Influência da variação de porcentagem do gás de proteção no processo de soldagem TIG em um aço SAF 2507

Abstract

Aços Inox duplex são muito utilizados nas indústrias de petróleo e gás em locais muitos agressivos e corrosivos na forma de tubos, pois possui uma boa resistência a corrosão e mecânica e geralmente são necessários realizar a união entre eles por solda e geralmente o processo de soldagem TIG é o mais indicado. Esse trabalho tem como objetivo variar o gás de proteção durante a soldagem do aço inoxidável Super Duplex SAF 2507 no processo de soldagem TIG (GTAW), e em seguida analisar o comportamento. O aço Super Duplex SAF 2507 em forma de tubo com diâmetro externo de 25,4mm, espessura da parede de 6,4mm e diâmetro interno de 12,7mm, realizou-se o processo de soldagem TIG manual com eletrodo de Tungstênio E3 WGLa15 3.2x150mm ponta roxa, material de adição vareta de 1,6mm ER2594, com a máquina solda marca Miller Modelo CTS 280, onde para cada amostra variou-se a porcentagem de gás de proteção: CP1 98% e Nitrogênio 2%, CP2 99,99% e Nitrogênio 99,99% e Argônio e CP3 Argônio puro. Para prever a estrutura provável na Zona Fundida (ZF) fez-se uso do diagrama Schaeffler que projetou uma estrutura de 70% d Ferrita e 30 de Austenita. Para confirmar essas estruturas utilizou-se o aparelho Ferritocópio para medir a porcentagem de Ferrita região da (ZF), o CP3 apresentou uma estrutura próxima do diagrama de Schaeffler conclui-se que o diagrama só é valido para gás de proteção de 100 Argônio. O CP1 onde teve adição de 50% de N2 no gás de proteção, teve uma redução de 39% na formação da ferrita demostra que adição N2 afeta a formação de Ferrita e favorece a formação de Austenita. O CP2 onde teve 2% N2 de apresentou uma redução de 16% Ferrita e uma estrutura de 54,6 % de Ferrita e 45,4 % de Austenita, valores aceitáveis para a norma de soldagem de Inox Duplex 9 Norsok M-650 25 Cr Duplex SS – 6Mo Tubes – Autenitic Stainless Steel, Type 6Mo valor de 35 a 55% de Ferrita). A microestrutura do metal de base dos corpos de prova, a ordem dos grãos de ferrita e austenita orientam a direção da laminação. Já microestrutura da (ZF) dos corpos de provas do aço SAF2507, com ataque eletrolítico ácido oxálico 10%. As áreas claras é a fase Austenítica e as regiões escuras a ferrita, todos CPS apresentam uma estrutura dendrítica. Também é possível observar morfologias Idiomórfica, Alotriomórfica e Widmanstatten, que é favorecida pela velocidade de resfriamento associado ao aporte térmico.Com base em tudo estudado pode concluir que quando se faz mistura de Argônio com Nitrogênio, ocorre redução da formação de Ferrita e favorece a formação de Austenita, há uma queda dos valores de dureza na zona fundida, pois o Nitrogênio isola a passagem da corrente e tensão diminuindo o calor durante a soldagem quando comparado com a proteção de Argônio puro. Com a adição de 50 de nitrogênio na mistura da proteção o valor de Ferrita muito abaixo do aceitado pela norma. Sugerindo que é viável utilizar uma mistura de 40 a 2 % de Nitrogênio com Argônio.

The duplex stainless steels are widely used in the oil and gas industries in very aggressive and corrosive places in the form of pipes, as it has good corrosion and mechanical resistance and it is usually necessary to perform the union between them by welding and generally the TIG welding process is the most suitable. This work aims to vary the shielding gas during the welding of Super Duplex SAF 2507 stainless steel in the TIG welding process (GTAW), and then analyze the behavior. The Super Duplex steel SAF 2507 in the form of a tube with an external diameter of 25.4mm, wall thickness of 6.4mm and internal diameter of 12.7mm, the manual TIG welding process was carried out with a Tungsten electrode E3 WGLa15 3.2x150mm purple tip, 1.6mm rod ER2594 addition material, with a Miller Model CTS 280 welding machine, where the percentage of shielding gas was varied for each sample: CP1 98% and Nitrogen 2%, CP2 99,99% and Nitrogen 99,99% and Argon and CP3 Pure Argon. To predict the probable structure in the Fused Zone (ZF) the Schaeffler diagram was used, which projected a structure of 70% d Ferrite and 30% Austenite. To confirm these structures, the Ferritocopio device was used to measure the percentage of Ferrite in the (ZF) region, CP3 presented a structure close to the Schaeffler diagram. It is concluded that the diagram is only valid for shielding gas of 100 Argon. CP1, where 50% of N2 was added to the shielding gas, had a 39% reduction in the formation of ferrite, demonstrating that the addition of N2 affects the formation of Ferrite and favors the formation of Austenite. The CP2 which had 2% N2 showed a reduction of 16% Ferrite and a structure of 54.6% Ferrite and 45.4% Austenite, acceptable values for the welding standard of Inox Duplex 9 Norsok M-650 25 Cr Duplex SS – 6Mo Tubes – Authentic Stainless Steel, Type 6Mo (35 to 55% ferrite value). The microstructure of the base metal of the specimens, the order of the ferrite and austenite grains guide the rolling direction. Already microstructure of (ZF) of specimens of steel SAF2507, with electrolytic attack Oxalic acid 10%. The light areas are the austenitic phase and the dark regions are the ferrite, all CPS have a dendritic structure. It is also possible to observe Idiomorphic, Allotriomorphic and Widmanstatten morphologies, which is favored by the cooling speed associated with the thermal input. With Austenite, there is a drop in hardness values in the molten zone, as Nitrogen isolates the passage of current and voltage, reducing heat during welding when compared to the protection of pure Argon. With the addition of 50% of nitrogen in the protection mixture, the Ferrite value is well below that accepted by the standard. Suggesting that it is feasible to use a mixture of 40 to 2% of Nitrogen with Argon.