O presente trabalho teve como objetivo investigar o comportamento da junta para diferentes parâmetros de soldagem em um processo inovador de soldagem por fricção em tubos utilizando um anel rotativo. O material do tubo utilizado neste trabalho foi o aço inoxidável duplex SAF 2205 (UNS S31803).Utilizou-se o método estatístico Taguchi para reduzir a quantidade de juntas soldadas e verificar quais os melhores parâmetros de soldagem. O processo avaliou 3 parâmetros variando em máximo e mínimo, resultando em 4 condições de soldagem. Três juntas soldadas foram produzidas para cada condição de soldagem, o que acabou gerando 12 juntas. A obtenção da melhor condição de soldagem foi realizada através da análise de “quanto maior melhor” para o resultado de resistência à tração para as amostras. Nesta análise,a condição ótima de soldagem coincidentemente foi a condição de soldagem 4. Paralelamente à análise Taguchi, foram realizados ensaios de qualificação para todas as 4 condições de soldagem de acordo com a norma DNV-OS-F101:2013: teste de tração, dobramento, dureza, porcentagem de ferrita e porcentagem de intermetálicos Adicionalmente aos ensaios exigidos pela norma DNV-OS-F101:2013, foram realizados testes de impacto Charpy-V e EBSD para a melhor condição de soldagem obtida pela método Taguchi (condição 4). Os resultados indicaram que, de acordo com os requisitos da norma DNV-OS-F101:2013, apenas a condição de soldagem quatro (0,10 mm/s; 7,50 kN/s/ 10,0 mm) foi integralmente qualificada. Valores insuficientes de resistência obtidos nos ensaios de tração, bem como divergências nas porcentagens ótimas de fases desqualificaram as outras três condições de soldagem. Como resultado adicional para a condição de soldagem qualificada, testes de impacto Charpy apresentaram valores de energia absorvida superiores àqueles encontrados para processos convencionais de soldagem. / The present work had as objective to investigate the joint behavior for different welding parameters in an innovative process of welding by friction in tubes using a rotating ring. The material of the tube used in this work was duplex stainless steel SAF 2205 (UNS S31803). The Taguchi statistical method was used to reduce the amount of welded joints and to verify the best welding parameters. The process evaluated 3 parameters varying in maximum and minimum, resulting in 4 welding conditions. Three welded joints were produced for each welding condition, resulting in 12 joints. The best welding condition was obtained by the analysis of "the greater the better" for the result of tensile strength for the samples. In this analysis, the optimum welding condition coincidentally was the welding condition 4. Parallel to the Taguchi analysis, qualification tests were performed for all 4 welding conditions according to DNV-OS-F101: 2013: tensile test, bending, hardness, percentage of ferrite and percentage of intermetallics In addition to the tests required by the DNV-OS-F101: 2013, Charpy-V impact tests and characterization by EBSD were performed for the best welding condition obtained by the Taguchi method (condition 4). The results indicated that, according to the requirements of DNV-OS-F101: 2013, only the welding condition four (0.10 mm/s, 7.50 kN/s; 10.0 mm) was fully qualified. Insufficient values of strength obtained in the tensile tests, as well as divergences in the optimal percentages of phases, disqualified the other three welding conditions. As an additional result for the qualified welding condition, Charpy impact tests showed absorbed energy values higher than those found for conventional welding processes.

