Cinquenta anos de soldagem em usinas elétricas na China

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1 Visão geral da soldagem em usinas elétricas Com o desenvolvimento da indústria elétrica na China, a soldagem em usinas elétricas já tem cinquenta anos de história. Ao relembrar esses cinquenta anos, não podemos deixar de nos orgulhar e sentir satisfação com os excelentes resultados alcançados pela área da soldagem. Hoje, a indústria elétrica do nosso país evoluiu de 1.850 MW, no início da fundação do país e ocupando o 21º lugar mundial, para se tornar hoje uma das maiores potências energéticas do mundo. Até o final de 2001, a capacidade instalada de geração de energia elétrica no nosso país chegou a 338 milhões de quilowatts. A produção anual de energia foi de 1,478 trilhão de quilowatt-hora. Tanto a capacidade instalada quanto a produção anual de energia do nosso país estavam em segundo lugar no mundo ； No país, existem 92 usinas elétricas com capacidade instalada de 1000 MW ou mais. Dentre elas, 16 são usinas hidrelétricas e 1 é uma usina nuclear ； No país, existem 848 unidades geradoras de energia a partir de combustíveis fósseis com capacidade de 100 MW ou mais. Dentre elas, 290 unidades têm capacidade de 300 MW ou mais ； 40MW e acima: 354 unidades, das quais 52 têm capacidade de 300MW ou mais ； 5 unidades de energia nuclear com capacidade de 300 MW ou mais, e 6 em instalação. As usinas de grande porte tornaram-se a força motriz na geração de energia na China. Atualmente, nosso país já começou a desenvolver uma estrutura geral de geração de energia baseada principalmente em usinas termelétricas, com o apoio de usinas hidrelétricas e nucleares em desenvolvimento acelerado. A capacidade de geração de energia atende, em grande medida, às necessidades do desenvolvimento econômico do país. Todos esses avanços e desenvolvimentos estão intimamente relacionados ao trabalho árduo dos trabalhadores de soldagem na indústria elétrica. Devido ao aumento da capacidade das unidades de produção e aos melhores parâmetros operacionais, os tipos e especificações dos aços e materiais de soldagem utilizados tornam-se cada vez mais complexos. Além disso, o volume de trabalho aumenta, o número de juntas a serem soldadas também aumenta, assim como o número de juntas entre diferentes tipos de aço. A espessura das paredes dos tubos também aumenta, e as exigências em termos de segurança se tornam cada vez maiores. Por isso, as normas de qualidade no processo de soldagem e os padrões de inspeção também se tornam cada vez mais rigorosos. Essas mudanças tecnológicas exigem que os profissionais responsáveis pela soldagem em usinas elétricas melhorem a qualidade do trabalho, aumentem a eficiência, bem como a durabilidade e a segurança das soldas, a fim de atender às necessidades do desenvolvimento das tecnologias avançadas de soldagem nas usinas elétricas modernas. 2 Desenvolvimento e situação atual da tecnologia de soldagem em usinas elétricas. A soldagem, como método de conexão mais econômico e eficaz, desenvolveu-se ao mesmo tempo que o aço. Nos últimos cem anos, com o avanço da industrialização, houve um aumento rápido na variedade de aços utilizados. A tecnologia de soldagem também se desenvolveu enormemente, com grandes progressos em todos os aspectos, como métodos de soldagem, materiais utilizados, processos de soldagem e gestão da qualidade da soldagem. A tecnologia de soldagem utilizada nas usinas elétricas do nosso país também evoluiu seguindo essa tendência. O trabalho de soldagem em usinas elétricas varia de acordo com o tipo de unidade geradora, apresentando diferentes direções e características de desenvolvimento. A principal diferença está nas tendências de desenvolvimento dos aços utilizados nessas usinas (materiais submetidos à soldagem). Considerando a situação atual, as usinas termelétricas utilizam aço de alta resistência térmica como principal direção para pesquisas e desenvolvimentos em soldagem ； As usinas hidrelétricas têm como principal direção de pesquisa e desenvolvimento em termos de soldagem o uso de aços de alta resistência. 2.1 Usinas termelétricas 2.1.1 Aço utilizado nos principais equipamentos das usinas e seu processo de soldagem Desde o início da indústria elétrica na China, em 1879, até o início dos anos 50, eram utilizadas unidades de baixa pressão e um pequeno número de unidades de média pressão. O aço mais utilizado era o aço carbono de alta qualidade. Além disso, eram utilizadas muitas peças fundidas; a soldagem era usada com pouca frequência. Só a partir da instalação de unidades de temperatura e pressão médias, na década de 1950, é que se pode falar de soldagem. Com base nisso, ao longo de 50 anos, o aço utilizado nos principais equipamentos das usinas elétricas do nosso país, bem como seus processos de soldagem, passaram por as seguintes fases de desenvolvimento: (1) Aço carbono comum e aço carbono de alta qualidade, fornecidos em estado de laminação a quente ou após tratamento térmico. Esses materiais são utilizados em temperaturas inferiores a 450°C. Quanto à soldagem, não existem características específicas para esse processo; o foco da gestão da soldagem é melhorar a qualidade da solda, por meio do aprimoramento das habilidades dos soldadores. Esse tipo de aço era utilizado antes da década de 50 em caldeiras de usinas elétricas e tubulações sob pressão; atualmente, é