Abstract ASTM A 182 F22 steel, used in components subsea for oil extraction, are previously buttered with ductile metal such as Inconel 625, before being welded to steel pipes similar to ASTM A36 steels. The thermal buttering weld cycle provides the formation of high hardness micro-phases and carbides at the interface between F22 steel and the buttering with Inconel, which when in contact with hydrogen, originating from the cathodic protection applied to these equipment, can lead to the embrittlement of this region, causing fragile fractures. In this work, ASTM A 182 F22 steel, buttered with Inconel 625 and welded to A36 steel, submitted to post-weld heat treatment without hydrogenation and subjected to cathodic protection for hydrogen permeation were submitted to fracture toughness test. The welds and buttering were done using GMAW process with AWS ERNiCrMo-3 wire as filler and buttering metal and a mixture of Ar and He as shield gas. The results indicated a 56% of area reduction, and 15% in the elongation values in the tensile tests, in addition to a 13.3% reduction in the CTOD value, for welded joints subjected to hydrogen permeation, which showed a quasi-cleavage fracture mechanism.

Resumo Materiais, quando sob carregamento em ambientes agressivos, como é o caso dos aços de tubulações no setor de petróleo e gás, estão sujeitos à fragilização por hidrogênio devido às condições ambientais. A susceptibilidade do tubo a tal fragilização está diretamente relacionada, entre outros fatores, ao nível de tensões residuais presentes; e impõe ao material severas e danosas reduções de propriedades mecânicas. Nesse contexto, devido à necessidade cada vez mais frequente de evitar falhas catastróficas que conduzem a perdas irreparáveis para os seres humanos e o ambiente, são destinados maciços investimentos para o aprimoramento das propriedades mecânicas e grandes esforços para compreender os mecanismos que levam aos danos causados pelo hidrogênio. A compreensão do efeito das tensões residuais originadas pelos diferentes processos ao qual o aço é submetido ainda é bastante escassa e nem sempre há uma unanimidade entre pesquisadores. Diante desta problemática, o presente trabalho, através de uma revisão bibliográfica, objetiva oferecer uma abordagem de como as tensões residuais podem afetar o nível de fragilização nos aços API 5L, bem como uma melhor compreensão dos mecanismos e dos fatores que facilitam a dissolução do hidrogênio na rede cristalina destes materiais.

Abstract Materials, when loaded in aggressive environments, as high strength low alloy pipeline steels used in Oil and Gas industry, are subjected to hydrogen embrittlement due to the environment conditions. The pipeline susceptibility is related to, among others factors, residual stresses; and causes several losses of mechanical properties. In this context, due to the increasingly frequent need to avoid catastrophic failures leading to irreparable losses to humans and the surrounding environment, massive investments are made to improve mechanical properties and to understand the mechanisms that lead to damages caused by hydrogen. The actual bibliography about the residual stresses influence is very scarce and there is not always an unanimity between researchers. This study, aims to offer an approach about how the residual stress can affect the embrittlement level, as well as better understanding about the mechanism and factors that facilitate the dissolution of hydrogen on crystalline lattice.

Abstract Aluminum alloys of 7xxx series have excellent characteristics and mechanical properties, being widely used in primary aircraft structures. However, the welding of these alloys by conventional arc welding processes results in an excessive mechanical resistance degradation and increasing in residual stress level. In this context, Friction Stir Welding (FSW) process has received attention in recent years mainly because it does not reach the materials melting point during the process. This work aims to evaluate the influence of the tool rotation and welding speed on microstructure and mechanical properties of AA 7075-T651 aluminum alloy welded joints by FSW process. Therefore, four welded joints obtained with different welding and tool rotation speed were subjected to tensile and microhardness tests. The microstructures of the welded joints were evaluated through analysis by optical microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM). The retreating side of the welded joints showed a higher occurrence of microstructural welding defects. Welded joints with yield strength (YS) 50% higher than those of base metal and with ultimate tensile strength up to 380 MPa were achieved.