A operação segura e eficiente de unidades de produção de petróleo e gás depende essencialmente do desempenho de seus dispositivos, componentes e estruturas. Dutos rígidos são importantes componentes utilizados na indústria offshore, comumente empregados como flowlines e risers. Aços ao carbono, como o API 5L X65, são materiais tipicamente utilizados para essas aplicações, devido ao seu baixo custo relativo e disponibilidade. No entanto, para o pré-sal brasileiro, parece improvável o uso desses aços, uma vez que o óleo está contaminado por elevadas concentrações de CO2, o que provoca a corrosão generalizada. Assim, as operadoras no Brasil devem considerar uma solução alternativa, como tubos cladeados ou ligas resistentes à corrosão (CRA). Aços inoxidáveis duplex e superduplex (AISD) surgiram na última década como um material alternativo para ambientes quimicamente agressivos. No entanto, de acordo com estudos recentes, quando catodicamente protegidos contra a corrosão, esses aços são vulneráveis ao trincamento induzido pelo hidrogênio (HISC). O objetivo deste trabalho é avaliar, através de ensaios de tenacidade à fratura, a susceptibilidade ao HISC de amostras do AISD soldadas, utilizando dois níveis diferentes de proteção catódica. Para a avaliação da tenacidade à fratura, decidiu-se utilizar o método de ensaio de step loading, pois esta prática é considerada mais realista já que as amostras são expostas ao hidrogênio durante todo o teste, ao invés de um simples pré-carregamento de hidrogênio como recomendado por alguns procedimentos. Os valores de tenacidade são dados em termos de CTOD e integral J. A tenacidade foi avaliada em termos de iniciação e carga máxima, utilizando corpos de prova do tipo SENB da mecânica da fratura. Os resultados aqui apresentados indicam que os AISD são bastante suscetíveis a HISC, especialmente na zona termicamente afetada, mesmo para potenciais pouco catódicos como -650 mVECS. / The optimized and secure operation of oil and gas floating production units depends essentially on the performance of their devices, components and structures. Rigid pipelines are key equipment used in the offshore industry commonly employed as flowlines and risers. Carbon steel such as API 5L X65 is the material of choice for those applications due to its low relative cost and availability. However, for the Brazilian pre-salt it seems unlikely the use of carbon steels, since the oil is contaminated by high concentrations of CO2, which causes generalized corrosion. Therefore, operators in Brazil should consider an alternative solution, such as lined or cladded pipes as well as corrosion resistant alloys (CRA). Duplex and superduplex stainless steels (SDSS) have emerged in the last decade or so as an alternative material for harsh environments. Nevertheless, according to recent studies, SDSS when cathodically protected against corrosion are prone to hydrogen induced stress cracking (HISC). The aim of this investigation is to evaluate through fracture toughness measurements the susceptibility of welded SDSS samples to HISC for two different levels of cathodic protection. For fracture toughness evaluation, we decided to use the step loading test method, since we understand that this practice is more realistic because samples are exposed to hydrogen during the entire tests instead of simple hydrogen pre-charging as recommended by some procedures. Fracture toughness values are given in terms of both CTOD and J-integral for crack initiation and maximum stress for SENB specimens. The results given here indicated that SDSS are quite susceptible to HISC especially in the heat affect zone even for potentials as negative as -650 mVsce.

Os aços inoxidáveis dúplex (AIDs) exibem uma combinação de propriedades mecânicas e de resistência à corrosão atraente que os destaca entre os demais aços inoxidáveis. Isso ocorre devido a sua microestrutura balanceada, consistindo de ferrita e austenita, e também pela sua composição química específica contendo elementos de liga como cromo e molibdênio. Considerando-se estes fatores positivos, os AIDs são amplamente utilizados nas indústrias de óleo e gás, petroquímica, papel e celulose, e de controle de poluição. A aplicação destas ligas usualmente depende de processos de soldagem, e os ciclos térmicos merecem atenção especial para se evitar alterações microestruturais que comprometam o desempenho mecânico e/ou eletroquímico (fundamentalmente a resistência à