soldagem de aços inoxidáveis duplex AID SAF 2205 utilizando o processo Metal Active Gas (MAG) ainda tem poucos dados e referências, estes aços são conceituados devido ao seu equilíbrio entre resistência mecânica e à corrosão, resultado de sua microestrutura composta por austenita e ferrita. A soldagem dos aços inoxidáveis duplex exige um controle de aporte térmico, da composição química do metal de adição e gás de proteção. Mínimas mudanças em parâmetros e composição dos consumíveis podem afetar diretamente a estrutura formada na região da solda. Neste trabalho, o objetivo foi estudar a influência da utilização do processo de soldagem MAG com diferentes energias aplicadas ao AID SAF 2205, sobre a resistência à corrosão das amostras resultantes. Foram usados quatro valores de energias de soldagem, entre 0,6 e 1,1 kJ/mm, sendo a maior energia limitada à espessura das chapas, que era de 5 mm. Quando foi analisada a microestrutura formada na região da solda, a quantificação de ferrita na zona afetada pelo calor apresentou uniformidade nas amostras, independendo da energia de soldagem. Contudo, a quantidade de ferrita no metal de solda diminuiu à medida que a energia aumentou. A precipitação de nitretos de cromo foi observada no interior de alguns grãos de ferrita e/ou próximo a regiões com austenita secundária intragranular. Os perfis de microdureza Vickers não apresentaram nenhum valor acima de 300 HV, e nenhum comportamento diferenciado de acordo com área de indentação. A resistência à corrosão não apresentou mudanças consideráveis, o metal base e as regiões da solda nas quatro condições se comportaram de forma muito similar. Os ensaios de imersão em cloreto férrico, seguindo a ASTM G48, permitiram observar a formação de pites, mas a quantidade e densidade destes não pode ser associada a uma região da solda específica ou variação de energia de soldagem. Os valores de parâmetros eletroquímicos, OCP, ECORR, e EPIT, após os ensaios de polarização potenciodinâmica de acordo com a ASTM G5, tiveram pouca variação, mostrando um comportamento em corrosão similar para o metal base e para os metais de solda das quatro diferentes condições de energia de soldagem empregadas. / Welding of AID SAF 2205 duplex stainless steels using the Metal Active Gas (MAG) process still has few data and references, these steels are conceptualized due to their balance between mechanical resistance and corrosion, resulting from their microstructure composed of austenite and ferrite. The welding of duplex stainless steels requires a control of the thermal input, the chemical composition of the addition metal and the shielding gas. Minimal changes in parameters and composition of consumables will directly affect the structure formed in the region of the weld. In this work, the objective was to study the influence of the MAG welding process with different energies applied to AID SAF 2205, on the corrosion resistance of the resulting samples. Four values of welding energies were used, between 0.6 and 1.1 kJ / mm, with the greatest energy limited to the thickness of the plates, which was 5 mm. When the microstructure formed in the region of the weld was analyzed, the quantification of ferrite in the zone affected by the heat showed uniformity in the samples, independent of the welding energy. However, the amount of ferrite in the weld metal decreased as the energy increased. The precipitation of chromium nitrides was observed in the intermetallic was associated with grain boundaries α / γ, inside some ferrite grains, close to regions with secondary intragranular austenite. The Vickers microhardness profiles showed no value above 300 HV, and no behavior differed according to the indentation area. The corrosion resistance did not change considerably, the base metal and the regions of the weld in the four conditions behaved very similarly. Ferric chloride immersion assays, following ASTM G48, allowed to observe the formation of pites, but the amount and density thereof can not be associated with a specific weld region or weld energy variation. The values of electrochemical parameters, OCP, ECORR, and EPIT, after the potentiodynamic polarization tests according to ASTM G5, showed little variation, showing a similar corrosion behavior for the base metal and the solder metals of the four Different welding energy conditions employed.