ABSTRACT Annually, high investments are made in the maintenance of pipelines used in the oil industry around the globe. Thus, solutions are sought that combine low cost, reproducibility and properties that are consistent, mainly against corrosion. One of these is the use of materials that have high mechanical and anticorrosive properties in the form of coatings, which could be deposited by welding. The objective of this study was to evaluate the effects of different welding parameters on the corrosion resistance of coatings based on the Inconel 625 alloy, deposited by metal inert gas welding metal (MIG) process in API 5L X70 steel. The parameters were optimized using the factorial experimental design and the results analyzed by the Response Surface Methodology (RSM). Three deposits with ½ overlap were performed MIG, followed by a cross section cut in the samples for analysis of the dilution, iron content and corrosion resistance by potentiodynamic polarization (PP) through corrosion potential (Ecorr), corrosion current (Icorr) and polarization resistance (Rp). The coatings obtained presented values of the dilution ranging from 5.8% to 15.01%. The coating that presented lower dilution value, also was the one with lower Icorr and Fe, besides higher Rp and Ecorr, thus, greater corrosion resistance.

ABSTRACT A typical recurring defect in welded joints, due to climatic conditions such as wind and humidity, is the presence of porosities in the weld bead. And, depending on the severity of this factor, it may cause it to fail due to mechanical stresses. Therefore, the present work aimed to quantitatively analyze the influence of differ- ent airflow velocities on the level of porosities in joints welded by the MIG / MAG process. For this purpose, a survey of the average wind speeds in the northeastern region was carried out and with these data in hand, such conditions were imposed in the laboratory during welding. Finally, the weld beads were analyzed using optical microscopy and the pore quantification for each of the imposed conditions. It was concluded that an airflow velocity of 2.3 m / s provided a porosity level of 3.41 pores / cm², with average dimensions of 3.96 mm, an average straight line between the pores 7.97 mm and an average cord height of 9.0 mm. The samples sub- mitted to the airflow velocity of 3.6 m / s presented an average pore value of 2.31 pores / cm² per sample, an average pore diameter equal to 3.57 mm, an average distance in straight line between the pores of 6.40 mm and an average color height of 9.77 mm. When the samples are welded at 2.3 and 3.6 m / s, in non-compliance with the AWS A5.20A5.20M-2005 standard.

RESUMO Um defeito típico recorrente nas uniões soldadas, proveniente das condições climáticas como o vento e a umidade, é a presença de porosidades no cordão de solda. E, dependendo da severidade deste fator, poderá provocar a sua falha diante das solicitações mecânicas. Assim sendo, o presente trabalho teve por objetivo analisar quantitativamente a influência das diferentes velocidades de correntes de ar sobre o nível de porosidades em juntas soldadas pelo processo MIG/MAG. Para tanto foi realizado um levantamento da média das velocidades dos ventos na região nordeste e de posse desses dados, foram simuladas tais condições no laboratório durante a soldagem. E por fim, foram realizadas as análises nos cordões solda através de microscopia ótica e a quantificação dos poros para cada uma das condições. Concluiu-se que uma velocidade de correntes de ar no valor de 2,3 m/s proporcionou um nível de porosidade de 3,41 poros/cm², com dimensões médias de 3,96 mm, uma distância média em linha reta entre os poros de 7,97 mm e uma altura média do cordão de 9,0 mm. Já as amostras submetidas à velocidade de correntes de ar de 3,6 m/s apresentaram uma média de poros no valor de 2,31 poros/cm² por amostra, um diâmetro médio de poros igual a 3,57 mm, uma distância média em linha reta entre os poros de 6,40 mm e uma altura média do cordão de 9,77 mm. Estando, as amostras soldadas à 2,3 e 3,6 m/s, em desconformidade com a norma AWS A5.20A5.20M-2005.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de tratamento térmico de alívio de tensão (TTAT) e das temperaturas de preaquecimento e de interpasse sobre a microestrutura, presença de zonas parcialmente diluídas (ZPD), a microdureza e o gradiente de composição ao longo da interface de depósitos da liga AWS E NiCrMo 3 sobre os aços AISI 8630M e AISI 4130 aplicados por dois processos de soldagem (GMAW e PTA-P). Para isto foram executadas camadas sobrepostas de cordões de solda, utilizando diferentes temperaturas de preaquecimento e de interpasse. Os processos de soldagem utilizados foram os processos MIG e Plasma Pó (PTA-P). Em seguida, as interfaces dos depósitos foram submetidas às análises de composição química via EDS, às análises metalográficas por via ótica e eletrônica e a ensaios de microdureza O aumento da temperatura de preaquecimento e de interpasse resultou em maior refino dos grãos da zona termicamente afetada dos aços (ZTA) do primeiro passe, em um aumento da microdureza na ZTA, e em uma maior migração de Fe do substrato para a camada aplicada. Foi verificada uma menor diversidade e frequência de incidência de ZPD nos depósitos executados pelo processo Plasma Pó, enquanto que nos depósitos executados com o processo MIG foram encontradas ZPD do tipo descontínua, com diferentes morfologias. A aplicação do TTAT resultou em redução significativa nos valores de microdureza em todos os casos.