corrosão). A soldagem por fricção e mistura mecânica ou Friction Stir Welding é uma técnica de união no estado sólido que pode reduzir defeitos, como trincas, porosidades entre outros, frequentemente encontrados em processos de soldagem que envolvem fusão. Além disso, devido ao menor aporte térmico, os processos de união no estado sólido têm o potencial de minimizar alterações microestruturais, mantendo assim, no caso dos aços AIDs, a morfologia, a distribuição e a proporção das fases ferrita e austenita mais próximas do ideal. O presente estudo empregou o processo de FSW para produzir juntas de topo em chapas com 4 mm de espessura do aço inoxidável dúplex UNS S31803, com ferramenta de PCBN inclinada em 1,5º a uma velocidade rotacional de 500 rpm, força axial de 45 kN, e diferentes velocidades de soldagem. Soldas com penetração completa e livres de defeitos foram consolidadas aplicando velocidades de soldagem de 1, 2 e 3 mm/s, enquanto a velocidade de 4 mm/s resultou em defeitos do tipo vazios na zona de mistura (ZM) no lado de avanço. A caracterização através de microscopia óptica na secção transversal das soldas revelou um refino microestrutural que aumentou os valores de dureza na ZM. A técnica de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) mostrou um conteúdo apropriado de ferrita, entre 40 e 60%, para todas as condições de soldagem testadas. Ensaios de tração de amostras transversais das juntas soldadas romperam no material de base (MB) para velocidades de soldagem entre 1 e 3 mm/s, e falharam no local onde existiam vazios para a velocidade de soldagem de 4 mm/s. Além disso, as juntas soldadas apresentaram limite de escoamento e limite de resistência à tração similares ao MB, mas com menor alongamento. As soldas produzidas com velocidade de soldagem de 1 mm/s mostraram indícios de fases intermetálicas, que não comprometeram a resistência mecânica das juntas. Uma correlação entre a história térmica associada ao processo de FSW, a microestrutura produzida e o desempenho mecânico das juntas soldas foi estabelecida. / Duplex stainless steels (DSS) exhibit an attractive combination of mechanical properties and corrosion resistance due to their balanced microstructure consisting of ferrite and austenite, and also their chemical composition containing alloy elements like chromium and molybdenum. Considering these positive factors, DSS are widely used in the oil and gas, petrochemical, pulp and paper, and pollution control industries. The application of these alloys usually depends on welding processes, and the thermal cycles deserve special attention in order to avoid microstructural changes that compromise the mechanical and/or electrochemical performance (fundamentally corrosion resistance). Friction Stir Welding is a solid-state joining technique which can reduce flaws, such as cracks and porosities often found on fusion welding processes. Furthermore, due to the lower heat input, solid-state joining techniques have the potential of minimizing microstructural alterations and maintain, in the case of DSS, morphology, distribution and proportion of the phases ferrite and austenite. The present study used FSW to produce butt joints on 4 mm thick sheets of UNS S31803 DSS, with a PCBN tool tilted 1,5º in a rotational speed of 500 rpm, axial force of 45 kN, and different welding speeds. Full penetration and defect free welds were consolidated applying welding speeds of 1, 2 and 3 mm/s, whereas 4 mm/s resulted in voids inside the stir zone (SZ) in the advancing side. Characterization through optical microscopy on transverse section of the welds revealed a microstructural refinement, which increased the microhardness values on the SZ. Electron backscatter diffraction (EBSD) technique showed a proper ferrite content between 40 and 60% for all the tested welding conditions. Transverse tensile tests of the welded joints failed at the base metal for welding speeds between 1 and 3 mm/s, and failed on the location of the voids defects for welding speed of 4 mm/s. Moreover, the welded joints presented similar yield and tensile strength to the base material and reduced elongation. The welds produced with welding speed of 1 mm/s showed evidences of intermetallic phases, which didn’t compromise the strength of the joints. A correlation between the thermal history associated to the FSW process, the produced microstructure, and the mechanical performance of the welded joints has been established.