No presente trabalho foram estudados os fenômenos de encruamento e, principalmente, a formação e reversão da martensita alfa-linha (a\', cúbica de corpo centrado, CCC, ferromagnética) induzida por deformação em um aço inoxidável dúplex UNS S31803 e um super dúplex UNS S32520. Inicialmente, as microestruturas dos dois materiais na condição solubilizada foram caracterizadas com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural. Foram determinadas fração volumétrica, estrutura cristalina, composição química, tamanho e morfologia das duas fases (ferrita e austenita). Posteriormente, os dois aços foram deformados por dois métodos: a laminação a frio, dividida em vários estágios, com menores graus de deformação e a limagem, sendo que o cavaco limado resultante apresenta altos graus de deformação. Algumas amostras deformadas foram recozidas. Os fenômenos de encruamento, formação e reversão de martensita induzida por deformação na austenita, recuperação, recristalização da austenita e da ferrita no cavaco limado foram estudados predominantemente por difratometria de raios X e usando o método de Rietveld. A difratometria de raios X também foi utilizada para determinação das microdeformações residuais e tamanhos de cristalito (subgrão), calculadas a partir do alargamento dos picos de difração causado pelas deformações. Desta forma, puderam-se comparar os níveis de deformação da laminação e limagem. Qualitativamente, a formação e reversão da martensita induzida por deformação também foi estudada por meio de medidas magnéticas utilizando-se dados de saturação magnética das curvas de histerese obtidas com o auxílio de um magnetômetro de amostra vibrante. Observou-se que para o aço inoxidável dúplex, tanto a laminação quanto a limagem causaram a formação de martensita induzida por deformação e para o aço inoxidável super dúplex, apenas a limagem promoveu essa transformação. Em comparação com o aço dúplex, o aço super dúplex apresentou maior resistência à formação de martensita induzida por deformação, pois apresenta uma austenita mais rica em nitrogênio e uma maior propensão à formação de fase sigma durante o recozimento, pois apresenta uma ferrita mais rica em cromo e nitrogênio. / In the present work the phenomena of strain hardening, formation and reversion of the strain induced alpha-prime martensite (a\', body centered cubic, BCC, Ferromagnetic) in an UNS S31803 duplex and UNS S32520 super duplex stainless steels have been studied. Firstly, the microstructures of both materials in the solution annealed condition were characterized with the aid of several microstructural analysis complementary techniques. The volume fraction, crystalline structure, chemical composition, size and morphology of the two phases (ferrite and austenite) have been determined. Further, both steels were deformed by two methods: cold rolling, divided into several stages, with lower strain levels than filing, which the chips resulting had higher strain levels. The phenomena of strain hardening, formation and reversion of strain induced martensite in the austenite phase, recovery and recrystallization of austenite and ferrite phases have been studied, mainly using X-ray diffraction and the Rietveld method. X-ray diffraction was also used to determine the residual microstrain and crystallite size (sub grain), calculated from the diffraction peak broadening caused by straining. Thus, the levels of cold rolling and filing strains could be compared. Qualitatively, the formation and reversion of strain induced martensite was also studied by magnetic measurements using data from magnetic saturation of hysteresis curves obtained with the aid of a vibrating sample magnetometer. It has been observed that for the duplex stainless steel, both filing as well as cold rolling promoted strain induced martensite. On the other hand, for the super duplex stainless steel, just filing promoted this transformation. In the comparing with duplex, the super duplex stainless steel austenite is more stable that is why is richer in nitrogen, so, the strain induced martensite formation is more difficult. The easier sigma phase precipitation during annealing as well in the super duplex stainless steel is due higher levels of chrome and molybdenum than the duplex stainless steel.

Aços inoxidáveis duplex (AID) são materiais amplamente utilizados para uma grande variedade de aplicações desde a indústria química, de alimentos, petroquímica, naval, farmacêutica, energia nuclear e em muitos outros campos devido à combinação de suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Particularmente na indústria petroquímica, os aços AID’s são muito utilizados como materiais estruturais para a construção de gasodutos que transportam altos volumes de CO2 e na confecção das camadas internas dos tubos flexíveis (oleodutos offshore), utilizadas na produção de óleo. A soldagem a arco dos AID’s pode acarretar, dependendo das taxas de resfriamento envolvidas, a formação de precipitados de segunda fase que degradam suas propriedades mecânicas. Um processo alternativo para evitar o problema de precipitação de fases indesejáveis é a utilização do processo de soldagem/reparo por fricção com pino consumível (SFPC). O objetivo do presente trabalho é a caracterização metalúrgica e mecânica de juntas de solda de aço inoxidável duplex UNS S31803 obtidas através dos processos SFPC e de soldagem de costura por fricção (SCF). Na soldagem SCF, o objetivo do estudo foi a verificação da influência do passo de soldagem na formação e alteração das estruturas e nas propriedades mecânicas. Os resultados dos ensaios foram comparados com as propriedades obtidas do material base (MB) “como recebido”. A partir das juntas soldadas obtidas por fricção, foram extraídos corpos de prova para ensaios de microtração e Charpy para avaliação da resistência mecânica e da resistência ao impacto. Análises da microestrutura em microscopia ótica (MO) e perfis de microdurezas ao longo da região de solda também foram realizadas. Verificou-se que os processos de soldagem SFPC e SCF provocam um intenso refinamento de grão na zona de mistura (região da interface entre material do pino e da base), modificando a estrutura lamelar de grãos alongados da matriz ferrítica/austenítica, ocasionado por uma ação conjunta de aquecimento e deformação plástica oriunda do processo de solda por fricção. Os resultados dos ensaios de microtração indicam que as juntas soldadas aumentaram sua resistência mecânica com relação ao material base, fato que se deve ao aumento da quantidade da ferrita na zona termomecanicamente afetada (ZTMA), à formação de nitretos de cromo no centro dos grãos ferríticos e ao refino de grão. O aumento da quantidade de