ABSTRACT The objective of this study was to evaluate the effect of the preheating and interpass temperature, as well as to evaluate the effect of the application of stress relief heat treatment on the microstructure, microhardness and composition gradient along the interface of AWS E NiCrMo3 alloy on AISI8630M and AISI4130 quenched and tempered steel, applied by two welding process. For this superimposed weld beads using different preheat and interpass were applied using MIG and Plasma Transfered Arc – Powder (PTA-P) welding process. The interfaces deposits were subjected to analysis of chemical composition by EDS, to metallographic examination by optical and electronic microscopy and to microhardness tests. The increase in preheat and interpass temperatures resulted in greater grain refinement of the first pass, increase of heat affected zone microhardness and in a greater Fe migration from the substrate to the applied layer. A minor frequency diversity and a lower incidence of partially diluted zones (PDZ) was observed in deposits performed by PTA-P process, where as the deposits performed with MIG process discontinuous PDZ type with different morphologies were identified. The use of stress relief heat treatment resulted in a significant reduction in microhardness values in all cases.

The objective of the present work was to evaluate welding of thin sheets (thickness < 1 mm) of similar and dissimilar NiTi alloys with AISI 304 stainless steel using the Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process and to study the mechanical and metallurgical properties of the joints with and without post-welding heat treatment (PWHT). The GTAW process was chosen because it is more economical than the usual welding processes for NiTi alloys, such as the Laser Beam Welding (LBW). The welded joints were characterized by the techniques of SEM, OM, electrical resistance in temperature (ERT), tensile test and Vickers microhardness. It was observed that the dissimilar joints presented a brittle behavior due to the formation of brittle elements along the weld metal by the excessive increase of the hardness in this region with peaks of hardness higher than 900HV. Similar joints presented superior mechanical behavior, with extensive plastic deformation before rupture and fracture surface with ductile appearance. The PWHT in the similar joints promoted a decrease in the rigidity of the material by minimizing the thermal stresses from the welding process, the PWHT did not influence the dissimilar joints mechanical behavior.

ABSTRACT In the present work, PTA welding process was used to investigate the influence of welding parameters on the dilution, microhardness and corrosion resistance of Inconel 625 alloy coatings on the API 5L X70 grade steel. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and linear potentiodynamic polarization (LPP) measurements were used to study the protection properties of the deposited layer when immersed in a 3.5% NaCl solution. The results of EIS and LPP have shown that the corrosion resistance results were more satisfactory for coatings with higher dilution index. The results also showed that the dilution values D (%)varied from 15.33% to 4.39% at the maximum (18.99 kJ/cm) and the minimum (8.34 kJ/cm) welding energy levels. The most relevant dilution value obtained was 4.39%.

Resumo Neste trabalho foi avaliada a influência das variáveis de soldagem em cordões de solda, aplicados pelo processo Arco Submerso (SAW) com corrente convencional, visando futura aplicação em revestimentos metálicos contra corrosão. Segmentos de tubo de um aço API 5L Gr B foram utilizados como substrato, além da utilização de um metal de adição de liga de níquel, diâmetro de 1,13mm, classificação AWS ERNiCrMo-4 (Hastelloy C-276), e um fluxo do tipo neutro, básico e aglomerado (EN 760: SA AF 2 DC). Foram analisadas as variáveis tensão, velocidade de alimentação de arame e distância do bico de contato à peça (DBCP) – com o restante dos parâmetros constantes – através de um planejamento fatorial completo em dois níveis e pontos centrais. Os resultados mostraram modelos matemáticos estatisticamente significativos e preditivos para as respostas diluição e corrente média, IM. Porém, para a resposta Reforço/Largura (R/L), o modelo se caracterizou como estatisticamente significativo, não preditivo e contendo uma falta de ajuste. A DBCP, por sua vez, foi a variável que se constituiu como a de maior significância na redução da diluição.