Os aços inoxidáveis duplex são materiais altamente utilizados em diversos setores da indústria, e em componentes de alta responsabilidade, como por exemplo, tubulações na indústria de óleo e gás. Por este motivo, o conhecimento do material quanto às fases presentes, suas características mecânicas e seu comportamento em meio corrosivo é de grande importância. Devido ao tempo de uso e temperatura de exposição, o material pode sofrer danos, em decorrência da precipitação de fases intermetálicas, que fragilizam o material, causando perda de suas propriedades. Sendo assim, neste trabalho o aço UNS S 31803 foi analisado como recebido (laminado e solubilizado), e após a precipitação de fases intermetálicas. Para isso, amostras foram tratadas termicamente a 780°C, por diversos tempos, para promover diferentes quantidades de fases intermetálicas em cada amostra. Foram realizadas metalografia, análise em Microscopia Eletrônica de Varredura (EDS e EBSD) e Microscopia de Transmissão. Como técnica de caracterização das fases presentes, foi utilizada a Difração de Raios-X. Com relação às propriedades mecânicas, foi realizado ensaio de tração com as diversas amostras, a fim de analisar o limite de escoamento, limite de resistência e módulo elástico em cada condição de tratamento térmico. Foi realizado ensaio Charpy, obtendo-se os valores de energia absorvida pelo material ao sofrer impacto. O equipamento de ensaio de impacto utilizado é instrumentado e, com isso, valores de KId do material também foram obtidos, demonstrando que na presença das fases intermetálicas ocorre uma grande queda no valor da energia absorvida ao impacto pelo material. O material foi analisado em meio corrosivo contendo 3,5% NaCl, simulando o ambiente marinho, avaliando o comportamento do material nestas condições quando estão presentes as fases intermetálicas. Os resultados mostraram que as fases intermetálicas causam danos nas propriedades mecânicas do material, especialmente na resistência ao impacto, além de causar grande perda na resistência à corrosão do material quando exposto ao meio contendo cloreto (NaCl 3,5%). Além disso, é possível verificar diferentes variações na velocidade sônica do material, conforme a quantidade de fases intermetálicas presentes e a textura apresentada pelo material, sendo o ultrassom uma técnica sensível a esta variação microestrutural. / The duplex stainless steel is a material highly utilized in various industry sectors, in high responsibility components, for example, pipes in the oil and gas industry. For this reason, knowing the material microstructure, their mechanical properties and their behavior in corrosive environment is of great importance. Due to run time and exposure temperature, the material can be damaged as a result of the precipitation of intermetallic phases which weaken the material, causing loss of its properties. Thus, this work has analyzed the UNS S 31803 steel as received (laminate and solubilized) and after the precipitation of intermetallic phases. For this purpose, samples have been heated treated at 780 ° C during different to promote different amounts of intermetallic phases in each sample. Metallography, Scanning Electron Microscopy (EDS and EBSD) and Transmission Electronic Microscopy analysis have been performed. X-ray diffraction has been used as the characterization technique of present phases. With respect to mechanical properties, tensile testing was carried out in order to analyze the yield strength, tensile strength and elastic modulus in each condition of heat treatment. Charpy testing was performed, obtaining the values of absorbed energy by the material during the impact test. The impact tests were carried out in an instrumented equipment, so that KId values of the material were also obtained, demonstrating that there is a big drop in the absorbed energy by the material in the presence of intermetallic phases. The material was analyzed in a corrosive environment containing 3.5% NaCl, in order to simulate the marine conditions by evaluating the material behavior under these circumstances when intermetallic phases are present. The results demonstrate that the intermetallic phases cause decrease of the mechanical properties, especially in impact toughness, and causes loss in corrosion resistance of the material when exposed to environment containing chloride (NaCl 3.5%). Furthermore, it is possible to notice different variations in the sonic velocity of the material according to the amount of intermetallic phases and the texture presented by the material, so that the ultrasound is a sensitive technique to this microstructural variation.

