O objetivo deste trabalho é viabilizar o uso conjunto, em um mesmo sistema de tubulação, na indústria de óleo e gás, dos aços inoxidáveis superduplex UNS S32750 e UNS S32760. Atualmente as especificações de projeto limitam o uso de um ou outro para um dado sistema, implicando em menor flexibilidade de fornecimento e maiores custos. Adicionalmente será avaliado o processo de soldagem automatizado com arame tubular com matriz metálica (metal cored) e com proteção gasosa. Este processo de soldagem possui grande produtividade e rendimento. Foram estudadas a resistência à corrosão, a resistência mecânica e possíveis danos causados à microestrutura do metal de solda e das zonas afetadas pelo calor (ZAC) dos aços inoxidáveis superduplex UNS S32750 e UNS S32760. A junta foi realizada com chanfro em meio \"V\", com geometria de 300 mm por 200 mm por 6,35 mm e com os seguintes parâmetros de soldagem: tensão de 25 V, corrente de 150 A, velocidade de soldagem de 6,35 mm/s, velocidade de alimentação do arame de 135 mm/s e distância de trabalho de 20 mm. As juntas foram caracterizadas por microscopia óptica, eletrônica de varredura, ensaio de tração, ensaio de dobramento, ensaio Charpy V a - 46 °C e ensaio de corrosão segundo a norma ASTM G48. A base para os critérios de aprovação será o disposto normativo da Norsok Standard M-601, Welding and inspection of piping, na sua mais recente edição (2008). Os resultados mostraram que não existem diferenças significativas entre as soldagens similares e dissimilares com relação às propriedades testadas. / The objective of this work is to enable the use in the same piping system, used in the oil and gas industry, of UNS S32750 and UNS S32760 superduplex stainless steels. Currently, the design specifications limit the use of one or the other for a given system, resulting in less flexibility in supply and higher costs. Additionally, it will be evaluated automated welding process with metal cored using a shielding gas. This welding process has high productivity and efficiency. It was studied corrosion resistance, mechanical strength and possible damage to the weld metal microstructure and heat affected zones (HAZ) of stainless steels superduplex UNS S32750 and UNS S32760. The joint was welded using a half \"V\" bevel geometry, with 300 mm by 200 mm by 6.35 mm and the following welding parameters: voltage 25 V, current 150 A, welding speed of 6.35 mm/s, wire feed speed of 135 mm/s and 20 mm working distance. The joints were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, tensile test, bending test, Charpy V test at - 46 °C and corrosion test according to ASTM G48. The basis for the criteria for approval is the normative provisions of Norsok Standard M-601, Welding and inspection of piping in its latest edition (2008). The results showed that there are no significant differences between similar and dissimilar welds with respect to the tested properties.

O objetivo desta Dissertação foi analisar o efeito do tratamento térmico de alívio de tensões pós-soldagem sobre a microestrutura e comportamento mecânico de soldas produzidas com arame tubular rutílico AWS E-81T1 Ni1. Foi soldada uma junta com 60 mm de espessura, na posição vertical e progressão ascendente. Esta junta foi dividida em três partes, sendo uma mantida como soldada e as outras duas tratadas termicamente por 6 horas em diferentes temperaturas, 585 °C e 650 °C. Avaliou-se o efeito do tratamento térmico sobre as propriedades mecânicas por meio de ensaio de dureza, tração e impacto Charpy-V. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. As observações experimentais mostraram uma diminuição da tenacidade ao impacto no material tratado termicamente, com uma tendência para uma queda maior com o aumento da temperatura do tratamento térmico. Este comportamento pode ser atribuído principalmente à precipitação e crescimento de carbonetos. Não foi observada a presença de mecanismos de fratura intergranular. Provavelmente o metal de solda estudado não possuía nível de impurezas suficiente para a ativação deste mecanismo. / The objective of this Dissertation was to analyze the effect of postweld heat treatment on microstructure and mechanical behavior of welds obtained by flux cored wire AWS E-81T1 Ni1. It was welded a joint with 60 mm thickness, on vertical position and ascendant progress. This joint was divided in three parts, one maintained as welded and two others heat treated for 6 hours on different temperatures, 585 °C and 650 °C. The effect of the heat treatment on mechanical properties was evaluated by means of hardness, tensile and impact Charpy-V tests. The characterization of the microstructure was undertaken utilizing optical and scanning electron microscopy. The experimental results revealed a decrease of impact toughness in heat treated material, with a tendency to a low impact toughness for high heat treatment temperature. This behavior may principally be attributed to an increase precipitation and growth of carbides. No intergranular fracture mechanism was observed. Probably the level of impurities in the weld metal studied was not high enough to provoke such phenomena.

