Avaliação experimental e numérica da soldabilidade dos aços inoxidáveis duplex 2205 e superduplex 2507 - Almeida, Darlene Souza da Silva (2022)
O sustentável crescimento na utilização de aços inoxidáveis na indústria de energia, principalmente no setor de óleo e gás, tem motivado o estudo e desenvolvimento desta classe de materiais no que diz respeito às propriedades mecânicas e de resistência à corrosão e, principalmente, à manutenção de tais propriedades nas juntas soldadas destes materiais. Visando alcançar um melhor entendimento sobre a soldabilidade dos aços inoxidáveis bifásicos ferrítico-austeníticos que vêm tomando lugar dos aços inoxidáveis austeníticos em muitas aplicações industriais, este trabalho teve como objetivo avaliar a influência do aporte térmico de soldagem e da composição química do gás de proteção sobre a microestrutura da zona termicamente afetada (ZTA) e zona fundida (ZF) e sobre o dimensionamento do cordão de solda dos aços inoxidáveis duplex 2205 e superduplex 2507. Para isso, chapas destes dois materiais foram soldadas pelo processo GMAW (Gas Metal Arc Welding) com corrente pulsada utilizando três níveis de aporte térmico (0,6; 1,7 e 2,9 kJ/mm para o AID 2205 e 0,5; 1,5 e 2,2 kJ/mm para o AISD 2507) e, ainda, utilizando dois diferentes gases de proteção para o AISD 2507. Um modelo baseado nas equações de transporte de calor (solucionadas pelo método de volumes finitos) foi utilizado para simular a soldagem do AISD 2507. Resultados numéricos comparados a resultados experimentais atestaram a capacidade do modelo em prever o histórico térmico das chapas durante a soldagem. A caracterização microestrutural das juntas soldadas realizada por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura mostrou que: maiores aportes térmicos levaram à maior formação de austenita na ZF; a utilização de gás de proteção contendo nitrogênio mostrou-se efetiva para elevação da fração de austenita na ZF das juntas de AISD 2507, levando a diferenças de até 17,9 pontos percentuais; na ZTA, a elevação do aporte térmico resultou em maior crescimento de grão; baixos aportes térmicos (0,6 kJ/mm para o AID 2205 e 0,5 kJ/mm para o AISD 2507) levaram à precipitações de nitretos de cromo na ZTA e ainda, para o AISD 2507 soldado com gás contendo nitrogênio, a precipitação ainda ocorreu para o aporte de 1,5 kJ/mm. Observou-se que a geometria dos cordões de solda foi controlada pelos parâmetros de pulso de corrente impossibilitando a avaliação da influência do gás de proteção sobre esta.