Os aços inoxidáveis duplex são materiais altamente utilizados em diversos setores da indústria, e em componentes de alta responsabilidade, como por exemplo, tubulações na indústria de óleo e gás. Por este motivo, o conhecimento do material quanto às fases presentes, suas características mecânicas e seu comportamento em meio corrosivo é de grande importância. Devido ao tempo de uso e temperatura de exposição, o material pode sofrer danos, em decorrência da precipitação de fases intermetálicas, que fragilizam o material, causando perda de suas propriedades. Sendo assim, neste trabalho o aço UNS S 31803 foi analisado como recebido (laminado e solubilizado), e após a precipitação de fases intermetálicas. Para isso, amostras foram tratadas termicamente a 780°C, por diversos tempos, para promover diferentes quantidades de fases intermetálicas em cada amostra. Foram realizadas metalografia, análise em Microscopia Eletrônica de Varredura (EDS e EBSD) e Microscopia de Transmissão. Como técnica de caracterização das fases presentes, foi utilizada a Difração de Raios-X. Com relação às propriedades mecânicas, foi realizado ensaio de tração com as diversas amostras, a fim de analisar o limite de escoamento, limite de resistência e módulo elástico em cada condição de tratamento térmico. Foi realizado ensaio Charpy, obtendo-se os valores de energia absorvida pelo material ao sofrer impacto. O equipamento de ensaio de impacto utilizado é instrumentado e, com isso, valores de KId do material também foram obtidos, demonstrando que na presença das fases intermetálicas ocorre uma grande queda no valor da energia absorvida ao impacto pelo material. O material foi analisado em meio corrosivo contendo 3,5% NaCl, simulando o ambiente marinho, avaliando o comportamento do material nestas condições quando estão presentes as fases intermetálicas. Os resultados mostraram que as fases intermetálicas causam danos nas propriedades mecânicas do material, especialmente na resistência ao impacto, além de causar grande perda na resistência à corrosão do material quando exposto ao meio contendo cloreto (NaCl 3,5%). Além disso, é possível verificar diferentes variações na velocidade sônica do material, conforme a quantidade de fases intermetálicas presentes e a textura apresentada pelo material, sendo o ultrassom uma técnica sensível a esta variação microestrutural. / The duplex stainless steel is a material highly utilized in various industry sectors, in high responsibility components, for example, pipes in the oil and gas industry. For this reason, knowing the material microstructure, their mechanical properties and their behavior in corrosive environment is of great importance. Due to run time and exposure temperature, the material can be damaged as a result of the precipitation of intermetallic phases which weaken the material, causing loss of its properties. Thus, this work has analyzed the UNS S 31803 steel as received (laminate and solubilized) and after the precipitation of intermetallic phases. For this purpose, samples have been heated treated at 780 ° C during different to promote different amounts of intermetallic phases in each sample. Metallography, Scanning Electron Microscopy (EDS and EBSD) and Transmission Electronic Microscopy analysis have been performed. X-ray diffraction has been used as the characterization technique of present phases. With respect to mechanical properties, tensile testing was carried out in order to analyze the yield strength, tensile strength and elastic modulus in each condition of heat treatment. Charpy testing was performed, obtaining the values of absorbed energy by the material during the impact test. The impact tests were carried out in an instrumented equipment, so that KId values of the material were also obtained, demonstrating that there is a big drop in the absorbed energy by the material in the presence of intermetallic phases. The material was analyzed in a corrosive environment containing 3.5% NaCl, in order to simulate the marine conditions by evaluating the material behavior under these circumstances when intermetallic phases are present. The results demonstrate that the intermetallic phases cause decrease of the mechanical properties, especially in impact toughness, and causes loss in corrosion resistance of the material when exposed to environment containing chloride (NaCl 3.5%). Furthermore, it is possible to notice different variations in the sonic velocity of the material according to the amount of intermetallic phases and the texture presented by the material, so that the ultrasound is a sensitive technique to this microstructural variation.