usado principalmente em equipamentos auxiliares e tubulações em temperaturas inferiores a 450°C. Nesse período, foi desenvolvido o aço 12Mo, capaz de aumentar limitadamente a temperatura de resistência ao calor (abaixo de 480°C). Não houve novidades em termos de soldagem. Além disso, devido à tendência do aço Mo à grafitação, ele é atualmente pouco utilizado. (2) Aços resistentes ao calor de baixa liga Cr-Mo e Cr-Mo-V, nos quais a concentração de Cr é, em geral, inferior a 3%. Eles são fornecidos quase sempre em estado temperado, podendo ser utilizados em temperaturas até 545°C. Esse tipo de aço ainda é utilizado desde a década de 50 até hoje. Exemplos desse tipo de aço são o 12CrMo, o 12Cr2Mo (10CrMo910) e o 12Cr1MoV. Podemos dizer que se trata da primeira geração de aços resistentes ao calor. Como é fornecido em estado de têmpera, as características de soldagem são significativamente diferentes das do aço mencionado no ponto (1). A adição de elementos de ligas resistentes ao calor aumenta a possibilidade de ocorrência de trincas durante a soldagem. Além disso, a complexidade do processo de soldagem também aumenta. Na maioria dos casos, é necessário realizar pré-aquecimento antes da soldagem e tratamento térmico após ela. No entanto, ainda existe uma certa margem de manobra nos parâmetros do processo. Na década de 1960, nosso país desenvolveu vários tipos de aços resistentes ao calor, com reforço por compostos múltiplos, de baixa liga. O aço 102 (12Cr2MoWVTiB), que pode ser utilizado em temperaturas inferiores a 580°C, é um exemplo representativo desse tipo de aço. As características de soldagem desses aços também são semelhantes às dos demais membros dessa categoria. (3) Os aços 9Cr-1Mo e 12Cr-1Mo dos primeiros tempos eram fornecidos sempre em estado de têmpera, sendo que a temperatura de uso também podia chegar a menos de 600°C. Esses aços podem ser considerados como a segunda geração de aços resistentes ao calor. O aço 9Cr-1Mo surgiu nos anos 60, em unidades importadas instaladas no país, como o HT7 da Suécia ； O aço 12Cr-1Mo surgiu no início dos anos 70 em unidades importadas instaladas no país, como as F12 e F11 da Alemanha, e a HT9 da Suécia. Devido ao alto teor de carbono e de elementos de liga presentes nesse tipo de aço, sua soldabilidade se torna muito ruim. Por isso, durante o processo de soldagem, é essencial que as técnicas utilizadas sejam extremamente precisas. O pré-aquecimento, a soldagem (com restrição rigorosa à quantidade de calor aplicado durante a soldagem), o resfriamento até uma temperatura abaixo da temperatura de transformação em martensita, e, posteriormente, o aquecimento imediato para realizar o tratamento térmico pós-soldagem são os processos típicos nessa técnica. Para compreender essa característica da soldagem, os profissionais do setor elétrico dedicaram muitos anos e esforços à pesquisa, com foco principal em superar as trincas por resfriamento durante o processo de soldagem. (4) Aço melhorado 9Cr-1Mo, ou seja, o aço T91/P91. Esse tipo de aço foi desenvolvido nos Estados Unidos, entre as décadas de 70 e 80, com base no aço 9Cr-1Mo original. Apareceram em meados da década de 90 nos grupos geradores importados instalados no país, e hoje são amplamente utilizados nas caldeiras de grandes usinas elétricas em nosso país. Esse tipo de aço pode ser considerado o terceiro grupo de aços resistentes ao calor. Sua principal característica é a redução do teor de carbono. Além disso, trata-se de um aço reforçado por meio de compostos múltiplos; no entanto, o teor de cada elemento de liga é controlado com grande precisão. Isso melhora a ductilidade e a capacidade de soldagem do aço, além de aumentar sua estabilidade em altas temperaturas. A resistência desse aço a 600°C é quase 70% maior do que a dos aços F11 e F12. No setor elétrico, no processo de soldagem desses tipos de aço, o contato com informações técnicas de nível mais elevado, provenientes do exterior, além de décadas de experiência na soldagem de aços dos tipos (3) e (4), levou a uma mudança significativa na mentalidade dos soldadores. Eles passaram a considerar que a quantidade de calor aplicado durante a soldagem não é tão importante quanto antes. Atualmente, entende-se que o processo de soldagem e as técnicas de operação não são a mesma coisa. Na soldagem desses tipos de aço, a importância das técnicas de operação do soldador passou a ser secundária ； O processo de soldagem utilizado deve ser avaliado. A base para essa avaliação não é mais uma série de propriedades mecânicas em condições normais de temperatura, mas sim a verificação se a junta soldada consegue alcançar a ductilidade e a estrutura microscópica desejadas ； A soldagem desse tipo de aço deve ser rigorosamente controlada em todo o processo de soldagem. Esse tipo de aço exige um nível maior de precisão no processo de soldagem, em comparação com os aços 9Cr-1Mo anteriores. Além disso, há requisitos mais rigorosos quanto à quantidade de calor aplicado durante a soldagem. A temperatura e o tempo de mantimento térmico após a soldagem têm grande influência na tenacidade da junta soldada; portanto, é necessário dar-lhes devida atenção. (5) Os aços T92/P92 (NF616) e T122/P122 (HCM12A). No início dos anos 90, primeiro no Japão e depois na Europa, com base em grandes volumes de dados sobre o uso a longo prazo do aço T91/P91, foi realizada pesquisa e