ferrita na ZTMA ocorre devido às altas taxas de resfriamento envolvidas no processo de soldagem e verificados por análise térmica. As elevadas taxas de resfriamento dificultam a difusão do nitrogênio que tem um importante papel no equilíbrio de fases da estrutura duplex (ferrita-austenita), na soldagem. O nitrogênio aprisionado no interior do grão ferrítico produz nitretos de cromo deixando de agir como elemento gamagênico aumentando a quantidade da fase ferrita. As juntas soldadas verificadas apresentaram tenacidade aceitável de acordo com o exigido pela norma ASTM A923. / Duplex stainless steels (DSS) are materials widely used for a variety of applications from the chemical, food, petrochemical, marine, pharmaceutical, nuclear industry and other fields due to the combination of their excellent mechanical properties and corrosion resistance. Particularly in the petrochemical industry, the DSS’s steels are extensively used as structural materials for the construction of gas pipelines that carry high volumes of CO2 and making the inner layers of flexible pipes (pipelines offshore) used in offshore oil production. The arc welding of DSS's can lead, depending on cooling rates involved, the formation of second phase precipitates which degrade their mechanical properties. An alternative method to avoid the problem of precipitation of unwanted phase is to use the welding process Friction Hydro Pillar Processing (FHPP). The aim of this work is the metallurgical and mechanical characterization of joints welds of UNS S31803 duplex stainless steel obtained through FHPP processes and Friction Taper Stitch Welding (FTSW). In FTSW welding, the objective of the study was to verify the influence of the welding step on the formation and alteration of structures and mechanical properties. The test results were compared with the properties of the obtained base material "as received". From the welds joints obtained by friction welding, specimens for microtensile testing and charpy were extracted to evaluate the mechanical strength and toughness. Microstructural analysis in optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and microhardness profiles along the weld region were also performed. It was found that the welding process FHPP and FTSW causes an intense grain refinement in bonding zone, modifying the lamellar structure of elongate grains of matrix ferritic/austenitic, caused by action of heating and plastic deformation arising from the welding process by friction. The results of the microtensile tests indicate that the welded joints increased their mechanical resistance with respect to the base material, due to the increase in the amount of the ferrite in the thermomechanically affected zone (ZTMA), the formation of chromium nitrides in the center of ferritic grains and grain refining. The increase in the amount of ferrite in the ZTMA occurs due to the high cooling rates involved in the welding process and verified by thermal analysis. The high cooling rates difficult the nitrogen diffusion, which plays an important role in the phase equilibrium of the duplex structure (ferrite-austenite) in welding. The nitrogen trapped inside the ferritic grain produces chromium nitrides ceasing to act as gamogenic element by increasing the amount of the ferrite phase. The welds joints verified also had acceptable ductility and toughness according required by standard ASTM A923.

Os aços inoxidáveis duplex (AIDs) são materiais com um excelente desempenho tanto mecânico como à corrosão. Inúmeras pesquisas tem sido desenvolvidas para aprimorar a soldabilidade destas ligas. Algumas transformações de fase, que são passíveis de ocorrer durante o processo de soldagem, podem prejudicar seriamente o desempenho das juntas. Foram simuladas microestruturas da região da zona afetada pelo calor submetida a temperaturas elevadas (ZACTE), utilizando um modelo proposto de fluxo de calor. Abordaram-se aspectos fundamentais da precipitação de austenita secundária, de nitreto de cromo e as suas interações na ZACTE de soldas multipasse. Finalmente, foram realizados testes de tenacidade e de resistência à corrosão para avaliar o efeito das transformações de fase estudadas no desempenho das juntas soldadas. Os tratamento térmicos e simulações da ZACTE foram realizadas num equipamento GleebleÒ. As microestruturas foram analisadas mediante microscopia ótica e eletrônica de varredura e de transmissão. Junto com a microscopia eletrônica foram realizadas microanálises químicas das fases estudadas. Baseando-se nos resultados obtidos, verificou-se que nem todos os AIDs são susceptíveis de ferritizar. Este fato tem uma grande influência no comportamento metalúrgico e na soldabilidade destes aços. Quanto aos aspectos fundamentais da metalurgia destes aços, observou-se uma estreita interação entre a precipitação da austenita secundária e os nitretos de cromo, chegando-se a propor um mecanismo de nucleação da austenita secundária intragranular a partir dos nitretos. Por último, foi constatado que o efeito deletério da austenita secundária intragranular na resistência à corrosão pode ser evitado mediante a adequada elaboração do procedimento de soldagem. / Duplex stainless steels (DSS) have excellent mechanical and corrosion properties. Many researches have been developed regarding the weldability of these alloys. There are some phase transformations that take place during the welding process, which may impair the welded joint behavior. High temperature heat-affected zone (HTHAZ) microstructures were simulated using a proposed heat flow model. Fundamental aspects of the secondary austenite and chromium nitride precipitation, and its interactions in the HTHAZ of multipass welds, were studied. In addition, toughness and corrosion tests were done to evaluate the influence of the studied phase transformations on the weld behavior. A GleebleÒ system was used to do the heat treatments and HTHAZ simulations. The microstructures were analyzed by means of optic and electron microscopy. Along with the electron microscopy it was done chemical microanalysis of the studied phases. Based on results, it was verified that not all DSSs can be ferritized. This fact has a strong influence on metallurgical behavior and weldability of these alloys. Regarding to the metallurgical fundamental aspects of these steels, it was observed a remarkable interaction between secondary austenite and chromium nitride precipitation. Thus, it was proposed a mechanism of intragranular secondary austenite precipitation from chromium nitrides. It was also verified, how the deleterious effect of intragranular secondary austenite in the corrosion resistance can be avoided by means of appropriate welding procedures.