Abstract In this work was evaluated the influence of welding variables on weld beads applied by submerged arc process (SAW) with conventional current, aiming future application in overlays against corrosion. Segments of steel API 5L Gr B pipe as substrate, a 1.13mm-diameter electrode wire of nickel alloy, classification AWS ERNiCrMo-4 (Hastelloy C-276) as filler metal, and a flux neutral, basic and crowded were used. The variables voltage, wire feed speed and contact tip to work distance (CTWD) were analyzed, with the remaining parameters constant by a Design of Experiments with full factorial design in two-level and central points. Statistically significant and predictors mathematical models for responses dilution and average current, was obtained. However, for the response reinforcement/width, the model was characterized as statistically significant, but not predictive, and containing a lack of fit. The CTWD was the most significant variable to reducing the dilution.

Resumo O processo de micro soldagem pode ser eficiente para a união de Ligas com Memória de Forma (LMF) do sistema NiTi devido à alta precisão e localização do calor, diminuindo os tamanhos da zona fundida (ZF) e da zona termicamente afetada (ZTA), promovendo melhorias nas propriedades mecânicas destes tipos de juntas. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo determinar as variações das propriedades termomecânicas em juntas soldadas de fios de LMF NiTi. Para o trabalho, fios de uma LMF NiTi (ASTM F2063) com 0,9 mm de diâmetro, foram divididos em dois grupos: (a) fios sem tratamento térmico (NiTiA) e (b) fios com tratamento térmico a 400 °C durante 20 minutos (NiTi400). Em seguida estes fios foram soldados de topo e de forma autógena pelo processo micro TIG, por meio de pulsos controlados. A caracterização termomecânica dos fios sem solda e micro soldados foi realizada utilizando ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), ensaios de tração uniaxial, microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microindentação Vickers. Os resultados mostraram a eficiência do processo TIG ao soldar os fios NiTi de ambos os grupos, mesmo com a redução das temperaturas de transformação de fase da junta com relação ao metal de base original. Os fios com as juntas soldadas apresentaram patamares de deformação superelástica máxima de aproximadamente 8%, com tensões de indução de martensita entre 400 e 500 MPa. Este desempenho das juntas soldadas permitiram a realização de ciclos superelásticos com 4% de deformação com segurança. A análise das superfícies de fratura das juntas soldadas permitiram constatar características dúcteis no processo de ruptura.

Abstract Micro welding can be an efficient way for joining shape memory alloys (SMA) due to high accuracy and location of heat, reducing the size of the molten zone and heat affected zone (HAZ) promoting improvements in mechanical properties in these types of joints. This study aimed to determinate variations in thermomechanical properties of welded joints of NiTi SMA wires. For this, NiTi wires (ASTM F2063) with 0.9 mm diameter were divided into two groups: (a) as received wires (NiTiA) and (b) heat treated wires at 400 °C for 20 min (NiTi400). These wires were welded by TIG process, using controlled pulses (spots). The thermomechanical characterization of micro welded wires was performed using differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), uniaxial tensile tests, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and Vickers microhardness. The results show the efficiency of TIG welding NiTi wires of both groups, even with the reduction of the phase transformation temperatures of the joint with respect to the original base metal. The wires with welded joints showed showed maximum superelastic strain levels of about 8% with martensite induction stresses between 400 and 500 MPa. This performance of welded joints allow the realization of superelastic cycles up to 4% deformation safely. The analysis of welded wire fracture surfaces allowed verifying ductile characteristics at the rupture process.

