Resumo em Português:

O aço inoxidável ferrítico possibilita, em função de suas características, o uso em diversos campos da engenharia. Dentre esses é possível citar a industria do petróleo e gás, de celulose açucareira, de transporte, entre outras. Atualmente, o desenvolvimento de novas ligas para a substituição dos aços ao carbono no que se refere ao setor de transporte de carga, levou muitos fabricantes a adotarem a liga ferrítica com base de cromo entre 11% e 12%, implementando a tal situação, uma maior vida util. A utilização dessa nova classe de aço inoxidável ferrítico gera uma demanda no que tange à pesquisas das soldas desses aços. Neste trabalho, buscou-se analisar a região soldada de um aço inoxidável ferrítico experimental contendo 11% de cromo, realizando para tal um estudo de sua microestrutura, e tenacidade ao impacto do metal de base e da zona afetada pelo calor (ZAC). A avaliação mostrou bons resultados nas propriedades mecânicas medidas nas duas regiões analisadas. Entretanto, verificou-se uma perda acentuada da tenacidade ao impacto na ZAC em relação ao metal de base.

Resumo em Inglês:

Ferritic stainless steel is used in various sectors of engineering, such as in oil and gas industry, cellulose, or transport. New alloys are currently been developed to replace carbon steel in cargo transportation sector, which has led the industry to use ferritic alloys with chromium contents near 12%, increasing the mechanical and chemical properties. The use of this new class of ferritic stainless steel creates a demand concerning research in welding these steels. In this study, it is analyzed the microstructure and impact toughness of the parent metal and heat affected zone (HAZ) in a ferritic stainless steel containing 11% Cr. Good mechanical properties were observed in both regions, though there was a marked loss in the impact toughness of the HAZ compared to the base metal.

Resumo em Português:

Resumo: Apesar da alta eficiência da soldagem autógena utilizando a técnica de "keyhole", a mesma não é recomendada na soldagem de aços inoxidáveis duplex devido à redução tanto da tenacidade como da resistência à corrosão de tais aços. Combinando a característica de alta penetração da soldagem plasma no modo "keyhole" e a elevada capacidade de deposição do processo MIG, o processo híbrido MIG-plasma tem sido considerado promissor na obtenção de uma microestrutura ideal sem comprometer a eficiência da soldagem. Neste trabalho chapas de 11.1 mm de espessura foram unidas utilizando esta nova técnica. De forma comparativa, foram obtidas uniões utilizando os processos MIG e plasma convencionais. Inicialmente, foi constatado um menor aporte de calor pelo processo híbrido em relação ao processo MIG e como consequência a precipitação de fases secundárias, as quais são conhecidas por comprometer a tenacidade e resistência à corrosão, foram significativamente suprimidas tanto na solda como na zona termicamente afetada. Além disto, contrariamente a outras técnicas utilizando "keyhole" foram obtidas taxa de resfriamento adequada bem como homogeneidade química durante o processo permitindo a obtenção de uma suficiente transformação da austenita a partir da fase ferrítica.

Resumo em Inglês:

Despite its high efficiency, autogenous keyhole welding is not well-accepted for duplex stainless steels because it causes excessive ferrite in as-welded duplex microstructure, which leads to a degradation in toughness and corrosion properties of the material. Combining the deep penetration characteristics of plasma arc welding in keyhole mode and metal deposition capability of gas metal arc welding, hybrid plasma - gas metal arc welding process has considered for providing a proper duplex microstructure without compromising the welding efficiency. 11.1 mm-thick standard duplex stainless steel plates were joined in a single-pass using this novel technique. Same plates were also subjected to conventional gas metal arc and plasma arc welding processes, providing benchmarks for the investigation of the weldability of the material. In the first place, the hybrid welding process enabled us to achieve less heat input compared to gas metal arc welding. Consequently, the precipitation of secondary phases, which are known to be detrimental to the toughness and corrosion resistance of duplex stainless steels, was significantly suppressed in both fusion and heat affected zones. Secondly, contrary to other keyhole techniques, proper cooling time and weld metal chemistry were achieved during the process, facilitating sufficient reconstructive transformation of austenite in the ferrite phase.

Resumo em Português:

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).

