PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Departamento de Engenhara Me!"n!a
L#an S$%o Mg#e& 'r#m de De#( Pa#&a Fernanda G#mar)e( de Me&o O&%era O& %era Pa#&o V*!tor Ferrera Te&e(
AVALIA+,O DA RESIST-NCIA . CORROS,O DE /UNTAS SOLDADAS DE A+O INO0ID1VEL DUPLE0 2234 PELO PROCESSO SMA SM A5
Contagem 2015
L#an S$%o Mg#e& 'r#m de De#( Pa#&a Fernanda G#mar)e( de Me&o O&%era O& %era Pa#&o V*!tor Ferrera Te&e(
AVALIA+,O DA RESIST-NCIA . CORROS,O DE /UNTAS SOLDADAS DE A+O INO0ID1VEL DUPLE0 2234 PELO PROCESSO SMA SM A5
Prop Propos osta ta de trab trabal alho ho de conc conclu lusã são o de curso
apresentada
Enge Engenh nhar aria ia
Mecân ecânic ica a
ao
Curso da
de
Pon Pontifí tifíci cia a
Unier Uniersid sidade ade Cat!li Cat!lica ca de Minas Minas "erais "erais## como re$uisito parcial para obten%ão do título de Engenheiro Mecânico& 'rie 'rient ntad ador or(( Prof Prof&& )r&* )r&*+n +ng& g& Pedr Pedro o Pai Paia a ,rito
Contagem 2015
L#an S$%o Mg#e& 'r#m de De#( Pa#&a Fernanda G#mar)e( de Me&o O&%era O& %era Pa#&o V*!tor Ferrera Te&e(
AVALIA+,O DA RESIST-NCIA . CORROS,O DE /UNTAS SOLDADAS DE A+O INO0ID1VEL DUPLE0 2234 PELO PROCESSO SMA SM A5
Prop Propos osta ta de trab trabal alho ho de conc conclu lusã são o de curso
apresentada
Enge Engenh nhar aria ia
Mecân ecânic ica a
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Curso da
de
Pon Pontifí tifíci cia a
Unier Uniersid sidade ade Cat!li Cat!lica ca de Minas Minas "erais "erais## como re$uisito parcial para obten%ão do título de Engenheiro Mecânico& 'rie 'rient ntad ador or(( Prof Prof&& )r&* )r&*+n +ng& g& Pedr Pedro o Pai Paia a ,rito
Contagem 2015
SUMÁRIO 1 +-./')U'&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1&1 ',3E.+4' "E/6&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&7 1&2 ',3E.+4' E8PEC9:+C'&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&7 2 :U-)ME-.' .E;/+C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&< 2&1 '8 +-'=+)>4E+8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&< 2&1&1 '8 +-'=+)>4E+8 U8.E-9.+C'8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& U8.E-9.+C'8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 10 2&1&2 '8 +-'=+)>4E+8 M/.E-89.+C'8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 11 2&1&? '8 +-'=+)>4E+8 :E//9.+C'8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&12 2&1&? '8 +-'=+)>4E+8 E-)U/EC94E+8 P'/ P/EC+P+.'&&&&&&&&12 2&1&@ '8 +-'=+)>4E+8 U8.E-'*:E//9.+C'8 U8.E-'*:E//9.+C'8 A)UP6E=B&&&&&&&&&&&&&&1? A)UP6E=B&&&&&&&&&&&& &&1? 2&2 ME.6U/"+ ME.6U/"+ :98+C )'8 '8 '8 +-'=+)>4E+8 )UP6E=&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1? )UP6E=&&&&&&&&&&&&&& &&&&&1? 2&2&1 C/C.E/+' M+C/'E8./U.U/6&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1? 2&2&2 P/EC+P+.DE8 P/EC+P+.DE8 )E :8E8 :8E8 8ECU-)>/+8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&17 2&2&? 8'6),+6+))E )'8 '8 +-'=+)>4E+8 )UP6E=&&&&&&&&&&&&&&&&&&&21 2&2&@ P6+CDE8 P6+CDE8 )'8 '8 +-'=+)>4E+8 )UP6E=&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&22 )UP6E=&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&22 2&? 8'6)"EM&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2? 2&?&1 )E:+-+'&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2? 2&?&2 MC/'E8./U.U/ )E 8'6)8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2 2&?&? )+6U+'&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2 2&?&@ E6E./')' /E4E8.+)'&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&27 2&?&@&1 E:E+.'8 )'8 E6EME-.'8 )E 6+"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&?0 2&?&@&2 .+P'8 )E /E4E8.+ME-.'8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&?0 2&@ P/+-C9P+'8 )E C'//'8' E6E./'FU9M+C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&?1 2&@&1 C'//'8' EM 8'6)8 )E ' +-'=+)>4E6 )UP6E=&&&&&&&&&&&?? 2&@ M+C/'E8./U.U/ )E 8'6) )'8 +)Gs&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&?@ ? ME.')'6'"+&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&?5
?&1 M+C/'8C'P+ ;P.+C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&?5 ?&2 M+C/')U/E 4+CHE/8&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&? ?&?* P'6/+' -;)+C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&?