Submitted by Henrique Miguel Cunha null (henriquemcunha@msn.com) on 2016-09-09T01:02:59Z No. of bitstreams: 1 Henrique Miguel Cunha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-12T21:34:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cunha_hm_me_ilha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T21:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cunha_hm_me_ilha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A aplicação do Arame Tubular E309L, nos processos de fabricação, apresenta grandes vantagens entre os consumíveis. Além de proporcionar propriedades mecânicas favoráveis à união por soldagem, esse consumível pode ser utilizado em aços carbono, aços inoxidáveis e dissimilares. Por essas razões, constantemente encontramos esse arame especificado nos procedimentos de soldagem nos setores fabris. Esse arame é também o mais utilizado na fabricação das novas turbinas de usinas hidrelétricas, como é o caso das turbinas Francis que estão sendo instaladas na Usina de Belo Monte localizado no rio Xingu em Altamira/PA. Este trabalho visou caracterizar o aço inoxidável Martensítico ASTM A743 CA6NM utilizado nas pás das turbinas hidráulicas, o aço inoxidável austenítico SA 316 e aço carbono A-36, ambos utilizados em equipamentos fabris em geral. Dessa forma, analisou-se o comportamento desses diferentes metais de base quando submetidos ao processo de união por soldagem utilizando o Arame Tubular E309L e proteção gasosa com a mistura C-25 (25% CO2 + 75% Argônio). Utilizou-se chapas dissimilares (Aço Carbono e Aço Inoxidável Austenítico) com 10 mm de espessura e chapas de aços inoxidáveis martensíticos com espessura de 6 mm, chanfros em “V”, ângulo de bisel de 30o, nariz e abertura de raiz de 3,0 mm. Foram estudados tanto o metal de solda quanto a zona termicamente afetada através de análises metalográficas, ensaios de tração, ensaios de impacto charpy e ensaios de dureza Vickers, nos quais foram possíveis verificar que a utilização do arame E309L T1-1 nas condições citadas foram satisfatórias, apresentando cordão de solda e ZTA com elevada resistência à tração, presença de microconstituintes como Bainita e ferrita delta, promovendo a ocorrência de elevada tenacidade nessas regiões. / Application of Shield Bright E309L in manufacturing processes, has high advantages among consumables. Besides providing mechanical properties favorable to joining by welding, the consumable can be used in carbon steels, stainless steels and dissimilar steels. For these reasons, constantly we find the E309L specified in the welding procedures used in industry today. This Shield Bright is also the most used in the manufacture of new turbines of hydroelectric power plants, as is the case of Francis turbine being installed in the Belo Monte Dam on the Xingu River located in Altamira / PA - Brazil. This study aimed to characterize the martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM used in the blades of hydraulic turbines, the austenitic stainless steel SA 316 and carbon steel A-36, both used in industrial equipment in general. Thus, we analyzed the behavior of these different base metals when subjected to the joining process by welding using the Shield Bright E309L and using a shielding gas of C-25 mixture (25% CO2 + 75% Argon). It was used dissimilar plates (carbon steel and austenitic stainless steel) with 10 mm steel thickness and martensitic stainless plates with a thickness of 6 mm, bevel groove “V” with angle of 30°, root face and root gap of 3,0 mm. We analyzed all regions of the metal plate through metallographic analysis, tensile tests, Charpy impact tests and Vickers hardness tests, in which they were possible to verify that the use of the Shield Bright E309L were satisfactory in the regions, featuring high tensile strength, presence of microconstituents (bainite and ferrite delta), providing high tenacity in these regions.

