Super Duplex Stainless Steels have superior corrosion resistance properties and strength compared to conventional steels. However, these properties are influenced by the different phases that precipitate during the heat treatment process. The conventional way of studying the time and temperature effects on the properties and micro-structure of SDSS is to prepare many samples at different temperatures and holding times. The welding research group at Production Technology Center, Trollhättan, Sweden, has recently developed a unique heat treatment method to produce a wide range of temperature by using a stationary TIG arc heat source. It results in a graded micro-structure in a single sample at a specific time period. The accuracy of the results ob-ained from this process is highly related to the accuracy of the temperature field model next to weld pool. In this work, a model was developed by using OpenFOAM CDF code, to predict the temperature field of the super duplex stainless steel samples that have been subjected to this novel TIG arc heat treatment process. The developed model was able to capture the trend in the overall temperature field in the heat affected zone. However, there was some mismatch between the modelled and experimental temperature profiles in certain locations in the heat affected zone. Further improvements have to be done to the developed model in order to take the phase transformation effect into account. A preliminary investigation has been carried out on how to implement this in the current model and reported in the thesis.

Neste trabalho foram estudadas soldas TIG (Tungsten Inert Gas) nos aços inoxidáveis 304 e 316, e no aço carbono 1020. As alterações das microestruturas foram investigadas por microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), enquanto que a corrosão destas regiões foi estudada por análises de polarização potenciodinâmica. Um sistema miniaturizado de análise corrosão, denominado sensor pontual de corrosão (SPC), foi utilizado com o objetivo de analisar a estreita região dos cordões de solda, estudando assim a influência da corrente de solda na corrosão desta região nos aços inoxidáveis 304 e 316. Os resultados mostraram que a alteração da estrutura cristalina na solda tornou esta região menos susceptível à corrosão que o material base, e o aumento da corrente de solda intensificou ainda mais este efeito, pela formação de estruturas mais compactas. No caso do aço carbono 1020 (mais susceptível à corrosão), o estudo da corrosão de sua solda foi feito utilizando técnicas eletroquímicas globais (potencial de circuito aberto, PCA, e espectroscopia de impedância eletroquímica, EIE) e técnicas de corrosão localizadas (espectroscopia de impedância eletroquímica localizada, EIEL, e técnica do eletrodo vibratório de varredura, TEVV). Para proteção contra a corrosão do aço inoxidável e suas soldas, foi utilizado um revestimento de polianilina (PAni) na forma de base esmeraldina; análises de polarização potenciodinâmica mostraram a eficiência deste revestimento protetor. Para o aço carbono 1020, devido à sua maior facilidade de oxidação, foi sintetizado um revestimento protetor a base de PAni e nanotubos de TiO2 (PAni/n-TiO2). As variáveis estudadas na síntese do polímero foram: temperatura de síntese, meio reacional, grau de dopagem do polímero (condutor ou isolante) e número de camadas. Os polímeros e compósitos foram caracterizados por espectroscopias nas regiões do ultravioleta-visível (UV-vis) e infravermelho (IV), MEV e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX). Os aços recobertos com os filmes foram analisados por MO e MEV, EDX, e por ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica, PCA e resistência de polarização, além de ensaio de corrosão acelerada em câmara de névoa salina. As melhores condições encontradas foi para o revestimento de PAni/n-TiO2 desdopado (base esmeraldina) sintetizado a 25°C em meio de H2SO4, e com 3 camadas; o n-TiO2 apresentou um efeito de aumento da aderência do filme ao substrato metálico. / In this work TIG (Tungsten Inert Gas) welds have been studied in the 304 and 316 stainless steels, and in the 1020 carbon steel. The changes in the microstructure were investigated by optical microscope (OM) and scanning electronic microscope (SEM), and the corrosion behavior in these zones were studied by potentiodynamic polarization analysis. A miniaturized corrosion analysis device, named corrosion punctual sensor, has been used to analyze the close weld bead, researching for the influence of the weld current in the corrosion process in this zone of the 304 and 316 stainless steels. The results showed that the change in the crystalline structure of the weld zone became this region less susceptible to corrosion process than their base material, and the increase in the weld current intensified this effect, by the formation of more compact structures. In the case of the 1020 carbon steel (more susceptible to corrosion processes), the corrosion in its weld zone was researched by global (like open potential circuit, OCP, and electrochemical impedance spectroscopy, EIS) and localized (like localized electrochemical impedance spectroscopy, LEIS, and scanning vibrating electrode technique, SVET) electrochemical techniques. For protecting stainless steels and their weld zones against corrosion processes, a polyaniline (PAni) coating in the emeraldine base form was used; potentiodynamic polarization analysis showed the efficiency of this protective coating. For the 1020 carbon steel, due to its mayor oxidation susceptibly, a protective coating of PAni and TiO2 nanotubes (PAni/n-TiO2) was synthesized. The variables researched were: synthesis temperature, reaction medium, degree of doping of the polymer (conductor or insulator) and number of layers. The polymers and composites were characterized by ultraviolet visible (UV-vis) and infrared spectroscopies, SEM and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX). The coated steels were analyzed by OM, MEV and EDX spectroscopies, and by potentiodynamic polarization, OCP and polarization resistance electrochemical measurements, besides accelerate corrosion tests in a salt spray chamber. The best conditions found for the dedoped PAni/n-TiO2 coatings (emeraldine base) were: temperature of synthesis of 25°C, H2SO4 as reaction medium, and with 3 layers; n-TiO2 has presented an effect of increasing the adherence of the coating with the steel.