L#an S$%o Mg#e& 'r#m de De#( Pa#&a Fernanda G#mar)e( de Me&o O&%era Pa#&o V*!tor Ferrera Te&e(
AVALIA+,O DA RESIST-NCIA . CORROS,O DE /UNTAS SOLDADAS DE A+O INO0ID1VEL DUPLE0 2234 PELO PROCESSO SMA5
Proposta de trabalho de conclusão de curso
apresentada
Engenharia
ao
Mecânica
Curso da
de
Pontifícia
Uniersidade Cat!lica de Minas "erais# como re$uisito parcial para obten%ão do título de Engenheiro Mecânico&
Prof& )r&*+ng& Pedro Paia ,rito I PUC Minas A'rientadorB
Prof& )r&I PUC Minas A,anca EJaminadoraB
Prof& )r& I PUC Minas A,anca EJaminadoraB
Contagem# ?1 de gosto de 2015&
1 INTRODUÇÃO ' mercado dos a%os inoJidKeis eJperimentou em 201@ um crescimento de 7#?L em rela%ão ao ano anterior# de acordo com dados diulgados pelo +88: AInternational Stainless Steel Forum B& ' aumento produtio foi obserado principalmente nas mricas e China# $ue demonstraram um salto de 1@#L e 1@#?L respectiamente# em rela%ão ao ano anterior& ' principal fator $ue Nustifica o alto consumo destes a%os tambm sua propriedade mais marcante# a resistOncia corrosão& +nseridos neste conNunto# destacam*se os a%os inoJidKeis dupleJ Aausteno* ferríticosB# $ue possuem propriedades mecânicas em uma combina%ão sobremodo eJcelente# alm da indiscutíel resistOncia corrosão# $uando comparados aos demais +Gs Aa%os inoJidKeisB& nomenclatura QdupleJR deida microestrutura destes a%os# $ue bifKsica# constituída basicamente por ferrita e austenita AC/'-EM,E/"E/# 201?B& Com o eJpansão da indSstria
off-shore
principalmente no tocante
eJplora%ão de petr!leo nas camadas pr*sal# a comunidade científica e a indSstria brasileira tem se concentrado no desenolimento e processamento de ligas especiais# $ue seNam altamente resistentes a meios agressios& -este conteJto# os +)Gs tem se mostrado como uma eJcelente alternatia de aplica%ão& 's po%os perfurados na atiidade citada anteriormente# podem apresentar mais de Tm de profundidade em Kguas ultra profundas AME6' et al&# 2011B& )esta forma# a falha em $ual$uer uma destas estruturas pode redundar em um desastre ambiental& Para $ue a eJplora%ão de petr!leo seNa feita de forma economicamente iKel# com seguran%a e eficKcia# necessKrio $ue não apenas o desenolimento de materiais ade$uados seNa realiado# mas tambm se dee assegurar $ue as opera%Ves posteriores# como por eJemplo# a soldagem# não afetarão significatiamente as propriedades do material& soldagem por eletrodo reestido uma tcnica de Nun%ão difundida amplamente no ,rasil e pode ser aplicada nos +)Gs A,/-)+ et al&# 1<<
liga# pode ocorrer a precipita%ão de fases indeseNadas e compostos intermetKlicos& -os +)Gs deido ao alto teor de Cr e Mo# obsera*se principalmente as fases chi e sigma# $ue produem efeitos negatios nas propriedades destes materiais A6E'# 2010B& -os ciclos trmicos de soldagem a temperatura aria desde a ona de fusão A:B at a ona termicamente afetada A.B& ' balanceamento ferrita*austenita na microestrutura# a composi%ão $uímica e o procedimento de soldagem ão influenciar diretamente nas propriedades da solda A"E-E/'8'# 201@B& -o presente trabalho serK realiada a soldagem por eletrodo reestido do a%o inoJidKel dupleJ 8: 2205# utiliando parâmetros ariados& 8erão confeccionadas amostras de Nuntas soldadas com e sem alíio de tensVes residuais& aliar*se*K atras de ensaios laboratoriais# as propriedades da liga p!s*soldagem# tais como microdurea# resistOncia corrosão# alm da caracteria%ão microestrutural dos dois tipos de amostras citadas&
1.1 OBJETIVO GERAL
aliar as altera%Ves microestruturais e propriedades mecânicas de uma liga 8: 2205 p!s*soldagem# com Onfase na resistOncia a corrosão# erificando tambm seu comportamento $uanto s tensVes residuais&
1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO •
aliar a microdurea 4icTers das amostras soldadas# erificando as
•
altera%Ves geradas na : e .& 4erificar atras de microscopia !ptica a forma%ão de fases e compostos intermetKlicos ap!s a soldagem# aaliando o comportamento de tais fases e da microestrutura da Nunta e metal base em diferentes
•
parâmetros de soldagem& nalisar a influOncia da soldagem na resistOncia corrosão do material# atras da tcnica de polaria%ão an!dica# erificando o $uanto esta
•
propriedade pode ser preNudicada pela energia de soldagem& Mensurar as tensVes residuais na Nunta soldada e no metal base# aaliando os impactos gerados&
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 AÇOS INOXIDÁVEIS 's a%os inoJidKeis são ligas :e*Cr ou :e*Cr*-i# $ue apresentam composi%ão $uímica com no mínimo 10 a 12L de cromo AM')E-E8+# 2001B& Estas ligas são dotadas de notKel resistOncia corrosão# proeniente da eJistOncia de uma película protetora A1*? nmB# constituída por um !Jido de cromo# formado pela oJida%ão deste elemento pelo oJigOnio do ar& Este filme pode ser produido naturalmente por compostos $uímicos $ue se mantm na superfície por for%as atWmicas# ou artificialmente atras da deposi%ão de substâncias metKlicas ou orgânicas na superfície do metal& atua%ão da camada passia se dK atras da prote%ão do metal contra os meios corrosios ACX+4E/+-+# 2007Y C66+8.E/# 201?Y FUE+/'# 201?Y /'6)'# 2010B& ' crescimento do filme passio pode ocorrer em minutos ou segundos# a forma%ão de filmes longos um processo de maior lentidão $ue re$uer algumas horas A'688'-Y 6-)'6.# 200?B&
a%ão protetora do cromo
contra a corrosão eJemplificada na :igura 1&
Fg#ra ; < Pa((%dade do( a=o(po(to( d#rante de? ano( a #ma atmo(@era nd#(tra&
Fonte6 C7IVERINI 82339:
.omando*se por base a microestrutura# pode*se diidir os a%os inoJidKeis em cinco subgrupos( a%os inoJidKeis austeníticos# a%os inoJidKeis martensíticos# a%os inoJidKeis ferríticos# a%os inoJidKeis dupleJ e a%os inoJidKeis endurecíeis por precipita%ão A,/-)+Y :E)E6EY 6E,/'# 1<<
Fg#ra 2 < Dagrama de S!hae@@&er
Fonte6 ACESITA 8233;:
2.1.1 AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS 's a%os inoJidKeis austeníticos A+8+ srie 200 E ?00Z U-8 srie 820000 e 8?0000B incluem as ligas :e*Cr*-i principalmente & Este grupo de a%os o mais ariado e utiliado& composi%ão $uímica geralmente apresenta cerca de 1 a ?0L de Cr# entre e 2L de -i e $uantidades de carbono abaiJo de 0#?L AM')E-E8+# 2011B& Essa classe tem como principais
características a boa soldabilidade# não serem magnticos# não serem endurecíeis e apresentarem aumento de durea superior a outros a%os $uando encruados& Este Sltimo ponto deido instabilidade da austenita# $ue ao ser submetida s tensVes de encruamento# transformada de forma lenta e parcial
