GMAW Shielding Gas Under D1.1:2025 — Essential Variable, OE Formula, and the ER80/ER90 Rule
O gás de proteção é uma variável essencial para GMAW sob AWS D1.1:2025. A Clause 5.6.4 oferece quatro caminhos de conformidade para EPSs pré-qualificadas: corresponder ao gás de classificação A5, atingir a faixa de equivalente de oxigênio, estar dentro da Tabela 5.10 ou testar a combinação com o fabricante do Metal de Adição.
The common shop-floor claim that “a different shielding gas changes your ER80 to ER90” is almost right, and almost right is what fails audits. The A5.28 classifications are fixed properties of the wire chemistry and the tested Propriedades mecânicas. What the gas actually does is change whether the deposited Soldagem meets the classification threshold on your actual job — and that is what invalidates your prequalification.
Gás de proteção é uma Variável Essencial para GMAW
A AWS D1.1:2025 Tabela 6.6 lista a composição e a vazão do gás de proteção como variáveis essenciais para GMAW, FCAW-G e GMAW-S. A Tabela 5.5 possui o status equivalente para EPSs pré-qualificadas. Em termos simples, se o gás no chão de produção não for o gás na EPS, a EPS não é mais válida — e para procedimentos pré-qualificados, a pré-qualificação é perdida.
As consequências decorrem da Clause 6.8.1: mudanças além das limitações das variáveis essenciais do Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem para SMAW, SAW, GMAW, GTAW e FCAW mostradas na Tabela 6.6 exigem a requalificação da EPS. Isso significa um novo Corpo de prova, novo Ensaio Destrutivo e um novo Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem. Não há uma cláusula de “desvio menor” para a composição do gás.
A Exceção ER80S-D2 / ER90S-D2 na A5.28
A Seção 3.2 da AWS A5.28 é rigorosa: Eletrodos e varetas classificados sob uma classificação não devem ser classificados sob nenhuma outra classificação na Especificação — com uma exceção. ER80S-D2 também pode ser classificado como ER90S-D2 desde que o produto atenda aos requisitos de ambas as classificações. O mesmo arame físico pode ser rotulado de qualquer forma se o Fabricante demonstrar que ele passa nos testes de tração Mínimo de 80 ksi e 90 ksi.
Este é o cerne da verdade por trás da afirmação comum da oficina de que o gás pode “mudar ER80 para ER90.” Não muda — o arame é um arame, e sua classificação é obtida através do protocolo de teste A5.28. Mas para este arame duplamente classificado, o Fabricante pode enviar o mesmo carretel para a Oficina A marcado ER80S-D2 e para a Oficina B marcado ER90S-D2. Se a Oficina A e a Oficina B o utilizarem no mesmo gás Ar/2% O2 em que o arame foi testado, ambas as classificações são válidas. Se qualquer uma das oficinas trocar para um gás diferente, as propriedades reais da solda depositada não são mais as medidas pela A5.28, e a classificação é operacionalmente sem sentido para aquele trabalho.
Nenhum outro par ER80 e ER90 goza desta exceção. ER80S-B2 e ER90S-B3 são arames diferentes com diferentes teores de cromo e molibdênio. ER80S-Ni1, ER80S-Ni2 e ER80S-Ni3 diferem no teor de níquel e não são intercambiáveis nem entre si. A exceção é restrita.
Clause 5.6.4 — The Four Conformidade Paths for Pré-qualificado Shielding Gas
A Clause 5.6.4 da AWS D1.1:2025 rege quais gases de proteção podem ser usados em uma EPS GMAW ou FCAW-G pré-qualificada. A cláusula fornece quatro caminhos independentes, e o gás de produção deve satisfazer pelo menos um deles:
- (1) Match the A5 classification gas. The production shielding gas shall be the gas used for Classificação do eletrodo under the applicable AWS A5 Especificação — A5.18/A5.18M, A5.20/A5.20M, A5.28/A5.28M, or A5.29/A5.29M. This is the strictest and safest path.
- (2) Fall within the OE range. For electrodes that include an “OE” shielding gas designator in the classification (new under the 2025 edition), the production shielding gas must have an oxygen equivalent within the range listed in the classification. The OE formula is defined in the clause itself and is covered in the next section.