Resumo em Inglês:

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).

Resumo em Português:

A liga Au-Si na composição eutéctica tem o ponto de fusão perto dos 369°C e tem a cor similar ao ouro puro, de alta kilatagem. Essa característica pode ser aproveitada no campo da joalharia e da eletrónica, para ser utilizado como um material de aporte de soldagem branda. Nesta pesquisa apresentam-se resultados de fabricação de ligas de ouro com 2,5; 2,8 e 3,0% de Silicio. A fusão foi feita num forno de plasma com atmósfera de gas argônio. A caracterização foi feita mediante ensaios de composição química no EDS e WDS acoplado ao MEV, análise metalográfica e microestrutural mediante microscopia óptica, microscopia electrónica de varredura, difração de raios X, dureza e microdureza Vickers, análise de ponto de fusão por calorimetria diferencial de varredura e a determinação de coordenadas de cor pelo método SCIELab. Na microestructura, as ligas mostraram pequenas formações dendríticas enriquecidas em ouro e o constituinte eutéctico está formado por precipitados aciculares de silício numa matriz de ouro. Os resultados de dureza e microdureza mostraram valores ao redor dos 110 HV. Apresentou-se um aumento importante nas propriedades mecánicas respeito às ligas tradicionais de ouro de alta pureza. A temperatura de fusão das ligas foi de 374ºC, além de que a cor se manteve muito próxima ao ouro puro.

Resumo em Espanhol:

La Aleación Au-Si en su composición eutéctica presenta un punto de fusión cercano a los 369ºC y color similar al oro de alta ley. En este estudio se presentan resultados de fabricación de las aleaciones de oro con 2,5; 2,8 y 3,0 % de silicio, por medio de la fusión en un horno de plasma con atmósfera inerte de argón. Se realizó caracterización de composición química por espectroscopía de dispersión de energía (EDS) y espectrometría de dispersión de longitud de onda (WDS), análisis metalográfico y microestructural por microscopía óptica, SEM y DRX, dureza y microdureza Vickers, evaluación del punto de fusión por DSC y determinación de las coordenadas colorimétricas SCIELab. A nivel microestructural las aleaciones muestran pequeñas formaciones dendríticas ricas en oro y el constituyente eutéctico formado por precipitados de silicio aciculares en una matriz de oro. Los resultados de dureza y microdureza dieron valores alrededor de los 110HV, presentándose un importante aumento en las propiedades mecánicas con respecto a las aleaciones tradicionales de oro de alta pureza. La temperatura de fusión para las aleaciones se ubicó en los 374°C, además de presentar un color muy cercano a los valores del oro puro.

Resumo em Inglês:

The Au-Si alloys have a melting temperature at 369°C in the eutectic composition, and the color is similar to the high purity. These characteristics can be exploited in the field of jewelry and electronics for used as filler soldering. In this research, are showing results of manufacturing Au-Si alloys with composition 2,2% Si, 2,8% Si and 3,0% Si. The fusion was made in the plasma furnace whit inert argon protection, and the characterization was made by chemical composition using the EDS of Scanning Electronic Microscope (SEM). The microstuctural analysis was made by optical microscope, SEM, DRX, Vickers hardness and microhardness. The melting temperature was evaluates by Diferencial Scanning Calorimetry ( DSC), the color measure was made by CIELab. The microstructure alloys showed dendritics Au phase and the eutectic constituent were silicon acicular precipitates in the gold matrix. The hardness and microhardness values were near 110 HV, and so, the properties were better than high purity gold alloys. The melting temperature were near the 374°C, also showed a color very similar to the high purity gold alloys.