em
ferrita
supersaturada
de
carbono
ACX+4E/+-+#
2007Y
48C'-CE66'8# 2007B& ' aumento do teor de ní$uel estabilia a estrutura austenítica# reduindo o efeito do encruamento A8XCHE6:'/)# 2007Y 48C'-CE66'8# 2007B& -este grupo pode*se citar como principais a%os os +8+ ?01# +8+ ?02# +8+ ?0@ e +8+ ?1 AFUE+/'# 201?B&
2.1.2 AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS Martensita uma estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado# proeniente de tratamentos trmicos com rKpido resfriamento& 's a%os inoJidKeis martensíticos# por serem constituídos pela estrutura citada# apresentam alta resistOncia e baiJa ductilidade A8XCHE6:'/)# 2007B& Estes a%os*cromo possuem teor de cromo entre 11#5L e 17L& )entro desta classe# ainda pode*se agrupar os a%os de acordo com o teor de carbono em( baiJo carbono# mdio carbono e alto carbono ACX+4E/+-+# 2007B& Como características notKeis dos inoJidKeis martensíticos# destacam* se o fato de não serem ferro*magnticos# possibilidade de serem facilmente trabalhados a $uente ou a frio e resistOncia corrosão ACX+4E/+-+# 2007B& eleada temperabilidade# fa com $ue estas ligas possam apresentar estrutura completamente martensítica mesmo ap!s serem resfriadas ao ar calmo& 8ão endurecíeis mediante tratamento trmico# sua utilia%ão se dK no estado temperado e reenido AM')E-E8+# 2011B& Para aumentar a soldabilidade# adiciona*se a estas ligas elementos como titânio e ni!bio# $ue mitigam a tendOncia de crescimento de grãos& lm disso# o molibdOnio confere resistOncia corrosão por Kcidos fracos e o alumínio redu o crescimento de grão em temperaturas eleadas AFUE+/'# 201?B& aplica%ão dos a%os martensíticos ocorre $uando se necessita de alta resistOncia mecânica# durea e resistOncia a abrasão ou erosão em ambiente seco ou Smido AM')E-E8+# 2011B&
2.1.3 AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS 's a%os inoJidKeis ferríticos são ligas :e*Cr $ue geralmente possuem outros
elementos
estabiliadores
de
ferrita
como
Mo#
8i
e
l
A48C'-CE66'8# 2007B& Eles são utiliados em aplica%Ves $ue não eJigem alta resistOncia corrosão A8XCHE6:'/)# 2007B& -esta classe# o cromo atinge teores eleados# acima de 25L& ' teor de carbono considerado baiJo# atingindo alor mKJimo de 0#2L# o $ue torna estes a%os não endurecíeis por tOmpera& Para estabilia%ão da ferrita# utilia*se o alumínio eitando assim a forma%ão de $uantidades releantes de austenita& Usualmente aplicam*se tratamentos de recoimento# a fim de aliiar as tensVes e obter maior ductilidade ACX+4E/+-+# 2007B& 8obre a soldabilidade# os a%os inoJidKeis ferríticos por possuírem uma matri ferrítica desde a fusão# não apresentam transforma%Ves de fase intermediKrias no estado s!lido&
Por este motio# segundo 4asconcellos
A2007B# a Nunta soldada apresenta baiJa tenacidade# pois a energia de soldagem faorece o crescimento e aglutina%ão dos grãos na ona fundida A:B e ona termicamente afetada A.B&
2.1.3 AÇOS INOXIDÁVEIS ENDURECÍVEIS POR PRECIPITAÇÃO 's a%os inoJidKeis endurecíeis por precipita%ão são obtidos atras de um tratamento $ue produ uma microestrutura multifKsica a partir de outra monofKsica& Como na estrutura multifKsica hK uma resistOncia ao moimento de discordâncias# obtOm*se neste tipo de a%o maior durea A8XCHE6:'/)# 2007B& Estes a%os são caracteriados por serem resistentes corrosão# boa trabalhabilidade e eleadas propriedades mecânicas dinâmicas e estKticas& s aplica%Ves desta classe são realiadas no campo militar# indSstria em geral# aeronKutica e molas especiais ACX+4E/+-+# 2007B&
2.1.4 AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENOFERRÍTICOS !DUPLEX"
's a%os inoJidKeis austeno*ferríticos# tOm emergido deido ao surgimento de aplica%Ves $ue eJigem performances diferenciadas no tocante a resistOncia aos ata$ues corrosios e oJidantes& lm deste diferencial# estes a%os tambm apresentam notKel tenacidade $uando comparados aos austeníticos& estrutura austeno*ferrítica proeniente da composi%ão $uímica deste tipo de material compostos principalmente por ferro# cromo e ní$uel ACX+4E/+-+# 2007B& ' limite de escoamento apresentado pelos a%os inoJidKeis dupleJ A+)GsB# superior ao limite dos austeníticos# como se pode obserar na .abela 1& .al fato permite a redu%ão na espessura e peso das estruturas ou e$uipamentos fabricados AM')E-E8+# 2001B&
TaBe&a ; Va&ore( t*p!o( de propredade( me!"n!a( de a&g#n( a=o( no>d$%e( temperat#ra amBente A=o
Tpo
3H ustenítico ; ustenítico H39 :errítico H3 :errítico S;J3 )upleJ
Lm de E(!oamento 8Mpa:
Lm de Re((tn!a 8Mpa:
A&ongamento 8:
2<0 2<0 2@0 ?50 @70
570 570 @50 520 70
55 50 25 25 25
Fonte6 MODENESIK 233;
2.2 METALURGIA FÍSICA DOS AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX 2.2.1 CARACTERI#AÇÃO MICROESTRUTURAL 's a%os inoJidKeis dupleJ A+)B possuem microestrutura bifKsica# composta por ferrita e austenita# em fra%Ves aproJimadamente iguais A50L de cadaB& forma%ão desta microestrutura ocorre a partir da solidifica%ão da ferrita no metal lí$uido temperaturas entre 11@0 e 1@<0[C& 3K a austenita formada nuclea%ão e crescimento# logo em seguida# com temperatura de 1200[ no estado s!lido A,/-)+Y :E)E6EY 6E,/'# 1<<
microestrutura típica de um a%o inoJidKel dupleJ# onde a fase clara a austenita e a fase escura a ferrita&
Fg#ra < M!roe(tr#t#ra t*p!a de #m a=o no>d$%e& d#p&e>
Fonte6 MODENESI 8233;:
alta resistOncia mecânica dos +)Gs deida fase ferrita& 3K a boa tenacidade concedida pela austenita& combina%ão austeno*ferrítica fornece aos +)Gs a notKel resistOncia corrosão# de forma $ue o aumento da propor%ão de austenita elea a resistOncia corrosão e redu a resistOncia mecânica# en$uanto o aumento da ferrita redu a tenacidade A"+/6)'# 2001Y FUE+/'# 201?Y :'-.E8# 200
Elementos
alfagOnicos
AferritiantesB(
aumentam
o
campo
•
estabilidade da ferrita ACCCB& 8ão eles Cr# Mo# .i# 8i# l# -b# 4# \ e ,& Elementos gamagOnicos AaustenitiantesB( umentam o campo de estabilidade da fase austenita AC:CB& 8ão eles( -i# C# Cu# -# Mn e Co&
de
-a
Tabela 02 obsera*se
a composi%ão $uímica dos principais tipos de dupleJ
APE/E+/# 200
TaBe&a 2 Compo(=)o #*m!a do( prn!pa( tpo( de AID A=o D#p&e> erom ;33 SAF 2234 SAF 243 SAF 23H
De(g Padr)o UNS
Cr
N
Mo
N
C#
8 ?20
25
?#5
0#2@
0#
8 ?170?
21*2?
@#5*#5
2#7
0#15
*
8?250
25
?#7
0#27
*
8?2?0@
2?
