e-333f-4f64-94d4-374dfd599107/wiki-inline-a-controlled-postheat-operation-on-a-thick-steel-pressure-vessel-repair-weld-usi-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/a2cae12e-333f-4f64-94d4-374dfd599107/wiki-inline-a-controlled-postheat-operation-on-a-thick-steel-pressure-vessel-repair-weld-usi-1920x1094.avif "Ampliar imagem — Soldabilidade dos Aços e Prevenção de Trincas por Hidrogênio")Postheat can give hydrogen time to migrate before the joint cools.

### Pós-aquecimento e tratamento de liberação de hidrogênio

#### Distinção do pós-aquecimento

1. **Pós-aquecimento** Mantém uma temperatura especificada para promover a migração do hidrogênio antes do resfriamento crítico.
2. **TTPS** Aplica um ciclo separado de tratamento térmico destinado a alterar a tensão residual ou a condição metalúrgica.
3. **Inspeção** Verifica se ocorreu trincamento após o período exigido de manutenção e resfriamento.

Tratamento de liberação de hidrogênio **Tratamento de liberação de hidrogênio** Operação controlada de aquecimento e manutenção após a soldagem, destinada a permitir que o hidrogênio móvel migre da região da solda antes do resfriamento final.

O pós-aquecimento é uma operação separada realizada após a soldagem, geralmente a uma temperatura especificada e durante um tempo de permanência especificado. Ele não é o mesmo que o tratamento térmico pós-soldagem (PWHT), embora as operações possam ser combinadas em alguns procedimentos. O tratamento de liberação de hidrogênio mantém a junta soldada aquecida por tempo suficiente para que o hidrogênio se difunda em direção às superfícies expostas antes que a solda esfrie até uma condição altamente suscetível e sob tensão. A SteelConstruction.info e a Guidance Note 6.04 descrevem a manutenção do pré-aquecimento ou a aplicação de pós-aquecimento como meios de permitir que o hidrogênio migre para fora da solda antes de ficar retido em regiões duras.

O tratamento deve começar prontamente após a soldagem, inclusive após uma interrupção do arco ou a conclusão de um reparo, quando exigido pelo procedimento. Pode ser necessário utilizar isolamento térmico e aquecimento controlado em forno ou localizado para evitar o resfriamento prematuro. A temperatura e a duração requeridas dependem do grau do aço, da espessura, do tamanho da solda, do nível de hidrogênio, da restrição e do WPS aplicável. Uma instrução arbitrária como “mantenha aquecido por algum tempo” não possui significado metalúrgico confiável.

O tratamento de liberação de hidrogênio é especialmente importante para aços Cr-Mo carregados com hidrogênio. Pesquisas realizadas com material exposto em serviço constataram que o hidrogênio retido poderia aumentar substancialmente o risco de fissuração durante a fabricação. Em um experimento relatado com aço 2¼Cr-1Mo, o hidrogênio de serviço retido exigiu um aumento de 130 °C no pré-aquecimento. Esse resultado alerta contra a aplicação de tabelas comuns de fabricação a uma seção de vaso ou tubulação sem avaliar seu histórico de serviço.

O pós-aquecimento não pode reparar uma fissura já formada, remover todo o hidrogênio retido nem compensar uma ZAC dura e não revenida e uma restrição severa. A inspeção continua sendo necessária, frequentemente após um período de espera, pois as fissuras por hidrogênio podem surgir horas depois da soldagem. A ISO 17642-1:2004 descreve a formação de fissuras a frio e os princípios de ensaios destrutivos para avaliar a suscetibilidade à fissuração em consumíveis, materiais de base e metais de solda. O controle da temperatura é uma parte do procedimento; consumíveis de baixo hidrogênio, superfícies secas, preparação adequada da junta, restrição controlada, aporte térmico qualificado e inspeção após um período de espera devem complementá-lo.

## Aporte Térmico: Controle Útil e Interpretação Comum Incorreta

O aporte térmico é uma forma útil de descrever a energia térmica fornecida por unidade de comprimento da solda, mas não é uma medida direta da segurança contra trincas induzidas por hidrogênio. Para um cálculo básico de soldagem a arco, o aporte térmico nominal é frequentemente expresso como:

Q=η⁢VIv

em que Q é a energia por unidade de comprimento da solda, η é a eficiência do arco, V é a tensão, I é a corrente e v é a velocidade de soldagem. A equação ajuda a comparar procedimentos, mas não considera a espessura da chapa, a geometria da junta, o grau de restrição, a sequência dos cordões, o pré-aquecimento, a temperatura interpasse nem o campo térmico real na zona afetada pelo calor (ZAC). Portanto, um valor calculado mais alto pode produzir resultados metalúrgicos diferentes em juntas distintas.

As trincas induzidas por hidrogênio não são evitadas apenas pelo aporte térmico. A TWI identifica três condições que devem coincidir: hidrogênio, uma estrutura suscetível, dura e frágil, e tensão de tração. O International Institute of Welding (IIW) descreve os mesmos fatores de controle como teor de hidrogênio, tensão residual de tração e suscetibilidade microestrutural. O aporte térmico afeta principalmente os aspectos térmicos e de transformação dessa interação, enquanto as práticas de soldagem determinam quanto hidrogênio entra e com que facilidade ele sai.

### Efeitos do ciclo térmico e da taxa de resfriamento

Cada ponto próximo a uma solda passa por um ciclo térmico: aquecimento rápido, uma temperatura de pico e resfriamento através da faixa de transformação. A taxa de resfriamento controla as fases que se formam no metal de solda e na ZAC. Em aços carbono-manganês, de baixa liga ou temperados e revenidos suscetíveis, o resfriamento rápido pode produzir regiões bainíticas ou martensíticas duras. Essas regiões têm menor tolerância ao hidrogênio e à tensão de tração do que uma microestrutura mais macia e dúctil. \[2\] \[2\] [**Welding parameter guidance**](https://service.dillinger.de/d/en/e-service/tools/welding/help/embed_index.shtml). Dillinger. Dillinger technical guidance, 2024.

O aumento do aporte térmico geralmente amplia o campo térmico e reduz a velocidade de resfriamento, especialmente quando a junta é espessa ou altamente condutora. O pré-aquecimento eleva a temperatura inicial, reduzindo a diferença de temperatura entre a solda e o aço ao redor. A temperatura interpasse produz efeito semelhante nos passes subsequentes. As orientações da Dillinger, aplicando o Método B da EN 1011-2, afirmam que o pré-aquecimento reduz a velocidade de resfriamento da ZAC e, ao mesmo tempo, favorece a saída do hidrogênio. As orientações da BS EN 1011-2 também relacionam o controle da taxa de resfriamento à manutenção do pré-aquecimento ou à aplicação de pós-aquecimento, para que o hidrogênio possa migrar antes de ficar aprisionado em regiões duras e submetidas a tensão.

O resultado não é simplesmente “quanto mais quente, mais seguro”. Uma taxa de resfriamento mais lenta pode reduzir a quantidade de martensita, mas o mesmo ciclo térmico pode alterar o tamanho dos grãos, os produtos de transformação, a tensão residual e o transporte de hidrogênio. Um procedimento deve ser avaliado em função do grau de aço, da espessura, da restrição da junta e da sequência de soldagem reais.

Um aporte térmico maior nem sempre reduz o risco de trincamento por hidrogênio. Limited evidence

O transporte de hidrogênio depende do tempo. O hidrogênio difusível pode se deslocar através do aço durante e após a soldagem, mas seu percurso e sua taxa de saída dependem da temperatura, da microestrutura, da geometria e das superfícies disponíveis. A TWI alerta que o aumento do aporte térmico pode, em alguns casos, aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda: a região fundida ou aquecida, de maiores dimensões, pode aumentar a distância que o hidrogênio precisa percorrer, enquanto o período total disponível para uma difusão efetiva pode se tornar mais curto. Essa constatação rejeita diretamente a suposição comum de que qualquer aumento do aporte térmico proporciona ao hidrogênio mais oportunidade de escapar.

### Por que um aporte térmico excessivo não é automaticamente mais seguro

Um aporte térmico elevado pode reduzir a taxa máxima de resfriamento, mas criar outros defeitos ou prejudicar propriedades. Energia excessiva pode aumentar o tamanho dos grãos de austenita prévia na ZAC, reduzir a tenacidade, aumentar a distorção e produzir uma região amolecida ou fragilizada de dimensões excessivas. Em [aços temperados e revenidos](/pt-br/categorias/aços-temperados-e-revenidos "aços temperados e revenidos"), o ciclo térmico pode revenir um material que foi deliberadamente endurecido, ou superaquecê-lo localmente acima da faixa permitida pela qualificação do procedimento de soldagem.

A retenção de hidrogênio também pode aumentar, em vez de diminuir. Um cordão grande tem maior volume e pode colocar o hidrogênio mais distante de uma superfície livre. Se a soldagem for interrompida, as condições interpasse mudarem ou a junta for fechada antes que o hidrogênio tenha escapado, o hidrogênio pode permanecer na solda ou migrar em direção a uma ZAC dura sob tensão de tração. A trinca retardada pode então surgir horas ou dias após a soldagem, embora a inspeção visual imediatamente após a conclusão não tenha encontrado nenhum defeito.

A distinção entre aporte térmico e pré-aquecimento é importante nesse contexto. O pré-aquecimento atua antes e entre os passes, mantendo uma temperatura mais elevada da peça e favorecendo a difusão do hidrogênio. O aporte térmico descreve a energia fornecida durante um passe. Eles influenciam os mesmos processos de resfriamento e difusão, mas não são controles intercambiáveis. Pode ser necessário utilizar consumível de baixo hidrogênio, manuseio a seco, armazenamento correto, pré-aquecimento adequado, temperatura interpasse controlada e um patamar de pós-aquecimento apropriado, mesmo quando o aporte térmico nominal é elevado.

O procedimento também deve considerar o hidrogênio já presente no aço. Equipamentos expostos em serviço podem absorver hidrogênio durante a operação, e esse hidrogênio retido não é representado por um ensaio de hidrogênio difusível no metal de solda conforme a ISO 3690:2018. A TWI relata que experimentos com aço 2¼Cr-1Mo carregado com hidrogênio indicaram que poderia ser necessário aumentar o pré-aquecimento em 130 °C para lidar com o hidrogênio retido durante o serviço. Essa é uma questão relacionada ao histórico de fabricação, e não uma razão para supor que simplesmente aumentar a energia do arco resolverá o risco.

### Equilíbrio entre penetração, diluição, tenacidade e risco de trincas

O aporte térmico deve ser controlado como parte de um procedimento coordenado. A corrente afeta a taxa de deposição, a penetração, a força do arco e a quantidade de metal fundido. A tensão altera o comprimento do arco e a largura do cordão. A velocidade de soldagem altera a energia por unidade de comprimento e o tempo disponível para a propagação do calor. O tamanho e a sequência dos cordões determinam o reaquecimento, a restrição e os ciclos térmicos impostos pelos passes subsequentes. O pré-aquecimento e a temperatura interpasse modificam a condição inicial de cada passe. Otimizar uma configuração ignorando as demais pode produzir um procedimento que pareça satisfatório no papel, mas gere uma ZAC inaceitável ou uma condição de retenção de hidrogênio inadequada.