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: A aplicação do Arame Tubular E309L, nos processos de fabricação, apresenta grandes vantagens entre os consumíveis. Além de proporcionar propriedades mecânicas favoráveis à união por soldagem, esse consumível pode ser utilizado em aços carbono, aços inoxidáveis e dissimilares. Por essas razões, constantemente encontramos esse arame especificado nos procedimentos de soldagem nos setores fabris. Esse arame é também o mais utilizado na fabricação das novas turbinas de usinas hidrelétricas, como é o caso das turbinas Francis que estão sendo instaladas na Usina de Belo Monte localizado no rio Xingu em Altamira/PA. Este trabalho visou caracterizar o aço inoxidável Martensítico ASTM A743 CA6NM utilizado nas pás das turbinas hidráulicas, o aço inoxidável austenítico SA 316 e aço carbono A-36, ambos utilizados em equipamentos fabris em geral. Dessa forma, analisou-se o comportamento desses diferentes metais de base quando submetidos ao processo de união por soldagem utilizando o Arame Tubular E309L e proteção gasosa com a mistura C-25 (25% CO2 + 75% Argônio). Utilizou-se chapas dissimilares (Aço Carbono e Aço Inoxidável Austenítico) com 10 mm de espessura e chapas de aços inoxidáveis martensíticos com espessura de 6 mm, chanfros em “V”, ângulo de bisel de 30o, nariz e abertura de raiz de 3,0 mm. Foram estudados tanto o metal de solda quanto a zona termicamente afetada através de análises metalográficas, ensaios de tração, ensaios de impacto charpy e ensaios de dureza Vickers, nos quais... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Application of Shield Bright E309L in manufacturing processes, has high advantages among consumables. Besides providing mechanical properties favorable to joining by welding, the consumable can be used in carbon steels, stainless steels and dissimilar steels. For these reasons, constantly we find the E309L specified in the welding procedures used in industry today. This Shield Bright is also the most used in the manufacture of new turbines of hydroelectric power plants, as is the case of Francis turbine being installed in the Belo Monte Dam on the Xingu River located in Altamira / PA - Brazil. This study aimed to characterize the martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM used in the blades of hydraulic turbines, the austenitic stainless steel SA 316 and carbon steel A-36, both used in industrial equipment in general. Thus, we analyzed the behavior of these different base metals when subjected to the joining process by welding using the Shield Bright E309L and using a shielding gas of C-25 mixture (25% CO2 + 75% Argon). It was used dissimilar plates (carbon steel and austenitic stainless steel) with 10 mm steel thickness and martensitic stainless plates with a thickness of 6 mm, bevel groove “V” with angle of 30°, root face and root gap of 3,0 mm. We analyzed all regions of the metal plate through metallographic analysis, tensile tests, Charpy impact tests and Vickers hardness tests, in which they were possible to verify that the use of the Shield Bright E309L were satisfact... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

The application of hardfacing brings the reduction of the wear and therefore increases service life of components and reducing the maintenance shutdowns. This work aims to study the wear resistance of hardface applied by welding, by using the process FCAW (Flux- Cored Arc Welding) Self-Shield Double Wire. Three types of consumables were used (FeCrC, FeCrC+Ti and FeCrC + Nb) with diameter 1.6 mm in twelve coating conditions. The coating was applied by welding on a steel SAE 1020 with and without E308lSi buttering, with metal transfer mode in short circuit. It was compared the deposits made with each condition. It was constructed specimens for the evaluation of wear in the laboratory with Rubber Wheel according to ASTM G65-00. The wear evaluation was made via mass loss. It was also carried analysis hardness and microhardness of the coating microstructure. The best wear