A corrosão acarreta riscos ambientais, perdas de vidas e elevados gastos financeiros. Logo, a prevenção e o controle tornam-se mandatórios para a operação segura e rentável de estruturas metálicas. O combate à corrosão depende essencialmente de uma maior compreensão dos fenômenos envolvidos e de investimentos em novas tecnologias. A indústria do petróleo recorre frequentemente à aplicação do aço inoxidável UNS S31803 em suas estruturas, devido a sua boa resistência mecânica e à corrosão. Apesar de ser considerada uma liga de boa soldabilidade, ainda é possível que existam heterogeneidades, defeitos e a formação de fases indesejadas após a soldagem, os quais podem deteriorar a resistência à corrosão da junta. A técnica de soldagem com pino consumível (FHPP) mostra-se como uma recente alternativa para o setor industrial offshore devido as suas qualidades inerentes. Deste modo, a finalidade desse trabalho é avaliar separadamente a resistência à corrosão das principais regiões da junta soldada por FHPP (material base do pino e do substrato e a zona termomecanicamente afetada) de aço inoxidável dúplex UNS S31803, frente a um meio de água do mar sintética na condição naturalmente aerada. De tal modo, é possível identificar eventual comprometimento da resistência à corrosão de uniões desta natureza. Para isso foi desenvolvida uma célula eletroquímica de três eletrodos com dimensões reduzidas (microcélula). Assim, as regiões principais da junta soldada foram analisadas separadamente através de polarizações potenciodinâmicas cíclicas. Foi possível obter os potenciais de corrosão (Ecor), de quebra de passividade (Eq) e de proteção (Eprot1 e Eprot2), junto com os coeficientes de Tafel (ba e bc) e as densidades de corrente de corrosão (icor) e de quebra de passividade (iq). Com base nestas observações, acredita-se que a junta soldada apresenta comportamento eletroquímico em todas suas regiões. / Corrosion impacts annually in environmental risks, loss of human life and high financial costs. Thus, the prevention and the control became mandatory for safe and profitable operation of metal structures. Therefore, the maintenance of acceptable levels of corrosion depends essentially on a greater understanding of the corrosion phenomena and investments in new technologies. The petroleum industry often relies on the UNS S31803 stainless steel in their structures, due to the good mechanical and corrosion resistance of this material. Even though it is considered to be an alloy of good weldability, it is still possible to have heterogeneities, defects and formation of deleterious phases after the welding, which may result in the weakening of the corrosion resistance of the joint. Friction hydro pillar process, arise as a good and recent alternative to the offshore industry, due to its inherent qualities. Therefore, the aim of this study is to individually evaluate the corrosion resistance of the main regions (base materials from the pin and from the subtract and the thermo-mechanically affected zone) of the duplex stainless steel UNS S31803 joint welded by FHPP, against synthetic seawater in the naturally aerated condition, in order to identify potential impairment of the corrosion resistance of these joints. For this, it was developed a three electrode electrochemical cell with reduced dimensions (microcell). This way, the main regions of the welded joint could be analyzed separately with cyclic potenciodinâmica polarizations. It was obtained the corrosion (Ecor), pitting (Eq) and protective (Eprot1 and Eprot2) potentials, along with the Tafel slopes (ba and bc) and corrosion (icor) and passivity breakdown (iq) current densities. Based on these observations, it is believed that the welded joint present good electrochemical behavior in all its regions.