Resumo em Português:

O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de reparo em dutos com pequena espessura (3,0 e 3,2 mm), fabricados em aços de alta resistência (API 5L X70) e em tubo ASTM 106 Grau B de forma a minimizar o risco de perfuração. Para o experimento, foi construída uma bancada de testes com ajuste variável de vazão e pressão do fluido, a saber, vazões de 20 l/min, 40 l/min e 80 l/min e pressões de 2 bar e 5 bar. Foram realizadas soldagens na direção longitudinal sobre tubos contendo água como fluido interno, utilizando-se o processo semiautomático MIG/MAG (GMAW) com posterior avaliação do aspecto da menor penetração do cordão. Desta forma, foram empregadas duas técnicas de soldagem, puxando e empurrando a poça de fusão, assim como os modos de transferência metálica em curto circuito ou em corrente pulsada. No estudo das condições limites para a ocorrência de perfuração foram pesquisados parâmetros de soldagem em função de condições específicas de vazão e de pressão. A temperatura interna da parede da tubulação foi determinada através de uma solução analítica para a transferência de calor na soldagem. Os resultados mostraram que para o processo MIG/MAG com corrente pulsada e com a técnica empurrando a poça de fusão, mantidas todas as outras variáveis de soldagem fixas, há pequena penetração do cordão de solda. Além disso, os níveis de energia de soldagem para a ocorrência da perfuração revelaram-se superiores aos obtidos na literatura para o processo SMAW, indicando o processo como robusto e apropriado para soldagem de reparo em operação.

Resumo em Inglês:

The aim of this study was the development of repair procedures to minimize the risk of burn-through in the welding of high strength steels (API 5L X70) and ASTM 106 GrB pipes with low residual thickness (3,0 and 3.2 mm). For this purpose, a welding test bench with adjustable water flow and pressure was constructed, that allows the welding of the pipes in longitudinal direction under variable internal fluid pressures (2 and 5 bar) and flow (20, 40 and 80 l/min.).The semi-automatic MIG/MAG (GMAW)welding process was applied, whereby the conditions for minimizing the penetration under the welding techniques pulling or pushing the weld pool were evaluated, as well as the short-circuit or pulsed current metal transfer modes were investigated. The boundary conditions for burn-through were determined associated to specific levels for water flow and pressure. The internal temperature of the pipe wall was determined by an analytical solution for heat transfer in welding. The results showed that for the pulsed current MIG/MAG and pushing the pool technique, maintaining all other welding variables constant, the weld penetration is reduced. Moreover, the welding power levels for the occurrence of burn-through proved to be superior than those reported in the literature for SMAW, indicating MIG/MAG as a robust and suitable process for in-service welding.

Resumo em Português:

Os resultados bem-sucedidos apresentados na literatura acerca da soldagem por atrito com pino não consumível das juntas alumínio-aço, desconsideram o aspecto e formação de defeitos na junta como pontos de referência para sua avaliação. Igualmente aumenta a controvérsia acerca da presença de compostos intermetálicos do tipo Fe xAl y, somado à falta de informação sobre sua origem. O objetivo deste trabalho é determinar parâmetros adequados para a obtenção de juntas alumínio-aço livres de defeitos e sua relação com a formação de fases deletérias durante a soldagem por atrito com pino. Foram obtidas juntas soldadas consolidadas e foi determinada a microestrutura resultante destas juntas soldadas da liga de alumínio 6063-T5 e aço AISI SAE 1020. Utilizou-se uma ferramenta de carbeto de tungstênio (WC-14Co) a velocidades de rotação e de avanço de 300 rpm e 150 mm.min-1, respectivamente. Foram empregados deslocamentos da ferramenta de +0,5; +1,0 e +1,5 mm. Os resultados realçam a importância do aporte energético na obtenção de juntas alumínio-aço com aspecto superficial e penetração adequados. A análise microestrutural revela a formação de sete regiões na junta soldada, destacando a zona termo-mecanicamente afetada no lado do aço, uma banda de grãos ultra finos de ferrita e a ausência de compostos intermetálicos na interface alumínio-aço.

Resumo em Inglês:

The successful results presented in the literature about the FSW aluminum-steel joints, ignore the appearance and formation of defects at the joint as reference points for evaluation. It also increases the controversy about the presence of intermetallic compounds of the type Fe xAl y, and the lack of information about its origin. The objective of this study is to determine appropriate parameters for obtaining free defects aluminum-steel joints and their relation to the formation of deleterious phases during the FSW. Consolidated welded joints were obtained and determined the microstructure in aluminum alloy 6063-T5 and AISI SAE 1020 welds joints. It was used a tungsten carbide tool (WC-14Co) at rotation and weld speeds of 300 rpm and 150 mm. min-1, with tool offset of +0.5, +1.0 and +1.5 mm. The results highlight the importance of heat input in the Al-steel welding surface appearance and penetration depth. The microstructural analysis reveals the formation of seven regions in the weld, highlighting the thermo-mechanically affected zone on the steel, a band of ultra fine grains of ferrite and the absence of intermetallic compounds in the Al-steel interface.