A operação segura e eficiente de unidades de produção de petróleo e gás depende essencialmente do desempenho de seus dispositivos, componentes e estruturas. Dutos rígidos são importantes componentes utilizados na indústria offshore, comumente empregados como flowlines e risers. Aços ao carbono, como o API 5L X65, são materiais tipicamente utilizados para essas aplicações, devido ao seu baixo custo relativo e disponibilidade. No entanto, para o pré-sal brasileiro, parece improvável o uso desses aços, uma vez que o óleo está contaminado por elevadas concentrações de CO2, o que provoca a corrosão generalizada. Assim, as operadoras no Brasil devem considerar uma solução alternativa, como tubos cladeados ou ligas resistentes à corrosão (CRA). Aços inoxidáveis duplex e superduplex (AISD) surgiram na última década como um material alternativo para ambientes quimicamente agressivos. No entanto, de acordo com estudos recentes, quando catodicamente protegidos contra a corrosão, esses aços são vulneráveis ao trincamento induzido pelo hidrogênio (HISC). O objetivo deste trabalho é avaliar, através de ensaios de tenacidade à fratura, a susceptibilidade ao HISC de amostras do AISD soldadas, utilizando dois níveis diferentes de proteção catódica. Para a avaliação da tenacidade à fratura, decidiu-se utilizar o método de ensaio de step loading, pois esta prática é considerada mais realista já que as amostras são expostas ao hidrogênio durante todo o teste, ao invés de um simples pré-carregamento de hidrogênio como recomendado por alguns procedimentos. Os valores de tenacidade são dados em termos de CTOD e integral J. A tenacidade foi avaliada em termos de iniciação e carga máxima, utilizando corpos de prova do tipo SENB da mecânica da fratura. Os resultados aqui apresentados indicam que os AISD são bastante suscetíveis a HISC, especialmente na zona termicamente afetada, mesmo para potenciais pouco catódicos como -650 mVECS. / The optimized and secure operation of oil and gas floating production units depends essentially on the performance of their devices, components and structures. Rigid pipelines are key equipment used in the offshore industry commonly employed as flowlines and risers. Carbon steel such as API 5L X65 is the material of choice for those applications due to its low relative cost and availability. However, for the Brazilian pre-salt it seems unlikely the use of carbon steels, since the oil is contaminated by high concentrations of CO2, which causes generalized corrosion. Therefore, operators in Brazil should consider an alternative solution, such as lined or cladded pipes as well as corrosion resistant alloys (CRA). Duplex and superduplex stainless steels (SDSS) have emerged in the last decade or so as an alternative material for harsh environments. Nevertheless, according to recent studies, SDSS when cathodically protected against corrosion are prone to hydrogen induced stress cracking (HISC). The aim of this investigation is to evaluate through fracture toughness measurements the susceptibility of welded SDSS samples to HISC for two different levels of cathodic protection. For fracture toughness evaluation, we decided to use the step loading test method, since we understand that this practice is more realistic because samples are exposed to hydrogen during the entire tests instead of simple hydrogen pre-charging as recommended by some procedures. Fracture toughness values are given in terms of both CTOD and J-integral for crack initiation and maximum stress for SENB specimens. The results given here indicated that SDSS are quite susceptible to HISC especially in the heat affect zone even for potentials as negative as -650 mVsce.

Os aços inoxidáveis dúplex (AIDs) exibem uma combinação de propriedades mecânicas e de resistência à corrosão atraente que os destaca entre os demais aços inoxidáveis. Isso ocorre devido a sua microestrutura balanceada, consistindo de ferrita e austenita, e também pela sua composição química específica contendo elementos de liga como cromo e molibdênio. Considerando-se estes fatores positivos, os AIDs são amplamente utilizados nas indústrias de óleo e gás, petroquímica, papel e celulose, e de controle de poluição. A aplicação destas ligas usualmente depende de processos de soldagem, e os ciclos térmicos merecem atenção especial para se evitar alterações microestruturais que comprometam o desempenho mecânico e/ou eletroquímico (fundamentalmente a resistência à