desenvolvimento para criar uma nova geração de aços resistentes ao calor, com o objetivo de garantir estabilidade em operações a altas temperaturas por um período prolongado. Pode-se dizer que se trata da quarta geração de aços resistentes ao calor. Sua principal característica é a adição do elemento W, o que reduz a presença de elementos como o Mo, que diminuem a estabilidade do aço em altas temperaturas. Além disso, a tecnologia de controle durante o processo de laminação foi utilizada para melhorar esse processo, fazendo com que a estabilidade do aço em altas temperaturas aumentasse significativamente. A resistência do aço a 620°C é quase 40% maior em comparação com o T91/P91. O aço T92 já era utilizado em unidades importadas no final da década de 90. A característica da soldagem desse material é que o próprio aço foi bem estudado e desenvolvido. Mesmo com requisitos rigorosos para o processo de soldagem, não é possível alcançar as propriedades do aço; isso destaca ainda mais a importância do processo de soldagem. Algumas das grandes fábricas de caldeiras para usinas elétricas no país já concluíram a avaliação dos processos de soldagem do aço T92/P92, e sua aplicação em larga escala está prestes a acontecer. O aço T122/P122 também foi desenvolvido seguindo essa mesma linha de pensamento, com base no aço F12. Atualmente, ainda não foi introduzido no país; é necessário coletar mais informações técnicas para se preparar adequadamente para seu uso. 2.1.2 Variações nas especificações dos tubos Em usinas termelétricas, além do uso de aços de melhor qualidade para as soldas, outra característica importante é que o diâmetro e a espessura da parede dos tubos aumentam à medida que a capacidade e os parâmetros da unidade aumentam. Por exemplo, nos tubos de vapor principal das unidades supercríticas de 500 MW, é utilizado o aço 15Cr1Mo1V, com especificações de φ426×80mm ； Os tubos de vapor principal das unidades supercríticas de 600 MW são feitos de aço P22, com dimensões de φ654×136,5 mm ； Os tubos de vapor principal das unidades de 660 MW são feitos de aço P91, com dimensões de φ450×40mm ； A intensidade do trabalho dos soldadores aumenta, exigindo padrões mais elevados de habilidade por parte deles. 2.1.3 Aumento das juntas de solda entre aços diferentes: especialmente nos equipamentos importados, onde se utiliza materiais metálicos diferentes de acordo com as diferentes faixas de temperatura. Assim, mantendo-se o mesmo diâmetro interno, surgem juntas de solda entre aços diferentes, com diâmetros externos e espessuras de parede variáveis. 2.2 Usinas hidrelétricas A soldagem em usinas hidrelétricas no nosso país remonta à metade da década de 50. Até meados da década de 80, utilizava-se aço laminado a quente soldado; geralmente, eram aços com resistência equivalente a Q235, 16Mn, 18MnMoNb ou outros aços de mesma categoria. O processo de soldagem do aço laminado a quente é relativamente simples. No entanto, a partir da década de 70, com o uso de aços de alto teor de resistência como o 16Mn e o 18MnMoNb, o tratamento térmico pós-soldagem passou a fazer parte do processo de soldagem, à medida que a espessura da parede do tubo aumentava. Em meados da década de 1980, com a usina hidrelétrica de Shisanling como exemplo, a soldagem em usinas hidrelétricas entrou em uma nova fase. Embora até hoje ainda não tenham sido desenvolvidos novos tipos de aços para a estrutura das usinas hidrelétricas, o uso de aços de alta resistência importados, juntamente com suas técnicas de soldagem, permitiu que a soldagem nessas usinas entrasse em uma nova era. A pesquisa relacionada aos aços de alta resistência no mundo pode ser considerada um ramo à parte. Foram feitos grandes avanços no aumento do limite de resistência desses aços. Aços de alta resistência com níveis de 60 kg/mm², 70 kg/mm² e até mesmo acima de 100 kg/mm² já estão sendo utilizados na indústria. No caso da usina hidrelétrica de Shilin, foram utilizados tubos de pressão produzidos no Japão, do tipo HY-70 (com limite de resistência de 70 kg/mm²). As usinas hidrelétricas da China tendem a utilizar aços com níveis de resistência ainda maiores. Para obter alta resistência, os aços de alta resistência modernos seguem algumas tendências de desenvolvimento: utiliza-se a microaluminação com vários elementos, a fim de aumentar a resistência sem perder, tanto quanto possível, a ductilidade e a tenacidade. Além disso, ao adicionar elementos de liga, reduz-se o teor de carbono, garantindo assim uma boa capacidade de soldagem ； No processo de produção do aço, ele é fornecido em estado de tratamento térmico de têmpera, o que melhora as propriedades gerais do aço ； Na produção de aços de nível mais elevado, é utilizada a tecnologia de controle da laminação; os grãos extremamente finos garantem que o aço tenha propriedades ainda melhores. Devido às características de desempenho do aço de alta resistência, bem como ao estado de fundição e laminação, determinam-se as seguintes características dos processos de soldagem, cujo objetivo principal é evitar fissuras a frio: à medida que aumenta o grau de resistência do aço, sua capacidade de endurecimento também aumenta, tornando assim ainda mais importante a pré-aquecimento antes da soldagem e a manutenção da temperatura entre as camadas. Para aços de alta resistência com grãos finos, as exigências quanto à quantidade de calor aplicado