resistance results were obtained with the use of two wires electrode with the same composition (FeCrC + Ti). The presence of Ti in the coating has fewer cracks and improves wear resistance in this study. The conditions with buttering have not shown good results with respect to wear resistance of coatings. / A aplicação de revestimentos com o objetivo de reduzir o desgaste e, consequentemente os custos de manutenção, busca o incremento da vida em serviço dos componentes e na redução das paradas programadas. Uma correta seleção do material depositado permite, dentre outras coisas, transformarem elementos descartáveis por desgaste em bens de capital recuperável, aumentar a resistência e prover as superfícies susceptíveis ao desgaste de características e propriedades desejadas e, em geral, aumentar a eficiência do processo. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a resistência ao desgaste abrasivo de revestimentos duros depositados em camada única através do processo de soldagem FCAW (Flux - Cored Arc Welding) Duplo Arame, com arame tubular auto protegido. Foram utilizados três tipos de consumíveis (FeCrC, FeCrC+Ti e FeCrC+Nb) de diâmetro 1,6 mm em doze condições de revestimento diferentes. O revestimento por soldagem foi aplicado sobre uma chapa de aço carbono SAE 1020 com e sem amanteigamento de liga E308LSi, utilizando-se o modo de transferência metálica por curto-circuito. Construiu-se corpos de prova para a avaliação do desgaste em laboratório com abrasômetro Roda de Borracha de acordo com a norma ASTM G65-00. A avaliação de desgaste foi feita via perda de massa. Foram realizadas também análise de dureza, microdureza e microestrutura dos revestimentos. Os melhores resultados de resistência ao desgaste foram obtidos com a utilização dos dois arames eletrodo de mesma composição (FeCrC+Ti - FeCrC+Ti). A presença do Ti no revestimento apresenta menor quantidade de trincas e melhora a resistência ao desgaste com o ensaio utilizado nesta pesquisa. As condições com amanteigamento não demonstraram bons resultados com relação a resistência ao desgaste dos revestimentos. / Mestre em Engenharia Mecânica

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A soldagem multipasse de chapas grossas impÃe à junta soldada um estado de tensÃes residuais que pode ser muito prejudicial quando estas estÃo em serviÃo. Existem vÃrios fenÃmenos capazes de alterar os nÃveis de tensÃes residuais de soldagem nos materiais, um deles à a transformaÃÃo de fases. Este trabalho apresenta um estudo comparativo dos nÃveis de tensÃes residuais em trÃs juntas soldadas, produzidas com metais de adiÃÃo diferentes pelo processo arame tubular. Um arame eletrodo de aÃo inoxidÃvel martensÃtico Fe-12%Cr-5%Ni com baixa temperatura de transformaÃÃo foi o primeiro a ser utilizado, o segundo, um aÃo inoxidÃvel austenÃtico Fe-18,5%Cr-10%Ni, e finalmente, um aÃo baixa liga Fe-1,25%Cr-0,5%Mo. No processo de soldagem foi utilizada uma bancada robotizada com fonte multiprocesso para confecÃÃo das juntas, sendo o aÃo ABNT 4140 o metal de base. As tensÃes residuais foram medidas na superfÃcie das juntas soldadas atravÃs do mÃtodo de difraÃÃo de raios-X. TambÃm foram avaliadas as seguintes propriedades mecÃnicas; resistÃncia à traÃÃo, tenacidade e microdureza, bem como, as microestruturas resultantes na zona fundida, zona afetada pelo calor e metal de base. Os resultados mostraram que a junta produzida com arame eletrodo que sofreu transformaÃÃo martensÃtica a baixa temperatura apresentou nÃveis considerÃveis de tensÃo residual compressiva, ao contrÃrio das demais juntas que apresentaram tensÃo residual trativa na maioria dos pontos medidos. Nos ensaios de traÃÃo, a junta de baixa temperatura de transformaÃÃo martensÃtica apresentou elevados limites de escoamento e de resistÃncia à traÃÃo, e a sua ruptura ocorreu na interface entre o metal de base e o metal de solda. Nos ensaios de impacto da mesma junta, os valores de energia absorvida no metal de solda e zona termicamente afetada se apresentaram relativamente baixos. / The multi-pass