- (3) Appear in
Table 5.10for A5.18 electrodes. For electrodes classified per AWS A5.18/A5.18M,Table 5.10provides acceptable gases regardless of whether the Eletrodo carries an OE designator. This is the convenient path for the most common structural filler — ER70S-6. - (4) Test the combination. If an electrode does not have an OE designator and does not conform to A5.18, the electrode-gas combination that will be used in production must have been tested in accordance with the applicable A5 specification by the Metal de Adição manufacturer or the gas producer. Tests must cover mechanical properties, chemical composition, NDT Requisitos, and any supplemental designators such as Hidrogênio Difusível.
Se nenhum caminho se aplicar, a pré-qualificação é perdida e a EPS deve ser qualificada sob a Clause 6 com um novo Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem. Os caminhos são independentes, mas não permissivos — escolher o mais conveniente para o chão de produção é a leitura correta, mas a documentação deve mostrar qual caminho foi selecionado e como o gás o atende.
Oxygen Equivalent (OE) — The 2025 Formula
O conceito de equivalente de oxigênio foi adicionado à D1.1 na edição de 2025 como uma forma de caracterizar o potencial de oxidação para gases mistos. Conforme a Clause 5.6.4(2):
Oxygen Equivalent = % oxygen in shielding gas + (0.5 × % carbon dioxide in shielding gas)
AWS D1.1:2025 Clause 5.6.4(2)
O coeficiente 0,5 no dióxido de carbono reflete que o CO2 contribui com aproximadamente metade do potencial de oxidação do O2 livre em temperaturas de arco. Alguns valores calculados:
- 100% Ar: OE = 0
- Ar / 2% O2: OE = 2.0
- Ar / 5% O2: OE = 5.0
- Ar / 8% CO2: OE = 4.0
- Ar / 25% CO2 (C25): OE = 12.5
- 100% CO2: OE = 50.0
An electrode classified with an “OE” designator has a permitted OE range listed in its classification. Any gas whose computed OE falls in that range satisfies Clause 5.6.4(2), regardless of whether it is an Ar/O2 blend, an Ar/CO2 blend, or a tri-mix. The OE mechanism replaces having to enumerate every possible gas pairing and gives the Fabricante a larger menu at the cost of requiring that the electrode manufacturer has published an OE range for the classification in question.
Table 5.10 — Prequalified Gases for ER70S-X
For electrodes conforming to AWS A5.18/A5.18M — which covers the entire ER70S family and the E70C metal-cored electrodes — Table 5.10 spares the fabricator from computing oxygen equivalents or matching classification gases. Three gas families are prequalified:
| Electrode | Shielding Gas Family | Composition Range |
|---|---|---|
| ER70S-X (except ER70S-G) and E70C-X metal-cored electrodes | Ar/CO2 combinations | Ar 75–90% / CO2 10–25% |
| Ar/O2 combinations | Ar 95–98% / O2 2–5% | |
| 100% CO2 | 100% CO2 |
ER70S-G é deliberadamente excluído porque o sufixo G é uma composição especificada pelo Fabricante sem gás exigido. Os Eletrodos de núcleo metálico E70C Compartilham o comportamento de transferência por spray de seus equivalentes de arame sólido e seguem o mesmo menu de gás pré-qualificado. Qualquer gás fora dessas três bandas requer um dos outros caminhos de Conformidade da Clause 5.6.4.
Table 6.6 — When a Gas Change Forces Requalification
Para procedimentos qualificados sob a Clause 6 (em vez de pré-qualificados sob a Clause 5), a Tabela 6.6 define as variáveis essenciais da GMAW. Regras chave para o gás de proteção:
- Any change in nominal shielding gas composition requires requalification. A switch from Ar/25% CO2 to Ar/8% CO2 is a new PQR even though both gases are in
Table 5.10for prequalified use. - Flow rate has a qualification tolerance: + 50% if increased or - 20% if decreased from the documented value. A flow rate of 35 cfh documented on the PQR tolerates 28 to 52 cfh in production without requalification.