durante a soldagem são extremamente rigorosas; um valor ligeiramente maior de calor aplicado durante a soldagem faz com que os grãos cresçam, o que resulta em uma tenacidade ao impacto insatisfatória. Portanto, para os soldadores de usinas hidrelétricas que trabalham principalmente com aço laminado a quente por soldagem, além da necessidade de aprimorar as técnicas de soldagem, é ainda mais importante mudar a mentalidade e dar maior importância e compreensão ao processo de soldagem. Ao longo de uma década, houve grandes avanços nessa área. Para evitar a ocorrência de fissuras por atraso, o tratamento térmico pós-soldagem também é um meio necessário. Em resumo, a complexidade dos processos de soldagem em usinas hidrelétricas também teve um grande avanço devido ao uso de aços de alta resistência. Os tubos de aço utilizados em usinas hidrelétricas são, em sua maioria, tubos de grande diâmetro e paredes finas. Nos últimos anos, os tubos de pressão utilizados em usinas hidrelétricas passaram a ter paredes mais grossas. Por exemplo, a espessura da parede da seção horizontal inferior do tubo de pressão da usina hidrelétrica de Shisanling é de 40 mm, com diâmetro de 600 mm. Isso é semelhante aos tubos resistentes ao calor utilizados nas usinas termelétricas. Já no projeto das Três Gargantas, o diâmetro máximo dos tubos chega a 12,4 m, com espessura de parede de 60 mm. O método de soldagem utilizado na instalação dos tubos de pressão das usinas hidrelétricas é, principalmente, a soldagem por arco com eletrodo, enquanto a fabricação dos tubos de aço é feita, em sua maioria, por meio da soldagem automática submersa. Além disso, com a implementação de grandes projetos hidrelétricos em nosso país, as estruturas metálicas utilizadas nas usinas hidrelétricas também vêm se tornando cada vez maiores. Por exemplo, nas obras das Três Gargantas, a quantidade total de estruturas metálicas e equipamentos de controle é de 147,1 mil toneladas. Somente as comportas utilizadas para operações e manutenção somam 282 unidades. Essas comportas de aço, fabricadas por processos de soldagem, têm um comprimento entre 40 e 60 metros, sendo que a deformação causada pela soldagem não deve exceder 5 a 10 mm. Além disso, é necessário um alto nível de controle durante o processo de soldagem para garantir que não haja deformações excessivas. 2.3 Desenvolvimento das tecnologias de soldagem em usinas elétricas 2.3.1 Domínio dos processos de soldagem de aços resistentes a altas temperaturas, com ligas intermediárias e avançadas. Representado pela soldagem dos aços F11 e F12 (aço 12Cr-1Mo) no início dos anos 70, esse processo começou com o planejamento e elaboração dos documentos relacionados à técnica de soldagem. Em seguida, houve a avaliação da técnica de soldagem, a criação de instruções para a execução da soldagem, além do controle do processo de soldagem (pré-aquecimento, soldagem, tratamento térmico). Também foram realizadas inspeções intermediárias e pós-soldagem. Com isso, foi possível resolver esse problema de soldagem extremamente difícil. Nesse processo de desenvolvimento, ficou evidente que o conceito de “técnica de soldagem” foi sendo gradualmente aceito, o que proporcionou uma preparação técnica adequada para a soldagem do aço 9Cr-1Mo, bem como para a soldagem dos aços T/P91 e T/P92. 2.3.2 Promoção do processo de soldagem com arco de argônio Na década de 70, com a instalação de unidades importadas, o setor elétrico passou a utilizar o processo de soldagem com arco de argônio como método de base, complementado pela soldagem com eletrodo para a camada final. Em poucos anos, a soldagem com arco de argônio teve um grande desenvolvimento no setor elétrico. A aplicação da soldagem por arco de argônio aumenta a taxa de aprovação dos processos de soldagem e reduz a taxa de vazamentos nas juntas soldadas. 2.3.3 Promoção de métodos de soldagem eficientes e avançados Ao longo dos 50 anos de atividade na soldagem em usinas elétricas, sempre houve um esforço para promover e adotar métodos de soldagem eficientes e avançados. Já na década de 1970, o setor elétrico desenvolveu técnicas de soldagem automática em todas as posições, como a soldagem TIG com tubos de pequeno diâmetro, controlada eletronicamente; a soldagem automática CO2 em todas as posições, para tubos de diâmetro médio e grande, com paredes finas; a soldagem automática MIG em todas as posições, para tubos de grande diâmetro e paredes grossas, utilizando transição por jato de ar; além de máquinas de corte por chama magnética. Dentre elas, a tecnologia de corte por chama com sistema magnético foi fornecida à Fábrica de Ferramentas de Soldagem e Corte de Pequim no início dos anos 80, e até hoje ainda é produzida e vendida ； A soldagem automática TIG em todas as posições, com controle do diâmetro do tubo pequeno, foi com sucesso aplicada na soldagem de locais difíceis de acesso em instalações elétricas, apresentando resultados significativos na garantia da qualidade da solda. Nos cinquenta anos de desenvolvimento da soldagem em usinas elétricas, o setor elétrico passou dos métodos de soldagem por arco com eletrodo e soldagem a gás, para os métodos atuais, que incluem a soldagem por TIG como método de base, seguida pela soldagem por arco com eletrodo para a camada final. Além disso, o campo da soldagem em usinas elétricas também abrange vários outros métodos, como soldagem