Análise da tensão residual em soldagem de revestimento de aço AISI 347L em aço Cr-Mo através do método de medição por coordenadas

Silva, Gleryston Thiago Gomes da; Hermenegildo, Tahiana Francisca da Conceição; Torres-López, Edwar Andrés; Santos, Tiago Felipe de Abreu; Urtiga Filho, Severino Leopoldino

doi:10.1590/1517-7076-RMAT-2023-0349

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Artigos • Matéria (Rio J.) 29 (1) • 2024 • https://doi.org/10.1590/1517-7076-RMAT-2023-0349 copiar

Análise da tensão residual em soldagem de revestimento de aço AISI 347L em aço Cr-Mo através do método de medição por coordenadas

Residual stress analysis in AISI 347L steel coating welding on Cr-Mo steel using coordinate measurement method

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMO

Este estudo avaliou a qualidade do revestimento de aço inoxidável AISI 347L em substrato de aço Cr-Mo produzido pelo processo GMAW, levando em consideração a influência dos parâmetros de soldagem e dos tratamentos térmicos de alívio de tensão. Para a análise de tensão residual, foi utilizado o método de Deslocamento de Pontos Coordenados (DCP). Foram confeccionados três (3) corpos de prova com dimensões de 300 × 150 × 12,7 mm, variando a composição do gás de proteção (100% Ar, 98% Ar + 2%CO₂ e 96% Ar + 4% CO₂), e realizados tratamentos térmicos pós-soldagem em conformidade com a norma ASME BPVC VIII. Para avaliar a microestrutura do revestimento, foram realizadas análises de microscopia óptica, ensaio macrográfico e ensaio de dureza. Os resultados obtidos indicam que os tratamentos térmicos de alívio de tensão foram eficazes na redução da tensão residual, melhorando a qualidade do revestimento. A análise de microscopia óptica revelou uma microestrutura homogênea e sem trincas ou porosidades, indicando um bom desempenho do processo GMAW. Os resultados desses ensaios são de grande importância para a qualificação do procedimento de soldagem e para garantir a qualidade do revestimento em aplicações práticas.

Palavras-chave
GMAW; AISI 347L; Tensão Residual; Deslocamento de Pontos Coordenados (DPC)

Material	C	Mn	P	S	Si	Cr	Mo	Cu	Ni	V	Nb	J
2,25Cr-1Mo	0,10	0,44	0,011	0,006	0,17	2,25	0,91	0,01	0,01	–	–	67

MATERIAL	RESISTÊNCIA A TRAÇÃO (MPa)	LIMITE DE ESCOAMENTO (MPa)	ALONGAMENTO (%)	REDUÇÃO DE ÁREA (% mín.)	IMPACTO (J) – 46 ºC (média de 3)
2,25Cr-1Mo^* *(ASTM) [31].	515 a 690	310	18	45	54 (min)
2,25Cr-1Mo^ Valor mínimo definido pela norma.	632	486	25	52	345

Material	C	Mn	P	S	Si	Cr	Mo	Cu	Ni	Nb
ER 309L	0,01	1,63	0,02	0,001	0,80	23,05	0,11	0,11	13,87	0,01
ER 347Si	0,04	1,39	0,01	0,02	0,74	19,17	0,06	0,04	9,65	0,46

Revestimento	RV0	RV2	>RV4
Gás de proteção	100% Ar	Ar + 2%CO₂	Ar + 4%CO₂
Método de deposição^* *O método de deposição corresponde técnica para a aplicação dos depósitos e movimentação da poça de fusão.	Retilíneo/oscilante
Porcentagem de recobrimento	30% – 40%
Espessura do revestimento	3 mm (1^a camada)/6 mm (3^a camada)
Consumíveis utilizados:	1^a camada – AWS 309L 2^a/3^a camada – AWS 347Si

	TENSÃO (V)	VELOCIDADE DE ALIMENTAÇÃO (mm/s)	CORRENTE (A)	VELOCIDADE DE SOLDAGEM (mm/s)	AT (kJ/cm)
RV0	19,3	7,3	185	5,23	0,56
RV2			203	5,56	0,59
RV4			201	6,11	0,47

PARÂMETROS DE TRATAMENTO	1º CICLO		2º CICLO
PARÂMETROS DE TRATAMENTO	ESPECIFICADO	REALIZADO	ESPECIFICADO	REALIZADO
Gradiente durante Aquecimento (ºC/h máximo)	56 a partir de 300	50	56 a partir de 300	50
Temperatura de Patamar (ºC)	660	660	705	700
Duração do Patamar (minutos)	240	240	480	480
Gradiente de resfriamento (ºC/h máximo)	56 até 300	50	56 até 300	50

CAMADA	CORPO DE PROVA	QUANTIDADE DE FERRITA (MÉDIA %)	DESVIO PADRÃO (%)
1 (309L)	RV0	9,7	1,2
	RV2	7,8	1,2
	RV4	4,6	1,8
2 (347L)	RV0	7,1	1,1
	RV2	6,2	0,7
	RV4	5,6	0,7
3 (347L)	RV0	6,6	1,3
	RV2	6,1	1,0
	RV4	5,9	0,7