welding of thick plates imposes to the welded joint a state of residual stresses that can be very harmful when they are in service. There are various phenomena that can alter the levels of residual stresses after materials welding; one of them is phase transformation. This work presents a comparative study of the levels of residual stresses in three welded joints, produced with different filler metals by Flux Cored Arc Welding (FCAW). A martensitic stainless steel wire Fe-12% Cr-5% Ni with low transformation temperature was the first to be used. After this an austenitic stainless steel Fe-18.5% Cr-10% Ni was used and finally a low alloy steel Fe -1.25% Cr-0.5% Mo. In the welding process, we used a workbench robot with multiprocess source for making joints, and the AISI 4140 the base metal.. Residual stresses were measured on the surface of welded joints using X-ray diffraction method. Tensile strength, toughness and hardness, as well as the resultant microstructure in weld metal, heat affected zone and base metal were evaluated. The results showed that the joint produced with wire electrode that has undergone low temperature martensitic transformation presents significant levels of compressive residual stress, unlike the other joints which present tensile residual stress at most of the measured points. In tensile tests, the joint of martensitic stainless steel showed high yield limits and tensile strength, and its rupture occurred at the interface between base metal and weld metal. Results of the impact tests of this joint showed relatively low absorbed energy values at the weld metal and heat affected zone.

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / Superduplex stainless steels (SDSS) may be defined as a family of steels having a two-phase ferritic-austenitic microstructure and the good mechanical properties and high corrosion resistance of this alloy are attributed to this microestrutural balance. These excellent qualities attribute to SDSS great employability in the oil sector, where manufacturing and equipment maintenance are performed by welding, which if not executed properly, can have a negative effect on the metallurgical properties and this problem becomes more critical in multipass welding due to repeated thermal cycles. Among the several welding processes employed in the welding of SDSS, fell to this work was to evaluate the FCAW process in multipass welding joints of SDSS UNS S32750, regarding the selection of appropriate welding parameters and the influence of these parameters on microstructural transformations, mechanical properties and corrosion resistance of welded joints. Then, this work was divided into three steps: Stage 1 was the characterization of the base metal in as-received condition. In Stage 2, weldings were accomplished using a bead on plate (BOP) technique to determine the control factors and their levels to be used in the subsequent stage, in which an experimental design was conducted by Taguchi method with Alloy, Stick out, Shielding gas, welding gun orientation, Arc oscillation, Energy technique and Heat input used as control factors and quality characteristics were evaluated the ratio R/L, bead penetration, ferrite content and inclusions content and microhardness. Finally, in Stage 3 were performed multipass welding in joints and afterwards was executed: A microstructural characterization in three regions of Fusion Zone (Root, Filler and Cap) and Heat Affected Zone by Optical Microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and were also performed a measurement of the ferrite content; measurement of inclusions content; microhardness tests and Critical Temperature Pitting (CPT) tests according to ASTM G150. The results showed, ferrite contents ranging from 44% and 54.9% and their highest values were observed when employed the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and pulsed current. The lowest inclusions contents were obtained by using of shielding gas with the mixture of 96%Ar + 4%CO2 (Stage 2) and heat input of 1,6kJ/mm (Stage 