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Type: TESE DIGITAL
Title: Caracterização microestrutural-mecânica de juntas soldadas em aços inoxidáveis super duplex da norma ASTM A890/A890M, graus 5A e 6A
Title Alternative: Microstructural characterization-mechanical of welded joints in super duplex stainless steel of the standard ASTM A890/A890M, grade 5A and 6A
Author: Oliveira, Clelia Ribeiro de, 1985-
Advisor: Mei, Paulo Roberto, 1953-
Abstract: Resumo: Os Aços Inoxidáveis Super Duplex (AISD¿s) constituem sistemas termodinamicamente metaestáveis à temperatura ambiente, com elevada resistência à corrosão por pite em meios contendo íons cloreto e exibem moderada resistência mecânica. Os AISD¿s possuem diversas aplicações industriais e a principal delas é no setor petroquímico, principalmente nas plataformas offshore. A construção de equipamentos ou reparos de defeitos de componentes fundidos para essa aplicação envolve processos de soldagem. Muitas vezes, esses defeitos de fundição aparecem somente após o processo de usinagem final, onde o tratamento térmico pós-soldagem não pode ser aplicado em função das tolerâncias dimensionais que são da ordem de 10 µm a 15 µm. Portanto, propósito deste trabalho foi analisar a microestrutura e as propriedades mecânicas de juntas soldada por arco elétrico com eletrodo revestido (Shielded Metal Arc Welding - SMAW) em aços da norma ASTM A890/A890M graus 5A e 6A, após operação de soldagem, isto é, com e sem o "Post Welding Heat Treatment - PWHT". Os parâmetros de soldagem foram bem definidos para que não ocorresse fragilidade no material. Procedeu-se ensaios microestruturais (microscópio ótico - MO, microscópio eletrônico de varredura - MEV e difração de raios-X - DRX) e ensaios mecânicos (impacto Charpy a -46 e 25 ºC e mapa de microdureza) nas regiões do metal de base - MB, na interface entre o MB/ZF e na zona fundida - ZF. No ensaio de impacto Charpy a absorção de energia no MB nas temperaturas de -46 e 25 °C foi maior para o aço 6A devido um teor maior de austenita do que o aço 5A (55 e 41%, respectivamente), o que se traduziu por uma maior tenacidade, medida pela energia absorvida no choque do ensaio de Charpy na qual foi de 100,1 e 63,6 J para -46 °C e 122,7 e 94,4 J para 25 °C, respectivamente aos aços 6A e 5A. O tratamento térmico após soldagem elevou o teor de ferrita de 40 para 50% na zona fundida (ZF) de ambos os aços, modificando também a morfologia da austenita Widmanstätten e austenita secundária (?2) para uma estrutura mais refinada e bem distribuída na matriz ferrítica. Com isso houve um aumento significativo na tenacidade ao impacto com aumentos superiores a 40% na energia absorvida no choque tanto a 25 °C (85,0 para 121,9 J no aço 5A e 87,0 para 124,8 J no aço 6A) como em -46 °C (53,9 para 74,6 J no aço 5A e 55,6 para 97,3 J no aço 6A). A energia absorvida na interface MB/ZF apresentou a mesma tendência que a zona fundida (ZF). Em todos os aços e condições a tenacidade ao impacto foi maior que 27 J (valor mínimo especificado pela norma Norsok ensaiada na temperatura de -46 °C). Estes dados são condizentes com os mapas de microdureza que indicavam a faixa de 300 a 350 HV antes do tratamento térmico e de 240 a 300 HV após o mesmo, segundo a norma Norsok esse valor deve ser menor que 350 HV. A análise das fraturas mostrou-se predominantemente fibrosas, caracterizando elevada plasticidade do material, mesmo em temperaturas negativas. Na análise de DRX as únicas fases detectadas pelo ensaio foram austenita e ferrita

Abstract: The Super Duplex Stainless Steels (SDSS) are thermodynamically metastable systems at room temperature, with high resistance to pitting corrosion in media containing chloride ions and exhibit moderate strength. The SDSSs have many industrial applications and the main one is in the petrochemical sector, especially in offshore platforms. Construction equipment and repairs of defects cast components for this application involves welding processes. Oftentimes, these casting defects appear only after the final machining process, where post-weld heat treatment cannot be applied due to the dimensional tolerances that are of the order of 10 µm a 15 µm. Therefore, purpose of this study was to analyze the microstructure and mechanical properties of welded joints by electrical arc with coated electrode (SMAW) in steel ASTM A890/A890M degrees 5A and 6A after welding operation, i.e., with and without the Post Welding Heat Treatment (PWHT).The welding parameters were well defined so that did not occur brittleness in the material. Proceeded microstructural testing (optical microscope - MO, scanning electron microscope - SEM and X-ray diffraction - XRD) and mechanical testing (Charpy impact at -46 and 25 ° C and map microhardness, regions base metal - BM, in BM/MF interface and molten zone - MF. In Charpy impact test energy absorption BM at temperatures of -46 to 25 ° C was higher for 6A steel due to a content austenite larger than the 5A steel (55 e 41%, respectively), which is reflected by a higher toughness, measured by the absorbed energy in the Charpy impact test in which it was 100.1 and 63.6 J to -46 ° C and 122.7 and 94.4 J to 25 ° C, respectively for steel 5A and 6A. The post weld heat treatment increase the ferrite content of 40 to 50% in the molten zone (MF) of both steels, also modifying morphology of the Widmanstätten austenite and secondary austenite (?2) for a finer structure and evenly distributed in the ferritic matrix. Thus there was a significant increase in impact resistance with increases higher than 40% in the energy absorbed in the shock at both 25 °C (85.0 to 121.9 J for 5A steel and 87.0 to 124.8 J for 6A steel) as -46 °C (53.9 to 74.6 J for 5A steel, and 55.6 to 97.3 J for 6A steel). The energy absorbed in BM/MF interface showed the same trend as the molten zone (MF) In all steels and conditions the impact resistance was greater than 27 J (minimum value specified by the standard Norsok tested at a temperature of -46 °C). These data are consistent with the hardness of maps which showing the range 300-350 HV before heat treatment and 240-300 HV after it, according to standard Norsok this value must be less than 350 HV. The fractures analysis was predominantly fibrous, featuring high plasticity of the material, even in freezing temperatures. In XRD analysis the only phase detected by the test were austenite and ferrite
Subject: Aço inoxidável
Soldagem
Fratura
Tratamento térmico
Caracterização de materiais
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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