@
0#2
0#1
*
Fonte6 Adaptado de PEREIRAK 2339
's elementos de liga $uando combinados com outros podem originar efeitos e propriedades diferentes da$uelas $ue ocorrem $uando são usados de forma isolada& 8egundo Pereira A200
Cromo e -í$uel( /esponsKeis pela resistOncia corrosão&
•
MolibdOnio( Confere resistOncia corrosão localiada e aumenta a resistOncia mecânica&
•
-itrogOnio( umenta a resistOncia corrosão localiada assim como a resistOncia mecânica&
•
Cobre( Melhora a resistOncia a corrosão e faorece o endurecimento por precipita%ão&
-o Fuadro 01# pode*se obserar a influOncia da adi%ão de alguns elementos de liga aos +)Gs# de acordo /',E/"E A1<<
E@eto Ra?)o Pr$t!a #adro ; < In@&#n!a do( d@erente( e&emento( de &ga eLmta=)o m!roe(tr#t#ra( (oBre a re((tn!a !orro()o do( AID( E&emento( e M!roe(tr#t#ra ( C
-egatio
S
Positio
Mn
-egatio
S
-egatio
Cr
Positio
N
-egatio
Mo
Positio
N
Positio
C#
)isputado
5
Positio
Ferrta
Positio
Fa(e( Intermet$&!a(
-egatio
CarBoneto( e Ntreto( de Cromo
-egatio
Causa precipita%ão de MKJimo de 0#0?L& carbonetos de cromo# com acompanhamento de onas de cromo empobrecidas& Estabilia o filme passio& MKJimo de 2L# deido ao seu efeito na estabilidade estrutural e solubilidade do nitrogOnio& Produ sulfetos $ue agem t 2L& -íeis eleados podem como locais para inicia%ão aumentar o risco da precipita%ão de da corrosão& Mn tambm compostos intermetKlicos& pode desestabiliar o filme passio& 8ulfetos# $uando não de MKJimo de 0#00?L $uando a mKJima Cr*# .i*# ou rico em Ce*# resistOncia corrosão por pites tendem a iniciar o ata$ue re$uerida& Para obter usinabilidade por pites& raoKel permitido at 0#2L& Estabilia o filme passio& MKJimo entre 25 e 27L dependendo da $uantidade de Mo contida& Cr eleado aumento o risco de precipita%ão de fases intermetKlicas& ' aumento de -i# )ee ser utiliado principalmente para mantendo*se outros fornecer liga o conteSdo de austenita elementos constantes# dilui deseNado& a fase austenita& 8e a liga for muito sensíel a precipita%ão de nitretos de Cr# o efeito do -i positio& Estabilia o filme passio& @ a 5L no mKJimo dependendo do teor de Cromo& ' Mo aumenta o risco da precipita%ão de fases intermetKlicas& umenta o P/E da fase Cerca de 0#15L austenita& Pode ter efeitos positios ou MKJimo de 2#5L& -íeis eleados negatios& reduem a trabalhabilidade a $uente e indeseNKel temperabilidade& Proaelmente# os mesmos umenta a tendOncia de precipitados $ue para o Mo& intermetKlicos& umentando o conteSdo de .eores eleados de ferrita podem ferrita# aumenta*se o -# Cr e aumentar a precipita%ão de carbonetos Mo da fase austenita& e nitretos de Cr em microestruturas grosseiras& Precipitados com redu%ão 8e as recomenda%Ves do fabricante de elementos de liga ACr# forem seguidas# não deerK ocorrer MoB& precipita%ão durante a soldagem ou tratamento trmico& Precipitados de carbonetos Em gera%Ves antigas de +)# os e nitretos# gera onas de Cr* nitretos estaam fre$uentemente empobrecido $ue são presentes nas Nuntas soldadas e no atacadas seletiamente em metal base com microestrutura certos meios corrosios& grosseira& /aramente este motio tem sido causa de falhas por corrosão&
Fonte6 Adaptado de RO'ERGEK ;999
Para obter*se a estrutura bifKsica austeno*ferrítica# o teor do cromo dee ariar entre 22 e 27L e o ní$uel entre 2 e 7L& a%ão dos elementos de liga tem bom resultado sobre a durea# no entanto tem*se perda de tenacidade& presen%a de muitos destes elementos simultaneamente pode proocar precipita%Ves de diersas fases ACX+4E/+-+# 2007B& Em geral# a difusão dos elementos na ferrita ocorre em maior elocidade em compara%ão com a ustenita# pode*se dier $ue a taJa de precipita%ão de fases intermetKlicas na ustenita duas ees menor $ue na ferrita& ' limite de solubilidade de alguns elementos reduido de forma abrupta mediante redu%ão de temperatura& Este efeito# $uando aliado a maior taJa de difusão na fase
ferrítica#
promoe
a
precipita%ão
de
carbonetos
e
nitretos
A48C'-CE66'8# 2007B& Para se ter uma preisão $uanto a resistOncia a corrosão por pites# calcula*se o nSmero P/E APitting /esistance E$uialentB& Classificam*se os a%os inoJidKeis com P/E]@0 como super*dupleJ A+8)B# NK os com P/E^@0 são ditos dupleJComumente utilia*se a eJpressão abaiJo para calcular este nSmero APE/E+/# 200
PRE Q Cr Mo 3 45 ;N :igura ? abaiJo compara o P/E dos a%os inoJidKeis austeníticos e dupleJ# ilustrando a superioridade dos +)Gs $uando se di de resitOncia corrosão&
Fg#re Compara=)o do PRE do( A=o( Ino>d$%e( D#p&e> e A#(ten*t!o(
Fonte6
PEREIRAK 2339
2.2.2 PRECIPITAÇ$ES DE FASES SECUNDÁRIAS 's +)Gs podem apresentar precipita%ão de outras fases alm da ferrita e austenita& Esta condi%ão pode ocorrer $uando o material submetido a opera%Ves de soldagem# tratamentos trmicos ou eJposi%Ves a altas temperaturas por longos períodos de tempo& precipita%ão das fases acarreta a deteriora%ão de propriedades mecânicas principalmente a tenacidade e a resistOncia corrosão& 's a%os com maior teor de elementos de liga são mais susceptíeis a este tipo de altera%ão# por isso a temperatura de trabalho dos mesmos de 270_# sendo $ue para estruturas soldadas este nSmero em torno de 250[& -a :igura 2 tem*se a representa%ão do diagrama ...# demonstrando a precipita%ão de fases secundKrias no +) A6')'`'#2001Y 48C'-CE66'8#2007B&
Fg#ra ; < Dagrama TTT para @a(e( (e!#nd$ra(
Fonte6 VASCONCELLOSK 233J
2.2.2.1 Nitretos
's nitretos são comuns nos +)Gs submetidos a soldagem# isso ocorre deido ao alto teor de -itrogOnio $ue precipita na faiJa de 00 a <00[C& Este elemento responsKel por auJiliar na taJa de forma%ão da austenita no metal
de solda e na . A48C'-CE66'8# 2007B& -os ciclos trmicos usuais de soldagem# durante o resfriamento rKpido# a precipita%ão dos nitretos de cromo ACr 2-
e
Cr-B#
preferencialmente
intragranular
relacionando*se
a
supersatura%ão da ferrita em nitrogOnio& Um dos produtos de sua forma%ão a austenita secundKria# $ue compromete a resistOncia corrosão da liga deido ao fato de ser uma fase empobrecida em cromo A/'6)'# 2010B&
2.2.2.2 Fase
σ