automática submersa, soldagem com CO2, soldagem MIG com fio contínuo, soldagem MIG com fio revestido e soldagem semiautomática com gases mistos. Nos competições nacionais de soldadores organizadas pela Associação Chinesa de Engenharia e Construção, na primeira edição das competições relacionadas ao método de soldagem por CO2, os soldadores especializados em soldagem elétrica conquistaram o primeiro lugar. O método de soldagem por arco elétrico com eletrodo, utilizado em tubulações de transporte de longa distância, é empregado há quase 20 anos na indústria petrolífera do nosso país. Já na indústria elétrica, esse método ainda não foi utilizado. Na construção da linha de gás natural de Shaanxi para Pequim, em 1997, na qual participaram as empresas responsáveis pela instalação de infraestruturas elétricas, os soldadores especializados em eletricidade obtiveram seus certificados após 7 dias de treinamento. No 15º dia, eles passaram no exame de supervisão no local de trabalho, o que lhes rendeu elogios por parte do cliente. Em resumo, os novos processos e métodos trouxeram benefícios para a soldagem em usinas elétricas, além de melhorar a qualidade da solda. 2.3.4 Utilização de novas fontes de energia de soldagem com retificação eletrônica e inversão. No início dos anos 80, foi determinada a eliminação dos geradores de arco rotativo da série AX; na década de 90, sua produção foi proibida. No início dos anos 90, o setor elétrico adotou, pela primeira vez, fontes de soldagem por arco com retificação e inversão importadas. Em meados da década de 90, passou-se a promover fortemente o uso de fontes de soldagem por arco com retificação e inversão produzidas localmente. Atualmente, o setor elétrico dispõe de cerca de 15.000 unidades dessas fontes, em diferentes modelos. A eficiência dessas fontes pode chegar a 85–93%. Além disso, suas características de saída, desempenho técnico e estabilidade são suficientes para atender às exigências da soldagem em usinas elétricas. 2.3.5 Promoção generalizada da tecnologia de aquecimento por radiação de infravermelho distante. No início dos anos 80, a indústria elétrica começou a utilizar amplamente essa tecnologia de aquecimento. Devido ao fato de não haver “efeito de pele” e à facilidade de controle automático, essa nova tecnologia foi rapidamente adotada pelos profissionais responsáveis pela soldagem em usinas elétricas. Com o tempo, ela se tornou um método de aquecimento que combina a tecnologia de controle automático por computador. O controle automático da temperatura pelo computador, juntamente com o registro automático dos dados, contribui de maneira eficaz para melhorar o controle de qualidade no processo de tratamento térmico, reduzindo assim a influência de fatores humanos nesse processo. 2.3.6 Utilização de equipamentos e métodos avançados para inspeção de soldas Para melhorar a qualidade da inspeção das soldas nas tubulações, o setor elétrico desenvolveu fontes de raios gama como césio-137, írio-192 e selênio-75, além de dispositivos de segurança associados a essas fontes. Isso permitiu um melhor controle da qualidade das soldas nas tubulações das usinas elétricas. Na década de 1960, a indústria elétrica começou a utilizar ondas ultrassônicas para a inspeção não destrutiva de soldas. Após quase quarenta anos de desenvolvimento, houve grandes avanços tanto nos tipos e métodos de uso das sondas, quanto nos métodos e condições de aplicação das diferentes ondas, além dos padrões de inspeção. O desenvolvimento de sondas ultrassônicas para soldas de tubos de parede fina, a criação de métodos de inspeção e a definição de padrões estão todos em nível líder no país. Desde a década de 1950, o trabalho de qualificação espectral in situ tem sido uma atividade de inspeção importante nas usinas termelétricas. Nesse aspecto, houve um grande desenvolvimento ao longo de 50 anos. O surgimento das técnicas semiquantitativas aumentou a precisão dos testes, e seu uso passou de laboratórios para o campo. Nos últimos anos, muitos laboratórios do setor elétrico importaram equipamentos espectroscópicos avançados do exterior (que podem ser chamados de espectrômetros de leitura direta). Embora seu preço seja elevado, esses equipamentos permitem análises quantitativas. Essa nova tecnologia elevou o nível das análises químicas dos metais utilizados nas usinas elétricas. A partir dos anos 80, a indústria elétrica passou a utilizar, em sua maioria, medidores de dureza do tipo caneta. A facilidade de uso, a precisão e a presença de impressora integrada fizeram com que os medidores de dureza do tipo martelo fossem rapidamente substituídos. Em resumo, o setor elétrico sempre deu importância à adoção de novas tecnologias e equipamentos. A capacidade técnica desse setor desenvolveu-se rapidamente, o que criou uma base sólida para o desenvolvimento da gestão tecnológica. 