Aços inoxidáveis duplex (AID) são materiais amplamente utilizados para uma grande variedade de aplicações desde a indústria química, de alimentos, petroquímica, naval, farmacêutica, energia nuclear e em muitos outros campos devido à combinação de suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Particularmente na indústria petroquímica, os aços AID’s são muito utilizados como materiais estruturais para a construção de gasodutos que transportam altos volumes de CO2 e na confecção das camadas internas dos tubos flexíveis (oleodutos offshore), utilizadas na produção de óleo. A soldagem a arco dos AID’s pode acarretar, dependendo das taxas de resfriamento envolvidas, a formação de precipitados de segunda fase que degradam suas propriedades mecânicas. Um processo alternativo para evitar o problema de precipitação de fases indesejáveis é a utilização do processo de soldagem/reparo por fricção com pino consumível (SFPC). O objetivo do presente trabalho é a caracterização metalúrgica e mecânica de juntas de solda de aço inoxidável duplex UNS S31803 obtidas através dos processos SFPC e de soldagem de costura por fricção (SCF). Na soldagem SCF, o objetivo do estudo foi a verificação da influência do passo de soldagem na formação e alteração das estruturas e nas propriedades mecânicas. Os resultados dos ensaios foram comparados com as propriedades obtidas do material base (MB) “como recebido”. A partir das juntas soldadas obtidas por fricção, foram extraídos corpos de prova para ensaios de microtração e Charpy para avaliação da resistência mecânica e da resistência ao impacto. Análises da microestrutura em microscopia ótica (MO) e perfis de microdurezas ao longo da região de solda também foram realizadas. Verificou-se que os processos de soldagem SFPC e SCF provocam um intenso refinamento de grão na zona de mistura (região da interface entre material do pino e da base), modificando a estrutura lamelar de grãos alongados da matriz ferrítica/austenítica, ocasionado por uma ação conjunta de aquecimento e deformação plástica oriunda do processo de solda por fricção. Os resultados dos ensaios de microtração indicam que as juntas soldadas aumentaram sua resistência mecânica com relação ao material base, fato que se deve ao aumento da quantidade da ferrita na zona termomecanicamente afetada (ZTMA), à formação de nitretos de cromo no centro dos grãos ferríticos e ao refino de grão. O aumento da quantidade de ferrita na ZTMA ocorre devido às altas taxas de resfriamento envolvidas no processo de soldagem e verificados por análise térmica. As elevadas taxas de resfriamento dificultam a difusão do nitrogênio que tem um importante papel no equilíbrio de fases da estrutura duplex (ferrita-austenita), na soldagem. O nitrogênio aprisionado no interior do grão ferrítico produz nitretos de cromo deixando de agir como elemento gamagênico aumentando a quantidade da fase ferrita. As juntas soldadas verificadas apresentaram tenacidade aceitável de acordo com o exigido pela norma ASTM A923. / Duplex stainless steels (DSS) are materials widely used for a variety of applications from the chemical, food, petrochemical, marine, pharmaceutical, nuclear industry and other fields due to the combination of their excellent mechanical properties and corrosion resistance. Particularly in the petrochemical industry, the DSS’s steels are extensively used as structural materials for the construction of gas pipelines that carry high volumes of CO2 and making the inner layers of flexible pipes (pipelines offshore) used in offshore oil production. The arc welding of DSS's can lead, depending on cooling rates involved, the formation of second phase precipitates which degrade their mechanical properties. An alternative method to avoid the problem of precipitation of unwanted phase is to use the welding process Friction Hydro Pillar Processing (FHPP). The aim of this work is the metallurgical and mechanical characterization of joints welds of UNS S31803 duplex stainless steel obtained through FHPP processes and Friction Taper Stitch Welding (FTSW). In FTSW welding, the objective of the study was to verify the influence of the welding step on the formation and alteration of structures and mechanical properties. The test results were compared with the properties of the obtained base material "as received". From the welds joints obtained by friction welding, specimens for microtensile testing and charpy were extracted to evaluate the mechanical strength and toughness. Microstructural analysis in optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and microhardness profiles along the weld region were also performed. It was found that the welding process FHPP and FTSW causes an intense grain refinement in bonding zone, modifying the lamellar structure of elongate grains of matrix ferritic/austenitic, caused by action of heating and plastic deformation arising from the welding process by friction. The results of the microtensile tests indicate that the welded joints increased their mechanical resistance with respect to the base material, due to the increase in the amount of the ferrite in the thermomechanically affected zone (ZTMA), the formation of chromium nitrides in the center of ferritic grains and grain refining. The increase in the amount of ferrite in the ZTMA occurs due to the high cooling rates involved in the welding process and verified by thermal analysis. The high cooling rates difficult the nitrogen diffusion, which plays an important role in the phase equilibrium of the duplex structure (ferrite-austenite) in welding. The nitrogen trapped inside the ferritic grain produces chromium nitrides ceasing to act as gamogenic element by increasing the amount of the ferrite phase. The welds joints verified also had acceptable ductility and toughness according required by standard ASTM A923.

