Avaliação da Energia de Soldagem e da Adição de Arame Frio nas Características Dimensionais, Químicas e Metalúrgicas do Metal de Solda Obtido por Arco Submerso em Aços Inoxidáveis Lean Duplex UNS S32304

Cardoso Junior, Ronaldo; Oliveira, Indiana; Mendes, Danielle Silva; Esteves, Luiza; Santos, Neice Ferreira dos; Modenesi, Paulo José

doi:10.1590/0104-9224/SI2302.12

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Artigos Técnicos • Soldag. insp. 23 (2) • Apr-Jun 2018 • https://doi.org/10.1590/0104-9224/SI2302.12 copiar

Avaliação da Energia de Soldagem e da Adição de Arame Frio nas Características Dimensionais, Químicas e Metalúrgicas do Metal de Solda Obtido por Arco Submerso em Aços Inoxidáveis Lean Duplex UNS S32304

Evaluation of Heat Input and Cold Wire Addition on Dimensional, Chemical and Metallurgical Characteristics of The Weld Metal Obtained by Submerged Arc Welding in UNS S32304 Lean Duplex Steel

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

A energia de soldagem (HI) máxima indicada para soldagem dos aços inoxidáveis duplex de 2,5kJ.mm^-1 representa um fator limitante para o aumento de produtividade na soldagem dos mesmos, sendo a adição de arame frio uma alternativa interessante à essa questão. Avaliou-se a influência da energia de soldagem e da adição do arame frio nas características dimensionais, químicas e metalúrgicas do metal de solda (MS) obtido por arco submerso (SAW) em aço “lean” duplex UNS S32304, utilizando-se o consumível ER2209. Empregou-se o sistema ICE^TM que adiciona um arame frio entre dois arames energizados “twin” para executar cordões sobre chapas, empregando-se quatro diferentes HI e variando-se a porcentagem de arame frio em relação aos arames quentes em 0, 50 e 100%. Foram realizadas análise química, macrografia, análise dimensional, microscopia ótica e MEV/EDS do MS. A microestrutura do MS foi constituída de uma matriz ferrítica com a presença de austenita de contorno de grão, de Widmanstatten e intragranular e inclusões não metálicas, não sendo observado a ocorrência de precipitados deletérios como σ, χ e nitreto de cromo. A adição de arame frio aumentou a taxa de deposição e provocou a redução da diluição, produzindo soldas com maiores números equivalentes de resistência à corrosão por pite, principalmente para maiores HI, e maiores frações de austenita. Isso indica que o aumento da velocidade de alimentação de arame frio propicia o aumento da produtividade e da resistência à corrosão por pite do MS.

Palavras-chave:
Lean duplex; Arame frio; SAW; Diluição

Material	Resultado	Concentração dos elementos em peso (%)
Material	Resultado	C	Mn	Si	Cr	Ni	P	S	Cu	Mo	N
Chapa	UNS S32304 ¹ 1 de acordo com ASTM A240 / A240M-17, 2017 [ 19 ].	0,030	2,00	1,00	22,0 - 24,0	3,5 - 5,5	0,035	0,015	0,10 - 0,60	0,1 - 0,6	0,05 - 0,20
Chapa	Real	0,019	1,23	0,42	22,0	3,6	0,030	0,000	0,41	0,24	0,10
Arame	ER2209 ² 2 de acordo com ASME Section II-Materials Part C, 2017 [ 18 ].	0,030	0,25 - 0,75	0,90	21,5 - 23,5	7,5 - 9,5	0,030	0,030	0,75	2,5 - 3,5	0,08 - 0,20
Arame	Real	0,012	1,70	0,47	22,8	8,7	0,020	0,001	0,10	3,10	0,17

Teste	AF (%)	Vel. de alimentação dos arames quentes (m.min^-1 )	Corrente de Soldagem (A)	Tensão de Soldagem (V)	Vel. Soldagem (cm.min^-1)	HI (kJ.mm^-1)
1,6 - 0	0	2,3	550	37	75	1,6
1,6 - 50	50	2,1
1,6 - 100	100	2,1
1,9 - 0	0	2,3	550	37	65	1,9
1,9 - 50	50	2,1
1,9 - 100	100	2,1
2,2 - 0	0	2,3	550	37	55	2,2
2,2 - 50	50	2,1
2,2 - 100	100	2,1
2,7 - 0	0	2,3	550	37	45	2,7
2,7 - 50	50	2,1
2,7 - 100	100	2,1