O aporte térmico possui limites metalúrgicos inferior e superior.
| Condição do aporte térmico | Possível benefício | Possível risco |
|---|---|---|
| Muito baixo | Exposição térmica reduzida | Resfriamento rápido, ZTA dura, falta de fusão e penetração insuficiente |
| Faixa qualificada | Equilibra resfriamento, penetração, tenacidade e movimentação do hidrogênio | Requer controle da produção |
| Muito alto | Resfriamento mais lento em algumas condições | Coalescimento dos grãos, distorção, tenacidade reduzida e retenção de hidrogênio |

Um aporte térmico muito baixo pode causar penetração insuficiente, falta de fusão, dureza excessiva e resfriamento rápido. Um aporte excessivo pode causar perfuração, diluição excessiva, crescimento dos grãos, distorção, redução da tenacidade e retenção de hidrogênio. Portanto, a faixa aceitável é limitada em ambos os extremos.

O projeto da junta e a composição química do aço também são importantes. O carbono equivalente, a espessura da chapa, a restrição e o comportamento de transformação influenciam a faixa de pré-aquecimento e de aporte térmico recomendada pela EN 1011-2 e pela NF EN 1011-2. Um procedimento para S355J2 pode não ser diretamente aplicável a um aço temperado e revenido de alta resistência, como o [S690Q](/pt-br/materiais/número-do-material/1.8931 " — composição, equivalências e normas"), nem a um componente de 2¼Cr-1Mo exposto em serviço. Ensaios conforme a ISO 17642-1:2004 podem avaliar a suscetibilidade a trincas a frio no metal de base, no metal de solda e na combinação com o consumível, enquanto a ISO 3690:2018 fornece procedimentos para medir o hidrogênio difusível no metal de solda a arco.

Assim, o aporte térmico é uma variável de controle, não uma solução universal. A abordagem adequada é qualificar um procedimento térmico completo: corrente, tensão e velocidade de soldagem medidas; dimensões especificadas dos cordões; pré-aquecimento e temperatura interpasse controlados; práticas de baixo hidrogênio; pós-aquecimento adequado quando necessário; e inspeção para detectar trincas retardadas após o período de retenção prescrito. A penetração e a produtividade são importantes, mas devem permanecer dentro dos limites metalúrgicos estabelecidos pela taxa de resfriamento, pela tenacidade, pela movimentação do hidrogênio e pela restrição.

## Prática de Soldagem com Baixo Teor de Hidrogênio

A soldagem com baixo teor de hidrogênio é um processo controlado, não uma designação atribuída a um único eletrodo. A fissuração por hidrogênio ocorre somente quando três condições se sobrepõem: há presença de hidrogênio; a solda ou a zona afetada pelo calor (ZAC) desenvolve uma estrutura suscetível, dura e frágil; e existe tensão de tração decorrente de restrição, contração ou tensão residual. A TWI declarou esse requisito triplo em 2024, enquanto o International Institute of Welding (IIW) identifica o teor de hidrogênio, a tensão residual de tração e a suscetibilidade microestrutural como os principais fatores em soldas de aços de alta resistência.

O objetivo prático, portanto, é reduzir a entrada de hidrogênio no arco e na poça de fusão, impedir que superfícies contaminadas acrescentem mais hidrogênio e depositar o metal de solda sob condições que limitem a formação rápida de microestruturas suscetíveis. Armazenamento, controle de retirada, limpeza, proteção, controle do arco, pré-aquecimento, temperatura entre passes e sequência de deposição fazem parte do mesmo sistema de prevenção.

### Armazenamento dos consumíveis e controle da umidade

A umidade é a fonte de hidrogênio mais conhecida, mas chega à solda por várias vias. Eletrodos revestidos básicos de baixo hidrogênio podem absorver água do ar úmido depois que sua embalagem selada é aberta. O fluxo empregado na soldagem por arco submerso, no arame tubular e no arame metal-cored também pode acumular umidade durante o armazenamento ou o manuseio. A água se dissocia no arco, e parte do hidrogênio resultante entra no metal de solda fundido. Uma parte do hidrogênio posteriormente se difunde para fora, enquanto o restante pode se deslocar em direção a regiões duras e submetidas a tensões à medida que a junta esfria.

#### Controlar a umidade dos consumíveis

Os consumíveis de baixo hidrogênio, depois de abertos, devem ser secos, mantidos, distribuídos e expostos somente dentro dos limites do fabricante ou do procedimento. Uma designação de baixo hidrogênio não garante baixo teor de hidrogênio após armazenamento inadequado.

Os eletrodos devem permanecer em sua embalagem original selada até o momento de serem utilizados. Depois de abertos, devem ser mantidos em uma estufa aquecida e controlada, à temperatura e pelo tempo máximo de exposição especificados pelo fabricante do consumível ou pelo procedimento de soldagem aplicável. A empresa deve registrar a abertura da embalagem, a retirada, a devolução e o tempo de exposição, em vez de confiar na aparência. Um eletrodo pode parecer seco e ainda assim conter umidade absorvida suficiente para elevar o hidrogênio difusível.

A secagem ou resecagem somente é permitida quando a especificação do consumível e as instruções do fabricante autorizarem. A temperatura necessária, o tempo de permanência e o número de resecagens são fatores importantes. O aquecimento excessivo pode danificar os aglomerantes, alterar o desempenho do revestimento ou produzir um eletrodo que já não atenda à condição pretendida. A movimentação repetida entre uma estufa quente e uma área de trabalho fria e úmida também é uma prática inadequada: pode ocorrer condensação antes da utilização do eletrodo.

A designação não elimina essas obrigações. Um eletrodo AWS E7018, por exemplo, não garante que uma junta apresentará baixo risco depois de os eletrodos terem ficado expostos durante a noite, assim como uma classificação de hidrogênio difusível “H8” não substitui o controle do pré-aquecimento, da restrição, da composição química do aço e do aporte térmico. A ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para medir o hidrogênio difusível no metal de solda depositado por arco em aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. Essa medição descreve uma condição do metal de solda depositado segundo um método de ensaio; ela não certifica todas as soldas de campo realizadas com o mesmo produto.

Os consumíveis devem ser retirados em quantidades que possam ser utilizadas dentro do período de exposição permitido. Embalagens danificadas, fluxo úmido, arame enferrujado e eletrodos com revestimentos rachados, inchados ou descamando devem ser colocados em quarentena. Os soldadores também precisam de luvas limpas e secas e de bandejas de armazenamento. Manusear a extremidade revestida de um eletrodo com luvas úmidas pode adicionar umidade diretamente ao revestimento.

### Comprimento do arco, condição da superfície e proteção

Um arco curto e estável normalmente reduz a contaminação atmosférica e limita a quantidade de umidade contendo hidrogênio que chega à poça de fusão. Um comprimento de arco excessivo torna o arco mais exposto ao ar, aumenta os respingos e pode desestabilizar a proteção. Ele também altera a penetração e a deposição; portanto, o comprimento correto continua sendo aquele especificado para o processo e o consumível, e não um mínimo arbitrário. Na soldagem a arco com eletrodo revestido, um arco longo é uma consequência comum de técnica inadequada e pode produzir porosidade, além de aumentar a absorção de hidrogênio.

Os processos protegidos por gás exigem a mesma disciplina. Cilindros de gás de proteção, reguladores, mangueiras, fluxômetros e tochas devem estar secos e livres de vazamentos. Um vazamento no lado de sucção de uma linha de gás pode aspirar ar úmido para o fluxo sem produzir uma perda externa de gás evidente. Uma vazão excessiva pode causar turbulência e arrastar ar, enquanto uma vazão insuficiente deixa a poça exposta. Correntes de ar, vento, ângulo da tocha, extensão livre do eletrodo ou arame e remoção prematura da proteção devem ser controlados. A pureza do gás e a mistura especificada são importantes, especialmente quando pequenas adições de oxigênio ou dióxido de carbono afetam o comportamento do arco e as reações superficiais.

As superfícies da junta devem ser limpas até chegar a metal brilhante e íntegro quando exigido pelo procedimento. Óleo, graxa, tinta, adesivo, resíduos de fluido de corte, tinta de marcador, sais, poeira abrasiva úmida e produtos de corrosão podem introduzir hidrogênio ou impedir uma fusão confiável. Ferrugem e carepa de laminação não equivalem a aço limpo. A condensação é particularmente perigosa quando uma chapa fria é levada para uma área quente e úmida; a junta pode parecer seca e ainda assim apresentar uma fina película de água. O pré-aquecimento deve elevar a superfície acima da margem de ponto de orvalho pertinente, e não apenas aquecer o centro de um componente espesso.

A deposição controlada inclui velocidade correta de deslocamento, corrente, tensão, velocidade de alimentação do arame, tamanho do cordão, limpeza entre passes e sequência. Deposições grandes e lentas não reduzem automaticamente a fissuração. A TWI relatou em 2024 que o aumento do pré-aquecimento, em geral, dá mais tempo para que o hidrogênio escape e reduz a velocidade de resfriamento, enquanto um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda ao ampliar as distâncias de difusão e reduzir o tempo disponível para a difusão. Portanto, o aporte térmico deve permanecer dentro da faixa do procedimento qualificado.

### Fontes de hidrogênio além do eletrodo

O eletrodo ou o fluxo é apenas uma parte do balanço de hidrogênio. A umidade nas bordas das chapas, barras de cobre de apoio, grampos, dispositivos cerâmicos e acessórios temporários pode entrar no arco. O ar comprimido usado para limpeza pode transportar óleo ou água de um compressor mal conservado. Rebolos úmidos, panos abrasivos úmidos e produtos de marcação à base de água podem deixar resíduos que são aquecidos durante a soldagem. Revestimentos galvanizados e outros tratamentos superficiais introduzem fumos adicionais e podem exigir remoção de acordo com os requisitos de segurança e do procedimento de soldagem aplicáveis.

O hidrogênio também pode vir do ambiente de soldagem. Chuva, condensação, umidade elevada, isolamento molhado e linhas de gás desprotegidas anulam um sistema de consumíveis secos. Uma junta pode ser limpa no início do turno e depois ser contaminada enquanto aguarda sob uma lona ou ao ar livre. O procedimento deve definir a proteção, a nova limpeza da superfície e as condições nas quais a soldagem deve ser interrompida.

O histórico de serviço cria um problema diferente. O hidrogênio absorvido durante decapagem, proteção catódica, exposição a serviço com gás ácido, corrosão ou operação sob pressão elevada pode permanecer no aço-base. Esse hidrogênio retido não é medido simplesmente pelo ensaio de um novo lote de eletrodos e não pode ser removido pela troca de uma designação de consumível por outra. Pesquisas realizadas com aços carregados com hidrogênio constataram que o aço 2¼Cr-1Mo podia exigir um aumento de 130 °C no pré-aquecimento durante reparos devido ao hidrogênio retido em serviço. Esse trabalho pode exigir tratamento de liberação de hidrogênio, permanência prolongada sob aquecimento, pré-aquecimento conservador, temperatura entre passes controlada e um procedimento de reparo qualificado.

O pós-aquecimento ou o resfriamento retardado pode dar tempo para que o hidrogênio migre antes de ficar aprisionado em uma região dura e submetida a tensões. A orientação da BS EN 1011-2 relaciona essa prática ao controle da velocidade de resfriamento, enquanto a ISO 17642-1:2004 estabelece princípios gerais para ensaios destrutivos de trincas a frio em consumíveis, materiais-base e metal de solda. Essas medidas são controles de procedimento, não substitutos para a inspeção. A fissuração a frio retardada pode aparecer horas após a soldagem; portanto, o exame visual imediatamente após a deposição não pode provar que a junta está livre de trincas.