A corrosão acarreta riscos ambientais, perdas de vidas e elevados gastos financeiros. Logo, a prevenção e o controle tornam-se mandatórios para a operação segura e rentável de estruturas metálicas. O combate à corrosão depende essencialmente de uma maior compreensão dos fenômenos envolvidos e de investimentos em novas tecnologias. A indústria do petróleo recorre frequentemente à aplicação do aço inoxidável UNS S31803 em suas estruturas, devido a sua boa resistência mecânica e à corrosão. Apesar de ser considerada uma liga de boa soldabilidade, ainda é possível que existam heterogeneidades, defeitos e a formação de fases indesejadas após a soldagem, os quais podem deteriorar a resistência à corrosão da junta. A técnica de soldagem com pino consumível (FHPP) mostra-se como uma recente alternativa para o setor industrial offshore devido as suas qualidades inerentes. Deste modo, a finalidade desse trabalho é avaliar separadamente a resistência à corrosão das principais regiões da junta soldada por FHPP (material base do pino e do substrato e a zona termomecanicamente afetada) de aço inoxidável dúplex UNS S31803, frente a um meio de água do mar sintética na condição naturalmente aerada. De tal modo, é possível identificar eventual comprometimento da resistência à corrosão de uniões desta natureza. Para isso foi desenvolvida uma célula eletroquímica de três eletrodos com dimensões reduzidas (microcélula). Assim, as regiões principais da junta soldada foram analisadas separadamente através de polarizações potenciodinâmicas cíclicas. Foi possível obter os potenciais de corrosão (Ecor), de quebra de passividade (Eq) e de proteção (Eprot1 e Eprot2), junto com os coeficientes de Tafel (ba e bc) e as densidades de corrente de corrosão (icor) e de quebra de passividade (iq). Com base nestas observações, acredita-se que a junta soldada apresenta comportamento eletroquímico em todas suas regiões. / Corrosion impacts annually in environmental risks, loss of human life and high financial costs. Thus, the prevention and the control became mandatory for safe and profitable operation of metal structures. Therefore, the maintenance of acceptable levels of corrosion depends essentially on a greater understanding of the corrosion phenomena and investments in new technologies. The petroleum industry often relies on the UNS S31803 stainless steel in their structures, due to the good mechanical and corrosion resistance of this material. Even though it is considered to be an alloy of good weldability, it is still possible to have heterogeneities, defects and formation of deleterious phases after the welding, which may result in the weakening of the corrosion resistance of the joint. Friction hydro pillar process, arise as a good and recent alternative to the offshore industry, due to its inherent qualities. Therefore, the aim of this study is to individually evaluate the corrosion resistance of the main regions (base materials from the pin and from the subtract and the thermo-mechanically affected zone) of the duplex stainless steel UNS S31803 joint welded by FHPP, against synthetic seawater in the naturally aerated condition, in order to identify potential impairment of the corrosion resistance of these joints. For this, it was developed a three electrode electrochemical cell with reduced dimensions (microcell). This way, the main regions of the welded joint could be analyzed separately with cyclic potenciodinâmica polarizations. It was obtained the corrosion (Ecor), pitting (Eq) and protective (Eprot1 and Eprot2) potentials, along with the Tafel slopes (ba and bc) and corrosion (icor) and passivity breakdown (iq) current densities. Based on these observations, it is believed that the welded joint present good electrochemical behavior in all its regions.

Aços inoxidáveis duplex (AID) são materiais amplamente utilizados para uma grande variedade de aplicações desde a indústria química, de alimentos, petroquímica, naval, farmacêutica, energia nuclear e em muitos outros campos devido à combinação de suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Particularmente na indústria petroquímica, os aços AID’s são muito utilizados como materiais estruturais para a construção de gasodutos que transportam altos volumes de CO2 e na confecção das camadas internas dos tubos flexíveis (oleodutos offshore), utilizadas na produção de óleo. A soldagem a arco dos AID’s pode acarretar, dependendo das taxas de resfriamento envolvidas, a formação de precipitados de segunda fase que degradam suas propriedades mecânicas. Um processo alternativo para evitar o problema de precipitação de fases indesejáveis é a utilização do processo de soldagem/reparo por fricção com pino consumível (SFPC). O objetivo do presente trabalho é a caracterização metalúrgica e mecânica de juntas de solda de aço inoxidável duplex UNS S31803 obtidas através dos processos SFPC e de soldagem de costura por fricção (SCF). Na soldagem SCF, o objetivo do estudo foi a verificação da influência do passo de soldagem na formação e alteração das estruturas e nas propriedades mecânicas. Os resultados dos ensaios foram comparados com as propriedades obtidas do material base (MB) “como recebido”. A partir das juntas soldadas obtidas por fricção, foram extraídos corpos de prova para ensaios de microtração e Charpy para avaliação da resistência mecânica e da resistência ao impacto. Análises da microestrutura em microscopia ótica (MO) e perfis de microdurezas ao longo da região de solda também foram realizadas. Verificou-se que os processos de soldagem SFPC e SCF provocam um