Table 5.5Item (26) is similar but not identical for prequalified WPSs: + 50% if increased or - 25% if decreased.
A regra de variável essencial da Tabela 6.6 também se estende à GMAW-S conforme a Clause 5.5.2 (Processos Aprovados pelo Código) — a Cl. 5.5.1 exclui a GMAW-S da pré-qualificação, e a Cl. 5.5.2 então exige que as EPSs GMAW-S sejam qualificadas sob a Clause 6 com as variáveis essenciais da Tabela 6.6 aplicadas. Toda EPS GMAW-S requer um Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem — as regras de gás de proteção da Tabela 6.6 se aplicam identicamente.
The “Retro-active PQR” Fix
Quando uma oficina descobre no meio do trabalho que o gás de proteção de produção não satisfaz nenhum caminho da Clause 5.6.4 — ou que o gás difere do Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem qualificado e excede os limites da Tabela 6.6 — a ação corretiva padrão é um Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem retroativo, derivado das disposições de Qualificação de procedimento da Clause 6. A sequência típica de prática de oficina:
- Stop production Soldagem on the affected joints. Document the date, joint IDs, and deviant parameters.
- Run a Corpo de prova under the actual production parameters, including the deviant shielding gas. The coupon conforms to Clause 6 joint, Espessura, and test-specimen requirements.
- Destructive-test the coupon per Clause 6 Critérios de aceitação: tensile, bend, macro-etch, and where CVN Ensaio is specified, impact.
- If the coupon passes, issue a new qualified WPS covering the actual production parameters. The prior EPS pré-qualificada is retired or archived with an effective-date cutoff.
- Welds produced under the old WPS remain subject to the Engineer’s disposition under D1.1 Clause 4.1 and Clause 8. The Engineer may require additional NDE, may accept as-is with documentation, or may require removal and replacement per the Documentos contratuais.
O Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem retroativo é uma prática padrão de oficina precisamente porque o desvio do gás de proteção é comum — uma mudança de fornecedor, uma troca de cilindro ou uma adaptação de equipamento pode introduzir um desvio que ninguém percebe até que o Inspetor peça para ver a EPS junto com o certificado de análise do gás. O Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem retroativo não pune soldas passadas; ele legitima os parâmetros de produção atuais e restabelece um registro de Conformidade.
Cross-Norma Note — ASME IX and API 1104
Outros Códigos de Soldagem com proteção gasosa tratam o gás de proteção de forma semelhante. A Seção IX do ASME agrupa as mudanças de gás de proteção sob a família de variáveis QW-408: QW-408.2(a) cobre a adição ou omissão de gás de proteção, e QW-408.2(b) cobre uma mudança na composição do gás de proteção. Ambos exigem uma Qualificação de procedimento separada — com uma exceção que se assemelha à D1.1. Eletrodos classificados para SFA-5.18, SFA-5.20, SFA-5.28 ou SFA-5.29 que incluem um designador OE (por exemplo, ER70S-6 OE 50/4) não exigem uma Qualificação de procedimento separada quando o OE do gás de proteção está dentro da faixa de classificação. O ASME IX usa a mesma fórmula da D1.1:2025: equivalente de oxigênio = % oxigênio + (0,5 × % dióxido de carbono). Os dois Códigos são harmonizados no mecanismo OE.
A Seção 5.4.2.7 da API 1104:2021 especifica três variáveis essenciais distintas do gás de proteção: (a) uma mudança na classificação do gás de proteção de acordo com a AWS A5.32, (b) uma mudança na Vazão do gás maior que 20 por cento abaixo da Vazão do gás nominal registrada durante a Qualificação de procedimento, e (c) exclusão ou mudança na composição nominal do Gás de purga quando o Gás de purga é usado durante a Qualificação de procedimento. Todas as três acionam a requalificação para EPSs da Categoria I (padrão) e Categoria II (dureza e/ou tenacidade). A API 1104 ainda não adota o conceito OE.
A manchete: todos os três Códigos concordam que o gás de proteção é um evento de Qualificação de procedimento, não um ajuste menor. D1.1:2025 e ASME IX estão alinhados na fórmula OE como um mecanismo de equivalência quantitativa. A API 1104 ainda exige enumeração explícita de combinações de gases.
