A microestrutura e a composição química dos aços inoxidáveis duplex são responsáveis pela sua resistência mecânica e sua resistência à corrosão que, geralmente, é superior aos aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos convencionais. A soldagem destes materiais causa tanto alteração de microestrutura como de composição química, que podem ser alteradas dependendo dos processos de soldagem, dos parâmetros de soldagem, da utilização ou não de metal de adição e da composição química do gás de proteção, nos processos que utilizam proteção gasosa. No caso dos aços inoxidáveis duplex baixa liga, a solidificação é completamente ferrítica, podendo produzir tamanho de grão exagerado no metal de solda e na ZAC. O objetivo deste trabalho é de avaliar o efeito da freqüência de pulsação do processo TIG autógeno na soldagem de aços inoxidáveis duplex baixa liga. Foram soldadas chapas de aços inoxidáveis duplex baixa liga UNS S32304 e UNS S32101 (lean duplex), sem metal de adição e empregando-se argônio como gás de proteção. A soldagem foi executada com o processo TIG, mantendo-se a energia de soldagem constante, de 340 J/mm, e variando-se a freqüência de pulsação entre 1, 5, 10 e 20 Hz. As microestruturas resultantes tanto no metal de solda, região central e região sem mistura, bem como na zona afetada pelo calor foram caracterizadas através de microscopia ótica. Os resultados mostraram que, na soldagem autógena, independente de ter ou não a pulsação da corrente, ocorre um aumento no tamanho do grão da zona fundida devido a solidificação ferrítica deste aço. Comparando-se os resultados do tamanho do grão e da fração volumétrica de ferrita no metal de solda, notouse um aumento no tamanho de grão e na fração volumétrica da ferrita com o aumento da freqüência de pulsação. / The microstructure and chemical composition of duplex stainless steel are responsible for their mechanical strength and corrosion resistance. The welding of these materials produces a change in the microstructure and chemical composition. These changes depend on: welding processes, welding parameters, the use or absence of filler metal and composition of shielding gas in processes that use shielding gas. In the case of lean duplex stainless steel the solidification is fully ferritic, which may produce an excessive grain size in the weld metal and in the heat affected zone (HAZ). The main goal of this paper is to evaluate the effect of pulse frequency in autogenous TIG welding process of lean duplex stainless steel. In this sense, plates of UNS S32304 and UNS S32101 lean duplex were welded without filler metal and using argon as shielding gas. The welds were made using the GTAW process, keeping the heat input constant at 340 J/mm and varying the pulse frequency between 1,5,10 and 20 Hz. The results showed that, independent of pulse frequency, grain growth in the fusion zone took place since this duplex stainless steel type has a ferritic solidification mode. Comparing the grain size and ferrite volumetric fraction in the weld bead, an increase in the mean value of grain size in the central region and unmixed region of weld beads was related to an increase of pulse frequency.