3). The microhardness values in FZ of joints were not affected significantly by any of the control factors. Already, the results of CPT tests showed that pits nucleated preferentially within α, at α/γ grain boundaries and at interfaces areas between large diameter inclusions and the metallic matrix and propagated predominantly into α phase. The CPT values ranging from 47 ÂC to 78 ÂC, with highest were obtained for the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and continuous current into Root region and for the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and the pulsed current in Filler and Cap regions. From the three regions of FZs, the Root showed the best results with no defects, satisfactory ferrite contents, lowest inclusions contents and highest CPT values. / Os aÃos inoxidÃveis superduplex (AISDs) possuem uma microestrutura bifÃsica constituÃda por ferrita (α) e austenita (γ) e quando devidamente balanceadas conferem ao material, boas propriedades mecÃnicas e elevada resistÃncia à corrosÃo. Qualidades que atribuem aos AISDs grande empregabilidade no setor petrolÃfero, onde a fabricaÃÃo e manutenÃÃo de equipamentos sÃo realizadas por soldagem e se executada inadequadamente, pode afetar negativamente as propriedades destes aÃos, o que se torna mais crÃtico quando hà a imposiÃÃo de inÃmeros ciclos tÃrmicos durante uma soldagem multipasse. Dentre os inÃmeros processos de soldagem utilizados na soldagem dos AISDS, coube a este trabalho avaliar o processo arame tubular na soldagem multipasse em juntas do AISD UNS S32750, levando em consideraÃÃo a seleÃÃo dos parÃmetros de soldagem adequados, bem como a influÃncia destes parÃmetros nas alteraÃÃes microestruturais, microdureza e resistÃncia à corrosÃo das juntas soldadas. Desta forma, dividiu-se este trabalho em trÃs etapas: A Etapa 1 consistiu na caracterizaÃÃo do metal de base na condiÃÃo como recebido. Jà na Etapa 2 foram realizadas soldagens por simples deposiÃÃo para selecionar os fatores de controle e seus nÃveis a serem utilizados na etapa posterior, e o planejamento experimental foi realizado pelo mÃtodo Taguchi com a Liga, GÃs, DBCP, TÃcnica da Tocha, Tecimento, TÃcnica de Energia e Energia foram utilizados como fatores de controle e como variÃveis de resposta escolheu-se a razÃo R/L, a penetraÃÃo, a fraÃÃo de ferrita, a fraÃÃo das inclusÃes e a microdureza. E por fim, na Etapa 3 foram realizadas soldagens multipasse em juntas e posteriormente efetuou-se: uma caracterizaÃÃo microestrutural em trÃs regiÃes da Zona Fundida (Raiz, Enchimento e Acabamento) e Zona Afetada pelo Calor atravÃs de Microscopia Ãtica (MO) e Microscopia EletrÃnica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDS); quantificaÃÃo da fraÃÃo de ferrita; quantificaÃÃo da fraÃÃo das inclusÃes; ensaios de microdureza e uma avaliaÃÃo da resistÃncia à corrosÃo por pites atravÃs dos ensaios de temperatura crÃtica de pite (CPT) seguindo a norma ASTM G150. Como resultados, obteve-se fraÃÃes de ferrita entre 44% e 54,9% com seus maiores valores observados quando utilizou-se a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua pulsada. As menores fraÃÃes das inclusÃes foram obtidas pela utilizaÃÃo do gÃs de proteÃÃo com 96%Ar + 4%CO2 (Etapa 2) e da energia de 1,6kJ/mm (Etapa 3). As microdurezas na ZF das juntas nÃo apresentaram diferenÃas significativas. Jà os ensaios de CPT revelaram que os pites nuclearam preferencialmente no interior da α, nos contornos α/γ e nas interfaces entre inclusÃes de grande diÃmetro e a matriz metÃlica, propagando-se exclusivamente atravÃs da α. Os valores de CPT apresentaram uma faixa de 47ÂC à 78ÂC, com os maiores valores obtidos para a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua constante na regiÃo da Raiz e nas regiÃes do Enchimento e Acabamento ao utilizar-se a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua pulsada. Dentre as trÃs regiÃes das ZFs, a Raiz apresentou os melhores resultados com ausÃncia de defeitos, fraÃÃes de ferrita satisfatÃrias, menores fraÃÃes das inclusÃes e maiores valores de CPT.