Efeitos da Taxa de Resfriamento na Soldagem do Aço API 5L-X80

Abstract

Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite uso, distribuição e reprodução em qualq'uer meio, sem restrições desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado. Resumo: Uma das principais razões para o desenvolvimento do aço API 5L-X80 foi seu uso em Regiões Polares, onde se faz necessário alta tenacidade em baixas temperaturas. Neste trabalho foi estudado o efeito da taxa de resfriamento na soldagem sobre as propriedades mecânicas e metalúrgicas deste tipo de aço. Estas diversas taxas de resfriamento simulam também diversas energias de soldagem. As diferentes taxas de resfriamento foram obtidas através de cinco distintos pré-aquecimentos. A temperatura de interpasse foi igual à temperatura de pré-aquecimento de cada uma das juntas em duplo V com face de raiz, sendo as soldagens robotizadas realizadas por arco elétrico com gás de proteção e eletrodo consumível ("Metal Active Gas" -MAG), arame maciço com resistência mecânica equivalente ("matching") ao metal base e gás de proteção composto de 75% Ar e 25% CO 2 . Para análise das juntas soldadas foram utilizados microscópio de luz e microscópio eletrônico de varredura (MEV), bem como ensaios mecânicos de tração, dobramento, impacto (Charpy-V) e dureza (Vickers). Os resultados dos testes mecânicos foram satisfatórios e apresentaram correlação com as análises metalúrgicas. As juntas apresentaram alta resistência ao impacto (Charpy-V) em temperaturas de teste de até -40 °C.Palavras Chave: Soldagem; API 5L-X80; Taxas de resfriamento; Propriedades mecânicas. Cooling Rate Effects in the Welding of API 5L-X80 SteelAbstract: One of the main reasons for the development of the API 5L-X80 steel was its utilization in Polar Areas where a relatively high toughness in low temperatures is needed. The present work aimed at studying the welding cooling rate effects on the mechanical and metallurgical properties of this type of steel. These various cooling rates also simulate various heat input's. These different cooling rates were obtained through five distinct pre-heatings. The interpass temperature was the same of the pre-heating temperature presented by each one of the double V joints with root face; being the robotics weldings itself performed through gas metal arc welding (GMAW), using solid wire with matching mechanical resistance, and as a shielding gas a mixture of 75% Ar and 25% CO 2 . In order to analyze the welded joints, light microscope and scanning electron microscope (SEM) were utilized, as well as mechanical tests, such as tension, bending, impact (Charpy-V) and hardness (Vickers). The results of such mechanical tests were satisfactory and suitable correlated with the metallurgical analyses. The joint presented a high Charpy-V impact resistance in testing temperatures up to -40 °C.

Effect of Different Cycles of Thermal Fatigue in Steel Metallurgical Aspects ASTM SA-516 Grade 60

“…EDS of the Perlita islands did not identify the presence of alloying elements that could "anchor" the austenitic grain size, or that could minimize the effect of diffusional transformations in the steel (Cozza et al, 2019). The residence time at high temperatures, followed by differences in cooling rates, can cause significant microstructural changes (Moojen et al, 2015). It also verified in this region the presence of tempered martensite of medium carbon, martensite will most likely be self-tempering, because it formed at high temperatures, allowing a partial tempering in the continuation of the cooling thus verified with the test of microhardness (Cozza et al, 2019).…”

Taxa de resfriamento na soldagem: um novo entendimento.

“…Poder-se-ia imaginar que a energia liberada na transformação não teria efeito significativo nos ciclos térmicos de soldagem. No entanto, conforme observado na literatura [43,44], é possível visualizar o efeito em ciclos térmicos experimentais da liberação de energia causada por uma transformação de fase, conforme mostra a Figura 2.16. Fica evidente que, a utilização da Hipótese IV, pode ser fonte de erros quando se comparam ciclos térmicos reais aos simulados teoricamente.…”

“…Por exemplo, escolhendo-se como fator o produto × (calor específico volumétrico), diferentes materiais teriam que ser utilizados nos ensaios, escolhendo-se a espessura da chapa , diferentes espessuras de chapas seriam necessárias. Por fim, foram escolhidos como fatores a potência do arco , a velocidade de soldagem e a espessura da chapa44 .Após a escolha dos fatores, seguiu-se para a próxima etapa, a determinação da quantidade de níveis (em função do DOE) e os seus respectivos valores máximos e mínimos. Havendo uma restrição em relação aos valores dos níveis, para cada43 Surgiu com os trabalhos de E. H. Moore, em 1920, tendo sido formalizada, em 1956, por Penrose[107], conforme descrito na literatura[108,109].…”

“…Vale citar que Box e Wilson[86] utilizaram a matriz pseudo-inversa em seus estudos, em 1951, anteriormente à formalização de Penrose. Curiosamente, a matriz pseudo-inversa costuma ser omitida em diversos estudos que se utilizam de técnicas de DOE 44. Escolheu-se como um fator somente após a verificação da disponibilidade de diferentes espessuras com o fornecedor, visto que usinar a chapas para as espessuras requeridas poderia ter impactos não desejados, como variação da propriedade de dureza, elevados custos, entre outros não previstos.ensaioEncontrou-se que para a realização satisfatória do processo de soldagem, os valores de deveriam ficar entre 3 kW e 4 kW, resultando em um espaçamento de 0,2 kW entre os níveis.…”