FURO	E/1–v²	(ε_x + vε_y)	(ε_y + vε_x)	σ_x (MPa)	σ_y (MPa)	σ_total (MPa)
1	226373,6	–0,0005029	–0,0025	–113,83	–565,70	518,24
2	226373,6	–0,0007856	–0,00317	–177,85	–717,47	647,14
3	226373,6	–0,0010133	–0,00456	–229,37	–1031,79	938,37
4	226373,6	–0,0009088	–0,00254	–205,72	–575,92	505,50
5	226373,6	–0,0009681	–0,00273	–219,15	–617,01	541,76
6	226373,6	–0,0011542	–0,00362	–261,28	–818,52	724,14
7	226373,6	–0,0010253	–0,00236	–232,09	–533,88	463,67
8	226373,6	–0,0011871	–0,00283	–268,72	–640,56	557,13
9	226373,6	–0,0013724	–0,00356	–310,68	–805,14	703,30
MB
10	226373,6264	0,0005516	0,000788089	124,88	178,40	158,57
11	226373,6264	–0,0000028	–0,000207243	–0,64	–6,91	46,60
12	226373,6264	–0,0001662	–0,000315661	–37,62	–71,46	61,91
13	226373,6264	–0,0001130	–0,000319517	–25,57	–72,33	63,53
14	226373,6264	–0,0001068	–0,000327669	–24,17	–74,18	65,52

FURO	E/1–v²	(ε_x + vε_y)	(ε_y + vε_x)	σ_x (MPa)	σ_y (MPa)	σ_total (MPa)
1	226373,6	–0,002266591	–0,00174	–513,10	–393,98	465,12
2	226373,6	–0,001306672	–0,00259	–295,80	–585,30	506,89
3	226373,6	–0,001598354	–0,00172	–361,83	–389,74	376,56
4	226373,6	–0,000443886	–0,00099	–100,48	–224,23	194,54
5	226373,6	–0,001339491	–0,00179	–303,23	–406,33	365,84
6	226373,6	–0,001387208	–0,00364	–314,03	–823,30	719,65
7	226373,6	–0,000181032	–0,00146	–40,98	–331,23	312,76
8	226373,6	–0,000429238	–0,00199	–97,17	–450,37	410,51
9	226373,6	–0,000694291	–0,00356	–157,17	–806,42	740,45
	MB
10	226373,6	0,000486573	–0,00048	110,15	–109,20	189,96
11	226373,6	0,000095778	–0,00011	21,68	–24,23	39,78
12	226373,6	–0,00037349	–0,00067	–84,55	–151,57	131,56
13	226373,6	–0,000445486	–0,00078	–100,85	–175,99	152,95
14	226373,6	0,001141819	0,000148	258,48	33,60	243,42

FURO	E/1–v²	(ε_x + vε_y)	(ε_y + vε_x)	σ_x (MPa)	σ_y (MPa)	σ_total (MPa)
1	226373,6	–0,002255899	–0,00251	–510,68	–569,02	542,21
2	226373,6	–0,002553672	–0,00311	–578,08	–703,45	649,90
3	226373,6	–0,002904166	–0,00477	–657,43	–1079,95	942,61
4	226373,6	–0,001079117	–0,00263	–244,28	–596,03	518,96
5	226373,6	–0,001152095	–0,00283	–260,80	–641,34	558,63
6	226373,6	–0,001284664	–0,00378	–290,81	–856,31	754,20
7	226373,6	–0,000419507	–0,00219	–94,97	–494,83	454,84
8	226373,6	–0,000754593	–0,00303	–170,82	–685,29	617,86
9	226373,6	–0,001052147	–0,00465	–238,18	–1053,45	956,86
MB
10	226373,6	0,000441826	–0,0007	100,02	–159,39	226,61
11	226373,6	8,8422E–05	–0,00016	20,02	–35,11	48,34
12	226373,6	–0,000445769	–0,00088	–100,91	–199,06	172,39
13	226373,6	–0,000533773	–0,00102	–120,83	–229,92	199,20
14	226373,6	0,001252698	0,000115	283,58	26,09	271,48

MATERIAL	TENSÃO RESIDUAL MÉDIA RESULTANTE (MPa)
MATERIAL	RV0	RV2	RV4
347L	622,14 ± 149,09	454,70 ± 179,75	666,23 ± 181,84
MB	79,23 ± 44,98	151,53 ± 75,51	183,60 ± 84,02

MATERIAL	DUREZA (HV_0.2/15)
MATERIAL	RV0	RV2	RV4
347L	227,3 ± 7,5	223,8 ± 9,1	225,5 ± 6,6
309L	193,0 ± 14,5	221,6 ± 6,6	196,8 ± 20,9
MB	178,6 ± 7,9	190,4 ± 11,0	176,9 ± 5,8

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[1] Autor Responsável: Tiago Felipe de Abreu Santos, e-mail: tiago.felipe@ufpe.br, gleryston.silva@ufpe.br, tahiana.francisca.056@ufrn.br, eandres.torres@udea.edu.co, severino.urtigafo@ufpe.br, jvaraujo@usp.br