corrosão). A soldagem por fricção e mistura mecânica ou Friction Stir Welding é uma técnica de união no estado sólido que pode reduzir defeitos, como trincas, porosidades entre outros, frequentemente encontrados em processos de soldagem que envolvem fusão. Além disso, devido ao menor aporte térmico, os processos de união no estado sólido têm o potencial de minimizar alterações microestruturais, mantendo assim, no caso dos aços AIDs, a morfologia, a distribuição e a proporção das fases ferrita e austenita mais próximas do ideal. O presente estudo empregou o processo de FSW para produzir juntas de topo em chapas com 4 mm de espessura do aço inoxidável dúplex UNS S31803, com ferramenta de PCBN inclinada em 1,5º a uma velocidade rotacional de 500 rpm, força axial de 45 kN, e diferentes velocidades de soldagem. Soldas com penetração completa e livres de defeitos foram consolidadas aplicando velocidades de soldagem de 1, 2 e 3 mm/s, enquanto a velocidade de 4 mm/s resultou em defeitos do tipo vazios na zona de mistura (ZM) no lado de avanço. A caracterização através de microscopia óptica na secção transversal das soldas revelou um refino microestrutural que aumentou os valores de dureza na ZM. A técnica de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) mostrou um conteúdo apropriado de ferrita, entre 40 e 60%, para todas as condições de soldagem testadas. Ensaios de tração de amostras transversais das juntas soldadas romperam no material de base (MB) para velocidades de soldagem entre 1 e 3 mm/s, e falharam no local onde existiam vazios para a velocidade de soldagem de 4 mm/s. Além disso, as juntas soldadas apresentaram limite de escoamento e limite de resistência à tração similares ao MB, mas com menor alongamento. As soldas produzidas com velocidade de soldagem de 1 mm/s mostraram indícios de fases intermetálicas, que não comprometeram a resistência mecânica das juntas. Uma correlação entre a história térmica associada ao processo de FSW, a microestrutura produzida e o desempenho mecânico das juntas soldas foi estabelecida. / Duplex stainless steels (DSS) exhibit an attractive combination of mechanical properties and corrosion resistance due to their balanced microstructure consisting of ferrite and austenite, and also their chemical composition containing alloy elements like chromium and molybdenum. Considering these positive factors, DSS are widely used in the oil and gas, petrochemical, pulp and paper, and pollution control industries. The application of these alloys usually depends on welding processes, and the thermal cycles deserve special attention in order to avoid microstructural changes that compromise the mechanical and/or electrochemical performance (fundamentally corrosion resistance). Friction Stir Welding is a solid-state joining technique which can reduce flaws, such as cracks and porosities often found on fusion welding processes. Furthermore, due to the lower heat input, solid-state joining techniques have the potential of minimizing microstructural alterations and maintain, in the case of DSS, morphology, distribution and proportion of the phases ferrite and austenite. The present study used FSW to produce butt joints on 4 mm thick sheets of UNS S31803 DSS, with a PCBN tool tilted 1,5º in a rotational speed of 500 rpm, axial force of 45 kN, and different welding speeds. Full penetration and defect free welds were consolidated applying welding speeds of 1, 2 and 3 mm/s, whereas 4 mm/s resulted in voids inside the stir zone (SZ) in the advancing side. Characterization through optical microscopy on transverse section of the welds revealed a microstructural refinement, which increased the microhardness values on the SZ. Electron backscatter diffraction (EBSD) technique showed a proper ferrite content between 40 and 60% for all the tested welding conditions. Transverse tensile tests of the welded joints failed at the base metal for welding speeds between 1 and 3 mm/s, and failed on the location of the voids defects for welding speed of 4 mm/s. Moreover, the welded joints presented similar yield and tensile strength to the base material and reduced elongation. The welds produced with welding speed of 1 mm/s showed evidences of intermetallic phases, which didn’t compromise the strength of the joints. A correlation between the thermal history associated to the FSW process, the produced microstructure, and the mechanical performance of the welded joints has been established.