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Perguntas Frequentes
Sim. A Tabela 6.6 da AWS D1.1:2025 lista a composição e a Vazão do gás de proteção como variáveis essenciais para GMAW, FCAW-G e GMAW-S. A Tabela 5.5 possui o mesmo status para EPSs pré-qualificadas. Qualquer mudança na composição do gás além da faixa documentada na EPS invalida a pré-qualificação e, para procedimentos não pré-qualificados, exige requalificação com um novo Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem conforme a Clause 6.2.1. A Vazão do gás tem uma tolerância explícita de mais 50 por cento se aumentada ou menos 25 por cento se diminuída. A regra se aplica identicamente à GMAW-S conforme as Clauses 5.5.1 e 5.5.2 — a 5.5.1 exclui a GMAW-S da pré-qualificação, e a 5.5.2 exige que toda EPS GMAW-S seja qualificada sob a Clause 6 com as variáveis essenciais da Tabela 6.6 aplicadas. Na prática, isso significa que qualquer mudança de fornecedor documentada, troca de cilindro para uma mistura diferente ou recalibração do regulador fora da banda de tolerância exige uma emenda da EPS antes que a Soldagem de produção continue.
Sim, mas apenas para esse arame específico. A Seção 3.2 da AWS A5.28 afirma que Eletrodos e varetas classificados sob uma classificação não devem ser classificados sob nenhuma outra classificação na Especificação, exceto que ER80S-D2 e ER55S-D2 também podem ser classificados como ER90S-D2 e ER62S-D2, desde que o produto atenda aos requisitos de ambas as classificações. Essa dupla classificação significa que o mesmo arame físico pode ser rotulado de qualquer forma se o Fabricante demonstrar que ele passa nos testes de tração Mínimo de 80 ksi e 90 ksi no gás de proteção exigido. Nenhum outro par ER80 ou ER90 goza desta exceção — ER80S-B2 e ER90S-B3 são arames quimicamente diferentes com distintos teores de cromo e molibdênio, e as séries ER80S-Ni1, Ni2 e Ni3 diferem no teor de níquel e não são intercambiáveis. A consequência prática é que um carretel rotulado como ER80S-D2 e ER90S-D2 é um arame com duas classificações válidas na documentação.
A Clause 5.6.4(2) da D1.1:2025 define o Equivalente de Oxigênio como a porcentagem de oxigênio no gás de proteção mais a metade da porcentagem de dióxido de carbono no gás de proteção. A fórmula é escrita Equivalente de Oxigênio é igual a porcentagem de oxigênio mais 0,5 vezes a porcentagem de dióxido de carbono. Um gás de Ar/8% CO2 tem um OE de 4,0 por cento. Um gás de Ar/2% O2 tem um OE de 2,0 por cento. Um gás de 100% CO2 tem um OE de 50,0, e 100% argônio tem um OE de zero. Para Eletrodos que possuem um designador OE em sua classificação, o OE do gás de proteção de produção deve estar dentro da faixa listada na classificação. O coeficiente 0,5 no dióxido de carbono reflete que o CO2 contribui com aproximadamente metade do potencial de oxidação do O2 livre em temperaturas de arco porque o CO2 se dissocia parcialmente em CO e O no plasma do arco, e o conceito OE foi introduzido na edição de 2025 especificamente para dar aos Fabricantes um menu maior de gases equivalentes sem a necessidade de enumerar todas as misturas possíveis.
A Tabela 5.10 da D1.1:2025 lista gases de proteção pré-qualificados para Eletrodos GMAW em Conformidade com AWS A5.18/A5.18M, que cobre o ER70S-6. Três famílias de gases são aceitáveis: combinações de argônio e dióxido de carbono de 75 a 90 por cento de argônio com 10 a 25 por cento de dióxido de carbono, combinações de argônio e oxigênio de 95 a 98 por cento de argônio com 2 a 5 por cento de oxigênio, e 100 por cento de dióxido de carbono. Qualquer gás fora dessas faixas exige uma correspondência de designador OE sob a Clause 5.6.4(2) ou teste do fabricante do Metal de Adição sob a Clause 5.6.4(4). O ER70S-G é excluído da Tabela 5.10 porque o sufixo G denota uma composição especificada pelo Fabricante sem gás exigido, e os Eletrodos de núcleo metálico E70C Compartilham o mesmo menu de gás pré-qualificado que seus equivalentes de arame sólido. O uso das populares misturas 90/10 e 75/25 ou qualquer mistura Ar/O2 dentro dessas porcentagens não requer nenhuma ação de Conformidade adicional sob a Clause 5.6.4 para um Eletrodo A5.18.