2.4 Desenvolvimento e produção de materiais de soldagem específicos para usinas elétricas. Nos primeiros anos após a fundação da República Popular da China, os eletrodos de soldagem utilizados em aços resistentes ao calor para usinas elétricas dependiam principalmente de importações. A partir de 1958, o setor elétrico começou a desenvolver suas próprias fábricas de produção de materiais de soldagem – a Shanghai Electric Power Repair and Manufacturing Factory. Após anos de esforços, foi possível criar uma série de materiais de soldagem feitos de aço carbono e aços ligados resistentes ao calor, necessários para a soldagem em usinas elétricas. Nos últimos dois anos, foram desenvolvidos eletrodos e fios de soldagem específicos para os aços T91/P91 (PP.TIG R717 e PP.R717), que podem substituir os materiais de soldagem importados desses aços. Atualmente, é possível produzir mais de 80 tipos de eletrodos pertencentes a sete categorias diferentes. A capacidade de produção anual é de 15 mil toneladas, o que é suficiente para atender às necessidades de instalação e manutenção de tubulações em usinas elétricas, sob condições de alta temperatura e pressão. Além disso, é possível fabricar todos os tipos de eletrodos necessários para soldagem em usinas elétricas, como eletrodos de aço resistente ao calor, eletrodos para revestimento por deposição, eletrodos de aço de alta resistência com baixo teor de ligantes, eletrodos de aço inoxidável e fios para soldagem TIG. 3 Construção da equipe e das instituições responsáveis pela soldagem em usinas elétricas 3.1 Construção e desenvolvimento da equipe de soldagem A premissa para a implementação de um sistema de gestão da qualidade é dispor de uma equipe composta por profissionais qualificados. A equipe de soldagem no setor elétrico cresceu e se desenvolveu à medida que o próprio setor se expandiu. Já no início dos anos 50, com o objetivo de atender às necessidades de soldagem dos geradores de alta temperatura e alta pressão fornecidos pela antiga União Soviética, o Ministério da Eletricidade realizou o primeiro curso de treinamento em Ufa. Esse curso formou um grupo de soldadores especializados em soldagem sob alta pressão, que se tornaram a força principal responsável pelas atividades de soldagem na indústria elétrica do país. Ufa passou a ser conhecida como o berço dos técnicos em soldagem e dos soldadores especializados em alta pressão do nosso país. Posteriormente, nos anos de 1956 (Jilin) e 1957 (Lanzhou), foram realizados o segundo e terceiro cursos nacionais de formação para soldadores de alta pressão. Esses cursos permitiram a formação de mais de 100 soldadores de alta pressão em todo o país. Assim, começou a se formar uma equipe especializada em soldagem na indústria elétrica. Dar importância à formação dessas equipes tornou-se uma tradição na indústria elétrica. ““A velocidade está no levantamento, a massa está na soldagem” – essa frase popular nos anos 60 reflete, de certa forma, essa tradição da indústria elétrica. 3.1.1 Treinamento de técnicos em soldagem No final da década de 50 e meados da década de 70, cerca de 200 técnicos em soldagem foram treinados por meio de parcerias com instituições de pesquisa e universidades. Desde 1978, os cursos de soldagem de metais e de inspeção não destrutiva, criados no Departamento de Mecânica da Universidade de Engenharia Hídrica e Elétrica de Wuhan, formaram quase mil técnicos em soldagem para a indústria elétrica. Somando-se aos estudantes de soldagem formados por outras instituições de ensino superior e técnico, a indústria elétrica dispõe atualmente de uma equipe qualificada de técnicos e gestores especializados em soldagem. Desde a década de 70 até os dias de hoje, foram realizados, de forma contínua, cursos de capacitação para técnicos em soldagem em todo o país, com o objetivo de garantir que esses profissionais acompanhem o desenvolvimento das tecnologias de soldagem mais avançadas utilizadas nas usinas elétricas mundiais. 3.1.2 Treinamento e avaliação de soldadores Desde o primeiro curso de treinamento em Fulgarik, pode-se dizer que a história do treinamento de soldadores no setor elétrico tem 50 anos. Houve um grande desenvolvimento em todos os aspectos, seja na criação de sistemas de treinamento, seja nos métodos e abordagens de gestão do treinamento. Isso aconteceu mesmo durante o período em que a indústria chinesa sofreu grandes impactos e contratempos. O processo de desenvolvimento nunca parou. Dar importância à formação de soldadores, mantendo a continuidade nos treinamentos e nas normas de avaliação, é uma tradição da qual o setor elétrico se orgulha há muitos anos. Graças à experiência adquirida ao longo dos anos, o setor elétrico possui um conjunto completo de procedimentos documentados para a formação de soldadores, com características próprias. Atualmente, o sistema elétrico nacional conta com cerca de 20.000 soldadores especializados em soldagem a alta temperatura e alta pressão, e já foi desenvolvido um conjunto avançado de métodos de soldagem. Portanto, em todos os competições nacionais de soldadores, os soldadores por eletricidade sempre se destacaram, conseguindo ocupar as primeiras posições. 3.1.3 Treinamento e avaliação de instrutores de soldagem No final da década de 1980, as empresas do setor elétrico iniciaram programas de treinamento para instrutores de soldagem. Entre os anos de 1999 e maio de 2000, com base na experiência adquirida ao longo dos anos no treinamento de instrutores de soldagem, bem como considerando os padrões internacionais de avaliação desses instrutores, foi elaborado o “Regulamento de Avaliação das Qualificações dos Instrutores de Soldagem no Setor Elétrico”. Isso permitiu que o treinamento, a avaliação e a certificação dos instrutores de soldagem fossem realizados de maneira padronizada. Atualmente, há mais de 900 professores de soldagem na indústria elétrica que possuem certificações e estão registrados. 