Neste trabalho foram estudadas soldas TIG (Tungsten Inert Gas) nos aços inoxidáveis 304 e 316, e no aço carbono 1020. As alterações das microestruturas foram investigadas por microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), enquanto que a corrosão destas regiões foi estudada por análises de polarização potenciodinâmica. Um sistema miniaturizado de análise corrosão, denominado sensor pontual de corrosão (SPC), foi utilizado com o objetivo de analisar a estreita região dos cordões de solda, estudando assim a influência da corrente de solda na corrosão desta região nos aços inoxidáveis 304 e 316. Os resultados mostraram que a alteração da estrutura cristalina na solda tornou esta região menos susceptível à corrosão que o material base, e o aumento da corrente de solda intensificou ainda mais este efeito, pela formação de estruturas mais compactas. No caso do aço carbono 1020 (mais susceptível à corrosão), o estudo da corrosão de sua solda foi feito utilizando técnicas eletroquímicas globais (potencial de circuito aberto, PCA, e espectroscopia de impedância eletroquímica, EIE) e técnicas de corrosão localizadas (espectroscopia de impedância eletroquímica localizada, EIEL, e técnica do eletrodo vibratório de varredura, TEVV). Para proteção contra a corrosão do aço inoxidável e suas soldas, foi utilizado um revestimento de polianilina (PAni) na forma de base esmeraldina; análises de polarização potenciodinâmica mostraram a eficiência deste revestimento protetor. Para o aço carbono 1020, devido à sua maior facilidade de oxidação, foi sintetizado um revestimento protetor a base de PAni e nanotubos de TiO2 (PAni/n-TiO2). As variáveis estudadas na síntese do polímero foram: temperatura de síntese, meio reacional, grau de dopagem do polímero (condutor ou isolante) e número de camadas. Os polímeros e compósitos foram caracterizados por espectroscopias nas regiões do ultravioleta-visível (UV-vis) e infravermelho (IV), MEV e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX). Os aços recobertos com os filmes foram analisados por MO e MEV, EDX, e por ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica, PCA e resistência de polarização, além de ensaio de corrosão acelerada em câmara de névoa salina. As melhores condições encontradas foi para o revestimento de PAni/n-TiO2 desdopado (base esmeraldina) sintetizado a 25°C em meio de H2SO4, e com 3 camadas; o n-TiO2 apresentou um efeito de aumento da aderência do filme ao substrato metálico. / In this work TIG (Tungsten Inert Gas) welds have been studied in the 304 and 316 stainless steels, and in the 1020 carbon steel. The changes in the microstructure were investigated by optical microscope (OM) and scanning electronic microscope (SEM), and the corrosion behavior in these zones were studied by potentiodynamic polarization analysis. A miniaturized corrosion analysis device, named corrosion punctual sensor, has been used to analyze the close weld bead, researching for the influence of the weld current in the corrosion process in this zone of the 304 and 316 stainless steels. The results showed that the change in the crystalline structure of the weld zone became this region less susceptible to corrosion process than their base material, and the increase in the weld current intensified this effect, by the formation of more compact structures. In the case of the 1020 carbon steel (more susceptible to corrosion processes), the corrosion in its weld zone was researched by global (like open potential circuit, OCP, and electrochemical impedance spectroscopy, EIS) and localized (like localized electrochemical impedance spectroscopy, LEIS, and scanning vibrating electrode technique, SVET) electrochemical techniques. For protecting stainless steels and their weld zones against corrosion processes, a polyaniline (PAni) coating in the emeraldine base form was used; potentiodynamic polarization analysis showed the efficiency of this protective coating. For the 1020 carbon steel, due to its mayor oxidation susceptibly, a protective coating of PAni and TiO2 nanotubes (PAni/n-TiO2) was synthesized. The variables researched were: synthesis temperature, reaction medium, degree of doping of the polymer (conductor or insulator) and number of layers. The polymers and composites were characterized by ultraviolet visible (UV-vis) and infrared spectroscopies, SEM and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX). The coated steels were analyzed by OM, MEV and EDX spectroscopies, and by potentiodynamic polarization, OCP and polarization resistance electrochemical measurements, besides accelerate corrosion tests in a salt spray chamber. The best conditions found for the dedoped PAni/n-TiO2 coatings (emeraldine base) were: temperature of synthesis of 25°C, H2SO4 as reaction medium, and with 3 layers; n-TiO2 has presented an effect of increasing the adherence of the coating with the steel.