Somente se o gás substituto se enquadrar em um dos quatro caminhos da Clause 5.6.4. O novo gás deve corresponder ao gás de classificação AWS A5 para aquele Eletrodo, cair dentro da faixa de OE de uma classificação designada por OE, estar listado na Tabela 5.10 para um Eletrodo A5.18, ou ter sido testado pelo fabricante do Metal de Adição ou produtor de gás como uma combinação qualificada. Se o gás substituto não atender a nenhum desses quatro caminhos, a pré-qualificação é perdida. A EPS se torna não pré-qualificada e deve ser qualificada conforme a Clause 6 com um novo Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem antes que a Soldagem de produção possa continuar. A carga de documentação importa: a EPS deve citar qual caminho foi selecionado e mostrar a evidência, porque um Inspetor perguntando qual caminho de Conformidade da Clause 5.6.4 se aplica é um estilo comum de exame da Parte C e um achado comum de auditoria em oficinas que trocam fornecedores de gás no meio do projeto.
Um Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem retroativo é um Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem escrito e testado depois que a Soldagem de produção já ocorreu em uma EPS não conforme. É a ação corretiva padrão quando uma oficina descobre um desvio de gás de proteção, Metal de Adição ou variável de processo dos limites pré-qualificados da Clause 5 no meio de um trabalho. A sequência é: parar a produção nas juntas afetadas, executar um Corpo de prova sob os parâmetros de produção reais, incluindo o gás desviante, realizar Ensaio Destrutivo no Corpo de prova conforme os Critérios de aceitação da Clause 6 e, se o Corpo de prova passar, emitir uma nova EPS qualificada que cubra as variáveis de produção. As soldas produzidas sob a EPS antiga permanecem sujeitas à disposição do Engenheiro e podem exigir NDE adicional ou reparo, dependendo dos Documentos contratuais.
A Tabela 5.5 da AWS D1.1:2025 especifica que a Vazão do gás de proteção em uma EPS pré-qualificada pode aumentar em até 50 por cento acima do valor documentado ou diminuir em até 25 por cento abaixo do valor documentado sem exigir revisão da EPS. Desvios maiores exigem uma nova EPS pré-qualificada se ainda estiverem dentro de todos os limites da Clause 5, ou requalificação sob a Clause 6. Mudanças na Vazão do gás fora dessas bandas são uma causa frequente de Porosidade porque a Vazão do gás reduzida permite que o gás atmosférico contamine a poça e a Vazão do gás excessiva cria turbulência que puxa o ar para dentro além do bico. Como exemplo prático, uma EPS documentando 35 cfh tolera leituras de produção de 26 cfh a 52 cfh sem qualquer emenda. A regra da Tabela 6.6 para EPSs qualificadas estabelece a mesma banda de tolerância, então o envelope de Vazão do gás é idêntico, independentemente de o procedimento ser pré-qualificado ou qualificado por Registro de Qualificação de Procedimento de Soldagem.
Dica para o Exame CWI: As perguntas da Parte C sobre a Clause 5.6.4 frequentemente comparam duas EPSs que listam o mesmo Metal de Adição (ER70S-6), mas diferentes proporções de gás — apenas uma se encaixa na Tabela 5.10. Memorize as três bandas da Tabela 5.10 verbatim (Ar/CO2 75–90/10–25, Ar/O2 95–98/2–5, 100% CO2). A adição de 2025 do equivalente de oxigênio da Clause 5.6.4(2) é uma nova área de tópico da Parte C que os guias de estudo de seminários publicados antes de 2025 não cobrem.