3.1.4 Treinamento e avaliação de inspetores de qualidade em soldagem Em meados da década de 1980, o setor elétrico iniciou cursos de treinamento para profissionais responsáveis pela inspeção da qualidade das soldagens. Isso visou criar condições adequadas, por meio da padronização e da normalização, para a realização de inspeções de qualidade nas soldagens. Após anos de trabalho árduo, o setor elétrico já conta com uma equipe qualificada de inspetores de soldagem, composta por mais de 900 inspetores, incluindo inspetores de nível sênior e intermediário. 3.1.5 Treinamento e avaliação de profissionais relacionados à soldagem. Treinamento e avaliação de profissionais em inspeção não destrutiva. A partir do início dos anos 80, passou-se a treinar e avaliar os profissionais responsáveis pela inspeção sem destruição. Foi estabelecido um sistema de certificação para que esses profissionais pudessem trabalhar com essa qualificação. Rapidamente, esse sistema foi integrado às atividades de fiscalização da segurança de caldeiras e recipientes sob pressão. Assim, foi criada, no setor elétrico, uma equipe altamente qualificada, composta por mais de 2.000 profissionais de nível superior e intermediário, que possuíam certificações tanto do setor elétrico quanto do órgão de supervisão técnica. Treinamento e avaliação de operadores de tratamento térmico. No final da década de 80, as organizações do setor elétrico iniciaram programas de treinamento para técnicos em tratamento térmico, com o objetivo de certificá-los. Até hoje, já foram realizados 16 cursos de treinamento, e mais de 1.100 pessoas obtiveram a qualificação de técnico em tratamento térmico. As agências provinciais também treinaram alguns operadores de tratamento térmico certificados. Treinamento e avaliação de profissionais de inspeção físico-química. A partir da década de 1980, o setor elétrico iniciou os trabalhos de treinamento e certificação de profissionais para realização de testes físico-químicos. No final da década de 90, foram estabelecidos padrões para a formação adequada dos profissionais responsáveis pelos testes físico-químicos. Atualmente, mais de 400 profissionais nesse campo em todo o país possuem certificações para exercer suas funções. 3.2 Construção de instalações de soldagem 3.2.1 Criação de institutos de pesquisa em soldagem, para realização de estudos relacionados à soldagem em usinas elétricas. Desde a década de 1950, foram criados institutos de pesquisa em soldagem na indústria elétrica em todo o país. Além dos “Institutos de Pesquisa em Construção Elétrica”, “Xi’an Thermal Engineering Institute” e “Suzhou Thermal Engineering Institute”, que pertencem às empresas de energia elétrica e possuem departamentos de pesquisa em soldagem e materiais, os institutos de pesquisa em energia elétrica de cada província (cidade, distrito) também possuem departamentos de pesquisa em materiais metálicos. Essas instituições de pesquisa estudam os problemas que surgem durante a soldagem em usinas elétricas, o que contribui para o desenvolvimento da tecnologia de soldagem nessas instalações. Ao longo de 50 anos, foram alcançados numerosos resultados científicos no campo da soldagem em usinas elétricas: juntas de solda entre cobre e alumínio, conexões triplas para alta pressão, reparo de cilindros e vasos de pressão por meio de soldagem, soldagem automática em todas as posições em tubulações, reparo do eixo principal das turbinas a vapor, reparo das ranhuras dos pás das turbinas a vapor, desenvolvimento de fios de solda T91/P91, eletródos e fios de solda com núcleo de revestimento, pesquisa sobre o reparo por soldagem de componentes resistentes ao desgaste em usinas elétricas, além de estudos sobre a capacidade de soldagem dos aços resistentes ao calor. 3.2.2 Criação do Comitê Especial de Soldagem em Usinas Elétricas da Sociedade Chinesa de Engenharia Elétrica e do Grupo de Estudos em Soldagem na Indústria Elétrica Para promover a troca de conhecimentos e o desenvolvimento das técnicas de soldagem em usinas elétricas, foi criado, em 1979, o Grupo de Estudos em Soldagem na Indústria Elétrica. Naquela época, esse grupo estava sob a liderança do Comitê de Ciência e Tecnologia do Ministério da Energia, enquanto, em termos operacionais, era orientado pelo Comitê de Soldagem da Sociedade Chinesa de Engenharia Mecânica. No início dos anos 80, o grupo passou a fazer parte do Comitê Especial de Soldagem em Usinas Elétricas da Sociedade Chinesa de Engenharia Elétrica. Ao longo de mais de 20 anos, foram realizados oito congressos nacionais sobre soldagem em usinas elétricas. Além disso, houve participação em 52 e 53 edições das conferências internacionais da IIW. Tudo isso fez com que esses eventos se tornassem o principal canal de troca de conhecimentos na área de soldagem em usinas elétricas, sendo, assim, um verdadeiro “lar” para os profissionais dessa área. 3.2.3 Foram criados vários centros de treinamento em soldagem de primeira linha, com gestão científica, treinamento sistemático e equipamentos avançados. De acordo com as regras estabelecidas pelo antigo Ministério da Eletricidade para a aprovação de centros de treinamento em soldagem, e após uma avaliação rigorosa por parte de especialistas, foram criados 72 centros de treinamento em tecnologia de soldagem em todo o sistema elétrico nacional. Alguns desses centros tiveram investimentos superiores a 5 milhões de yuan. Além disso, as usinas elétricas de pequeno porte e as empresas de construção elétrica também criaram vários centros de treinamento para soldadores, o que garante um treinamento adequado para os soldadores das categorias I, II e III, assegurando assim a qualidade do treinamento deles. 