fase se forma em muitos tipos de dupleJ# sendo $ue pe$uenas fra%Ves desta fase podem contribuir negatiamente na manuten%ão das propriedades mecânicas& f!rmula $ue melhor eJpressa a composi%ão desta fase 0:e?0CrMo?-i A8U..'# 200?B& fase uma estrutura frKgil# enri$uecida por Cr# Mo e 8i& Com início nos contornos de grão da ferrita ou nas Nun%Ves triplas# a fase cresce para dentro do grão de ferrita A48C'-CE66'8# 2007B& -a figura ?# obsera*se a nuclea%ão e crescimento da fase no decorrer da transforma%ão eutet!ide A B& -a .abela 2 obsera*se a composi%ão das fases secundKrias nos +)Gs&
Fg#ra < Cre(!mento da Fa(e Sgma
Fonte6 VASCONCELLOSK 233J
)e forma generalista# todos os elementos responsKeis por promoer a estabilia%ão da ferrita# podem ocasionar a forma%ão desta fase A/'6)'#
2010B& precipita%ão da fase na ferrita depende dos fatores tempo e temperatura conforme figura @ A8E)/+H8# 1<<B& 3K a precipita%ão na ferrita muito lenta e eJige centenas ou milhares de horas A/'6)'#2010B&
Fg#ra H < Dagrama TTP para @orma=)o de @a(e (gma em a=o no>d$%e& d#p&e> SAF 2234
Fonte6 SEDRISK ;99 adaptado
2.2.2.3 Fase Laves (ƞ)
fase de 6aes A ƞB heJagonal# uma fase intermetKlica identificada em Krios a%os inoJidKeis $ue contem Mo# como o menor microconstituinte& composi%ão $uímica deste microconstituinte pode ser considerado por :e 2Mo A/'6)'# 2010B& s maiores $uantidades destas fases são encontradas em maiores tempos de enelhecimento AM/.+-8Y ,'-4+-Y200?B& 2.2.2.4 Fase Chi (χ)
fase Chi AB um composto $ue apresenta carbono dissolido# podendo se comportar como carboneto do tipo M 17C ou como um composto intermetKlico& )e acordo com /oldão A2010B# esta fase estKel em temperaturas superiores a <00[& se$uOncia de nuclea%ão# como fun%ão do
tempo de enelhecimento a seguinte( contornos de grão# contornos de maclas incoerentes e ap!s um longo tempo de enelhecimento tOm*se a nuclea%ão intragranular AM/.+-8Y ,'-4+-Y200?B&
2.2.2.5 Fase σ’ – Fragilizaço a 4!5"C
fase alfa linha possui estrutura CCC# sendo composta principalmente por cromo e ferro& Ela responsKel pelo fenWmeno denominado fragilia%ão $ue ocorre tanto nos a%os inoJidKeis ferríticos $uanto nos dupleJ# na faiJa de temperatura de 20[ C at 550[ C A8'6'M'-# 1<7B& Esta fragilia%ão induida por um processo de segrega%ão $ue ocorre na fase ferrítica& .empo e temperatura são influenciados pelos elementos de liga presentes no material ocasionando a fragilia%ão A/'6)'# 2010B&
2.2.2.# Car$o%etos
's carbonetos se precipitam em temperaturas entre 50[ e <50[ C& )urante a precipita%ão ocorre um fenWmeno denominado sensitia%ão# onde nas regiVes pr!Jimas aos carbonetos hK empobrecimento de cromo preNudicando a resistOncia corrosão& s principais influOncias para a forma%ão destes compostos são carbono e nitrogOnio& Embora nos +)Gs modernos o teor de carbono seNa consideraelmente baiJo# pode*se encontrar carbonetos de cromo no metal de solda# principalmente $uando não são tomadas as deidas precau%Ves ou fa*se o uso de C' 2 como gKs de prote%ão A/'6)'# 2010B&
2.2.3 SOLDABILIDADE DOS AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX 's +)Gs podem ser soldados pela maioria dos processos de soldagem conhecidos# como por eJemplo# M+"# .+"# plasma# eletrodo reestido# arco submerso# resistOncia eltrica# dentre outros A,/-)+Y CU-XY 1<<B&
energia de soldagem relaciona*se diretamente ao desempenho da Nunta soldada e as transforma%Ves microestruturais& Energias de soldagem eleadas resultam em baiJas elocidades de resfriamento# faorecendo precipita%ão de austenita e o e$uilíbrio microestrutural típico dos +)Gs& Em contrapartida# energias de soldagem baiJas# acarretam elocidades de resfriamento eleadas# retardando a precipita%ão de austenita e o e$uilíbrio das fases na microestrutura A,/-)+Y :E)E6EY 6E,/'# 1<<
2.2.4 APLICAÇ$ES DOS AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX ' desenolimento das indSstrias de !leo# gKs# on e offshore $ue necessitaam de materiais com propriedades mecânicas como alta resistOncia
mecânica e alta resistOncia a corrosão# se deu Nuntamente com o início da comercialia%ão da segunda gera%ão dos +)Gs A8+64# 2012B& tabela ? demonstra detalhadamente algumas das aplica%Ves citadas&
TaBe&a Ap&!a=e( do( AID(
SEGMENTO INDUSTRIAL
2 CrK (em Mo PREQ24
22 CrMo 3WPREW 24 Cr 2
*****
,ombas# tan$ues de produtos $uímicos# serpentinas para fusão de enJofre e centrifugadores&
EJtratores de uria# reatores agitadores e trocadores de calor&
/eatores tubulares Unidades de com reestimento dessalinia%ão e de a%o carbono destila%ão&
Carca%as de bombas de dessulfura%ão&
Pro!e((ament o #*m!o
Petro#*m!o
24 Cr 2WPREWH3
Po&pa e Pape&
)igestores# pr* a$uecedores e eaporadores&
)igestores contendo sulfatos e sulfitos&
)igestores e pra$uecedores&
Gera=)o de Energa 8@Y((& e n#!&ear:
/ea$uecedores# a$uecedores de Kgua de alimenta%ão&
.ubo de inNe%ão em alta elocidade em po%os geomtricos&
****
Estruturas e reestimentos AX28C'2B&
.ransporte de gKs sulfuroso# bombas de inNe%ão de Kgua salgada&
E>tra=)o de /efrigeradores# tubula%Ves e linha PetrY&eo e G$( de distensão& 8on e o@@(hore:
2 2 Cr PREXH3 Eapora%ão salina# tubula%Ves# bombas# sistemas de refrigera%ão de Kgua do mar& .ubula%Ves para meios contendo Cl* ou XCl& E$uipamento de bran$ueamento contendo cloretos& .rocadores de calor e sistemas em condi%Ves geotrmicas ou salinas& 8istemas de refrigera%ão# bombas# separadores# asos de pressão e Klulas&
Fonte6 Adaptado de Parda& et A&23;
2.3 SOLDAGEM 2.3.1 DEFINIÇÃO soldagem considerada como um processo de união& -o $ual hK diersificados mtodos utiliados na fabrica%ão e recupera%ão de pe%as# e$uipamentos e estruturas& Estes processos de soldagem ou aria%Ves destes
são usados para a deposi%ão de material sobre uma superfície# isando a forma%ão de reestimentos com características especiais ou recupera%ão de pe%as desgastadas AM/FUE8# M')E-E8+# ,/C/E-8E# 201?B& 8egundo a ssocia%ão mericana de 8oldagem American \elding 8ociet I \8B# define*se a soldagem da seguinte forma( 8oldagem o processo de união de materiais usados para obter a coalescOncia AuniãoB localiada de metais e não metais# produida por a$uecimento at uma temperatura ade$uada# com ou sem a utilia%ão de pressão eZou material de adi%ão AM/FUE8# M')E-E8+# ,/C/E-8E# 201?# p&17B&