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:03:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8897_MARIANA XAVIER MILAGRE.pdf: 5291454 bytes, checksum: 7e93cdb920abb66af2a87f74893c9c23 (MD5) Previous issue date: 2015-05-13 / Falhas estruturais podem ocorrer por uma combinação dos efeitos das tensões de serviço e das tensões residuais. Estas são geradas após deformação plástica não uniforme causada por processos mecânicos, térmicos ou químicos. Neste trabalho investigaram-se os valores médios das tensões residuais de amostras de aço inoxidável duplex UNS S32304, submetidas a diferentes condições de tratamento térmico e processo de soldagem TIG, por técnica de difração de raios X. A partir dos valores de tensões médias construíram-se perfis de tensões residuais. Para isto, acompanhou-se o comportamento do plano 420 da austenita com radiação CuKα ( 􀟣̅ = 0,1542 nm) e o plano 211 da ferrita com radiação CrKα ( 􀟣̅ = 0,2291 nm). As amostras foram tratadas a 475, 600 e 750 °C por 8 horas em atmosfera ambiente e resfriadas em água do mar. Os resultados foram analisados pelo método do sen²ψ e indicam que as variações microestruturais e térmicas, relacionadas às diferentes condições experimentais, influenciam o valor médio das tensões residuais do material e consequentemente o perfil de tensões. Aço inoxidável duplex. Difração de raios X. Tensões residuais. Tratamentos térmicos. Soldagem TIG

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:03:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9254_PAULO VICTOR TOSO HELKER20160310-93344.pdf: 4946415 bytes, checksum: 99c4ccd82d7e42a7511e689a4149e979 (MD5) Previous issue date: 2015-09-18 / Neste trabalho foram avaliados comparativamente os resultados obtidos através das técnicas de DL-EPR e de espectroscopia de impedância eletroquímica, em termos do comportamento a susceptibilidade a corrosão localizada do aço inoxidável duplex UNS S31803. Também se buscou a relação entre os tratamentos térmicos, microestruturas e sensitização. Para isto amostras foram tratadas termicamente nas temperaturas 645°C, 820°C, e 960°C durante 12 horas além da amostra na condição como recebida. Estes tratamentos provocaram a precipitação da fase sigma. Foram realizados ensaios de DL-EPR em uma solução 2M H2SO4 + 0,01M KSCN + 0,5M NaCl, a fim de quantificar o nivel de sensitização após os tratamentos térmicos, e ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica na mesma solução, porem no potencial de circuito aberto (OCP) e no potencial de +350 mVsce onde as amostras se encontram passivas, afim de verificar se os resultados eram consistentes com os obtidos por DL-EPR. As amostras sofreram uma considerável mudança na proporção de ferrita-austenita devido ao tratamento térmico. Assim, os resultados de EIE foram avaliados com cautela, de maneira a considerar que as áreas efetivamente atacadas sofreram grande variação, que devem ser devidamente compensadas antes da avaliação dos resultados. Palavras-chave: aço inoxidável duplex.UNS S31803. Fases deletérias. Tratamento de calor. DL-EPR.EIS.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:03:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9797_Artur Pratti.pdf: 2690269 bytes, checksum: 535dfe93b659808462dde512dfe7b950 (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / Neste trabalho foi estudado o efeito da resistência à corrosão localizada e a resistência mecânica dos aços SAF 2304, SAF 2205 e SAF 2507, submetidos ao envelhecimento a 475° C por curtos períodos de tempo. Através de técnicas eletroquímicas de DL-EPR e espectroscopia de impedância eletroquímica, e ensaio de microdureza para análise da resistência mecânica das ligas. Partes das amostras foram tratadas termicamente à 475º C por 4, 8 e 12 horas, a fim de provocar a precipitação da fase alfa linha. Os ensaios de DL-EPR e espectroscopia de impedância eletroquímica foram realizados em solução de 2M H2SO4 + 0,01M KSCN + 0,5M NaCl. Através do ensaio de ¬DL-EPR não foi possível observar a formação de precipitados em todas as amostras, devido à sensitização, porém o ensaio de microdureza apresentou alterações para as amostras tratadas termicamente em relação a amostra como recebida, e por fim, através do ensaio de espectroscopia de impedância eletroquímica foi analisada a resistência à corrosão localizada em cada situação. Palavras chave: Aço inoxidável Duplex, UNS S32304, UNS S31803 e UNS S32750, fragilização a 475°C, Alfa linha.