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Título: Soldagem dissimilar dos aços AISI 8630M e ASTM A182 F22 para aplicações subaquáticas
Título em inglês: Welding of AISI 8630M and ASTM A182 F22 steels for subsea dissimilar joints
Autor(es): Oliveira, George Luiz Gomes de
Orientador(es): Miranda, Hélio Cordeiro de
Palavras-chave: Ciência dos materiais
Soldagem
Data do documento: 2013
Citação: OLIVEIRA, G. L. G. (2013)
Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da técnica de soldagem de aços AISI 8630M e ASTM A182 F22 aplicados em componentes estruturais subaquáticos do setor Petróleo e Gás Natural considerando os parâmetros operacionais, suas características metalúrgicas e suas propriedades mecânicas. Foram fabricadas juntas dos aços AISI 8630M ou ASTM A182 F22 previamente amanteigados com a liga de níquel Inconel 625 ® ou com uma liga de aço baixo carbono comumente utilizada na soldagem do aço AISI 8630M. Foram utilizadas diferentes técnicas de amanteigamento com e sem o uso de tratamentos térmicos de alívio de tensões (TTAT). Para algumas das juntas amanteigadas sem TTAT foram depositadas camadas de amanteigamento de acordo com os parâmetros sugeridos pelos testes de Higuchi e Higuchi modificado previamente realizados. Foram realizados ensaios de dureza, microdureza e de fratura para caracterização mecânica das interfaces de amanteigamento e, além disso, foi realizada uma intensa caracterização microestrutural da mesma utilizando microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e análises de EDS e de EBSD. O teste de Higuchi mostrou-se uma boa opção para escolha dos parâmetros de amanteigamento dos aços AISI 8630M e ASTM A182 F22. As juntas amanteigadas com condições indicadas pelo teste de Higuchi apresentaram um intenso refino de grão na ZAC dos aços baixa liga, enquanto as juntas amanteigadas com condições reprovadas apresentaram granulação grosseira. A interface dissimilar apresentou composição química intermediária entre os aços utilizados e a liga de níquel, sendo essa interface chamada de zona de alta diluição (ZAD). As ZAD apresentaram pontos de microdureza elevada e, mesmo nas amostras submetidas a TTAT, não foi possível revenir essas regiões. A zona afetada pelo calor (ZAC) das amostras amanteigadas com parâmetros indicados pelo teste de Higuchi e sem TTAT apresentou valores de dureza similares aos das amostras soldadas com parâmetros reprovados no teste de Higuchi e com TTAT. Os ensaios de fratura indicaram que, de uma forma geral, o TTAT não trouxe às ZAC benefícios significativos relacionados à tenacidade dessas regiões e, além disso, os mesmos podem comprometer a tenacidade da interface dissimilar. A análise do caminho preferencial à propagação das trincas indicou que o uso de TTAT tende a fragilizar a interface dissimilar, acredita-se que esse efeito está associado a difusão de carbono e possível precipitação de carbonetos durante esse tratamento. Acredita-se que essa possível precipitação pode ser ainda mais crítica quando é considerada uma fonte constante de hidrogênio para a junta (como em uma proteção catódica), essa hipótese traz à tona um questionamento a respeito da necessidade do uso de TTAT na fabricação desse tipo de junta.
Abstract: The aim of this study was to evaluate the effect of welding technique in the AISI 8630M and ASTM A182 F22 steels applied in offshore structural components for Oil and Natural Gas sectors. Joints of AISI 8630M or ASTM A182 F22 were fabricated and previously buttered with nickel alloy Inconel 625 ® or an alloy of low carbon steel commonly used in welding of AISI 8630M. Different techniques of buttering were performed with and without post welding heat treatment (PWHT). For some of the joints buttered without PWHT, buttering layers were deposited in accordance with the welding parameters suggested by Higuchi and modified Higuchi tests previously performed. Mechanical tests (hardness, microhardness and fracture) were accomplished for buttering interfaces and an intense microstructural characterization (optical microscopy, scanning electron microscopy, EDS and EBSD) was realized. Higuchi test has been showed as a good option to select parameters for AISI 8630M and ASTM A182 F22 buttering. The joints that were buttered using the conditions indicated by Higuchi test showed an intense grain refinement in the HAZ of low alloy steels, while the ones that was buttered with the conditions disapproved showed a coarse granulation. The dissimilar interface showed off intermediate chemical composition between the steel and nickel alloy, and this interface was called high dilution zone (HDZ). The HDZ revealed points of high hardness and, even in samples subjected to PWHT was not possible to anneal these regions. The heat affected zone (HAZ) of the samples buttered using the parameters indicated by Higuchi (without PWHT) showed hardness values similar to those of the samples welded with parameters that failed in the Higuchi test and with PWHT. In general, fracture tests showed that the PWHT not bring significant toughness’s benefits to the HAZ, furthermore, may impair the toughness of dissimilar interface. The analysis of the preferred path for cracks propagation showed that the use of PWHT tends to weak the dissimilar interface, possibly this effect is related to carbon diffusion and possible carbide precipitation during this treatment. It is believed that this precipitation can be even more critical when considering a constant supply of hydrogen to the board (as in a cathodic protection), this reinforces the use of buttering techniques without subsequent heat treatment in the manufacture of this type of joints.
Descrição: OLIVEIRA, G. L. G. Soldagem dissimilar dos aços AISI 8630M e ASTM A182 F22 para aplicações subaquáticas. 2013. 205 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/7804
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