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Purga interna com argônio

Informe tubo, método e meta de O₂ para saber quantas trocas de volume e quanto tempo a purga leva, quanto argônio cada junta gasta e quanto isso custa, com e sem barragens.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Pré-dimensionamento
Tubo e trecho a purgar
Purga

Na soldagem a vazão costuma ser reduzida, só para manter leve pressão positiva. Deixe um furo de saída pelo menos do tamanho da entrada, para não pressionar a raiz.

Produção e custo
—Tempo de purga até o O₂ desejado
—

Queda do O₂ durante a purga

Modelo de diluição exponencial, com barragens e no tubo inteiro, na mesma vazão. Escala logarítmica.

Toque no gráfico para ver os valores.

Gás e custo por junta

Argônio da purga e da soldagem em cada método.

Toque no gráfico para ver os valores.

Próximo passo

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O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. O relatório completo traz também os gráficos e as interpretações, em cores. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Volume: V = π · Dᵢ² ÷ 4 · L + V_extra; L = distância entre barragens ou comprimento do tubo
Diluição com mistura perfeita: C(t) = C_gás + (C₀ − C_gás) · exp(−Q · t ÷ V)
Trocas: n = k · ln[(C₀ − C_gás) ÷ (C − C_gás)]; gás de purga = n · V; tempo = n · V ÷ Q
Por junta: gás = n · V + Q_solda · t_solda; custo = gás · preço; juntas por cilindro = conteúdo útil ÷ gás por junta

Hipóteses e limites

  • Mistura perfeita do gás dentro do volume (fator k = 1); deslocamento em pistão pede menos trocas e ramais mortos, mais. Sem vazamentos nem entrada de ar pela junta aberta.
  • Vazões e volumes de gás na condição do fluxômetro, próxima da atmosférica. O volume ocupado pelas próprias barragens é desprezado.
  • O tempo calculado é estimativa: a liberação da soldagem deve ser feita pela leitura do analisador de O₂ na saída.

Normas e documentos técnicos

  • AWS D18.1/D18.1M: Specification for Welding of Austenitic Stainless Steel Tube and Pipe Systems in Sanitary (Hygienic) Applications
  • AWS D18.3/D18.3M: Specification for Welding of Tanks, Vessels, and Other Equipment in Sanitary (Hygienic) Applications
  • ASME BPE: Bioprocessing Equipment (aceitação de descoloração em soldas)
  • Levenspiel, O. Chemical Reaction Engineering, 3rd ed., Wiley, 1999 (tanque de mistura perfeita, diluição exponencial)
  • TWI Job Knowledge: Purging when welding stainless steel

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-33: segurança e saúde nos trabalhos em espaços confinados
  • NR-34: trabalho a quente e soldagem (itens de ventilação e gases)
  • NR-15, Anexo 11: asfixiantes simples (argônio) e teor mínimo de oxigênio

Perguntas frequentes

Para que serve a purga com argônio?

Na soldagem de inox, o lado de dentro da raiz fica exposto ao ar e oxida, formando a "raiz queimada" de cor escura, que reduz a resistência à corrosão. A purga troca o ar interno por argônio antes e durante a soldagem, até o O₂ cair ao nível exigido.

Quantas trocas de volume são necessárias?

Pelo modelo de diluição com mistura perfeita, sair de 20,9% e chegar a 50 ppm, com argônio de 5 ppm de O₂, pede cerca de 8,4 trocas. Cada troca reduz o O₂ para cerca de 37% do valor anterior; guias práticos costumam citar de 5 a 10 trocas.

Como ler o resultado do exemplo padrão?

Num tubo de 4 polegadas (Ø 114,3 × 3,05 mm) com barragens a 400 mm, há cerca de 3,9 L a purgar, contando 0,3 L de mangueiras. A 20 L/min, a purga leva cerca de 1,7 min e gasta 34 L; somados 120 L da soldagem (8 L/min por 15 min), cada junta consome cerca de 154 L, ou R$ 4,61.

Barragens valem a pena?

Quase sempre em tubos longos. No exemplo, purgar o tubo inteiro de 6 m levaria cerca de 23 min e 468 L de purga por junta; com barragens, menos de 2 min e 34 L. Barragens solúveis em água ou infláveis são retiradas depois da solda ou se dissolvem no teste hidrostático.

Que O₂ residual devo exigir?

Depende da especificação. A AWS D18.1 traz uma escala de cores de referência ligada ao teor de O₂; em tubulação sanitária é comum exigir 50 ppm ou menos, e para titânio, bem menos. Meça sempre com analisador de O₂ na saída antes de abrir o arco.

Quais cuidados de segurança tomar?

O argônio é asfixiante e mais pesado que o ar: acumula em valas e partes baixas sem cheiro nem cor. Em espaço confinado siga a NR-33, monitore o O₂ do ambiente e ventile; deixe a saída da purga livre para não pressionar a raiz.