## Restrição, Projeto da Junta e Tensão Residual

A fissuração por hidrogênio requer uma terceira condição, além do hidrogênio e de uma microestrutura dura suscetível: tensão de tração. A orientação da TWI de 2024 descreve o mecanismo como a presença combinada de hidrogênio, uma estrutura dura e frágil e tensão de tração. O White Paper da IIW (2023) faz a mesma divisão, identificando o teor de hidrogênio, a suscetibilidade microestrutural e a tensão residual de tração como os três principais fatores que controlam a fissuração induzida por hidrogênio em soldas de aços de alta resistência.

Essa tensão pode provir do componente, da operação de soldagem ou de ambos. Uma junta pode estar abaixo de sua tensão de escoamento nominal enquanto uma pequena região ao lado da solda suporta uma tensão local muito mais elevada. O hidrogênio então migra em direção a armadilhas, como inclusões, contornos de grão da austenita prévia, regiões martensíticas e descontinuidades da solda. Se a tensão local de tração exceder a resistência dessa região, uma trinca poderá se iniciar durante o resfriamento ou horas após a soldagem. Trata-se de trinca retardada a frio, não de trinca a quente, que se forma enquanto há metal fundido ou parcialmente solidificado.

### Folgas de raiz, ajuste e restrição local

A preparação da junta controla mais do que o volume de solda. Uma folga de raiz pequena demais pode impedir a fusão adequada da raiz e obrigar o soldador a aumentar a corrente, o comprimento do arco ou a manipulação para fazer a ligação entre os componentes. Uma folga grande demais exige um passe de raiz volumoso ou um reforço excessivo, aumentando a contração e a força necessária para aproximar os componentes. Nenhuma dessas condições é inofensiva. A folga especificada, a face da raiz, o ângulo do chanfro e o alinhamento devem ser mantidos ao longo da junta, e não presumidos a partir de algumas poucas medições aceitáveis.

Um ajuste inadequado cria restrição local porque a solda precisa corrigir erros dimensionais à medida que se contrai. Um desalinhamento alto-baixo, uma aba torcida ou uma chapa forçada a entrar em contato por grampos podem deixar tensão de flexão ao lado da solda mesmo antes de a junta esfriar. Os pontos de solda acrescentam outra complicação: pontos subdimensionados ou trincados podem tornar-se parte da solda final, enquanto pontos excessivamente resistentes impedem a movimentação dos componentes à medida que a contração se desenvolve.

A restrição é especialmente severa quando uma solda curta conecta material espesso a uma estrutura grande e rígida. Exemplos incluem suportes soldados a cascos de vasos de pressão, enrijecedores fixados próximos às extremidades das abas, detalhes de guindastes com cantos em caixa e reparos realizados no interior de uma estrutura existente. O aço ao redor não pode se deformar livremente; portanto, a contração longitudinal e transversal da solda é convertida em tensão de tração. Uma fixação estreita soldada em três ou quatro lados pode produzir uma concentração de tensão severa na terminação não soldada.

A geometria da junta pode amplificar esse efeito. Mudanças abruptas de espessura, cantos reentrantes agudos, pequenos pés de solda e soldas muito próximas concentram tensão e também podem criar regiões duras na ZTA devido ao resfriamento rápido. Uma transição suave, acesso adequado para a soldagem e uma terminação localizada longe de um canto altamente carregado reduzem o pico de tensão. A escolha do projeto pode ser limitada pela fadiga, pela sobre-espessura de corrosão, pelas regras aplicáveis a limites de pressão, pelo acesso ou pela necessidade de manter uma fixação existente; portanto, a redução da restrição é uma decisão de projeto, e não uma instrução universal de fabricação.

Quando permitido, um raio de raiz maior, um detalhe de fixação menos severo ou uma solda posicionada no lado neutro de um componente podem reduzir a tensão local. Contrafortes e grampos temporários podem manter o alinhamento durante a deposição, mas não devem travar a junta de forma tão rígida que toda a contração fique confinada. Também é necessário um plano para sua remoção. O corte de uma fixação temporária pode deixar uma cavidade ou uma nova solda de reparo altamente restringida; ambas exigem acabamento e inspeção controlados.

### Tensão residual de tração após a soldagem

À medida que o metal de solda esfria, ele se contrai. O metal de solda quente é cercado por material de base mais frio, que restringe essa contração; a solda e a ZTA adjacente normalmente terminam com tensão residual de tração longitudinal e transversal, equilibrada por compressão em regiões mais afastadas. Os valores máximos dependem da espessura da seção, da geometria da junta, do aporte térmico, da sequência de deposição e da liberdade de movimentação do conjunto.

A tensão residual é importante porque a fissuração por hidrogênio costuma ser local. Uma pequena zona dura na ZTA pode conter pouco hidrogênio em termos absolutos e, ainda assim, trincar se a tensão de tração e a concentração de hidrogênio coincidirem nessa região. A tensão pode ser aumentada por uma carga externa, mas uma junta não precisa estar em serviço para trincar. A tensão residual de soldagem, por si só, pode fornecer uma parcela substancial da força motriz. É por isso que uma trinca pode surgir sob o pé da solda ou ao longo da ZTA depois que o componente esfriou e o hidrogênio se redistribuiu.

O estado final de tensão da solda não pode ser previsto de maneira confiável apenas com base no tamanho da solda. Um passe de acabamento volumoso pode adicionar metal e calor e, ao mesmo tempo, aumentar a contração transversal. Por outro lado, um procedimento com baixo aporte térmico pode produzir uma ZTA estreita, resfriada rapidamente, com um produto de transformação duro. O preaquecimento e o controle da temperatura interpasse tratam do resfriamento e da movimentação do hidrogênio, mas não eliminam a restrição. As recomendações da BS EN 1011-2, resumidas pelo SteelConstruction.info em 2024, preconizam controlar o resfriamento e manter o preaquecimento ou o pós-aquecimento para que o hidrogênio possa migrar antes de ficar preso em regiões duras e tensionadas. Essa medida funciona melhor quando o projeto da junta não impõe uma restrição extrema.

O tratamento térmico pós-soldagem pode reduzir a tensão residual e revenir microestruturas suscetíveis quando o material, a espessura e os requisitos de serviço permitirem. Ele não substitui um ajuste adequado nem um procedimento com baixo teor de hidrogênio e pode ser impraticável para estruturas grandes ou reparos em campo. A inspeção também tem limitações: encontrar uma trinca após a soldagem não comprova que o problema de tensão tenha sido controlado.

### Planejamento da sequência e da deposição

A sequência de soldagem determina onde a contração se acumula. Se as soldas forem depositadas continuamente a partir de uma extremidade de um conjunto longo, a seção concluída poderá puxar a junta remanescente para fora do alinhamento e deixar a solda final altamente restringida. Uma sequência planejada pode distribuir a contração, preservar o acesso e permitir que as soldas anteriores esfriem antes que as soldas próximas adicionem mais tensão.

A deposição balanceada costuma ser preferível. Soldar lados alternados de uma junta de dupla face, avançar do centro em direção às extremidades ou usar uma sequência de retrocesso pode reduzir a distorção e impedir que a contração unilateral trave o conjunto. Esses métodos não são intercambiáveis em todas as estruturas: um padrão de retrocesso altera a direção de deslocamento, mas não reduz automaticamente o aporte térmico nem o risco de hidrogênio. O procedimento deve especificar o tamanho do passe, a temperatura interpasse, o tempo de espera quando necessário e a ordem das soldas.

As fixações grandes normalmente são divididas em etapas, para que nenhuma região curta isolada receba toda a restrição à contração. As soldas que se encontram em um canto devem ser sequenciadas para evitar que uma solda final de fechamento fique confinada entre componentes rígidos que já tenham se contraído. A soldagem intermitente alternada pode reduzir o acúmulo de calor, mas um espaçamento excessivo entre os segmentos pode permitir o surgimento de regiões frias e de uma restrição desigual; o preaquecimento mínimo especificado deve ser mantido em cada ponto de início.

Fixações temporárias, pré-deformação e aplicação controlada de macacos podem dar espaço para a movimentação da estrutura, desde que os cálculos e o acesso permitam. A pré-deformação não é uma solução se simplesmente transferir a tensão para outro detalhe. Em trabalhos de reparo, o componente existente pode conter hidrogênio de serviço, microestrutura alterada e tensão residual proveniente de reparos anteriores. A TWI relata que, em um experimento, um aço 2¼Cr-1Mo carregado com hidrogênio exigiu um aumento de 130 °C no preaquecimento, demonstrando por que uma sequência escolhida para uma chapa nova pode ser insegura para um aço exposto ao serviço.

O objetivo prático não é eliminar toda a restrição, o que raramente é possível. É evitar restrições locais abruptas, distribuir a contração, manter uma geometria adequada e compatibilizar o procedimento de resfriamento e controle do hidrogênio com a junta real. A ISO 17642-1:2004 fornece princípios para ensaios destrutivos de trincas a frio em consumíveis de soldagem, materiais de base e metais de solda; esses ensaios podem revelar uma sensibilidade à restrição que o teor nominal de carbono, por si só, não consegue prever.

## Aplicação da EN 1011-2 aos Aços Ferríticos

A NF EN 1011-2 fornece a estrutura de organização para as recomendações de soldagem de aços ferríticos, incluindo classes carbono-manganês, de baixa liga, laminadas termomecanicamente, normalizadas e temperadas e revenidas. Seu objetivo não é atribuir uma única temperatura universal de pré-aquecimento a uma família de aços. A norma relaciona a composição do aço, o teor de hidrogênio, o aporte térmico, o pré-aquecimento e a temperatura entre passes às condições de resfriamento e transformação que controlam o trincamento a frio assistido por hidrogênio.

Essa distinção é importante. Uma junta soldada trinca quando várias condições coincidem: há hidrogênio presente, a solda ou a zona afetada pelo calor (ZAC) desenvolve uma estrutura suscetível, dura e frágil, e uma tensão de tração atua nessa região. A TWI identificou esse requisito de três partes em sua orientação de 2024 sobre trincas por hidrogênio em aços. O International Institute of Welding tornou o mesmo mecanismo mais específico em seu White Paper de 2023, identificando o teor de hidrogênio, a tensão residual de tração e a suscetibilidade microestrutural como os três principais fatores que governam o trincamento induzido por hidrogênio em soldas de aços de alta resistência.

Portanto, a norma apoia uma avaliação de risco, e não um atalho. Uma recomendação elaborada para o S355J2 da EN 10025-2 não pode ser transferida automaticamente para o 42CrMo4 da EN 10083-3, o [P355GH](/pt-br/materiais/número-do-material/1.0473 " — composição, equivalências e normas") da EN 10028-2 ou uma classe estrutural temperada e revenida de resistência nominal semelhante. O certificado efetivo da classe do aço, a espessura do produto, a geometria da junta, o processo de soldagem, a classificação do consumível, o grau de restrição e o histórico de serviço devem ser conhecidos antes que um cálculo pelo Método B ou a seleção de parâmetros tenha significado.

### Composição do aço e avaliação da suscetibilidade

A composição afeta a soldabilidade principalmente por sua influência na temperabilidade e na microestrutura formada à medida que a ZAC esfria. O carbono é importante, mas o teor de carbono, isoladamente, é um instrumento de triagem deficiente. O manganês, o cromo, o molibdênio, o níquel, o cobre, o vanádio, o boro e a condição de fornecimento do aço podem alterar o comportamento crítico de resfriamento. Dois aços com teores de carbono semelhantes podem produzir durezas da ZAC significativamente diferentes porque seus sistemas de liga e tratamentos térmicos anteriores são distintos.