A microestrutura e a composição química dos aços inoxidáveis duplex são responsáveis pela sua resistência mecânica e sua resistência à corrosão que, geralmente, é superior aos aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos convencionais. A soldagem destes materiais causa tanto alteração de microestrutura como de composição química, que podem ser alteradas dependendo dos processos de soldagem, dos parâmetros de soldagem, da utilização ou não de metal de adição e da composição química do gás de proteção, nos processos que utilizam proteção gasosa. No caso dos aços inoxidáveis duplex baixa liga, a solidificação é completamente ferrítica, podendo produzir tamanho de grão exagerado no metal de solda e na ZAC. O objetivo deste trabalho é de avaliar o efeito da freqüência de pulsação do processo TIG autógeno na soldagem de aços inoxidáveis duplex baixa liga. Foram soldadas chapas de aços inoxidáveis duplex baixa liga UNS S32304 e UNS S32101 (lean duplex), sem metal de adição e empregando-se argônio como gás de proteção. A soldagem foi executada com o processo TIG, mantendo-se a energia de soldagem constante, de 340 J/mm, e variando-se a freqüência de pulsação entre 1, 5, 10 e 20 Hz. As microestruturas resultantes tanto no metal de solda, região central e região sem mistura, bem como na zona afetada pelo calor foram caracterizadas através de microscopia ótica. Os resultados mostraram que, na soldagem autógena, independente de ter ou não a pulsação da corrente, ocorre um aumento no tamanho do grão da zona fundida devido a solidificação ferrítica deste aço. Comparando-se os resultados do tamanho do grão e da fração volumétrica de ferrita no metal de solda, notouse um aumento no tamanho de grão e na fração volumétrica da ferrita com o aumento da freqüência de pulsação. / The microstructure and chemical composition of duplex stainless steel are responsible for their mechanical strength and corrosion resistance. The welding of these materials produces a change in the microstructure and chemical composition. These changes depend on: welding processes, welding parameters, the use or absence of filler metal and composition of shielding gas in processes that use shielding gas. In the case of lean duplex stainless steel the solidification is fully ferritic, which may produce an excessive grain size in the weld metal and in the heat affected zone (HAZ). The main goal of this paper is to evaluate the effect of pulse frequency in autogenous TIG welding process of lean duplex stainless steel. In this sense, plates of UNS S32304 and UNS S32101 lean duplex were welded without filler metal and using argon as shielding gas. The welds were made using the GTAW process, keeping the heat input constant at 340 J/mm and varying the pulse frequency between 1,5,10 and 20 Hz. The results showed that, independent of pulse frequency, grain growth in the fusion zone took place since this duplex stainless steel type has a ferritic solidification mode. Comparing the grain size and ferrite volumetric fraction in the weld bead, an increase in the mean value of grain size in the central region and unmixed region of weld beads was related to an increase of pulse frequency.

Os aços inoxidáveis duplex são materiais com um excelente desempenho, devido às suas sobressalentes propriedades mecânicas e excelente resistência à corrosão. Uma composição química adequada e microestrutura balanceada são as responsáveis por esta combinação de propriedades. No entanto, são estes mesmos fatores que os fazem especialmente susceptíveis à precipitação de fases intermetálicas, com efeitos maléficos no seu desempenho. Durante os ciclos térmicos de uma soldagem multipasse, a precipitação de intermetálicos é crítica. Foi desenvolvido um método para simular os ciclos térmicos de uma solda multipasse. Usando este método, foi estudada a precipitação de nitreto de cromo e fase sigma na zona afetada pelo calor submetida a temperaturas abaixo de 950°C dos aços inoxidáveis duplex UNS S31803 e S32550. Foram estudadas energias de soldagem na faixa de 0,4 a 1,0 kJ/mm. Foi determinada mediante extração de precipitados, seguida de difração de raios X na câmara de Debye-Scherrer e microscopia eletrônica de transmissão, a precipitação de nitreto de cromo para energias de soldagem de 0,4 a 1,0 kJ/mm e de fase sigma para energias de soldagem de 0,6-1,0 KJ/mm, no UNS S32550. Já o UNS S31803 não apresentou precipitação alguma para as energias de soldagem estudadas. Baseando-se nos resultados verifica-se que durante uma soldagem multipasse o UNS S31803 é menos propenso que o UNS S32550 à precipitação de intermetálicos na zona afetada pelo calor submetida a temperaturas abaixo de 950°C. / Duplex stainless steels belong to a group of high performance stainless steels regarding to corrosion and mechanical properties. These achievements are related to a suitable chemical composition and a balanced microstructure. During welding thermal cycles the microstructure changes and, consequently, corrosion and mechanical properties might be impaired due to a precipitation of intermetallic phases. This precipitation is an issue to be addressed for multipass welding. It was developed a method for simulate the multipass welding thermal cycles. Using this method chromium nitride and sigma phase precipitation was studied in a simulated heat affected zone of multipass welding (three passes) of UNS S31803 and UNS S32550 duplex stainless steels with different heat inputs (0,4 to 1,0 kJ/mm). The HAZ simulated region was below 950°C maximum temperature. Microstructural characterization of simulated samples showed discontinuous films of a precipitated phase at ferrite/ferrite grain boundaries and ferrite/austenite interfaces were observed only in a UNS S32550 duplex grade for all heat inputs simulated. This suggests that sigma phase and chromium nitride precipitation took place during sample thermocycling. X-ray diffraction in a Debye-Scherrer chamber of extracted precipitates and electron diffraction by TEM confirmed the presence of chromium nitrides for all range of heat input studied and sigma phase for heat input above 0,6 kJ/mm. On the other hand, microstructural analysis of UNS S31803 simulated samples did not present precipitation of intermetallic phases in the tested temperature range of HAZ. Based on these results, UNS S31803 is more resistant than UNS S32550 to intermetallic phases precipitation in multipass welding.