3.2.4 Criação de uma rede de colaboração para treinamento em soldagem Para melhorar a qualidade do treinamento dos soldadores e permitir o compartilhamento de experiências nessa área, o comitê especializado em soldagem das usinas elétricas criou uma “rede de colaboração para treinamento em soldagem”, que realiza reuniões periódicas para o intercâmbio de experiências. 3.2.5 Criação do comitê de padronização da soldagem em usinas elétricas. A criação desse comitê permitiu que a gestão da soldagem nas usinas elétricas seguisse um caminho de profissionalização, padronização e normalização. Isso contribuiu para o desenvolvimento contínuo e aprimoramento da qualidade dos trabalhos de soldagem nessas usinas. 3.2.6 Criação de comitês para avaliação das qualificações dos profissionais envolvidos em soldagem e áreas relacionadas Em busca de melhorar o nível técnico dos profissionais envolvidos em soldagem e áreas afins, e para implementar um sistema de certificação profissional, a State Power Corporation criou os seguintes comitês: “Comitê de Avaliação das Qualificações dos Profissionais de Inspeção Não Destrutiva na Indústria Elétrica”, “Comitê de Avaliação das Qualificações dos Professores responsáveis pela formação em soldagem na Indústria Elétrica” e “Comitê de Avaliação das Qualificações dos Profissionais de área físico-química na Indústria Elétrica”. Esses comitês são responsáveis por realizar avaliações e certificações conforme os padrões estabelecidos, para os profissionais de inspeção não destrutiva, professores de soldagem e profissionais de área físico-química. 4 Gestão da qualidade na soldagem de usinas elétricas A qualidade é a vida de uma empresa, e a soldagem é a chave para a qualidade dos equipamentos elétricos. Como esses equipamentos operam em condições de alta temperatura e pressão, a qualidade da soldagem torna-se ainda mais importante. Até certo ponto, o funcionamento estável da unidade depende em grande medida da qualidade da soldagem, e a qualidade da soldagem é garantida por meio de um bom gerenciamento. Nos cinquenta anos de desenvolvimento da soldagem elétrica, paralelamente ao avanço das técnicas e processos de soldagem, a gestão da qualidade na soldagem também teve um grande desenvolvimento. Em meados da década de 90, o setor elétrico estabeleceu a regra de que “nos processos de licitação, os certificados de certificação do sistema de qualidade devem representar uma certa porcentagem”. Isso fez com que as empresas responsáveis pela construção fossem levadas a buscar a certificação ISO9000. Até hoje, a grande maioria das empresas responsáveis pela construção em setor elétrico obteve o certificado ISO9000. Nos últimos anos, houve um desenvolvimento rápido no processo de certificação ISO9000 para usinas elétricas e para as empresas responsáveis pela manutenção delas. Essa situação proporcionou um impulso para a melhoria da qualidade no controle de soldagem. 4.1 Trabalhos básicos de gestão da qualidade na soldagem em usinas elétricas Para realizar a gestão da qualidade na soldagem em usinas elétricas, é necessário primeiro ter uma base sólida para a gestão da qualidade. No caso da soldagem em usinas elétricas, isso significa estabelecer um sistema de gestão da qualidade, ao mesmo tempo em que se padronizam os métodos eficazes e bem-sucedidos de gestão desenvolvidos ao longo dos anos, integrando-os ao sistema de gestão da qualidade. 4.1.1 Estrutura organizacional de gestão da qualidade Atualmente, o setor elétrico já dispõe de uma equipe especializada em gestão da qualidade, voltada para processos de soldagem e áreas relacionadas. Com base em anos de experiência profissional e tradição, as empresas responsáveis pela construção geralmente possuem um engenheiro-adjunto encarregado da gestão da qualidade nas atividades de soldagem. Além disso, existem engenheiros especializados nas áreas de soldagem e metalurgia. Há também organizações dedicadas à gestão dos soldadores (como locais de trabalho ou equipes de soldagem). As usinas elétricas, por sua vez, também contam com engenheiros especializados nessas áreas. Isso permite que haja uma estrutura organizacional bem definida para a gestão da qualidade na soldagem, garantindo assim o bom andamento dos trabalhos relacionados à qualidade. 4.1.2 Estabelecimento de padrões para soldagem em usinas elétricas
Na segunda metade da década de 1950, a indústria elétrica começou a se desenvolver rapidamente. O número de usinas geradoras aumentou, e também houve um aumento no uso de turbinas de alta temperatura e alta pressão produzidas localmente. Com base nas experiências de outros países, como a União Soviética, em 1962 o setor elétrico estabeleceu os primeiros padrões de soldagem para as usinas termelétricas do país. Tratava-se dos “Padrões Técnicos Provisórios para Soldagem por arco em tubos de aço carbono e de baixa liga” e dos “Padrões Técnicos Provisórios para Soldagem por gás em tubos de aço carbono e de baixa liga”. Esses padrões forneceram uma base para a gestão da qualidade na técnica de soldagem no setor elétrico.