Os indicadores de carbono equivalente são úteis para comparar a suscetibilidade, mas continuam sendo apenas indicadores. Um equivalente mais elevado geralmente sinaliza maior temperabilidade e maior possibilidade de formação de martensita ou bainita dura sob condições de soldagem com restrição. Ele não prevê o trincamento sem os dados correspondentes de nível de hidrogênio, taxa de resfriamento, aporte térmico e restrição. Um aço de baixa liga para vasos de pressão, como o 2¼Cr-1Mo, pode exigir controles mais rigorosos do que um aço de menor teor de liga, mesmo quando o teor nominal de carbono é comparável.

A espessura também altera a avaliação. Uma chapa espessa ou uma junta com elevada condução térmica dissipa o calor rapidamente, reduzindo o tempo disponível para a difusão do hidrogênio e aumentando a possibilidade de formação de uma ZAC dura. Uma solda de filete em uma junta de canto com alta restrição apresenta um risco de trincamento diferente do de uma solda de topo em uma chapa que pode se contrair livremente. Aberturas de raiz, tamanho da solda, qualidade dos pontos de solda, sequência de soldagem da junta e acessórios alteram a restrição local e a concentração de tensões.

O histórico do material deve ser incluído. O hidrogênio introduzido durante o serviço pode permanecer no aço e elevar o risco de trincamento durante um reparo. Pesquisas com aços carregados com hidrogênio, incluindo o 2¼Cr-1Mo, relataram que o hidrogênio de serviço retido poderia exigir um aumento de 130 °C no pré-aquecimento. Esse resultado não constitui uma regra geral de temperatura; ele demonstra por que um procedimento de fabricação para uma chapa nova não pode ser aplicado simplesmente a um vaso ou componente de tubulação exposto ao hidrogênio. Podem ser necessários tratamento de dessorção de hidrogênio, aquecimento prolongado, consumíveis de baixo hidrogênio e exames adicionais.

Ensaios de trincamento a frio podem ajudar quando a avaliação normal é incerta. A ISO 17642-1:2004 descreve princípios para ensaios destrutivos de materiais metálicos soldados a arco e métodos para avaliar a sensibilidade ao trincamento em consumíveis, materiais de base e metal de solda. Esses ensaios complementam, mas não substituem, um procedimento baseado nas condições efetivas da junta e do serviço.

### Variáveis de hidrogênio, pré-aquecimento e entre passes

O hidrogênio que entra em uma solda provém de várias fontes: umidade em eletrodos ou fluxos, contaminação na junta, exposição ao gás de proteção ou ao ambiente e manuseio dos consumíveis. A ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para medir o hidrogênio difusível no metal de solda de aços ferríticos, bainíticos e martensíticos soldados a arco quando é utilizado material de adição. O valor medido aplica-se ao metal de solda produzido nas condições especificadas de ensaio e manuseio; ele não deve ser confundido com todo o hidrogênio presente na ZAC nem com o hidrogênio retido no material de base exposto ao serviço.

O pré-aquecimento produz dois efeitos úteis. Ele retarda o resfriamento da ZAC, reduzindo a probabilidade de formação de uma estrutura dura e suscetível, e dá ao hidrogênio mais tempo para deixar a região soldada antes que as tensões se tornem críticas. A manutenção da temperatura entre passes especificada prolonga esses efeitos ao longo de uma solda multipasse. A orientação da BS EN 1011-2, conforme resumida pela SteelConstruction.info, relaciona o pré-aquecimento ou o pós-aquecimento à migração do hidrogênio para longe de regiões duras e submetidas a tensões.

O pré-aquecimento não é uma solução universal. Se a junta permanecer altamente restringida, a entrada de hidrogênio for elevada ou o aço formar uma ZAC muito dura, uma temperatura aparentemente adequada ainda poderá ser insuficiente. O pré-aquecimento excessivo também pode criar problemas: pode ampliar a ZAC, reduzir a produtividade, alterar a tenacidade e aumentar a distorção. A TWI relatou em 2024 que o aumento do aporte térmico nem sempre reduz o trincamento por hidrogênio. Embora um resfriamento mais lento possa diminuir a dureza da ZAC, um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda ao ampliar as distâncias de difusão e reduzir o tempo disponível para a saída do hidrogênio.

A temperatura entre passes deve, portanto, ser controlada como uma faixa, e não tratada como uma simples continuação casual do pré-aquecimento. Uma temperatura entre passes baixa pode permitir que o passe seguinte imponha um ciclo térmico rápido a uma junta fria e contendo hidrogênio. Um valor elevado pode provocar crescimento excessivo de grão ou um comportamento de transformação indesejável. As medições devem ser realizadas no local prescrito, próximo à solda, com um intervalo suficiente após a soldagem para que a leitura represente a junta, e não apenas a superfície mais quente.

O pós-aquecimento e a inspeção retardada abordam a natureza dependente do tempo do defeito. O trincamento por hidrogênio pode aparecer minutos ou horas após a soldagem, frequentemente depois que a junta já esfriou. Manter a junta a uma temperatura controlada pode promover a saída do hidrogênio, mas o pós-aquecimento não repara uma trinca que já tenha se formado. A inspeção é um controle separado: ela detecta o resultado do risco de trincamento, em vez de impedir as condições metalúrgicas que o originaram.

### Método B e orientação sobre parâmetros de soldagem

Método B **Método B** Uma abordagem da EN 1011-2 para relacionar composição, espessura, condição do hidrogênio, aporte térmico e limites térmicos à seleção do pré-aquecimento e da temperatura entre passes.

O Método B da EN 1011-2 é a abordagem referenciada na orientação da Dillinger sobre parâmetros de soldagem. Ele é utilizado para relacionar a composição e a espessura do aço às condições de hidrogênio, ao aporte térmico e à temperatura de pré-aquecimento ou entre passes necessária para a solda proposta. O método é mais bem compreendido como um procedimento estruturado de seleção. Ele não justifica copiar uma única temperatura de uma tabela sem verificar os dados de entrada.

A orientação da Dillinger explica o equilíbrio térmico central: o pré-aquecimento retarda o resfriamento da ZAC e, ao mesmo tempo, promove a saída do hidrogênio da junta soldada. O aporte térmico selecionado afeta então o tempo de resfriamento, a dureza da ZAC, as propriedades do metal de solda, a distorção e a difusão do hidrogênio. Essas variáveis interagem. Aumentar o aporte térmico pode reduzir a dureza da ZAC, mas aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda; reduzi-lo pode diminuir a exposição térmica total, mas produzir uma ZAC mais dura. Nenhuma das duas direções é automaticamente mais segura.

A aplicação do Método B exige a designação exata e a espessura do aço, a classificação de hidrogênio ou a condição de hidrogênio medida do consumível, o processo de soldagem, o tipo de junta e a restrição, o tamanho da solda, a faixa de aporte térmico e os limites pretendidos de pré-aquecimento e temperatura entre passes. A secagem e o armazenamento dos eletrodos, a limpeza das superfícies, a proteção gasosa, o comprimento do arco, a sequência dos passes e a prática de execução dos pontos de solda devem estar de acordo com as premissas do procedimento selecionado. Um procedimento qualificado para um processo de baixo hidrogênio não pode ser tratado como equivalente a outro que utilize fluxo úmido ou eletrodos armazenados inadequadamente.

O resultado deve ser uma especificação de procedimento de soldagem controlada, e não apenas um número de pré-aquecimento. Ela deve indicar como a temperatura é medida, a faixa permitida de aporte térmico, a temperatura máxima entre passes, o condicionamento dos consumíveis, o intervalo mínimo antes da inspeção e qualquer requisito de pós-aquecimento. Para um componente reparado, espesso, altamente restringido ou exposto ao serviço, uma análise de engenharia e ensaios de hidrogênio podem ser justificáveis antes do início da soldagem.

A NF EN 1011-2 funciona, portanto, como uma estrutura de decisão para a soldabilidade de aços ferríticos. Ela estabelece o pré-aquecimento como parte de um sistema de controle integrado: reduzir o hidrogênio, evitar uma estrutura dura suscetível, limitar a restrição à tração sempre que possível, controlar o resfriamento e o aporte térmico e permitir tempo para a saída do hidrogênio. É por isso que a mesma classe nominal de aço pode exigir procedimentos diferentes em juntas distintas.

## Ensaios e Qualificação de Procedimentos para Trincas a Frio

### Objetivo dos ensaios destrutivos de trincas a frio

Os ensaios destrutivos de trincas a frio são utilizados para expor uma junta soldada a condições que podem produzir trincamento retardado assistido por hidrogênio e, em seguida, examinar a solda e a zona termicamente afetada (ZTA) em busca de trincas. O objetivo não é apenas verificar se um cordão parece íntegro imediatamente após a soldagem. Trincas a frio podem se formar após o resfriamento, às vezes várias horas depois, quando o hidrogênio difusível se desloca pela junta soldada em direção a microestruturas duras e regiões submetidas a tensões de tração.

A ISO 17642-1:2004 estabelece os princípios gerais para ensaios destrutivos de trincas a frio em materiais metálicos soldados por arco. Ela descreve como os métodos de ensaio são utilizados para avaliar a sensibilidade ao trincamento de consumíveis de soldagem, materiais de base e metal de solda, além de explicar os mecanismos de formação que os ensaios pretendem reproduzir. A norma fornece uma estrutura para a seleção e a interpretação das abordagens de ensaio; ela não transforma o resultado de um ensaio em um limite universal de soldagem segura.

A condição metalúrgica sob avaliação resulta da combinação de três requisitos. A TWI identificou o hidrogênio, uma estrutura suscetível, dura e frágil, e a tensão de tração como elementos necessários para o trincamento por hidrogênio no aço. O White Paper de 2023 do International Institute of Welding apresenta o mesmo problema em termos de teor de hidrogênio, tensão residual de tração e suscetibilidade microestrutural. Remova um fator, ou reduza-o suficientemente, e o trincamento pode não ocorrer. Eleve os três simultaneamente e uma junta que foi aprovada em um ensaio brando pode falhar na produção.

Um ensaio destrutivo pode, portanto, impor restrição, efeitos de entalhe, resfriamento rápido ou uma geometria de junta deliberadamente severa. As observações típicas incluem trincas no metal de solda, trincas longitudinais ou transversais próximas à linha de fusão e trincas na ZTA que podem não ser visíveis na superfície. Frequentemente é necessário realizar o seccionamento metalográfico. Um corpo de prova que parece aceitável na inspeção visual pode conter trincas internas curtas, e um corpo de prova que apresenta apenas uma pequena trinca ainda pode demonstrar que o material e o procedimento selecionados possuem uma margem de segurança estreita.

A medição de hidrogênio oferece suporte, mas não substitui o ensaio de trincamento. A ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para determinar o hidrogênio difusível no metal de solda produzido por arco com material de adição para aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. Essa medição diz respeito ao hidrogênio liberado pelo metal de solda nas condições de ensaio especificadas. Ela não quantifica diretamente o hidrogênio já absorvido por uma chapa antiga, o hidrogênio retido na ZTA ou o hidrogênio introduzido durante o serviço.

Essa distinção é importante em trabalhos de reparo. Aços C-Mn e Cr-Mo carregados de hidrogênio podem reter hidrogênio proveniente do serviço, e esse hidrogênio pode se somar ao hidrogênio introduzido pela soldagem. Em um experimento relatado envolvendo aço 2¼Cr-1Mo, o hidrogênio retido durante o serviço foi associado à necessidade de aumentar o pré-aquecimento em 130 °C. O resultado é um alerta contra considerar um eletrodo de baixo hidrogênio ou um valor convencional de hidrogênio difusível como prova de que um vaso exposto ao serviço é seguro para soldar.

