Fracture toughness of ISO 3183 X80M (API 5L X80) steel friction stir welds

Santos, Tiago Felipe de Abreu; Hermenegildo, Tahiana Francisca da Conceição; Afonso, Conrado Ramos Moreira; Marinho, Ricardo Reppold; Paes, Marcelo Torres Piza; Ramírez, Antonio J.

doi:10.1016/j.engfracmech.2010.07.022

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“…Os corpos de prova de dobramento mostraram-se isentos de descontinuidades e os de tração fraturaram no metal de base, como ilustra a Figura 10, com o limite de resistência superior ao valor mínimo de 621 MPa, requerido por norma, porém inferior ao medido para metal de base, conforme Tabela 2. O rompimento dos corpos de prova de tração no metal de base foi associado à presença preponderante de microestruturas bainíticas (bainita granular, ferrita bainítica), observadas na zona termicamente afetada e na zona misturada, o que elevou a resistência mecânica da junta, favorecendo assim a ruptura dos corpos de prova no metal de base conforme estudo realizado previamente [15].…”

Section: Ensaios Mecânicosunclassified

Desenvolvimento dos Parâmetros do Processo de Soldagem por Atrito com Pino Não Consumível para o Aço de Alta Resistência e Baixa Liga ISO 3183 X80M

Hermenegildo

Silva

et al. 2017

Soldag. insp.

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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 qualquer meio, sem restrições desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado. Development of Friction Stir Welding Process Parameters for the High Strength Low Alloy Steel ISO 3183 X80MAbstract: It is known that welding and rotational speeds, axial force, the inclination angle, and the tool design are the main independent input variables which are used to control the process of friction stir welding, and the heat generation rate and cooling, force in the welding direction and torque are the response variables that will change the microstructural evolution and mechanical performance of the welded joint. In this work, the behavior of these input and response variables aiming the development of friction stir welding process applied to steel API 5L X80 (ISO 3183 X80M) steel were studied. For this purpose, plates with 12 mm thick were welded by two passes using polycrystalline cubic bore nitrite tool. It was observed that, while keeping the welding speed constant, an increase in spindle speed and /or axial force, tends to reduce the reactive forces and the torque acting during the process by increasing of the heat generation rate. Otherwise, keeping spindle speed and axial force constants, the welding speed rising the forces and torque, allowing the welding speed plays a significant role in the heat generation rate during the process.Key-words: Process variables; Friction stir welding; Mechanical performance. IntroduçãoEste estudo teve como base o aço ARBL ISO 3183 X80M, produzido no Brasil pelo processo termomecânico TMCP (Thermomechanically Controlled Processing), sem resfriamento acelerado, microligado com nióbio, vanádio e titânio para refinamento de grão e endurecimento por precipitação [1,2]. O aço comercial ISO 3183 X80M, equivalente ao aço (API) 5L X80, tem uma microestrutura composta por ferrita poligonal, bainita e perlita degenerada o que lhe garante propriedades mecânicas elevadas, boa tenacidade e soldabilidade [3]. Esta combinação de propriedades tornou mais relevante a classe do aço X80 nas operações de transporte de óleo e gás, o que vem aumentando a demanda por pesquisas visando o desenvolvimento de processos de soldagem mais eficientes.

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Section: Ensaios Mecânicosunclassified

Desenvolvimento dos Parâmetros do Processo de Soldagem por Atrito com Pino Não Consumível para o Aço de Alta Resistência e Baixa Liga ISO 3183 X80M

Hermenegildo

Silva

et al. 2017

Soldag. insp.

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“…Entretanto, manter essa microestrutura durante os processos convencionais de soldagem não é trivial, já que processos convencionais por fusão geram a transformação da matriz ao promover o crescimento significativo dos grãos de ferrita e a transformação do constituinte MA [18]. O processo de SAPNC tem permitido alcançar microestruturas similares atingindo excelentes propriedades mecânicas e, para algumas condições, aumento da resistência mecânica como consequência do refinamento do tamanho de grão e formação de microestruturas tais como bainita granular e ferrita, como no caso do aço ISO 3183 X80M [19]. Manter ou melhorar o comportamento mecânico das juntas soldadas é o sucesso de processo SANPC; no entanto a obtenção de juntas consolidadas com penetração completa, bem como uma mesa suporte, que resista às altas cargas e temperaturas envolvidas no processo, é uma necessidade.…”

