Análise de difusividade térmica em aço duplex UNS S32304 submetido a diferentes processos de soldagem TIG e tratamento térmico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bolsanello, Marilia Fernandes
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9815
Resumo: Thermal diffusivity of UNS S32304 stainless steel was evaluated with the purpose ofaggregate knowledge to the development of the radioactive material transportation containment receptacles project.The Flash Lased Method was used, which is based on unidimensional thermal diffusivity equation analytical solution. A carbon dioxide laser with Gaussian profile was used, with 10−6wavelength, 10√22⁄intensity and 10√22⁄diameter.A sample of material was analyzed as received, in order toobtain a reference diffusivity value, and to compare with the value provided by the supplier, which ensured the method effectiveness. Thereafter, a sample welded by TIG autogenous process, with argon shield gas, was tested to analyze the welding process influence under thermal diffusivity. A sample welded by the same procedure, but heat treated under 600 °C for 8 hours and cooled by air was also analyzed, to evaluate the effect of these steels exposure to high temperatures after welding. To do so, in both welded samples, points with variable distance to sample middle were taken, including molted zone, heat affected zone and base metal. Finally, obtained results were compared to previous optical microscopy, ray X diffraction characterization, micro hardness and residual stresses analysis. It could be observed that thermal diffusivity was affected not only by welding process but also by heat treatment. Most of the points presented reduced thermal diffusivity, assigned to a material thermal conductive reduction, harmful for the use in question, once it will respond slowly to thermal changes. The heat treated sample presented diffusivity values closer to the material as received, qualitative similar results were also observed on residual stresses tests, where thermal treatment equalized materials stress state. Besides that, the molting zone point, at the sample only welded, presented a thermal diffusivity value above the one founded at base metal, which can be related to structural changes caused by heating. Nevertheless, those are partial conclusions, reinforcing the need of deeper studies concerning stainless steel UNS S32304 thermal diffusivity.
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Thereafter, a sample welded by TIG autogenous process, with argon shield gas, was tested to analyze the welding process influence under thermal diffusivity. A sample welded by the same procedure, but heat treated under 600 °C for 8 hours and cooled by air was also analyzed, to evaluate the effect of these steels exposure to high temperatures after welding. To do so, in both welded samples, points with variable distance to sample middle were taken, including molted zone, heat affected zone and base metal. Finally, obtained results were compared to previous optical microscopy, ray X diffraction characterization, micro hardness and residual stresses analysis. It could be observed that thermal diffusivity was affected not only by welding process but also by heat treatment. Most of the points presented reduced thermal diffusivity, assigned to a material thermal conductive reduction, harmful for the use in question, once it will respond slowly to thermal changes. The heat treated sample presented diffusivity values closer to the material as received, qualitative similar results were also observed on residual stresses tests, where thermal treatment equalized materials stress state. Besides that, the molting zone point, at the sample only welded, presented a thermal diffusivity value above the one founded at base metal, which can be related to structural changes caused by heating. Nevertheless, those are partial conclusions, reinforcing the need of deeper studies concerning stainless steel UNS S32304 thermal diffusivity.De modo a agregar conhecimento ao desenvolvimento do projeto de receptáculos de contenção para transporte de substâncias radioativas, o aço inoxidável UNS S32304 foi avaliado em diferentes condições de soldagem e tratamento térmico. Foram preparadas amostras de aço como recebido, e também tratadas termicamente a 600°C por 8 horas com resfriamento em ar, com o objetivo de avaliar o efeito da exposição desse aço a elevadas temperaturas. Após, amostras de material como recebidos foram soldadas pelo processo autógeno TIG com proteção de duas atmosferas diferentes: apenas argônio, e uma mistura de 98% de argônio e 2% de nitrogênio, para a avaliar os efeitos da adição desse gás na reestruturação da estrutura ferrítica-austeníftica do aço duplex após o resfriamento da solda. Uma amostra soldada também foi tratada com os mesmos parâmetros citados, para a avaliação da influência do aquecimento na estrutura soldada. As amostras foram submetidas a avaliação do teor de ferrita, microdureza e microestrutura do material. Além disso, as amostras de material como recebido e apenas tratadas foram avaliadas por difratometria de raios X para a obtenção da tensão residual, e o perfil de tensão residual das amostras é apresentado para as fases ferrítica e austenítica. Por fim, as amostras apenas soldada com argônio e soldada com argônio e tratada termicamente a 600°C foram submetidas à avaliação da difusividade térmica pelo método Flash laser, que se baseia na solução analítica da equação de difusão térmica unidimensional. Foi utilizado um laser de dióxido de carbono e perfil gaussiano, com comprimento de onda igual a 〖10〗^(-6) m, de intensidade 10√2 W⁄m^2 e diâmetro igual a 2 mm. Verificou-se que o tratamento térmico influencia diretamente na difusividade térmica do aço, e ainda que tanto o tratamento térmico quanto o gás de proteção influenciam no perfil de tensões das diferentes fases do aço.TextBOLSANELLO, Marilia Fernandes. Análise de difusividade térmica em aço duplex UNS S32304 submetido a diferentes processos de soldagem TIG e tratamento térmico. 2016. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2016.http://repositorio.ufes.br/handle/10/9815porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFESBRCentro TecnológicoFlash laserThermal diffusivityUNS32304 stainless steelIG weldingHeat treatmentResidual stressRay X diffractionDifusividade térmicaAço inoxidável duplex UNS32304Soldagem TIGDifusividade termicaAço inoxidávelSoldagemAço - Tratamento térmicoRaios X - DifraçãoTensões residuaisEngenharia Mecânica621Análise de difusividade térmica em aço duplex UNS S32304 submetido a diferentes processos de soldagem TIG e tratamento térmicoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALMarilia Fernandes Bolsanello.pdfapplication/pdf3214990http://repositorio.ufes.br/bitstreams/e50fc8fc-aa95-4039-a9b7-329d52f2f270/download049057aa8f6124cbe603f0eeea20f6c2MD5110/98152024-07-17 16:59:24.607oai:repositorio.ufes.br:10/9815http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T17:59:35.290090Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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