### Sensibilidade do ensaio versus comportamento em produção

Um ensaio de trinca a frio é uma comparação realizada sob condições definidas. Ele não garante que uma junta de produção não possa trincar. Uma solda de ensaio pode ser mais severa que a junta de fabricação porque utiliza maior restrição ou menor aporte térmico; nesse caso, uma aprovação pode fornecer evidências úteis de que o procedimento tolera essa condição. Por outro lado, um ensaio pode ser menos severo porque a chapa é mais fina, o consumível está mais seco, o nível de hidrogênio é menor ou o resfriamento é mais lento que na produção. Nesse caso, sua aprovação diz pouco sobre uma junta diferente.

As variáveis que controlam a comparação devem permanecer representativas. Elas incluem o grau do aço e a condição do produto, a espessura, a preparação da junta, a posição de soldagem, a classificação e a condição de armazenamento do consumível, a condição medida de hidrogênio, o aporte térmico, o pré-aquecimento, a temperatura de interpasse, a restrição e o histórico térmico de resfriamento. A composição química do aço afeta a temperabilidade e os produtos de transformação; a espessura e a geometria da junta afetam o fluxo de calor; a restrição determina a tensão de tração que se desenvolve à medida que a solda se contrai. A alteração de qualquer um desses fatores pode modificar o resultado.

O histórico de resfriamento merece atenção especial. Um aço com alto carbono equivalente pode formar martensita dura ou uma estrutura bainítica dura na ZTA quando resfria rapidamente. O pré-aquecimento reduz a velocidade desse resfriamento e pode diminuir a quantidade ou a dureza dos produtos de transformação suscetíveis. Ele também dá mais tempo para que o hidrogênio escape antes que a solda atinja uma condição mais fria e menos permeável. As orientações da Dillinger, com aplicação do Método B da EN 1011-2, descrevem esse efeito duplo: o pré-aquecimento reduz a velocidade de resfriamento da ZTA e, ao mesmo tempo, favorece a saída do hidrogênio da junta soldada.

Isso não torna o pré-aquecimento uma solução universal. A TWI informou, em 2024, que o aumento do pré-aquecimento geralmente favorece a saída do hidrogênio e reduz a velocidade de resfriamento, mas que um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda ao ampliar a distância de difusão e reduzir o tempo disponível para a difusão. Uma solda grande e lenta pode, portanto, produzir uma distribuição de hidrogênio diferente daquela de uma solda menor realizada com menor aporte térmico. A temperatura de interpasse também pode alterar os ciclos térmicos sucessivos, o crescimento dos grãos, o comportamento das transformações e o tempo durante o qual o hidrogênio permanece móvel.

O ensaio também deve distinguir o trincamento a frio retardado do trincamento a quente. Trincas a quente se formam durante a solidificação ou em temperaturas elevadas, frequentemente por mecanismos de segregação e de filmes líquidos. Trincas a frio se formam após o resfriamento, geralmente em regiões duras e tensionadas ou próximas delas, e podem ser retardadas. Uma junta visualmente íntegra imediatamente após a soldagem não constitui prova contra o trincamento por hidrogênio.

Um resultado positivo de ensaio também não representa automaticamente uma falha em produção. O ensaio pode ampliar intencionalmente a restrição para classificar dois consumíveis ou procedimentos. Seu valor está em demonstrar a sensibilidade relativa e identificar qual variável de controle é relevante. O resultado só se torna significativo quando o relatório do ensaio registra o intervalo até a inspeção, o método de localização das trincas, a prática de seccionamento, a condição de hidrogênio, o ciclo térmico e a configuração de restrição.

### Quando as evidências de qualificação são importantes

As evidências de qualificação são importantes quando as consequências de uma trinca retardada são graves, quando a junta é altamente restringida ou quando as condições de produção diferem de uma prática de soldagem estabelecida. Elas são especialmente importantes para aços de alta resistência, seções espessas, aços com alto carbono equivalente, fabricação em baixa temperatura, reparos em equipamentos sob pressão e componentes que absorveram hidrogênio durante o serviço. Não se deve presumir que um procedimento qualificado em uma chapa nova e limpa abranja material carregado de hidrogênio.

A qualificação do procedimento deve relacionar o ensaio destrutivo aos controles efetivos da soldagem. O registro deve identificar a designação do aço, a faixa de espessura, a designação do consumível, as práticas de secagem e armazenamento, a corrente de soldagem e a velocidade de deslocamento, o aporte térmico, o pré-aquecimento, a temperatura de interpasse, a condição de restrição e qualquer tratamento pós-aquecimento ou de remoção de hidrogênio. O intervalo de resfriamento e o tempo até a inspeção devem ser registrados, e não inferidos.

A EN 1011-2, incluindo suas orientações para aços ferríticos, relaciona o controle do trincamento à composição do aço, ao teor de hidrogênio, ao aporte térmico, ao pré-aquecimento e à temperatura de interpasse. As orientações da BS EN 1011-2 também recomendam controlar as velocidades de resfriamento e manter o pré-aquecimento ou o pós-aquecimento para que o hidrogênio possa migrar para longe da solda antes de ficar retido em regiões duras e tensionadas. Esses controles são medidas procedimentais, não substitutos da inspeção. O exame não destrutivo pode encontrar uma trinca após a soldagem; ele não pode demonstrar que o procedimento possuía margem suficiente antes da formação da trinca.

Quando o histórico de serviço é incerto, a qualificação pode precisar representar tanto o material original quanto a condição suspeita de hidrogênio absorvido. Isso pode significar amostrar o aço, medir o hidrogênio relevante, aplicar um tratamento controlado de remoção de hidrogênio ou ensaiar com um ciclo térmico conservador. As evidências escolhidas devem corresponder ao risco de falha. Um ensaio comparativo simples pode auxiliar na seleção do consumível; um ensaio de trinca retardada sob restrição, com exame metalográfico, pode ser necessário para qualificar um procedimento de reparo.

A decisão adequada, portanto, não é “foi utilizado pré-aquecimento, então o trincamento está impedido”. A decisão adequada é que o aço especificado, a condição de hidrogênio, a microestrutura, o estado de tensões e o histórico térmico foram ensaiados em conjunto, e que a produção manterá essas variáveis dentro da faixa qualificada.

## Aço Carregado com Hidrogênio em Reparos e Modificações

Um vaso, tubo, bocal ou componente de contenção de pressão que tenha operado em serviço com hidrogênio não é simplesmente uma “chapa antiga”. Sua solda de reparo pode ser executada em um aço cujo teor de hidrogênio, população de armadilhas, tensão residual e microestrutura local foram alterados por anos de exposição. Portanto, um procedimento qualificado em material novo pode subestimar o risco de trincamento retardado durante a fabricação.

O trincamento por hidrogênio não é causado apenas pelo hidrogênio. A TWI identifica três condições que devem atuar em conjunto: hidrogênio, uma estrutura dura e frágil suscetível e tensão de tração. O IIW White Paper (2023) expressa o mesmo mecanismo por meio do teor de hidrogênio, da tensão residual de tração e da suscetibilidade microestrutural. Um reparo introduz as três preocupações simultaneamente. A soldagem cria uma fonte de hidrogênio, o resfriamento rápido pode formar regiões duras na ZTA e a restrição ao redor de um vaso ou acessório existente pode impor elevada tensão de tração à medida que a solda se contrai.

Trata-se de trincamento retardado a frio, não de trincamento a quente. As trincas a quente se formam durante a solidificação, em alta temperatura, e estão principalmente associadas à segregação em filmes líquidos e ao comportamento de solidificação do metal de solda. As trincas assistidas por hidrogênio podem surgir horas após a soldagem, frequentemente na ZTA ou sob o cordão de solda, depois que a junta já tiver resfriado. Portanto, uma inspeção realizada imediatamente após a soldagem pode não detectar o defeito.

### Hidrogênio absorvido durante o serviço anterior

Em uma situação de reparo, o hidrogênio tem duas origens distintas. A primeira é o hidrogênio introduzido pela operação de soldagem: umidade em eletrodos ou fluxos, contaminação na junta, equipamentos úmidos de gás de proteção, óleos superficiais e compostos que contêm hidrogênio na atmosfera do arco. A ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para medir o hidrogênio difusível no metal de solda produzido por arco elétrico com material de adição para aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. Essa medição é importante, mas não descreve cada átomo de hidrogênio já presente no componente.

A segunda fonte é o hidrogênio absorvido durante o serviço. O hidrogênio pode penetrar no aço por meio de ambientes úmidos com sulfeto de hidrogênio, reações de corrosão, proteção catódica, hidrogênio sob alta pressão ou correntes de processo que contenham hidrogênio. Parte do hidrogênio permanece móvel e pode se difundir em direção a uma zona de reparo recém-aquecida. Outra parte fica retida em inclusões, discordâncias, interfaces, partículas de carboneto, delaminações ou outros locais de aprisionamento. O aquecimento pode liberar parte desse hidrogênio armazenado, enquanto o ciclo térmico e o campo de tensões da soldagem podem conduzi-lo para uma região dura e tensionada.

A exposição em serviço também pode alterar o aço independentemente de seu teor de hidrogênio. Fragilização por revenido, coalescimento de carbonetos, danos por fluência, descarbonetação, corrosão localizada, empolamento por hidrogênio e reparos anteriores podem modificar a resposta do material. A espessura, a restrição e a composição química real podem diferir dos registros disponíveis para o engenheiro de reparos. Consequentemente, a identificação positiva do material e a análise do histórico de serviço fazem parte da avaliação da soldabilidade, e não são meras formalidades administrativas.

O trabalho da TWI sobre aços carregados com hidrogênio é particularmente significativo porque demonstrou que o hidrogênio retido pode aumentar o pré-aquecimento necessário para o reparo. Em um experimento relatado com aço 2¼Cr-1Mo, o hidrogênio retido durante o serviço exigiu um aumento de 130 °C no pré-aquecimento. Esse é um resultado específico do estudo, não um valor universal de projeto para todo vaso de 2¼Cr-1Mo ou todo componente exposto ao hidrogênio. Ele demonstra a dimensão do possível efeito e o risco de aplicar uma tabela de soldagem para chapa nova sem considerar o serviço anterior.

Um componente também pode continuar liberando hidrogênio durante e após a soldagem. O gás liberado pode não escapar de maneira uniforme; seções espessas, toes de solda, interseções com acessórios e regiões frias da ZTA podem continuar críticas. A análise de hidrogênio, estudos de dessorção térmica, exame metalográfico e uma revisão das condições de operação podem ser justificáveis quando o histórico de serviço indicar carregamento de hidrogênio.

### Considerações sobre reparos em aços Cr-Mo e C-Mn

Os aços C-Mn não são automaticamente seguros porque seu teor de carbono é moderado. O carbono equivalente, a espessura da chapa, a restrição, o nível de hidrogênio, o aporte térmico e a velocidade de resfriamento afetam a transformação na ZTA. Um aço C-Mn com alto carbono equivalente, resfriado rapidamente sob restrição, pode formar bainita ou martensita duras. Um aço de menor liga, com composição química menos severa, ainda pode trincar quando a solda está úmida, a junta apresenta elevada restrição ou o hidrogênio se acumulou durante o serviço.

Os aços Cr-Mo exigem atenção especial porque seus elementos de liga aumentam a temperabilidade e podem produzir estruturas suscetíveis ao trincamento na ZTA sob condições térmicas inadequadas. Graus como 1¼Cr-½Mo e 2¼Cr-1Mo são comuns em equipamentos de pressão, mas os requisitos de reparo dependem da espessura, da condição do tratamento térmico, da temperatura de serviço, do histórico de degradação e do código de construção ou reparo aplicável. A designação nominal do grau, por si só, não estabelece um pré-aquecimento seguro.