Section: Soldagem De Aços Baixa Liga Alta Resistênciaunclassified

“…A tensão limite de resistência à tração para o aço soldado com 500 rpm foi (646 ± 8) MPa, ligeiramente inferior aos 686 MPa do metal de base [19,20], todavia superior aos 621 MPa requerido pela norma ISO 3183 [21]. Ensaios de dobramento segundo a mesma norma indicaram ausência de descontinuidades.…”

Section: Figura 5 Macrografia Da Junta Soldada Em Dois Passes Do Açounclassified

Desenvolvimento de sistema de apoio com depósito cerâmico para soldagem e processamento por atrito com pino não consumível

Santos

Hermengildo³

et al. 2014

Soldag. insp.

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Resumo Palavras-chave: Soldagem e processamento por atrito com pino não consumível; mesa de apoio; penetração total. Abstract:Usually, the workpiece is deformed during the friction stir welding, due to high applied loads. Consequently, fully and consolidated friction stir welded joints as well as tools life time can be affected promoting unscheduled manufacturing stops which favorites decreasing the welding productivity. Furthermore, the workforce is dislocated to not predicted maintenance steps. This work proposes the development of a special ceramic backing to joining and processing material using FSW technologies. Four ceramic deposits were tested over a steel plate , which allowed selecting those with less porosity and, thus, better strength. This backing allowed to obtain full penetration welds for duplex stainless steels, to resist high forces during engage for high strength low alloy steels and to obtain consolidated aluminum-steel dissimilar joints. For the last one, there was not adherence of the soft material in workpiece. In addition, the ceramic backing allowed confine the heat and plasticized metal, as well as developing established welding parameters.

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“…This thermocouple did not provide the exact tool temperature at the interface with the processing material within the stir zone. However, due to the high thermal conductivity of PCBN, it provided comparative values for different welding parameters and final microstructures 40,41 .The thermocouples in the tool reached temperatures that were not higher than 860 ºC. The force in the welding direction did not exceed 10 kN at any time during welding (Table 2), which reduced the likelihood of breaking the tool (which had a maximum load capacity of approximately 15 kN, according to the manufacturer).…”

Section: Unsmentioning

confidence: 99%

Friction stir welding of duplex and superduplex stainless steels and some aspects of microstructural characterization and mechanical performance

et al. 2016

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Friction stir welding was used to produce butt joints on 6 mm thick plates of UNS S32101 lean duplex stainless steel, S32205 duplex stainless steel, and S32750 and S32760 superduplex stainless steels. Fully consolidated joints were achieved, with full penetration, using heat input of 1.37-1.50 kJ/mm. Specimens submitted to tensile testing performed perpendicular to the welding direction showed failure on the base metal, reflecting better mechanical performance of the welded joints. Furthermore, tensile testing along the joints revealed higher yield and tensile strengths in all cases, as well as increased elongation. Microstructural evaluation showed that there was pronounced grain refinement in the welded joints of all the materials studied, achieving grain sizes as small as 1 µm. The differences in the ferrite and austenite grain sizes in the stir zone, such as the degree of grain refinement, could be explained by the combination of dynamic recrystallization of austenite during the welding process and the recrystallization and growth of the ferrite grains, promoted firstly by the severe deformation and secondly by the high temperature inherent to the FSW process. Superduplex stainless steel FSW joints were more able to maintain a balanced microstructure, compared to conventional and lean duplex stainless steels, due to greater homogeneity of recrystallization in the welded joint.

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Fracture toughness of ISO 3183 X80M (API 5L X80) steel friction stir welds

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Desenvolvimento dos Parâmetros do Processo de Soldagem por Atrito com Pino Não Consumível para o Aço de Alta Resistência e Baixa Liga ISO 3183 X80M

Desenvolvimento dos Parâmetros do Processo de Soldagem por Atrito com Pino Não Consumível para o Aço de Alta Resistência e Baixa Liga ISO 3183 X80M

Desenvolvimento de sistema de apoio com depósito cerâmico para soldagem e processamento por atrito com pino não consumível

Friction stir welding of duplex and superduplex stainless steels and some aspects of microstructural characterization and mechanical performance

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