Este trabalho teve por objetivo determinar os níveis de tensões residuais decorrentes de processos de soldagem em juntas soldadas de um aço API 5L X80. Inicialmente foram executados os procedimentos de soldagem das juntas utilizando os processos de soldagem eletrodo revestido - Shielded Metal Arc Welding (SMAW) e eletrodo de tungstênio com proteção gasosa - Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), variando-se os consumíveis utilizados e empregando-se uma temperatura de interpasse de 175ºC, obtendo-se, desta maneira, três juntas soldadas. Foram avaliadas as regiões superiores e inferiores das juntas, determinando-se os níveis de tensões residuais transversais e longitudinais. As medidas de tensão residual foram realizadas por difratometria de raios-x através de um difratômetro portátil e respectivo software para análise dos resultados. Para a região superior das juntas soldadas, foi observado que quanto mais elevado for o aporte térmico mais compressivas foram os níveis de tensões residuais transversais, e mais deslocadas ficaram os picos de tensões trativas. Na região inferior das juntas soldadas, foi verificado que para maiores aportes térmicos, maiores foram os níveis de tensões residuais trativas na região do Metal de Solda (MS) e menor foi o nível de tensões residuais trativas na Zona Termicamente Afetada (ZTA).

This study aimed to determine the levels of residual stresses due to welding processes in welded joints of API 5L X80 steel. Initially were executed the welded joint using the Shielded Metal Arc Welding (SMAW) and Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) processes, with different consumables and employing an interpass temperature of 175ºC. Three different welded joints were obtained. The residual stress measurements were carried out by x-ray diffraction using a portable diffractometer and software for analyzing the results. In the upper region, it was observed that to higher heat inputs the residual stresses levels were more compressive and more displaced were the tensile stresses peaks. In the lower region of the welded joints, it was found that for higher heat input, were higher levels of tensile residual stresses in the region of the Weld Metal (WM) and the lower the level of tensile residual stresses in the Heat Affected Zone (HAZ).

Residual stresses in a welded joint of ASTM A131 grade AH32 steel was measured either by the X-ray diffraction or by displacements of referenced points measured on a coordinate measuring machine before and after heat treatment. For all tests, the welding was performed with Shielded Metal Arc Welding, vertical-up position, by a certified welder. After welding, some specimens were subjected to marking, made through small holes evenly spaced and mapped on a coordinate measuring machine. After labeling, the samples were subjected to heat treatment at temperatures nearby recrystallization. After heat treatment, the samples were subjected to new measurements by coordinate measuring machine to evaluate the displacements of the points produced by the recrystallization. In parallel, residual stress measurements were made by XRD for validation of this new methodology. The results obtained either by X-ray or by coordinate measuring machine showed a good correlation between the two measurement methodologies employed.

A aplicação por soldagem de revestimentos metálicos de aços e ligas nobres resistentes à corrosão é uma alternativa bastante razoável economicamente frente à fabricação de componentes maciços nestas ligas. Entretanto há uma carência de informações sobre as alterações mecânico/metalúrgicas causadas pelos ciclos térmicos de soldagem quando da aplicação destes revestimentos, principalmente sobre a influência sobre o nível de tensões residuais , que é mister no entendimento do fenômeno da corrosão assistida por tensão. O objetivo deste trabalho foi avaliar o nível de tensões residuais superficiais em revestimentos do aço inoxidável AWS E308-L T-1 aplicados pelo processo de soldagem ao Arco Elétrico com Arame Tubular sobre chapas do aço ASTM A36. As medições das tensões residuais foram realizadas por um difratômetro portátil de raios - X na superfície dos revestimentos e os principais resultados obtidos foram que a natureza das tensões residuais na superfície dos revestimentos sempre se apresentou compressivas e não observou-se uma linearidade da magnitude das tensões residuais em função da energia de soldagem.

The application of metal coatings by welding of steels and alloys resistant to corrosion is an alternative quite reasonable economically facing the manufacturing of solid components in these alloys. However there is a lack of information about the mechanical / metallurgical changes caused by thermal cycles of welding due to the application of these coatings, especially on the influence on the level of residual stresses, that it is essential to understand the phenomenon of stress-assisted corrosion. The aim of this study was to evaluate the level of the superficial residual stresses in coatings of AWS E308L T-1 stainless steel applied by the FCAW process on steel plates of ASTM A36. The measurements of residual stresses were performed by a portable X - ray diffractometer on the surface of the coatings and the main results obtained were that the nature of residual stresses on the surface of the coatings always showed compressive and no linearity of the magnitude of the residual stresses as a function of the welding energy.