intenso refinamento de grão na zona de mistura (região da interface entre material do pino e da base), modificando a estrutura lamelar de grãos alongados da matriz ferrítica/austenítica, ocasionado por uma ação conjunta de aquecimento e deformação plástica oriunda do processo de solda por fricção. Os resultados dos ensaios de microtração indicam que as juntas soldadas aumentaram sua resistência mecânica com relação ao material base, fato que se deve ao aumento da quantidade da ferrita na zona termomecanicamente afetada (ZTMA), à formação de nitretos de cromo no centro dos grãos ferríticos e ao refino de grão. O aumento da quantidade de ferrita na ZTMA ocorre devido às altas taxas de resfriamento envolvidas no processo de soldagem e verificados por análise térmica. As elevadas taxas de resfriamento dificultam a difusão do nitrogênio que tem um importante papel no equilíbrio de fases da estrutura duplex (ferrita-austenita), na soldagem. O nitrogênio aprisionado no interior do grão ferrítico produz nitretos de cromo deixando de agir como elemento gamagênico aumentando a quantidade da fase ferrita. As juntas soldadas verificadas apresentaram tenacidade aceitável de acordo com o exigido pela norma ASTM A923. / Duplex stainless steels (DSS) are materials widely used for a variety of applications from the chemical, food, petrochemical, marine, pharmaceutical, nuclear industry and other fields due to the combination of their excellent mechanical properties and corrosion resistance. Particularly in the petrochemical industry, the DSS’s steels are extensively used as structural materials for the construction of gas pipelines that carry high volumes of CO2 and making the inner layers of flexible pipes (pipelines offshore) used in offshore oil production. The arc welding of DSS's can lead, depending on cooling rates involved, the formation of second phase precipitates which degrade their mechanical properties. An alternative method to avoid the problem of precipitation of unwanted phase is to use the welding process Friction Hydro Pillar Processing (FHPP). The aim of this work is the metallurgical and mechanical characterization of joints welds of UNS S31803 duplex stainless steel obtained through FHPP processes and Friction Taper Stitch Welding (FTSW). In FTSW welding, the objective of the study was to verify the influence of the welding step on the formation and alteration of structures and mechanical properties. The test results were compared with the properties of the obtained base material "as received". From the welds joints obtained by friction welding, specimens for microtensile testing and charpy were extracted to evaluate the mechanical strength and toughness. Microstructural analysis in optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and microhardness profiles along the weld region were also performed. It was found that the welding process FHPP and FTSW causes an intense grain refinement in bonding zone, modifying the lamellar structure of elongate grains of matrix ferritic/austenitic, caused by action of heating and plastic deformation arising from the welding process by friction. The results of the microtensile tests indicate that the welded joints increased their mechanical resistance with respect to the base material, due to the increase in the amount of the ferrite in the thermomechanically affected zone (ZTMA), the formation of chromium nitrides in the center of ferritic grains and grain refining. The increase in the amount of ferrite in the ZTMA occurs due to the high cooling rates involved in the welding process and verified by thermal analysis. The high cooling rates difficult the nitrogen diffusion, which plays an important role in the phase equilibrium of the duplex structure (ferrite-austenite) in welding. The nitrogen trapped inside the ferritic grain produces chromium nitrides ceasing to act as gamogenic element by increasing the amount of the ferrite phase. The welds joints verified also had acceptable ductility and toughness according required by standard ASTM A923.

A corrosão acarreta riscos ambientais, perdas de vidas e elevados gastos financeiros. Logo, a prevenção e o controle tornam-se mandatórios para a operação segura e rentável de estruturas metálicas. O combate à corrosão depende essencialmente de uma maior compreensão dos fenômenos envolvidos e de investimentos em novas tecnologias. A indústria do petróleo recorre frequentemente à aplicação do aço inoxidável UNS S31803 em suas estruturas, devido a sua boa resistência mecânica e à corrosão. Apesar de ser considerada uma liga de boa soldabilidade, ainda é possível que existam heterogeneidades, defeitos e a formação de fases indesejadas após a soldagem, os quais podem deteriorar a resistência à corrosão da junta. A técnica de soldagem com pino consumível (FHPP) mostra-se como uma recente alternativa para o setor industrial offshore devido as suas qualidades inerentes. Deste modo, a finalidade desse trabalho é avaliar separadamente a resistência à corrosão das principais regiões da junta soldada por FHPP (material base do pino e do substrato e a zona termomecanicamente afetada) de aço inoxidável dúplex UNS S31803, frente a um meio de água do mar sintética na condição naturalmente aerada. De tal modo, é possível identificar eventual comprometimento da resistência à corrosão de uniões desta natureza. Para isso foi desenvolvida uma célula eletroquímica de três eletrodos com dimensões reduzidas (microcélula). Assim, as regiões principais da junta soldada foram analisadas separadamente através de polarizações