Os aços inoxidáveis duplex são materiais com um excelente desempenho, devido às suas sobressalentes propriedades mecânicas e excelente resistência à corrosão. Uma composição química adequada e microestrutura balanceada são as responsáveis por esta combinação de propriedades. No entanto, são estes mesmos fatores que os fazem especialmente susceptíveis à precipitação de fases intermetálicas, com efeitos maléficos no seu desempenho. Durante os ciclos térmicos de uma soldagem multipasse, a precipitação de intermetálicos é crítica. Foi desenvolvido um método para simular os ciclos térmicos de uma solda multipasse. Usando este método, foi estudada a precipitação de nitreto de cromo e fase sigma na zona afetada pelo calor submetida a temperaturas abaixo de 950°C dos aços inoxidáveis duplex UNS S31803 e S32550. Foram estudadas energias de soldagem na faixa de 0,4 a 1,0 kJ/mm. Foi determinada mediante extração de precipitados, seguida de difração de raios X na câmara de Debye-Scherrer e microscopia eletrônica de transmissão, a precipitação de nitreto de cromo para energias de soldagem de 0,4 a 1,0 kJ/mm e de fase sigma para energias de soldagem de 0,6-1,0 KJ/mm, no UNS S32550. Já o UNS S31803 não apresentou precipitação alguma para as energias de soldagem estudadas. Baseando-se nos resultados verifica-se que durante uma soldagem multipasse o UNS S31803 é menos propenso que o UNS S32550 à precipitação de intermetálicos na zona afetada pelo calor submetida a temperaturas abaixo de 950°C. / Duplex stainless steels belong to a group of high performance stainless steels regarding to corrosion and mechanical properties. These achievements are related to a suitable chemical composition and a balanced microstructure. During welding thermal cycles the microstructure changes and, consequently, corrosion and mechanical properties might be impaired due to a precipitation of intermetallic phases. This precipitation is an issue to be addressed for multipass welding. It was developed a method for simulate the multipass welding thermal cycles. Using this method chromium nitride and sigma phase precipitation was studied in a simulated heat affected zone of multipass welding (three passes) of UNS S31803 and UNS S32550 duplex stainless steels with different heat inputs (0,4 to 1,0 kJ/mm). The HAZ simulated region was below 950°C maximum temperature. Microstructural characterization of simulated samples showed discontinuous films of a precipitated phase at ferrite/ferrite grain boundaries and ferrite/austenite interfaces were observed only in a UNS S32550 duplex grade for all heat inputs simulated. This suggests that sigma phase and chromium nitride precipitation took place during sample thermocycling. X-ray diffraction in a Debye-Scherrer chamber of extracted precipitates and electron diffraction by TEM confirmed the presence of chromium nitrides for all range of heat input studied and sigma phase for heat input above 0,6 kJ/mm. On the other hand, microstructural analysis of UNS S31803 simulated samples did not present precipitation of intermetallic phases in the tested temperature range of HAZ. Based on these results, UNS S31803 is more resistant than UNS S32550 to intermetallic phases precipitation in multipass welding.