Os aços Grau 91 vêm sendo amplamente utilizados como componentes para trabalhar em elevadas temperaturas nas indústrias de geração de energia, petroquímica e refinarias de petróleo em consequência da sua excelente resistência a fluência e corrosão em altas temperaturas. Apesar destas notáveis propriedades têm sido encontradas dificuldades na soldagem do aço Grau 91, visto que pode apresentar valores de dureza fora dos limites especificados e provocando redução de diversas propriedades mecânicas. Foram confeccionadas juntas tubulares do aço Grau 91, por meio de soldagem usando o processo TIG na raiz e o processo Eletrodo Revestido nas camadas de soldagem subsequentes. As juntas soldadas foram submetidas ao tratamento térmico póssoldagem (TTPS) a 760°C com diferentes tempos de patamar (1h, 4h e 8h) e posteriormente, as propriedades mecânicas foram analisadas para verificar o atendimento aos requisitos normativos, por meio da realização de ensaios de tração convencional e à quente (540°C), impacto Charpy, dureza Vickers e caracterização microestrutural. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas do aço Grau 91 sofreram alterações, como uma melhor resistência ao impacto e diminuição da dureza com o aumento do tempo de patamar de temperatura, indicando que é possível obter uma melhor combinação de resistência mecânica e tenacidade com o tempo de patamar maior do que 4 horas no TTPS nas condições utilizadas. / Grade 91 steels have been widely used as components to work at high temperatures in power generation plants, petrochemicals and oil refineries as a result of their excellent creep and corrosion resistance at high temperatures. Despite these remarkable properties, difficulties in welding Grade 91 have been encountered, as they may exhibit hardness values outside the specified limits and cause a reduction in various mechanical properties. Grade 91 tubular joints were made through welding by using the GTAW process at the root and the SMAW process in the subsequent welding layers. The welded joints were subjected to PWHT at 760°C with different tempering times (1h, 4h and 8h) and their mechanical properties were evaluated by performing conventional tensile, elevated-temperature tensile (540°C), Charpy V-notch impact toughness, Vickers hardness testing and microstructural characterization. Results indicated that mechanical properties of grade 91 steel change with increasing tempering time, and a better combination of strength and toughness can be reached with more than 4 hours of PWHT, under certain conditions.

Os aços Grau 91 vêm sendo amplamente utilizados como componentes para trabalhar em elevadas temperaturas nas indústrias de geração de energia, petroquímica e refinarias de petróleo em consequência da sua excelente resistência a fluência e corrosão em altas temperaturas. Apesar destas notáveis propriedades têm sido encontradas dificuldades na soldagem do aço Grau 91, visto que pode apresentar valores de dureza fora dos limites especificados e provocando redução de diversas propriedades mecânicas. Foram confeccionadas juntas tubulares do aço Grau 91, por meio de soldagem usando o processo TIG na raiz e o processo Eletrodo Revestido nas camadas de soldagem subsequentes. As juntas soldadas foram submetidas ao tratamento térmico póssoldagem (TTPS) a 760°C com diferentes tempos de patamar (1h, 4h e 8h) e posteriormente, as propriedades mecânicas foram analisadas para verificar o atendimento aos requisitos normativos, por meio da realização de ensaios de tração convencional e à quente (540°C), impacto Charpy, dureza Vickers e caracterização microestrutural. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas do aço Grau 91 sofreram alterações, como uma melhor resistência ao impacto e diminuição da dureza com o aumento do tempo de patamar de temperatura, indicando que é possível obter uma melhor combinação de resistência mecânica e tenacidade com o tempo de patamar maior do que 4 horas no TTPS nas condições utilizadas. / Grade 91 steels have been widely used as components to work at high temperatures in power generation plants, petrochemicals and oil refineries as a result of their excellent creep and corrosion resistance at high temperatures. Despite these remarkable properties, difficulties in welding Grade 91 have been encountered, as they may exhibit hardness values outside the specified limits and cause a reduction in various mechanical properties. Grade 91 tubular joints were made through welding by using the GTAW process at the root and the SMAW process in the subsequent welding layers. The welded joints were subjected to PWHT at 760°C with different tempering times (1h, 4h and 8h) and their mechanical properties were evaluated by performing conventional tensile, elevated-temperature tensile (540°C), Charpy V-notch impact toughness, Vickers hardness testing and microstructural characterization. Results indicated that mechanical properties of grade 91 steel change with increasing tempering time, and a better combination of strength and toughness can be reached with more than 4 hours of PWHT, under certain conditions.

