Fragilização pelo hidrogênio de soldas produzidas por fricção e mistura mecânica (FSW) do aço inoxidável superdúplex UNS S32760

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Meinhardt, Cristian Pohl
• Orientador(a): Kwietniewski, Carlos Eduardo Fortis
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Aço inoxidável duplex; Soldagem; Fratura (Engenharia)
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/218194

Diversos estudos demostram que os aços inoxidáveis dúplex são fragilizados pelo hidrogênio atômico intersticialmente dissolvido. No caso das ligas bifásicas, a disposição espacial das fases e o tamanho de grão apresentam significativa influência sobre os resultados de fragilização. A fase ferrita possui uma alta difusividade, atuando como uma via favorável para a difusão do hidrogênio e consequente fragilização. No entanto, a fase austenita apresenta uma difusividade significativamente menor, agindo como uma barreira para a difusão, e assim reduzindo a fragilização dessa classe de material. Os aços inoxidáveis dúplex são geralmente aplicados onde é requerido elevada resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas. Na indústria de exploração de óleo e gás, por exemplo, é comum empregar esta classe de aço para a fabricação de tubulações e equipamentos submersos. Neste tipo de aplicação, apesar de serem aços inoxidáveis, os aços inoxidáveis dúplex recebem a proteção catódica, como método para evitar ou reduzir a taxa de corrosão. Este método de proteção, apresenta o inconveniente de formar hidrogênio atômico, sendo assim, é possível que ocorra a fragilização pelo hidrogênio adsorvido na superfície do metal. Atualmente, a técnica de união mais empregada para a fabricação de equipamentos metálicos é a soldagem por arco elétrico, ou seja, por fusão. Vale ressaltar que as juntas soldadas são regiões críticas em uma estrutura metálica, podendo reduzir localmente a tenacidade à fratura e potencializar à fragilização pelo hidrogênio. Neste contexto, um método de união alternativo, classificado como soldagem no estado sólido, e conhecido internacionalmente como Friction Stir Welding (FSW) é o objeto de estudo deste trabalho. A soldagem no estado sólido apresenta diversas vantagens em relação à soldagem convencional, como por exemplo, ausência de solidificação e menor aporte térmico. Porém, pouco se conhece sobre o comportamento da tenacidade à fratura para aços inoxidáveis dúplex soldados por FSW. Assim, este trabalho tem por objetivo avaliar a tenacidade à fratura de juntas soldadas fabricadas com o aço inoxidável superdúplex UNS S32760 pelo processo de soldagem por fricção e mistura mecânica FSW. Foi investigada, mais especificamente, a suscetibilidade do material à fragilização pelo hidrogênio produzida por proteção catódica. A junta soldada investigada foi produzida em um pórtico de ação vertical dedicado a soldagem FSW. Os corpos de prova são do tipo flexão em três pontos, sendo os entalhes posicionados no centro da zona de mistura da junta soldada. Para os ensaios no meio, o potencial de proteção catódica foi de -850 mV(Ag/AgCl). Os resultados de tenacidade à fratura da junta soldada foram comparados com os resultados obtidos no metal base (MB). Os resultados mostraram que o processo de soldagem FSW promoveu alterações significativas na microestrutura da junta, fundamentalmente na distribuição espacial das fases (tamanho, forma e disposição), no tamanho de grão e no espaçamento interaustenítico. Entende-se que estas alterações microestruturais tenham reduzido a difusividade efetiva do hidrogênio na junta soldada e, assim, aumentado a resistência da junta à fragilização produzida por este elemento. A junta soldada apresentou o menor índice de fragilização em comparação com o MB. Para as amostras fragilizadas do MB foram encontradas reduções de até 91,3% na tenacidade à fratura. Enquanto, que na junta soldada, a redução foi de 52,6%.