O pré-aquecimento tem dois efeitos principais. Ele reduz a velocidade de resfriamento da ZTA, diminuindo a probabilidade de formação de um produto de transformação duro, e proporciona mais tempo para que o hidrogênio se difunda para longe da solda. A orientação da Dillinger, que aplica o Método B da EN 1011-2, descreve diretamente esses efeitos. Entretanto, o pré-aquecimento não é uma solução universal. A TWI relatou, em 2024, que um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda, pois o hidrogênio percorre uma distância maior de difusão e o ciclo térmico geral pode oferecer menos tempo efetivo para a difusão. Um aporte térmico excessivo também pode ampliar a ZTA, reduzir a tenacidade, alterar o revenimento e danificar as propriedades de um componente previamente tratado termicamente.

O procedimento de reparo deve, portanto, controlar uma faixa, em vez de buscar a temperatura mais alta possível. O armazenamento de eletrodos e fluxos deve seguir as condições qualificadas pelo fabricante; devem ser selecionados consumíveis de baixo hidrogênio; e os consumíveis expostos devem ser recondicionados ou rejeitados de acordo com a especificação aplicável. As superfícies da junta devem estar secas e livres de ferrugem, óleo, tinta, carepa e umidade. Os parâmetros de soldagem devem limitar a energia do arco à faixa qualificada, enquanto a temperatura interpasse deve ser medida, e não estimada.

O controle do hidrogênio também interage com a restrição. Uma pequena solda de filete em um bocal rígido pode ser mais perigosa que uma solda maior, com menor restrição, em uma chapa livre. A sequência de soldagem, a deposição equilibrada, o acesso para aquecimento contínuo e a remoção de acessórios temporários podem reduzir a tensão de tração local. A ISO 17642-1:2004 descreve a formação de trincas a frio e os princípios de ensaio utilizados para avaliar a suscetibilidade ao trincamento de consumíveis, materiais de base e metal de solda; a qualificação do procedimento deve refletir a combinação real de material, espessura, restrição, consumível e ciclo térmico.

### Tratamento para liberação de hidrogênio e procedimentos conservadores

Quando o carregamento anterior for plausível, pode ser especificado um tratamento para liberação de hidrogênio antes da solda de reparo. O tratamento geralmente envolve aquecimento controlado e manutenção em uma temperatura selecionada pelo engenheiro responsável pela soldagem ou pelos materiais, com a uniformidade da temperatura confirmada por termopares adequados. Seu objetivo é permitir que o hidrogênio móvel e liberável migre para fora da zona de reparo sem causar revenimento, distorção, perda de resistência ou danos inaceitáveis à condição do equipamento de pressão. O tratamento não substitui a remoção de material empolado ou severamente degradado e não pode garantir a remoção do hidrogênio retido em todas as armadilhas.

Um procedimento conservador pode combinar aquecimento para liberação de hidrogênio, pré-aquecimento elevado, manuseio rigoroso de consumíveis de baixo hidrogênio, controle da temperatura interpasse, energia de arco limitada e pós-aquecimento ou resfriamento retardado. A orientação da BS EN 1011-2, conforme relatada pela SteelConstruction.info, recomenda manter o pré-aquecimento ou o pós-aquecimento para que o hidrogênio possa migrar para fora da solda antes de ficar retido em regiões duras e tensionadas. O componente deve permanecer dentro da faixa de temperatura especificada por tempo suficiente para a ação térmica requerida; permitir que a junta esfrie entre os passes pode comprometer o procedimento.

Após a soldagem, a inspeção retardada é essencial. A inspeção visual, o ensaio por partículas magnéticas ou outros métodos superficiais devem ser realizados somente após o período especificado de manutenção e resfriamento, e o exame volumétrico pode ser necessário para soldas do limite de pressão. Um resultado satisfatório imediatamente após a deposição pouco comprova se a inspeção ocorreu antes que as trincas assistidas por hidrogênio tivessem tempo de se desenvolver. O pré-aquecimento é importante, mas a decisão segura sobre o reparo deve basear-se no conjunto de evidências: hidrogênio de serviço, composição química e condição do aço, hidrogênio dos consumíveis, velocidade de resfriamento, aporte térmico, restrição, tratamento térmico e exame retardado.

## Inspeção, atraso e falha em detectar fissuras precocemente

### Por que a fissuração por hidrogênio é retardada

A fissuração a frio assistida por hidrogênio pode se desenvolver depois que o arco foi extinto. Ela não é um defeito que necessariamente estará visível enquanto a poça de solda ainda estiver quente. Durante a soldagem, o hidrogênio entra no metal de solda fundido a partir de umidade, contaminação superficial, problemas no fluxo ou no gás de proteção, ou consumíveis úmidos. À medida que a junta esfria, parte do hidrogênio se difunde pelo metal de solda e pela zona termicamente afetada (ZTA). Outra parte alcança armadilhas metalúrgicas, inclusões, contornos de grão da austenita prévia, regiões transformadas endurecidas ou áreas de alta tensão residual.

A fissuração requer a combinação de hidrogênio, uma estrutura suscetível, dura e frágil, e tensão de tração, conforme afirma a TWI em suas orientações de 2024. O White Paper de 2023 do International Institute of Welding expressa a mesma relação por meio de três fatores principais: teor de hidrogênio, tensão residual de tração e suscetibilidade microestrutural. A restrição imposta pela junta, as tensões de contração, o ajuste, a sequência de soldagem e a geometria local podem fornecer o componente de tração mesmo quando a carga de serviço aplicada é zero.

O momento em que a fissura surge depende, portanto, da difusão e da transformação, e não de um simples relógio que começa a contar quando a soldagem termina. Uma fissura pode se iniciar durante o resfriamento, depois que a solda atingiu a temperatura ambiente ou mais tarde, enquanto o hidrogênio continua se deslocando em direção a um local tensionado e suscetível. As fissuras podem se propagar de forma incremental. Uma pequena fissura no pé da solda pode ficar encoberta por oxidação superficial, respingos de solda, tinta, marcas de esmerilhamento ou por um passe de solda adjacente antes de se tornar detectável.

#### A inspeção depende do tempo

Uma solda pode parecer íntegra enquanto o hidrogênio ainda estiver se difundindo ou enquanto uma trinca subsuperficial permanecer abaixo da capacidade de detecção do método selecionado. Seguir os requisitos especificados de manutenção e de exame posterior.

A aceitação visual imediata prova apenas que nenhuma imperfeição visível foi encontrada naquele momento, com aquele acesso e por aquele método de inspeção. Ela não demonstra que o hidrogênio tenha escapado, que a ZTA tenha evitado uma estrutura frágil ou que não exista uma fissura abaixo da superfície. Uma junta pode parecer íntegra e, ao mesmo tempo, conter uma pequena fissura subsuperficial que posteriormente se conecta a outra fissura ou alcança a superfície.

O pré-aquecimento não é uma solução universal. O aumento do pré-aquecimento geralmente reduz a velocidade de resfriamento da ZTA e proporciona mais oportunidades para que o hidrogênio escape, enquanto a manutenção do pré-aquecimento ou o pós-aquecimento pode reduzir a quantidade retida em regiões duras e tensionadas. Entretanto, um aporte térmico excessivo pode aumentar as distâncias de difusão e reduzir o tempo disponível para que o hidrogênio deixe o metal de solda, aumentando, em algumas condições, o hidrogênio retido no metal de solda. A composição química do aço, a espessura, o aporte térmico, a velocidade de resfriamento, a restrição, a condição dos consumíveis e o histórico térmico devem ser considerados em conjunto.

Também é importante distinguir entre o hidrogênio introduzido pela soldagem e o hidrogênio já presente no aço. Materiais expostos ao serviço podem reter hidrogênio absorvido durante corrosão, proteção catódica, serviço em meio ácido ou outras condições operacionais. Uma pesquisa sobre aço 2¼Cr-1Mo carregado com hidrogênio relatou que o hidrogênio de serviço retido poderia exigir um aumento de 130 °C no pré-aquecimento durante a soldagem de reparo. Essa não é uma regra geral de pré-aquecimento; ela demonstra por que as decisões de inspeção e soldagem podem precisar considerar o histórico de serviço, além da nova solda.

![Soldabilidade dos Aços e Prevenção de Trincas por Hidrogênio](/images/uploads/51b55267-3538-43ca-9905-79c5d91303b0/wiki-inline-a-non-destructive-examination-technician-inspecting-a-steel-weld-toe-with-a-magn-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/51b55267-3538-43ca-9905-79c5d91303b0/wiki-inline-a-non-destructive-examination-technician-inspecting-a-steel-weld-toe-with-a-magn-1920x1288.avif "Ampliar imagem — Soldabilidade dos Aços e Prevenção de Trincas por Hidrogênio")Delayed examination can reveal cracks that were not visible immediately after welding.

### Momento da inspeção e acesso

O método e o momento da inspeção devem corresponder à localização, à orientação e ao mecanismo de retardo suspeitos da trinca.
| Método | Útil para | Limitação importante |
|---|---|---|
| Exame visual | Trincas superficiais visíveis e defeitos de perfil | Não detecta de modo confiável trincas internas |
| Ensaio por partículas magnéticas | Trincas superficiais e subsuperficiais em aço ferromagnético | A direção do campo afeta a sensibilidade |
| Ensaio por líquido penetrante | Trincas abertas à superfície em superfícies adequadamente limpas | Não detecta trincas internas |
| Ensaio ultrassônico | Muitas descontinuidades planares internas | Depende da orientação, do acesso e da calibração |
| Ensaio radiográfico | Algumas descontinuidades volumétricas e planares | Trincas estreitas alinhadas com o feixe podem ser difíceis de detectar |

O momento da inspeção deve seguir a especificação de fabricação ou de qualidade aplicável, o material e a categoria da junta, o procedimento de soldagem e os mecanismos de defeito plausíveis. As normas podem definir quando determinado exame deve ser realizado, se a manutenção da temperatura ou o pós-aquecimento são necessários e se as áreas reparadas devem receber exames adicionais. Não existe um único período de espera aplicável a todas as soldas de aço, e um atraso arbitrário não pode substituir um plano de inspeção tecnicamente justificado.

O objetivo do exame retardado é permitir que um possível mecanismo de fissuração a frio se desenvolva suficientemente para que o método selecionado possa detectá-lo. Isso é diferente de atrasar a inspeção apenas por uma prática habitual. O engenheiro responsável ou a especificação pode considerar o grau do aço, o carbono equivalente, o controle do hidrogênio, o tamanho da solda, a restrição, o aporte térmico, as temperaturas de pré-aquecimento e entre passes, a espessura da junta e se o aço foi exposto ao hidrogênio durante o serviço.

O acesso determina o que pode efetivamente ser examinado. O pé da solda pode estar acessível para exame visual direto e ensaio por partículas magnéticas, enquanto a raiz pode estar oculta atrás de uma tira de apoio, de um acessório interno, de um isolamento ou de um segundo componente. Uma fissura orientada paralelamente à superfície de inspeção pode produzir uma indicação forte em um método, mas uma indicação fraca ou não ser detectada em outro. O ângulo da sonda, a direção da varredura, a calibração, a condição da superfície, o revestimento, a geometria e a competência do operador afetam o resultado.

O exame visual é útil para fissuras que alcançam a superfície, perfil inadequado, mordeduras, marcas de arco e evidências visíveis de reparo. Ele não consegue localizar com confiabilidade fissuras estreitas abaixo da superfície. O ensaio por partículas magnéticas pode ser altamente sensível a fissuras superficiais e subsuperficiais próximas da superfície em aços ferromagnéticos, mas sua indicação depende da direção do campo magnético. Uma fissura paralela ao campo aplicado pode produzir pouco vazamento de fluxo magnético; por isso, é importante alterar a direção do campo. O ensaio por líquidos penetrantes pode revelar fissuras abertas para a superfície em superfícies adequadamente limpas, mas não consegue detectar uma fissura interna e é inadequado quando o penetrante não pode entrar na descontinuidade.