No Brasil, a soldagem de tubulações tem sido praticamente de forma manual, entretanto, a utilização de processos de soldagem automatizados têm crescido muito nos últimos anos, contribuindo para o maior controle dos parâmetros de soldagem, e conseqüentemente, a possibilidade de obtenção de juntas soldadas com melhores propriedades mecânicas. A soldagem de tubulações com aço API 5L X80 ainda vem sendo avaliada no Brasil no que diz respeito aos melhores procedimentos, parâmetros e processos de soldagem; a aplicação de processos automatizados nas condições específicas de campo constitui em uma opção ainda incipiente no país por se discutir ainda a relação custo/benefício com a sua implantação. Logo, o objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento na ZTA de juntas soldadas do aço API 5L X80 utilizados para transporte de petróleo e gás quando submetidos à soldagem com diferentes parâmetros, procedimentos e processos de soldagem, incluindo o processo automatizado; os resultados indicam além da redução da extensão e do tamanho de grão da ZTA a preservação da estrutura bainítica do metal de base nesta região nas soldagem executadas com processos automatizados.

The welding of pipes has been largely manual in Brazil, however, the use of automated welding processes have greatly increased in recent years, contributing to greater control of welding parameters, and consequently, the possibility of obtaining welded joints with better mechanical properties. The welding of pipes of API 5L X80 steel has been evaluated in Brazil considering to best practices, parameters and welding processes; the implementation of automated processes in the specific field conditions is relevant project and innovative design in this area. Therefore, the objective is to evaluate the behavior in the HAZ of the API 5L X80 steel used for transporting oil and gas when subjected to automated welding processes; the results indicated besides the reduction of HAZ extent grain size the preservation of bainitic structure in this region for robotic welding process.

O objetivo do trabalho foi avaliar as características da zona termicamente afetada (ZTA) e a microestrutura e propriedades mecânicas de metais de solda de juntas soldadas do aço API 5L X80, obtidos para quatro diferentes procedimentos de soldagem utilizando processos manuais e automatizados. Para isto, chapas do referido aço foram soldadas por processo manual ao Arco Elétrico com Eletrodo Revestido (SMAW), utilizando 473 e 673 K como temperaturas de interpasses e o eletrodo celulósico AWS E8010-G como consumível; por processo ao Arco Elétrico com Arame Tubular (FCAW) robotizado, utilizando o arame AWS E71T- 1C como metal de adição e argônio com 25%CO2 como gás de proteção; por processo a Arco Elétrico com Eletrodo de Tungstênio (GTAW) mecanizado na raiz da solda, usando o arame ER70S-3 e argônio como gás de proteção. As análises microestruturais foram relacionadas com os resultados de ensaios de impacto Charpy nos metais de solda e com os perfis de microdureza Vickers ao longo da junta soldada. Os resultados indicaram maiores percentuais de Ferrita Acicular e maiores valores de resistência ao impacto nos metais de solda e uma menor extensão e granulometria da ZTA, associado ao procedimento de soldagem utilizando processo automatizado com maior velocidade de soldagem.

The objective of this work was to evaluate the heat affected zone characteristics and weld metals microstructure and mechanical properties of API 5L X80 steel welded joints, obtained for four different welding procedures using manual and automated processes. For this, plates of this steel were welded by manual Shielded Metal Arc Welding (SMAW) process with interpasses temperatures of 473 e 673 K, and using AWS E8010-G electrode as filler metals; robotized Flux Cored Arc Welding (FCAW) process, using AWS E71T-1C wire and Ar25%CO2 as consumable and mechanized Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process, for the root pass using AWS ER70S-3 and Ar as consumable .The microstructural analysis was related with the weld metals Charpy impact test results and with the welded joint Vickers microhardness profiles. The results indicated that weld metals obtained by automatized welding process presented a shorter and more refined heat affected zone and a weld metal with greatest Acicular Ferrite percentiles which promoted the best results of the impact test.