Caracterização mecânica e metalúrgica de juntas soldadas pelo processo de soldagem por fricção e mistura mecânica (SFMM) em chapas de aço API X65 cladeadas com Inconel 625

• Autor(a) principal: Landell, Renan Mensch
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/255345
• topic: Soldagem por fricção; Chapas de aço; Ligas de níquel; Friction Stir Welding (FSW); Cladded steel plates; API X65; Inconel 625; Dissimilar welding

O uso de tubos rígidos cladeados no transporte de óleo e gás garante a segurança da operação em ambientes agressivos, porém os processos convencionais de união destes tubos requerem um rígido controle a fim de reduzir os riscos de fragilização das juntas. Portanto, o presente trabalho estudou a viabilidade técnica da aplicação do processo de soldagem por fricção e mistura mecânica (SFMM), em substituição aos processos convencionais de soldagem por arco elétrico, na união de chapas de aço cladeadas. Para isso, foram utilizadas chapas de aço de API 5L X65 cladeadas por weld overlay, com Inconel 625, nas dimensões de 500 mm de comprimento, 125 mm de largura e 7 mm de espessura (4 mm de aço e 3 mm de Inconel). A soldagem por SFMM foi realizada em 2 passes, um para cada lado da chapa, com os parâmetros de soldagem iguais a 400 rpm, 8 mm/s e 50 kN para o aço API 5L X65 e para o Inconel 625 foram utilizados os parâmetros de 200 rpm, 2 mm/s e 60 kN. A norma DNV F101 (2017) foi utilizada para a qualificação das soldas e os ensaios de dureza, dobramento, tração e de CTOD foram realizados. Adicionalmente, foi realizada uma análise microestrutural tanto do metal base quanto das soldas, para a identificação das alterações impostas pelo processo de soldagem por fricção. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram que as soldas possuem uma elevada resistência mecânica, uma vez que as amostras dos ensaios de tração vieram a romper fora da região da solda e que maiores valores de dureza foram encontrados tanto na solda do lado do aço quanto do Inconel 625. Valores de dureza máximos de 341 HV e 280 HV foram encontrados na solda do Inconel 625 e da solda do aço API X65, respectivamente. Esses valores estão dentro dos limites determinados pela norma DNV F101 (2017). Além disso, no ensaio de dobramento de face e raiz da solda, não foram encontradas trincas ou descontinuidades. Por fim, o ensaio de CTOD foi realizado na temperatura de 0ºC e as seguintes regiões foram avaliadas: centro da zona de mistura do aço (ZMa), zona termicamente afetada do lado de avanço (ZTA-LA) e material base (MB) do aço API X65. Os resultados mostraram uma alta tenacidade nas regiões da solda (ZMa e ZTA-LA), com valores médios de CTOD iguais a 0,517 mm e 0,575 mm, respectivamente. O MB do aço API X65 alcançou um valor médio igual a 0,791 mm. Todas as amostras apresentaram um mecanismo de fratura dúctil por rasgamento (tearing), com a presença de shear dimples. Portanto, a partir dos resultados obtidos neste trabalho, foi possível concluir que o processo de SFMM é capaz de produzir soldas de qualidade em chapas de aço cladeadas.