Resumo em Português:

Os aços inoxidáveis duplex (AID) vêm se apresentando como uma excelente alternativa para aplicações em que alta resistência à corrosão e alta resistência mecânica são requeridas. Contudo, os AID, incluindo os aços inoxidáveis lean duplex, apresentam soldabilidade inferior em relação aos aços inoxidáveis austeníticos. Esse trabalho tem como objetivo a avaliação da resistência à corrosão de juntas soldadas multipasse de chapas de 22 mm de espessura da liga inoxidável lean duplex UNS S32304, utilizando-se os processos SMAW, GMAW e FCAW e consumíveis com dois tipos de composição química, 22%Cr9%Ni3%Mo e 23%Cr7%Ni, totalizando seis experimentos. As juntas soldadas foram analisadas usando-se a técnica de polarização anódica potenciodinâmica para determinação do potencial de pite do material. O eletrólito estudado foi uma solução salina de cloreto de sódio 3,5% m/v. A junta de aço lean duplex soldada pelo processo GMAW com o consumível 22%Cr9%Ni3%Mo apresentou o melhor comportamento frente à corrosão no meio salino. A região da raiz da solda apresentou o maior potencial de pite em relação ao topo das juntas soldadas. As juntas de aço lean duplex soldadas usando-se o processo FCAW apresentaram um comportamento característico de corrosão generalizada no meio de solução salina, ao contrário das demais amostras.

Resumo em Inglês:

Duplex stainless steels (DSS's) have been placed as an excellent alternative for applications where high corrosion resistance and high mechanical strength are required. However, the DSS's, including the lean duplex stainless steels, present lower weldability than the austenitic stainless steels. This study aims to evaluate the corrosion resistance of welded joints using multipass welding of lean duplex stainless alloy UNS S32304 plates 22 mm thick, using the SMAW, GMAW and FCAW consumables with two types of chemical composition, 22%Cr9%Ni3%Mo and 23%Cr7%Ni, giving a total of six experiments. The welded joints were evaluated using the anodic potentiodynamic polarization technique to determine the pitting potential of the material. The electrolyte studied was 3.5% w/v sodium chloride aqueous solution. The lean duplex steel welded by GMAW process with consumable with 22%Cr9%Ni3%Mo showed the best behavior against corrosion in saline solution. The root of the weld region had the highest pitting potential compared to the top of the welded joints. The lean duplex steel joints welded using FCAW process showed a behavior characteristic of general corrosion in the medium of saline solution, unlike the other samples.

Resumo em Português:

Os processos de soldagem com arame maciço (GMAW) e arame tubular (FCAW), que competem entre si em termos de qualidade, produtividade e operacionalidade, requerem do usuário informações seguras de suas principais características e aplicações para determinar as condições mais adequadas de soldagem. Desta forma, o objetivo deste trabalho é comparar a potencialidade de cada processo na soldagem horizontal de aço carbono ABNT 1020, variando o tipo de gás de proteção, a corrente e tensão de soldagem, mantendo constante a taxa de fusão por unidade de comprimento. Para a realização deste estudo foram utilizados os arames AWS E71T-1 e ER 70S-6 sob as proteções gasosas 100%CO2 e Ar+25%CO2 em dois níveis de corrente e quatro níveis de tensão. As características avaliadas foram a regularidade de transferência metálica no modo curto-circuito, a capacidade produtiva através da taxa e rendimento de deposição e o escorrimento do cordão de solda dentro do chanfro. De maneira geral, os dois processos apresentaram semelhança na capacidade produtiva, mostrando certa dependência do valor da tensão de soldagem. Também se observou que, na mesma faixa de corrente e com a elevação da tensão, houve mudanças nas características de transferência metálica nos dois processos. Em relação ao escorrimento dos cordões de solda, o processo GMAW apresentou melhores cordões em menores tensões. Para o processo FCAW os valores dos escorrimentos não apresentaram grandes variações, tendo uma condição melhor que o GMAW para maiores valores de tensão de soldagem (região de predominância de transferência metálica conduzida pelo fluxo sem curto-circuito). O gás de proteção 100%CO2, para ambos os processos, foi o que proporcionou melhor rendimento de depósito com predominância de transferência metálica por curto-circuito.