Atualmente, há a necessidade de se desenvolver aços com alta resistência à propagação de trincas, especialmente em condições de carregamentos cíclicos, ou seja, resistentes à fadiga, na qual sua aplicabilidade se da em função de suas propriedades mecânicas. No presente trabalho estudou-se o efeito do preaquecimento na zona afetada pelo calor do aço AISI/SAE 4130 com composição química modificada, com altos teores de Mo, comparando as propriedades mecânicas e microestruturais nas condições como soldada, tratada termicamente e aplicando a técnica de Metodologia do Preaquecimento Combinado (MPC) com otimização de ciclos térmicos através da combinação do preaquecimento entre o 1º e 3º passe da 1º e 2º camada, respectivamente. A fim de avaliar as propriedades mecânicas, foram realizados ensaios de microdureza, mapeamento de dureza e ensaio de tenacidade ao impacto charpy. Para análise microestrutural, foi realizado microscopia ótica e microscópio eletrônico de varredura (MEV) para analisar as regiões de grãos grosseiros, fino e as intersecções entre as regiões da Zona Afetada pelo Calor (ZAC), quando aplicado o MPC. Como resultado, observa-se que preaquecimento é uma forma efetiva de redução de dureza, chegando a uma redução máxima de 71 HV0,1, quando comparado às temperaturas de preaquecimento entre 150 e 400 ºC. No entanto há um severo efeito deletério na tenacidade, podendo chegar a uma queda de 71% da energia absorvida. O tratamento térmico pós soldagem (TTPS) se mostrou eficiente apenas para amostra soldada com temperaturas de preaquecimento de 150 ºC, para as demais temperaturas não houve benefício, tanto em redução de dureza, quanto na restauração da tenacidade. No entanto, para temperatura de preaquecimento de 230 ºC também foi observado o acréscimo de dureza após o TTPS devido ao efeito de endurecimento secundário por precipitação de carbonetos metálicos (MC). A técnica MPC se mostrou muito eficiente em redução da dureza e restauração da tenacidade, e este fenômeno está associado à capacidade de solubilizar os carbonetos que precipitam durante a soldagem, fenômeno que não ocorre com a aplicação do TTPS. / Currently, it is necessary to develop materials with high resistance to crack propagation, especially under conditions of cyclic loading condition such as fatigue resistant, in which its applicability is due to its mechanical properties. In the present work the effect of preheating in the heat-affected zone of the AISI / SAE 4130 steel with modified chemical composition (High Mo) was compared, regarding its mechanical and microstructural properties of each welding condition, As weld, post weld heat treated and applying the Methodology of combined preheating (MCP) with optimization of thermal cycles by combining the preheating between the 1st pass of 1st layer and the 3rd pass of 2nd layer. In order to evaluate the mechanical properties, microhardness tests, hardness mapping and charpy V notch tests were performed. For microstructural analysis, optical and scanning electron microscopy (SEM) were used to analyze the coarse grained regions and the intersections between the Heat Affected Zones (HAZ) regions, when applied to the MPC. As a result, it is observed that preheating is an effective form of reduction of hardness, reaching a maximum reduction of 71 HV0,1, when compared to the preheating temperatures between 150 and 400ºC, however there is a severe deleterious effect in the toughness, dropping up to 71% of the absorbed energy. The post weld heat treatment (PWHT) is efficient only for welded sample with preheating temperatures of 150 ºC, for the other temperatures there was no benefit, either in reduction of hardness or restoration of toughness. However, for the preheating temperature of 230 °C it was observed the increase of hardness after the PWHT due to the effect of secondary hardening by precipitation of metal carbides (MC). The MPC technique proved to be very efficient in decreasing hardness and restoring toughness, and this phenomenon is associated with the ability to solubilize the carbides that precipitate during welding, which is not observed while PWHT is applied.