Análise das transformações metalúrgicas ocorridas na ZAC de aço inoxidável duplex UNS S31803 soldado pelo processo GMAW pulsado

Abstract

Os aços inoxidáveis duplex (AID) são materiais que possuem excelente resistência mecânica e elevada resistência à corrosão em meios agressivos, fatores que contribuem para o seu emprego em larga escala nas indústrias de petróleo e de processos químicos. Estas propriedades são garantidas pela sua composição microestrutural com 50 % de fase ferrita e 50% de fase austenita em média, garantida pelas adições de elementos de liga balanceados e pela temperatura de solubilização. Em muitas aplicações o processo de soldagem é utilizado, sendo realizados ciclos térmicos no material durante o processo, que geram modificações microestruturais. Se o processo não for devidamente controlado podem ocorrer severas modificações da microestrutura característica do material e ainda causar precipitação de fases intermetálicas, que são danosas para as propriedades mecânicas e de resistência a corrosão dos AID. Portanto esse trabalho tem como objetivo fazer uma análise da região da ZAC de duas juntas de AID UNS 31803 soldadas pelo processo GMAW. A primeira junta foi soldada de acordo com a norma ISO 13847, onde a temperatura interpasse máxima deve ser de 150ºC, desta forma na (junta A) a temperatura interpasse foi mantida abaixo de 150ºC. Na segunda junta os passes foram executados de forma simultânea sem tempo para resfriamento entre os passes, sendo que a temperatura interpasse se manteve entre 250ºC - 300ºC (junta B), conforme registrado com termômetro de contato. Como resultado, observou-se na junta B uma ZAC mais extensa e presença de fases intermetálicas com maior tamanho quando comparado à junta A. Na realização da contagem de fases ferrita/austenita junto a zona afetada pelo calor (ZAC), foram encontrados para ambas as condições de soldagem uma porcentagem das fases semelhante, apresentando uma queda no percentual de austenita próxima a 10% em comparação com o material base.

Duplex stainless steel (DSS) are materials with high mechanical strength and corrosion resistance in aggressive environments, the main requirements in chemical and petrochemical industry. These properties are assigned to its microstructural composition, which is around 50% ferrite and 50% austenite, based on balanced alloying elements and solubilization temperature. Generally, welding DSS applications involve thermal cycles, causing microstructure transformations. Therefore, welding processes must be properly controlled in order to reduce the occurrence of severe microstructural changes, as intermetallic phases, harmful to mechanical properties and corrosion resistance. The aim of this paper is to analyze a Heat Affected Zone (HAZ) on two DSS UNS 31803 welded joints resultant from GMAW process. The first one was welded according to standard ISO 13847, with inter-pass temperature up to 150ºC (joint A). The second one was welded through simultaneous passes, without cooling time, and inter-pass temperature range of 250ºC-300ºC (joint B), meas-ured with contact thermometer. HAZ and intermetallic phases were larger in joint B than in joint A. Phase counting ferrite/austenite (δ/γ) was carried out in the HAZ, and detected similar percentage for both welded conditions, comparing these results with base metal composition, there is a 10% reduction in austenite phase.