Resumo em Inglês:

The processes of welding with solid wires (GMAW) and flux cored wire (FCAW), that compete in terms of quality, productivity and operability, demand the user to have clear information about their main features and applications to determine the most appropriate welding conditions. Thus, the goal is to compare the capability of each process in the horizontal position welding of ABNT 1020 carbon steel, varying the type of shielding gas for the same level of welding current and voltage to maintain a constant deposition rate per length. For this study the wire E71T-1 and ER 70S-6 were used, both under 100% CO2 and Ar +25% CO2 shielding gas and in two current and four voltage levels. The stability of short-circuit metal transfer mode was evaluated along with the production capacity (deposition rate and deposition efficiency) and the presence of deposit discontinuity. In general, both processes had a similar production capacity, showing some dependence on the welding voltage value. It was noted that, for the same current range and with increasing voltages, there was a change in metal transfer characteristics for both processes. Regarding deposit discontinuities (runoffs), the solid wire showed better results with lower voltage values. The values of runoffs for the cored wire were similar, however with a better condition for higher values of voltage (region of predominance of metal transfer carried by the flux without short-circuiting). The shielding gas 100% CO2 allowed higher deposition efficiency for both wires with a predominance of short-circuit metal transfer mode.

Resumo em Português:

A ligação dissimilar entre ligas de memória de forma e ligas de Ti tem sido tentada por vários investigadores devido ao potencial de aplicação industrial que estes materiais apresentam. No entanto as diferente propriedades termo-físicas dos dois matérias criam sérias dificuldades. A brasagem pode ser uma solução para ligar estes materiais uma vez que estes são submetidos a um ciclo térmico menos drástico. No presente estudo analisou-se a possibilidade de ligar chapas com 1 mm de espessura em NiTi equiatómico e Ti6Al4V utilizando nano partículas de prata, em formas diferentes, como materiais de adição. Analisam-se as superfícies obtidas para determinar o tipo de fractura e discutem-se os mecanismos envolvidos com vista a determinar a possibilidade de se conseguir uma ligação eficaz com esta técnica.

Resumo em Inglês:

Dissimilar joining of shape memory alloys to Ti alloys has long been attempted by several research groups due to the foreseen potential industrial applications. However, the very dissimilar thermo-physical properties of both materials place several difficulties. Brazing can be a solution since the base materials are subjected to a less sharp thermal cycle. In the present study brazed overlap joints of 1 mm thick plates of equiatomic NiTi and Ti6Al4V were produced using nano silver based filler materials. Surfaces were analyzed to assess the type of fracture and the capability of achieving bonding and involved mechanisms are discussed.

Resumo em Português:

A soldagem TIG apresenta elevados níveis de estabilidade e permite um controle mais apurado do que a maioria dos demais processos de soldagem a arco. É bem conhecido, contudo, que pequenas variações de composição química do metal base ou da região de operação do arco podem ter um efeito pronunciado no formato do cordão de solda, o que reduz a capacidade de controlar e a previsibilidade do processo. Este trabalho apresenta uma revisão da variabilidade do cordão de solda obtido no processo TIG com pequenas alterações na composição química do metal base e das soldagens A-TIG e TIG com gás ativo. Aspectos comuns e particulares de cada caso são realçados e discutidos e os mecanismos propostos na literatura em cada caso são apresentados e comparados.

Resumo em Inglês:

TIG welding is considered to be one of the most stable and controllable arc welding processes. However, it is now well known that small changes in base metal chemical composition and in the welding environment can have a deep effect on the resulting weld bead. Obviously, this reduces the reliability and controllability of TIG welding. This paper reviews TIG aspects of weld bead changes associated tosmall changes in base metal composition, and to active flux TIG (A-TIG) and active gas TIG welding. Aspects that are similar and unique to each case are highlighted and discussed. The mechanisms of weld bead shape presented in the literature are also presented and discussed.