O ensaio ultrassônico pode examinar volumes substanciais da solda e detectar fissuras planares internas, mas a interpretação depende da orientação da fissura, da refletividade, do acesso por um ou por ambos os lados, da geometria da solda e da qualificação do procedimento. O ensaio radiográfico pode revelar alguns defeitos planares, mas uma fissura estreita alinhada com o feixe de radiação pode ser difícil de distinguir, pois sua largura projetada é pequena. O método deve corresponder à localização e à orientação suspeitas da fissura, em vez de ser escolhido apenas por ser familiar.

### Fissuração que alcança a superfície e fissuração interna

As fissuras por hidrogênio que alcançam a superfície ocorrem frequentemente no pé da solda, na raiz da solda, na cratera ou na linha de fusão, onde a restrição e a concentração de tensões são elevadas. Elas podem ser transversais à solda, longitudinais ou irregulares e ramificadas. Uma fissura no pé da solda pode permanecer oculta sob escória, respingos, revestimento ou um depósito de solda posterior. O esmerilhamento pode expô-la, mas também pode remover evidências, fechar por deformação uma abertura estreita ou deixar uma geometria que complique a interpretação.

As fissuras internas são mais difíceis. Elas podem estar localizadas na ZTA, e não no metal de solda, e um exame superficial pode ser completamente negativo. Uma fissura na raiz sob um acessório interno ou uma fissura ao longo de uma linha de fusão pode exigir exame ultrassônico, radiografia ou remoção de material para exame destrutivo. A ISO 17642-1:2004 descreve a formação de fissuras a frio e os princípios de ensaio para avaliar a sensibilidade à fissuração de consumíveis de soldagem, materiais de base e metal de solda; ela se destina à avaliação da suscetibilidade, e não a declarar segura uma solda de produção após uma única verificação visual. A ISO 3690:2018 especifica separadamente os procedimentos de amostragem e análise para medir o hidrogênio difusível no metal de solda de aços martensíticos, bainíticos e ferríticos soldados a arco.

Quando uma fissura é encontrada, a investigação deve preservar sua localização e orientação antes do reparo. O examinador deve identificar se ela corresponde a fissuração a quente, fissuração a frio assistida por hidrogênio, falta de fusão ou outra descontinuidade, pois a ação corretiva é diferente em cada caso. Remover e ressoldar uma fissura sem controlar o hidrogênio, o resfriamento, a restrição e o hidrogênio residual de serviço pode reproduzir o defeito. A inspeção, portanto, não é o substituto final do controle da soldabilidade; ela é o meio de verificar se os controles combinados realmente funcionaram.

## Um Fluxo de Prevenção Baseado em Procedimentos

A prevenção da fissuração por hidrogênio começa antes da abertura do arco. O procedimento de soldagem deve abordar simultaneamente três condições: a presença ou entrada de hidrogênio na junta, uma microestrutura dura e frágil suscetível à fissuração e tensões de tração provenientes da restrição ou de tensões residuais. A TWI descreve essa combinação como necessária para a fissuração por hidrogênio, enquanto o International Institute of Welding (IIW) identifica o teor de hidrogênio, a tensão residual de tração e a suscetibilidade microestrutural como os três principais fatores em soldas de aços de alta resistência. A temperatura de pré-aquecimento, por si só, não elimina nenhuma dessas condições.

### Coletar dados do material, do serviço e da junta

Primeiro, identifique a norma do produto, o grau, a condição de fornecimento, a espessura, o tipo de solda e o histórico de reparos. Registre as designações exatamente, como **S355J2+N** conforme a EN 10025-2, **ASTM A516 Grade 70** ou **aço 2¼Cr-1Mo**, quando esse for o material especificado. Não deduza a soldabilidade apenas pelo teor de carbono. Um aço com teor moderado de carbono ainda pode desenvolver uma zona termicamente afetada (HAZ) dura quando os elementos de liga, a taxa de resfriamento e a espessura produzem uma alta resposta de temperabilidade.

Obtenha a análise de panela ou do produto, incluindo carbono, manganês, cromo, molibdênio, níquel, cobre, vanádio e quaisquer adições de microliga. Calcule o carbono equivalente exigido pela norma ou especificação de soldagem aplicável. A EN 1011-2 normalmente utiliza uma abordagem baseada no carbono equivalente em conjunto com a espessura, o nível de hidrogênio, o aporte térmico e a restrição. O resultado é um dado de entrada para o procedimento, e não um número de aprovação ou reprovação da soldabilidade.

Em seguida, caracterize a junta. Registre a espessura na região da solda, os efeitos de dissipação de calor causados por acessórios, o ângulo do chanfro, a abertura da raiz, o respaldo, o comprimento da solda, a sequência e o acesso para aquecimento. Uma solda de bocal, remendo ou fechamento altamente restringida pode trincar com um nível nominal de hidrogênio mais baixo que o de uma junta de topo submetida a pouca restrição. As soldas de ponteamento também contam: um ponteamento curto, frio e mal seco pode se tornar o primeiro local de trinca ou impor restrição à solda de produção.

O histórico de serviço exige atenção específica. Verifique se o aço operou em presença de sulfeto de hidrogênio úmido, hidrogênio, água sob alta pressão, condições de proteção catódica ou serviço com hidrogênio em alta temperatura. O hidrogênio difusível introduzido pelo eletrodo ou pelo arco não é igual ao hidrogênio retido no aço-matriz exposto em serviço. Este último pode migrar durante o corte, o goivamento, o pré-aquecimento e a soldagem, aumentando o risco de fissuração durante a fabricação mesmo quando o resultado do ensaio do consumível é aceitável. Para aço 2¼Cr-1Mo carregado com hidrogênio, um experimento publicado constatou que o pré-aquecimento necessário poderia aumentar em **130 °C**. Esse valor não constitui uma margem geral; ele mostra por que a exposição em serviço deve ser investigada, em vez de ser ocultada em uma tabela genérica de pré-aquecimento.

Avalie a suscetibilidade por meio da qualificação de procedimento aplicável e, quando necessário, de um ensaio de fissuração a frio. A **ISO 17642-1:2004** estabelece princípios gerais para ensaios destrutivos de fissuração a frio em materiais metálicos soldados por arco e abrange abordagens utilizadas para avaliar a sensibilidade à fissuração em consumíveis, materiais-matriz e metal de solda. Esses ensaios são especialmente úteis quando o grau do material, a condição de reparo, a restrição ou o histórico de exposição ao hidrogênio em serviço estão fora da experiência estabelecida do procedimento.

### Definir controles de hidrogênio, térmicos e de restrição

Selecione um consumível qualificado cuja resistência, tenacidade, classe de hidrogênio difusível e método de deposição sejam compatíveis com o procedimento. Para eletrodos revestidos de baixo hidrogênio, especifique os limites de secagem, ressecagem, manutenção em estufa e exposição definidos pelo fabricante; mantenha os eletrodos em estufas portáteis aquecidas após a abertura da embalagem. Arames tubulares e arames para arco submerso exigem controle do armazenamento em embalagem selada, da secagem do fluxo e da exposição à umidade da oficina. A qualidade e a vazão do gás de proteção, os vazamentos, o vento, a umidade superficial, o óleo, a tinta e a ferrugem também afetam a entrada de hidrogênio.

Meça, em vez de presumir, o hidrogênio difusível quando o risco justificar. A **ISO 3690:2018** especifica procedimentos de amostragem e análise para o hidrogênio difusível em depósitos de metal de solda de metais de adição soldados por arco, incluindo metais de solda em aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. O valor medido corresponde a um consumível, processo, condição de armazenamento e método de ensaio específicos; ele não pode ser automaticamente atribuído a todas as soldas produzidas com a mesma designação comercial.

Estabeleça o pré-aquecimento com base na norma aplicável, no procedimento qualificado e nas condições reais da junta. Meça a temperatura no metal-matriz adjacente à solda, e não na chama ou apenas na face oposta. Especifique a distância e o momento da medição e assegure que toda a área da solda atinja a temperatura. Mantenha o pré-aquecimento mínimo durante a execução dos ponteamentos, a deposição da raiz, as interrupções e as reinicializações. Defina uma temperatura máxima de interpasse, além da mínima. Uma temperatura de interpasse excessiva pode alterar a tenacidade, o tamanho de grão, o comportamento de precipitação e a trajetória final de resfriamento.

O pré-aquecimento produz dois efeitos úteis: reduz a velocidade de resfriamento da HAZ e dá mais tempo para que o hidrogênio escape. As orientações da Dillinger que aplicam o Método B da EN 1011-2 descrevem ambos os efeitos. Contudo, mais calor não é automaticamente mais seguro. A TWI relata que um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda, pois amplia a distância de difusão e pode reduzir o tempo disponível para a difusão. Portanto, o procedimento precisa de uma janela térmica controlada, e não da temperatura mais alta possível.

Calcule ou verifique o aporte térmico para cada faixa qualificada:

Q=η⁢VI1000⁢v

onde Q é o aporte térmico em kJ/mm, η é a eficiência do arco, V é a tensão, I é a corrente e v é a velocidade de soldagem em mm/s. Registre se o valor declarado corresponde à energia do arco ou ao aporte térmico efetivo, pois o fator de eficiência altera o significado. Um aporte térmico excessivamente baixo pode produzir resfriamento rápido e estruturas duras na HAZ; um aporte térmico excessivo pode aumentar a distorção, reduzir a tenacidade e afetar a difusão do hidrogênio. A velocidade de soldagem, o tamanho do cordão, a sequência dos passes e a temperatura de interpasse devem permanecer dentro da faixa qualificada.

#### Medidas de redução da restrição

- **Ajuste** Manter a abertura de raiz, o alinhamento, a face de raiz e a geometria do chanfro especificados.
- **Ponteamentos** Usar pontos de solda íntegros, adequadamente dimensionados, secos e compatíveis com o procedimento final.
- **Sequência** Equilibrar a deposição e distribuir a contração, em vez de concentrar a contração em uma única região.
- **Acessórios** Planejar a remoção dos acessórios temporários e o reparo de quaisquer goivas ou defeitos locais resultantes.

Controle a restrição por meio da montagem e da sequência. Elimine, quando possível, o alinhamento forçado, utilize uma sequência equilibrada, evite ponteamentos superdimensionados e impeça aberturas de raiz ou desalinhamentos entre bordas que concentrem tensões. Planeje os inícios e as paradas longe de concentradores geométricos de tensão. Quando houver suspeita de hidrogênio em serviço, defina um tratamento de liberação de hidrogênio ou um ciclo térmico conservador antes da soldagem; isso pode incluir aquecimento prolongado, manutenção controlada da temperatura e verificação pelo engenheiro de soldagem responsável.

Defina o pós-aquecimento quando a avaliação de risco ou o procedimento qualificado o exigir. O pós-aquecimento não é o mesmo que o tratamento térmico pós-soldagem. Um tratamento de remoção de hidrogênio mantém a solda em uma temperatura especificada para promover a migração do hidrogênio antes que a junta resfrie até uma condição dura e tensionada. A SteelConstruction.info e a Guidance Note 6.04 descrevem a manutenção do pré-aquecimento ou a aplicação de pós-aquecimento para essa finalidade. Um tratamento separado de alívio de tensões possui temperaturas, tempos e efeitos metalúrgicos diferentes.