Pode*se diidir os processos de soldagem em dois grandes grupos& ' primeiro consiste pelo processo de soldagem por pressão# onde hK deforma%Ves plKsticas nas superfícies metKlicas atras de aplica%ão de eleadas pressVes# permitindo a aproJima%ão atWmica distância de ordem r 0& Esse grupo inclui os processos de forNamento# fric%ão# ultrassom# por resistOncia eltrica# por difusão e por eJplosão& Em Krios desses processos são a$uecidas as pe%as localmente para facilitar a deforma%ão& soldagem por pressão pode ser obserada na :igura 5 AM')E-E8+# M/FUE8# 8-.'8# 2012B&
Fg#ra 4 So&dagem por pre(()o o# de@orma=)o
Fonte6 MARUESZ MODENESIZ 'RACARENSE 823;2:
' segundo grupo consiste pelo processo de soldagem por fusão# esse mtodo se baseia na aplica%ão localiada de calor na região de união para sua fusão do metal de base e do metal de adi%ão A$uando este utiliadoB& Como resultado desta fusão# hK liga%ão por solidifica%ão do metal fundido e# portanto#
a destrui%ão das interfaces& EJiste um grande nSmero de processos de soldagem por fusão# onde são separados por subgrupos& ' processo de soldagem a arco Afonte de energia( arco eltricoB são os mais utiliados industrialmente& baiJo# segue a :igura demonstrando essa forma de soldagem e a :igura demonstrando alguns processos de soldagem por fusão AM')E-E8+# M/FUE8# 8-.'8# 2012B&
Fg#ra So&dagem por @#()o
Fonte6 MARUESZ MODENESIZ 'RACARENSE 823;2:
Fg#ra < Pro!e((o( de So&dagem por @#()o
Fonte6 MARUESZ MODENESIZ 'RACARENSE 823;2:
2.3.2 MACROESTRUTURA DE SOLDAS o longo da soldagem de um material metKlico# o metal de solda e a região adNacente do metal base são submetidos a uma aria%ão de gradiente trmico& propor%ão em $ue se distancia do eiJo central da solda# a temperatura de pico redu& +sso acarreta diferentes microestruturas# nas $uais pode*se considerar trOs regiVes# conforme demonstrado na :igura 7 A6ME+)# 201@B(
•
ona F#ndda 8F:6 região onde o material foi fundido no decorrer da soldagem& s temperaturas de pico são superiores temperatura de fusão A6ME+)# 201@B&
•
ona term!amente a@etada 8TA:6 região onde não houe a fusão do metal de base# $ue deido ao ciclo trmico sofreu altera%Ves na sua microestrutura eZou propriedades& s temperaturas de pico são superiores temperatura crítica do material A6ME+)# 201@B&
•
Meta& de Ba(e 8M':6 /egião mais afastada da solda e $ue não foram alteradas pelo processo de soldagem& s temperaturas atingidas foram inferiores temperatura crítica do material A6ME+)# 201@B&
Fg#ra J < ona( e rege( no matera& (o&dado
Fonte6 MODENESI 8233J:
2.3.3 DILUIÇÃO mistura do metal de adi%ão fundido Acomo por eJemplo# o eletrodoB# com o metal de base fundido resulta na composi%ão final do metal de solda& ' metal depositado do eletrodo ou do metal de adi%ão denominado diluído pelo metal de base fundido& dilui%ão estipulada como 100L Asoldagem aut!genaB# $uando não hK adi%ão de nenhum metal# consistindo então# o metal de solda totalmente do metal de base& ' passe de rai pode ter ?0L de dilui%ão e os passes se$uentes terão uma dilui%ão leemente menor# $uando a soldagem for manual com eletrodo reestido# como mostra na :igura < AE8,# 2005B& ' entendimento de dilui%ão determinante na forma%ão da solda $uando se deseNa controlar a participa%ão do metal de base& Como numa soldagem de um metal base cuNa composi%ão seNa desconhecida AM')E-E8+Y M/FUE8Y 8-.'8# 2012B& "eralmente os metais de base estão no estado laminado ou no forNado# e o metal de solda no estado fundido& ' $ue se torna ineJe$uíel as características e propriedades do metal de base serem as mesmas do metal de solda e a ona termicamente afetada AE8,# 2005B&
diluição=
área da parte hachurada x 100 área docordãode solda
Fg#ra 9 < E(tmat%a de d&#=)o a partr da geometra da (o&da6 8a: [#nta topo a topoZ 8B: [#nta !om !han@ro V
Fonte6 ESA' 82334:
2.3.4 ELETRODO REVESTIDO Em busca de aperfei%oar a $ualidade dos trabalhos de reparo em naios e caldeiras em "othenburg# o sueco 'scar HNellberg# em 1<0@# concebeu o primeiro eletrodo reestido# onde era composto por um material argiloso AcalB# no $ual tinha a finalidade de auJiliar na abertura do arco e aumentar a estabilidade& ' desenolimento desse processo de soldagem aperfei%oou a $ualidade do metal de solda e proporcionou um aan%o da soldagem por arco eltrico AE8,# 2005B& Esse processo empregado em larga escala principalmente na fabrica%ão de e$uipamentos# na Krea de manuten%ão e reparos# em constru%Ves no campo# soldando chapas $ue ariam entre ? mm a @0 mm& Por proporcionar um baiJo custo de opera%ão# os e$uipamentos necessKrios são simples e de fKcil utilia%ão em locais de acesso desfaorKel para a soldagem& Contudo# esse processo tem baiJa produtiidade e eJigem cuidados no manuseio dos mesmos& ' grande olume de gases e fumos tambm geram cuidados AE8,# 2005B& ' eletrodo reestido constituído de dois elementos principais( a alma metKlica# constituído geralmente de a%o de baiJo carbono e o reestimento# composto por minerais e outros materiais# como se O na :igura 10&
Fg#ra ;3 < So&dagem a ar!o e&\tr!o !om e&etrodo re%e(tdo
Fonte6 ESA' 82334:
corrente eltrica se inicia pelo to$ue do eletrodo no metal de base& Conse$uentemente a eJtremidade do eletrodo e o metal de base se fundem atras do arco resultante# formando a po%a de fusão AM')E-E8+Y M/FUE8Y 8-.'8# 2012Y 48C'-CE66'8Y 2007B& ' reestimento tem como fun%Ves( •
Prote=)o do meta& de (o&da6 :un%ão mais significatia do reestimento a prote%ão da Nunta soldada no estado li$uido da contamina%ão da atmosfera AoJigOnio e nitrogOnioB no momento da transferOncia do metal de adi%ão para o metal de base atras do arco& +sso essencial para garantir a integridade do metal de solda# deido ao fato $ue o nitrogOnio e o oJigOnio acima da tolerância causarão fragilidade e porosidade AE8,# 2005B&
•
E(taB&?a=)o do ar!o6 Entende*se como estKel# um arco $ue abre facilmente# $ueima suaemente e mantem*se constante durante todo o processo de um arco longo ou curto porosidade AE8,# 2005B&