potenciodinâmicas cíclicas. Foi possível obter os potenciais de corrosão (Ecor), de quebra de passividade (Eq) e de proteção (Eprot1 e Eprot2), junto com os coeficientes de Tafel (ba e bc) e as densidades de corrente de corrosão (icor) e de quebra de passividade (iq). Com base nestas observações, acredita-se que a junta soldada apresenta comportamento eletroquímico em todas suas regiões. / Corrosion impacts annually in environmental risks, loss of human life and high financial costs. Thus, the prevention and the control became mandatory for safe and profitable operation of metal structures. Therefore, the maintenance of acceptable levels of corrosion depends essentially on a greater understanding of the corrosion phenomena and investments in new technologies. The petroleum industry often relies on the UNS S31803 stainless steel in their structures, due to the good mechanical and corrosion resistance of this material. Even though it is considered to be an alloy of good weldability, it is still possible to have heterogeneities, defects and formation of deleterious phases after the welding, which may result in the weakening of the corrosion resistance of the joint. Friction hydro pillar process, arise as a good and recent alternative to the offshore industry, due to its inherent qualities. Therefore, the aim of this study is to individually evaluate the corrosion resistance of the main regions (base materials from the pin and from the subtract and the thermo-mechanically affected zone) of the duplex stainless steel UNS S31803 joint welded by FHPP, against synthetic seawater in the naturally aerated condition, in order to identify potential impairment of the corrosion resistance of these joints. For this, it was developed a three electrode electrochemical cell with reduced dimensions (microcell). This way, the main regions of the welded joint could be analyzed separately with cyclic potenciodinâmica polarizations. It was obtained the corrosion (Ecor), pitting (Eq) and protective (Eprot1 and Eprot2) potentials, along with the Tafel slopes (ba and bc) and corrosion (icor) and passivity breakdown (iq) current densities. Based on these observations, it is believed that the welded joint present good electrochemical behavior in all its regions.

Os aços inoxidáveis duplex (AIDs) são materiais com um excelente desempenho tanto mecânico como à corrosão. Inúmeras pesquisas tem sido desenvolvidas para aprimorar a soldabilidade destas ligas. Algumas transformações de fase, que são passíveis de ocorrer durante o processo de soldagem, podem prejudicar seriamente o desempenho das juntas. Foram simuladas microestruturas da região da zona afetada pelo calor submetida a temperaturas elevadas (ZACTE), utilizando um modelo proposto de fluxo de calor. Abordaram-se aspectos fundamentais da precipitação de austenita secundária, de nitreto de cromo e as suas interações na ZACTE de soldas multipasse. Finalmente, foram realizados testes de tenacidade e de resistência à corrosão para avaliar o efeito das transformações de fase estudadas no desempenho das juntas soldadas. Os tratamento térmicos e simulações da ZACTE foram realizadas num equipamento GleebleÒ. As microestruturas foram analisadas mediante microscopia ótica e eletrônica de varredura e de transmissão. Junto com a microscopia eletrônica foram realizadas microanálises químicas das fases estudadas. Baseando-se nos resultados obtidos, verificou-se que nem todos os AIDs são susceptíveis de ferritizar. Este fato tem uma grande influência no comportamento metalúrgico e na soldabilidade destes aços. Quanto aos aspectos fundamentais da metalurgia destes aços, observou-se uma estreita interação entre a precipitação da austenita secundária e os nitretos de cromo, chegando-se a propor um mecanismo de nucleação da austenita secundária intragranular a partir dos nitretos. Por último, foi constatado que o efeito deletério da austenita secundária intragranular na resistência à corrosão pode ser evitado mediante a adequada elaboração do procedimento de soldagem. / Duplex stainless steels (DSS) have excellent mechanical and corrosion properties. Many researches have been developed regarding the weldability of these alloys. There are some phase transformations that take place during the welding process, which may impair the welded joint behavior. High temperature heat-affected zone (HTHAZ) microstructures were simulated using a proposed heat flow model. Fundamental aspects of the secondary austenite and chromium nitride precipitation, and its interactions in the HTHAZ of multipass welds, were studied. In addition, toughness and corrosion tests were done to evaluate the influence of the studied phase transformations on the weld behavior. A GleebleÒ system was used to do the heat treatments and HTHAZ simulations. The microstructures were analyzed by means of optic and electron microscopy. Along with the electron microscopy it was done chemical microanalysis of the studied phases. Based on results, it was verified that not all DSSs can be ferritized. This fact has a strong influence on metallurgical behavior and weldability of these alloys. Regarding to the metallurgical fundamental aspects of these steels, it was observed a remarkable interaction between secondary austenite and chromium nitride precipitation. Thus, it was proposed a mechanism of intragranular secondary austenite precipitation from chromium nitrides. It was also verified, how the deleterious effect of intragranular secondary austenite in the corrosion resistance can be avoided by means of appropriate welding procedures.