### Verificar a execução e documentar desvios

O supervisor de soldagem deve registrar o lote do consumível, o ciclo de secagem, a temperatura de manutenção em estufa, o soldador, o processo, a corrente, a tensão, a velocidade de soldagem, o aporte térmico calculado, o pré-aquecimento, a temperatura de interpasse, o gás de proteção, a identificação da junta e a sequência de soldagem. Lápis termocrômicos podem fornecer uma verificação rápida, mas termômetros de contato calibrados ou instrumentos infravermelhos são preferíveis quando a emissividade e o acesso permitirem. Registre as leituras em um local e intervalo definidos.

Trate os desvios como eventos de engenharia. Se o pré-aquecimento cair abaixo do mínimo, interrompa o trabalho, restabeleça a temperatura especificada e documente a interrupção. Se um eletrodo exceder seu limite de exposição, coloque-o em quarentena, em vez de devolvê-lo à estufa portátil. Se o aporte térmico, a temperatura de interpasse, a restrição, a condição do consumível ou o histórico de serviço diferirem do procedimento qualificado, obtenha uma disposição técnica antes de continuar.

A inspeção deve levar em conta a fissuração retardada. Aguarde o período especificado de resfriamento e difusão do hidrogênio antes do exame não destrutivo final; o intervalo pode exigir várias horas ou mais, dependendo do material, da espessura, da restrição, do procedimento e do código aplicável. A inspeção visual imediatamente após a soldagem não pode liberar uma junta quanto à fissuração a frio retardada. Utilize o ensaio por partículas magnéticas ou líquido penetrante exigido para trincas superficiais e o ensaio ultrassônico ou radiográfico quando for especificada cobertura volumétrica. Se surgir uma trinca, não simplesmente a esmerilhe e solde novamente. Mapeie o defeito, identifique sua origem, analise os registros de hidrogênio e térmicos, reavalie o material carregado com hidrogênio em serviço e revise o procedimento antes do reparo. A prevenção é um sistema coordenado de controle da soldagem, e não uma única instrução de temperatura.

## Alegações comuns que não resistem ao escrutínio metalúrgico

A fissuração por hidrogênio não é controlada por um único parâmetro. A TWI descreve a combinação necessária como hidrogênio, uma estrutura dura e frágil suscetível e tensão de tração. O White Paper (2023) do International Institute of Welding (IIW) expressa a mesma relação por meio de três fatores principais: teor de hidrogênio, tensão residual de tração e suscetibilidade microestrutural. Remover ou reduzir um fator pode diminuir o risco de fissuração; se os outros dois permanecerem inalterados, uma solda ainda poderá trincar, às vezes horas após a soldagem.

É por isso que um procedimento adequado considera a composição química do aço, o grau de restrição, a espessura da junta, a taxa de resfriamento, o aporte térmico, a condição do consumível, o pré-aquecimento, a temperatura interpasse e o histórico de serviço do material. A ISO 17642-1:2004 estabelece princípios gerais para ensaios destrutivos de trincas a frio em materiais metálicos soldados a arco, incluindo a avaliação de consumíveis de soldagem, materiais de base e metal de solda. Esses ensaios existem porque a soldabilidade não pode ser inferida a partir do teor de carbono ou de um único parâmetro de soldagem.

### Mais pré-aquecimento sempre significa menos fissuração

O pré-aquecimento geralmente ajuda, mas “mais” não é uma regra metalúrgica. Elevar a temperatura antes e durante a soldagem desacelera o resfriamento através da zona termicamente afetada (ZTA), reduzindo a probabilidade de formação de uma estrutura martensítica dura e frágil. Também dá ao hidrogênio difusível mais tempo para deixar a solda e o aço adjacente antes que a junta atinja temperaturas mais baixas, nas quais o hidrogênio pode ficar retido. As orientações da Dillinger, que aplicam o Método B da EN 1011-2, descrevem diretamente esses dois efeitos: o pré-aquecimento desacelera o resfriamento da ZTA e favorece a saída do hidrogênio. A SteelConstruction.info também recomenda controlar as taxas de resfriamento e manter o pré-aquecimento ou o pós-aquecimento para que o hidrogênio possa migrar para longe de regiões duras e tensionadas.

O benefício tem limites. Uma temperatura acima da faixa do procedimento qualificado pode ampliar a ZTA, alterar o tamanho dos grãos, reduzir a tenacidade e afetar a resistência ou a precisão dimensional. Uma temperatura interpasse excessiva também pode produzir microestruturas indesejáveis ou reduzir o desempenho exigido pela norma de projeto. O pré-aquecimento não elimina uma restrição severa, um aço de alta temperabilidade, superfícies contaminadas da junta ou o hidrogênio já absorvido pelo material de base.

Esse último ponto é importante durante a soldagem de reparo. O hidrogênio introduzido no aço durante o serviço não é igual ao hidrogênio difusível introduzido por um eletrodo de soldagem. Experimentos com aços C-Mn e Cr-Mo carregados com hidrogênio constataram que o hidrogênio retido poderia aumentar o risco de fissuração durante a fabricação. Para o aço 2¼Cr-1Mo, um caso relatado exigiu um aumento de 130 °C no pré-aquecimento. A resposta pode incluir tratamento de liberação de hidrogênio, pré-aquecimento conservador, controle da temperatura interpasse e prática de soldagem com baixo hidrogênio. Simplesmente aplicar um valor de pré-aquecimento conhecido não é suficiente.

O pré-aquecimento deve, portanto, ser especificado com base no material e no procedimento, e não selecionado como uma margem de segurança ilimitada. A EN 1011-2, incluindo suas recomendações para aços ferríticos, relaciona o controle da fissuração à composição, ao teor de hidrogênio, ao aporte térmico, ao pré-aquecimento e à temperatura interpasse. A questão relevante é saber se o ciclo térmico selecionado mantém o resfriamento e a movimentação do hidrogênio dentro de uma faixa aceitável.

### Maior aporte térmico sempre melhora a soldabilidade

Um aporte térmico mais elevado frequentemente desacelera o resfriamento, portanto pode reduzir a formação de constituintes duros na ZTA em alguns aços. Essa observação limitada é frequentemente transformada em uma afirmação absoluta. Isso não deve ser feito.

O aporte térmico altera todo o histórico térmico. Uma poça de fusão maior e uma região aquecida mais ampla podem aumentar a largura da ZTA e alterar o crescimento dos grãos, a tenacidade, a resistência e os produtos de transformação. Em juntas restringidas, o padrão de contração resultante também pode afetar a tensão residual. O resultado depende da composição química do aço, da espessura, da geometria da junta, do processo de soldagem, da velocidade de avanço e da faixa de temperatura na qual o material se transforma.

A movimentação do hidrogênio torna a afirmação ainda menos confiável. A TWI relata que um aporte térmico excessivo pode aumentar a retenção de hidrogênio no metal de solda, pois amplia as distâncias de difusão e pode reduzir o tempo total disponível para a difusão. Uma solda mais quente ou maior não é automaticamente uma solda mais limpa. O hidrogênio precisa alcançar uma rota de escape, e essa rota pode se tornar mais longa à medida que aumenta o volume de solda depositado. O resfriamento subsequente pode então deixar o hidrogênio concentrado próximo a áreas duras ou altamente tensionadas.

Um aporte térmico muito baixo também apresenta riscos: o resfriamento rápido pode formar martensita ou outras estruturas suscetíveis, especialmente em aços de alta temperabilidade e juntas espessas e restringidas. A resposta é uma faixa qualificada de aporte térmico, não uma corrida em direção a qualquer um dos extremos. O pré-aquecimento, o controle da temperatura interpasse, a sequência dos cordões, a corrente de soldagem, a tensão, a velocidade de avanço e o pós-aquecimento precisam atuar em conjunto. Um procedimento que impeça a formação de uma ZTA dura, mas produza tenacidade inaceitável, não é uma solução bem-sucedida para a fissuração por hidrogênio.

O defeito em discussão é a fissuração a frio retardada, não a fissuração a quente. A fissuração a quente ocorre durante a solidificação ou em temperatura elevada e é governada por mecanismos diferentes, incluindo a segregação durante a solidificação e a formação de filmes líquidos. Um aporte térmico mais elevado pode afetar ambas as classes de defeitos, mas não as torna intercambiáveis.

### Eletrodos de baixo hidrogênio eliminam a fissuração por hidrogênio

Eletrodos de baixo hidrogênio reduzem a entrada de hidrogênio na solda. Eles não reduzem o teor de hidrogênio a zero nem eliminam as outras condições necessárias para a fissuração. Umidade, revestimentos fundentes danificados, faces da junta sujas, lubrificantes, tinta, problemas no gás de proteção e armazenamento inadequado podem elevar o hidrogênio, apesar da classificação nominal do consumível. Os consumíveis devem ser secos, armazenados, liberados e utilizados de acordo com o procedimento aplicável.

As medições de hidrogênio também exigem um método definido. A ISO 3690:2018 especifica procedimentos de amostragem e análise para o hidrogênio difusível no metal de solda produzido por soldagem a arco com material de adição, incluindo o metal de solda em aços martensíticos, bainíticos e ferríticos. Essa medição diz respeito ao hidrogênio no metal de solda. Ela não quantifica diretamente o hidrogênio retido em uma chapa exposta ao serviço nem o hidrogênio distribuído na ZTA.

Um eletrodo de baixo hidrogênio não pode amolecer uma ZTA martensítica criada pelo resfriamento rápido nem remover a tensão de tração gerada pela contração da solda ou por uma restrição externa. Tampouco pode liberar instantaneamente o hidrogênio que entrou em um vaso de pressão, componente de tubulação ou outro aço durante o serviço. Nesses casos, podem ser necessários pré-aquecimento, pós-aquecimento, preparação da junta, redução da restrição, controle da sequência e inspeção após um período de espera.

A prática de baixo hidrogênio é essencial quando exigida pelo procedimento, mas constitui apenas um controle em um sistema integrado. A fissuração por hidrogênio é evitada quando a entrada e o hidrogênio retido são controlados, enquanto o ciclo térmico evita uma microestrutura suscetível e a junta pode tolerar ou dissipar a tensão de tração. Esse é um problema de metalurgia, não de rótulo do eletrodo.

## Referências

1. \[1\] International Organization for Standardization. [ISO 3690:2018](https://www.iso.org/standard/72150.html). International Standard, 2018. [](/pt-br/wiki/ler-uma-ficha-t%C3%A9cnica/soldabilidade-dos-a%C3%A7os-e-preven%C3%A7%C3%A3o-de-trincas-por-hidrog%C3%AAnio#wiki-cite-ref-1) https://www.iso.org/standard/72150.html
2. \[2\] Dillinger. [Welding parameter guidance](https://service.dillinger.de/d/en/e-service/tools/welding/help/embed_index.shtml). Dillinger technical guidance, 2024. [](/pt-br/wiki/ler-uma-ficha-t%C3%A9cnica/soldabilidade-dos-a%C3%A7os-e-preven%C3%A7%C3%A3o-de-trincas-por-hidrog%C3%AAnio#wiki-cite-ref-2) https://service.dillinger.de/d/en/e-service/tools/welding/help/embed\_index.shtml

 **De relance**

Principal mecanismo de trincamento

Trincamento a frio assistido por hidrogênio

Condições necessárias

Hidrogênio, estrutura dura suscetível e tensão de tração

Variáveis críticas

Composição química, taxa de resfriamento, aporte térmico, restrição, consumíveis e histórico de serviço

Não é uma solução universal

Apenas o pré-aquecimento

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