Dre!onamento do ar!o e&\tr!o6 utilia%ão de aglomerantes propicia um reestimento consistente $ue manterK a cratera formada na ponta dos eletrodos# na $ual responsKel por direcionar o fluJo do arco eltrico porosidade AE8,# 2005B& •
Fna&dade da e(!Yra6 esc!ria tem como fun%ão# atuar como purificadora de impureas da superfície $ue ficam retidas na esc!ria& .ambm auJiliam na prote%ão contra a contamina%ão da atmosfera e por fim# tem a finalidade de reduir a elocidade de resfriamento do metal fundido para possibilitar o escape de gases porosidade AE8,# 2005B&
•
I(o&amento da a&ma de a=o6 ' reestimento tambm age como um isolante contra o curto*circuito ao longo da soldagem de aberturas estreitas ou chanfros profundos porosidade AE8,# 2005B&
•
E&emento( de &ga ad!onado( ao meta& de (o&da6 Em irtude da perda de elementos durante a soldagem# deido a rea%Ves $uímicas e olatilia%ão& Podem ser adicionados elementos como manganOs#
ní$uel# cromo e molibdOnio para aperfei%oar a resistOncia porosidade AE8,# 2005B&
2.3.4.1 EFEITOS DOS ELEMENTOS DE LIGA Mo&Bdno 8Mo: eJistOncia do molibdOnio na composi%ão do metal de solda# aumenta a resistOncia mecânica da Nunta soldada& lm disso# o metal de solda ao sofrer tratamento trmico# a tensão limite de escoamento e limite de resistOncia reduem em aproJimadamente 20 MP& adi%ão de 0#5L Mo no metal de solda mantem constantes essas tensVes AE8,# 2005B&
Cromo 8Cr: liga%ão $uímica entre o cromo e molibdOnio propicia o metal de solda a resistOncia a altas temperaturas& ' cromo tem como característica principal proporcionar ao metal de solda resistOncia corrosão AE8,# 2005B&
N*#e& 8N: presen%a desse elemento no metal de solda contribui para a resistOncia a trincas temperatura ambiente& Para temperaturas relatiamente baiJas A*?0_CB# a adi%ão de 1*?L de -i ao metal de solda# auJilia na manuten%ão da tenacidade AE8,# 2005B&
Mangan( 8Mn: presen%a de 1#5*2#0L de manganOs no metal de solda# intensifica a resistOncia tra%ão& Com o acrscimo de 0#?L de molibdOnio nessa composi%ão# o metal de solda torna*se mais resistente a trincas AE8,# 2005B&
2.3.4.2 TIPOS DE REVESTIMENTOS Ce&#&Y(!o j composto por materiais orgânicos Aprincipalmente a celuloseB# $ue geram eleadas $uantidades de gases $ue protegem o metal li$uido& Produ pouca esc!ria e tem uma alta penetra%ão& ' arco por ser agressio# gera um alto olume de respingos e a aparOncia do cordão não boa& Utiliado em larga escala na soldagem de tubula%Ves# contudo# o eleado níel de hidrogOnio incorporado no metal de solda# impede a utilia%ão em estruturas muito restritas ou em materiais suscetíeis a trincas por hidrogOnio AM/FUE8# M')E-E8+# ,/C/E-8E# 201?B&
R#t*&!o Consumíel de uso geral& Composto por 50L de rutilo A.i' 2B# e produem uma esc!ria de rKpida solidifica%ão e de fKcil remo%ão# com mdia a
baiJa penetra%ão& ' aspecto do cordão bom e de fKcil manipula%ão& fim de $ue o metal de solda não apresente porosidades grosseiras# dee*se ressecar a uma temperatura baiJa AM/FUE8# M')E-E8+# ,/C/E-8E# 201?B&
'$(!o j composto por uma grande $uantidade de carbonato de cKlcio e fluorita# $ue geram uma esc!ria# $ue Nuntamente com o di!Jido de carbono Agerado pela decomposi%ão do carbonatoB protege a solda do contato com a atmosfera# diminuindo o risco de forma%ão de trincas de solidifica%ão& "era uma penetra%ão mdia e com características mecânicas boas# principalmente $uanto a tenacidade# sobressaindo aos demais reestimentos& Utiliado para aplica%Ves de alta responsabilidade# para estruturas de eleada rigide e grandes espessuras& Consumido tambm em soldagem de a%os de composi%ão $uímica desconhecidas& 's reestimentos bKsicos re$uerem ressecagem a temperaturas altas# por serem altamente higrosc!pico AM/FUE8# M')E-E8+# ,/C/E-8E# 201?B&
2.4 PRINCÍPIOS DE CORROSÃO ELETRO%UÍMICA Conceitualmente# a corrosão definida para materiais metKlicos como a deteriora%ão $uímica ou eletro$uímica ocasionada pela a%ão do meio ambiente com ou sem esfor%os mecânicos& s altera%Ves causadas pela corrosão tais como desgastes ou modifica%Ves estruturais# podem ser altamente preNudiciais a durabilidade e desempenho# proporcionando a inutilia%ão do material A"E-.+6# 1<<B& 8egundo "entil A1<<B# os processos corrosios apresentam diferentes mecanismos $ue dependem do material e do meio corrosio& ' mecanismo eletro$uímico trata da corrosão em Kgua e solu%Ves a$uosas# corrosão atmosfrica# no solo e em sais fundidos& -este mecanismo ocorrem rea%Ves $uímicas $ue enolem transferOncia de carga atras de uma interface& 3K no mecanismo $uímico não hK gera%ão de corrente eltrica# hK rea%Ves $uímicas diretas entre o material e o meio& Este mecanismo di respeito corrosão de material metKlico em altas temperaturas por gases ou apores e sem a presen%a de umidade# corrosão em solentes orgânicos isentos de Kgua e corrosão de não metKlicos&
Para 4icente "entil A1<<B# a corrosão eletrolítica pode ser definida como Qk&&& deteriora%ão da superfície eJterna de um metal for%ado a funcionar como anodo atio de uma clula ou pilha eletrolítica&R& -o caso do ferro# a corrosão eletrolítica ocorre deido ao fato do hidrogOnio estar localiado abaiJo do ferro na tabela de potenciais eletro$uímicos& )este modo# o ferro consegue retirar Ktomos de hidrogOnio AXB da Kgua e com o passar do tempo a camada de Kgua ao redor da pe%a metKlica terK uma concentra%ão releante de :eA'XB2 dissociado& dmitindo*se oJigOncio por difusão atras da Kgua# a camada passarK a ter a forma%ão de :eA'XB?# $ue um precipitado de colora%ão marrom& "radualmente# este precipitado passa para a forma de !Jido :e2'?# chamado popularmente de ferrugem ACX+4E/+-+# 2007B& rea%ão $uímica descrita pode ser e$uacionada da seguinte maneira(