Condição	L (mm)	P (mm)	R (mm)	Afund (mm²)	AD (mm²)	At (mm²)	Diluição (%)
1,6 - 0	20,5	2,8	2,2	32,1	28,7	60,7	53%
1,6 - 50	19,8	3,1	2,5	32,6	34,2	66,8	49%
1,6 - 100	20,0	2,7	2,9	27,1	41,3	68,3	40%
1,9 - 0	20,7	2,9	2,4	31,2	31,7	62,8	50%
1,9 - 50	21,2	3,4	2,5	35,0	36,9	71,9	49%
1,9 - 100	20,2	2,7	2,9	28,2	45,3	73,6	38%
2,2 - 0	22,7	2,7	2,5	35,0	37,1	72,1	49%
2,2 - 50	24,8	3,0	2,9	36,8	48,3	85,1	43%
2,2 - 100	23,2	2,9	3,1	35,2	51,7	86,9	40%
2,7 - 0	21,2	4,0	3,3	39,2	46,9	86,1	46%
2,7 - 50	26,4	2,8	2,9	42,1	53,1	95,2	44%
2,7 - 100	24,2	3,3	3,6	39,1	64,6	103,7	38%

Parâmetro	Equação	R² (%)
Largura (L)	$L = 0,753 H I + 0,280 H I \cdot A F$	63,83
Penetração (P)	$P = 0,457 H I$	20,93
Reforço (R)	$R = 0,724 H I + 0,552 A F$	82,87
Área Depositada (AD)	$A D = 0,7789 H I + 0,6031 A F + 0,0811 H I \cdot A F$	97,65
Área Fundida (Afun)	$A f u n = 0,793 H I - 0,187 A F + 0,243 H I^{2} - 0,337 A F^{2} + 0,187 H I \cdot A F$	91,42
Área total (At)	$A t = 0,8893 H I + 0,4024 A F + 0,1238 H I \cdot A F$	96,68
Diluição (D)	$D = - 0,350 H I - 0,871 A F + 0,171 H I \cdot A F$	90,71

Condição	Concentração dos elementos em peso (%)											PREN
Condição	C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Mo	Cu	Nb	N	PREN
1,6 - 0	0,0106	1,2480	0,5487	0,0201	0,0015	22,2936	6,3919	1,7947	0,2566	0,0097	0,1236	30,19
1,6 - 50	0,0104	1,3542	0,4868	0,0196	0,0021	22,5149	6,4015	1,7234	0,2517	0,0138	0,1254	30,21
1,6 - 100	0,0105	1,4110	0,4897	0,0188	0,0016	22,5273	6,6672	1,8931	0,2381	0,0139	0,1306	30,86
1,9 - 0	0,0118	1,2531	0,5099	0,0202	0,0027	22,3713	6,4464	1,7720	0,2492	0,0138	0,1267	30,25
1,9 - 50	0,0117	1,3688	0,4997	0,0197	0,0017	22,2846	6,3521	1,7340	0,2671	0,0140	0,1343	30,16
1,9 - 100	0,0115	1,3880	0,4707	0,0195	0,0021	22,3667	6,4799	1,7879	0,2473	0,0140	0,1284	30,32
2,2 - 0	0,0111	1,2643	0,5194	0,0203	0,0035	22,3918	6,4941	1,7969	0,2478	0,0140	0,1201	30,24
2,2 - 50	0,0101	1,3257	0,5128	0,0191	0,0022	22,4934	6,7379	1,9252	0,2337	0,0138	0,1303	30,93
2,2 - 100	0,0123	1,3720	0,4932	0,0192	0,0022	22,4911	6,7457	1,9470	0,2344	0,0138	0,1288	30,98
2,7 - 0	0,0107	1,2616	0,5245	0,0201	0,0030	22,4442	6,5669	1,8296	0,2484	0,0137	0,1230	30,45
2,7 - 50	0,0116	1,2485	0,5213	0,0206	0,0020	22,3304	6,6125	1,8849	0,2459	0,0140	0,1256	30,56
2,7 - 100	0,0100	1,2457	0,6576	0,0202	0,0024	22,2172	6,5913	1,9541	0,2321	0,0097	0,1248	30,66

Elemento	O	Na	Mg	Al	Si	Mo	K	Ca	Cr	Mn	Fe
pp (%)	38,63	8,77	0,32	18,67	19,24	0,16	1,85	1,01	1,72	7,3	2,34

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