2Fe8O7: ] Fe2O 72O -a corrosão eletro$uímica# obseram*se rea%Ves do tipo oJida%ão* redu%ão# onde os metais são oJidados en$uanto os íons em solu%ão são reduidos& -os a%os inoJidKeis a resistOncia a este fenWmeno se dK deido presen%a de um filme passio NK descrito neste trabalho& j importante ressaltar $ue esta película passia regeneratia e a resistOncia a corrosão pode ser aprimorada com a adi%ão de -i# Mo e - AFUE+/'# 201?B& película passia nos a%os inoJidKeis constituída por uma camada eJterna e outra interna& -a camada eJterna hK !Jidos ricos em hidr!Jidos e !Jidos de ferro& 3K na camada interna# encontram*se !Jidos ricos em cromo& -os +)Gs# a precipita%ão de fases ricas em cromo pode gerar corrosão localiada# uma e $ue regiVes pobres em cromo terão menor tendOncia de formar o filme protetor A:'-.E8# 200
redu%ão
na
superfície&
's
a%os
inoJidKeis
possuem
certa
susceptibilidade a corrosão por pites# no entanto a adi%ão de molibdOnio em
2L e polimento superficial podem elear a resistOncia destes a%os a este tipo de corrosão& ltas concentra%Ves de sais e cloretos# pouca oJigOnio# presen%a de gKs carbWnico ou sulfeto de hidrogOnio e ruptura da camada passia são fatores $ue potencialiam a corrosão por pites AC66+8.E/ 201?Y FUE+/'# 201?B& corrosão intragranular se dK ao longo dos contornos de grão& Este tipo de corrosão denominado fre$uentemente como degrada%ão da solda# por se tratar de um problema fre$uente na soldagem dos a%os inoJidKeis& s ligas inoJidKeis $uando a$uecidas por longos períodos entre 500[C e 700_C# tornam*se propensas ao ata$ue intragranular& precipita%ão de carbeto de cromo# forma partículas deste composto no decorrer do contorno de grão& j formada uma região pobre em cromo adNacente ao contorno# $ue se torna propicia corrosão& Para proteger os a%os inoJidKeis desta forma de ata$ue# pode*se submeter o material a tratamento trmico em alta temperatura at $ue o carbeto seNa dissolido& lm disso# pode*se reduir a $uantidade de carbono abaiJo de 0#0?Lp& 'utra op%ão ligar o a%o com outro metal como titânio ou ni!bio# $ue apresentem maior tendOncia para forma%ão de carbetos do $ue o cromo AC66+8.E/# 201?B&
2.4.1 CORROSÃO EM SOLDAS DE AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX /econhece*se $ue o os +)Gs e +8)Gs possuem eleada resistOncia corrosão por pites e tambm corrosão sob tensão em meios com presen%a de Kcidos clorídrico# sulfSrico e actico# e tambm íons cloreto& .al resistOncia deida a eJistOncia da camada passia $ue muito aderente e protege estes a%os especiais do meio ao $ual estão eJpostos& A"E-E/'8'Y)M+-Y 201@B& resistOncia da Nunta soldada corrosão pode ser eleada ao se empregar maior nSmero de passes com baiJa energia de soldagem& Caso a energia de soldagem seNa eleada# não se obserarK mudan%as na resistOncia a corrosão& Para $ue seNa obtida uma eJcelente resistOncia a corrosão no passe de rai indica*se a tcnica do passe a frio# consistindo no emprego de energia de soldagem eleada no passe de rai e baiJa no pr!Jimo passe& )esta forma# o resultado obtido serK uma fra%ão olumtrica eleada de
austenita e pouca precipita%ão de nitretos na : e . do passe de rai A/'6)'# 2010B&
2.4 MICROESTRUTURA DE SOLDA DOS AID&' anKlise das altera%Ves microestruturais $ue ocorrem na . de uma a%o inoJidKel dupleJ# pode ser obserada na :igura 11& -esta figura obsera* se um corte do diagrama ternKrio :e*Cr*-i para um teor de :e constante# uma composi%ão típica de um +)& Para esta composi%ão e temperaturas de pico eleadas Aacima de .2# cerca de 1?00[CB# o material pode se tornar completamente ferrítico deido a instabilidade da austenita& XK um intenso crescimento de grão& -o resfriamento# a austenita come%a a ser formada noamente nucleando nos contornos de grão da ferrita e crescendo como placas em uma estrutura de \idmanstatten& $uantidade de ferrita formada tende a ser menor do $ue a eJistente no metal original# deido elocidade de resfriamento eleada $ue ocorre geralmente nos processos de soldagem& precipita%ão de nitretos e carbonetos no interior dos grãos de ferrita podem ocorrer# uma e $ue não possíel a difusão completa dos Ktomos de carbono e nitrogOnio em solu%ão para a austenita formada& -a :igura 11# na região ,# região da . mais pr!Jima da solda# hK um aumento do grão ferrítico# redu%ão da $uantidade de austenita e modifica%ão da sua morfologia por precipita%ão de nitreteos e carbonetos& -a região # :# caso o metal de solda apresente composi%ão similar ao metal base# a microestrutura serK similar e# serK caracteriada pela eJistOncia de grãos colunares de ferrita# típicos de região AM')E-E8+# 2001B& -a região C# submetida a temperaturas de pico inferiores a .2# mas ainda eleadas o suficiente para $ue ocorra crescimento de grão# a microestrutura serK caracteriada por crescimento de grão com menor intensidade do $ue na região ,& XaerK uma pe$uena redu%ão na $uantidade de austenita# sem mudan%a em sua morfologia AM')E-E8+# 2001B&
Fg#ra ;; Forma=)o da m!roe(tr#t#ra da (o&da de #m AID
Fonte6 Modene( 8233;:
-as regiVes de solda onde a microestrutura em sua maioria ferrítica# a tenacidade e a resistOncia corrosão podem ser preNudicadas& Caso a microestrutura apresente mais de 70L de ferrita# a solda pode se tornar susceptíel as trincas por hidrogOnio& Condi%Ves de soldagem em $ue ocorra baiJa elocidade de resfriamento# obsera*se maior tamanho de grão ferrítico na . e precipita%ão de fases fragiliantes& Em contrapartida# elocidades de resfriamento eleadas faorecerão o aumento da $uantidade de ferrita na .# traendo perda de tenacidade AM')E-E8+# 2001B&
3 METODOLOGIA 3.1 MICROSCOPIA ÓPTICA 8egundo Pereira A200
3.2 MICRODURE#A VIC(ERS ' ensaio de microdurea 4icTers constitui*se como um mtodo de anKlise de grande releância para a caracteria%ão das fases $ue integram a estrutura dos materiais APE/E+/# 200
1,8544. F
[
D + d 2
]²
onde( X4 )urea 4icTers : Carga aplicada kHgf ) )iagonal maior kmm ) )iagonal menor kmm 8erK realiado o perfil de microdurea X4 0#1 AXardness 4icTers com carga de 100gfB# e medi%Ves de 20s# e com o intuito de aaliar as altera%Ves nos alores de durea nas fases ferrita e austenita# na : e na .# mediante diferentes condi%Ves de energia de soldagem& 8erão realiadas 20 medi%Ves com interalo de 1 mm entre elas# no perfil linear ,# de acordo com es$uema ilustrado na :igura 12&
Fg#ra ;2 Med=)o de m!rod#re?a 7V
Fonte6 E&aBorado pe&o( a#tore(
