Resumo em Português:

Tubos de trocadores de calor de usinas termoelétricas a carvão sofrem desgaste corrosivo devido à presença de enxofre e condensação dos gases da combustão, tendo por consequência uma redução na eficiência global do equipamento. Uma opção para o aumento da resistência à corrosão em meios agressivos é a utilização de revestimentos aplicados pela tecnologia de aspersão térmica. A resistência à corrosão dá-se com o emprego de materiais mais resistentes que o substrato. Dentre os processos existentes de aspersão térmica, o que utiliza o arco elétrico como fonte de energia (Arc Spray), possui alta taxa de deposição e menor custo operacional, sendo assim, escolhido para o estudo. Para a determinação do melhor revestimento a ser utilizado, foram testadas ligas metálicas resistentes à corrosão, em comparação com o material empregado nos tubos dos trocadores de calor, ASTM 178A. A seleção do revestimento mais resistente foi feita por meio de ensaio de corrosão acelerada em câmara de SO2 e também através do ensaio de polarização. Verificou-se que o revestimento de alumínio apresentou os melhores resultados nos testes realizados, quando comparados com material utilizado atualmente nos trocadores de calor (ASTM 178A).

Resumo em Inglês:

Heat exchangers pipes for thermal power plants to coal suffer wear corrosive due to the presence of sulfur and condensation of combustion gases, which results in a reduction in overall equipment efficiency. A choice for increasing the corrosion resistance in corrosive environments is the use of coatings applied by thermal spray technology. The corrosion resistance occurs to the use of materials stronger than the substrate. the processes are thermal spray, which uses the electric arc as a source of energy (Arc Spray) has a high deposition rate and low operating costs, so chosen for the study. For the determination of the coating to be used, corrosion-resistant alloys were tested in comparison with material employed in the pipes of heat exchangers, ASTM 178A. The selection of the most resistant coating was made by means of accelerated corrosion test in SO2 chamber and also by testing polarization. It was found that the aluminum coating had the best results in the tests when compared with materials currently used in the heat exchangers (ASTM 178A).

Resumo em Português:

Os aços inoxidáveis superduplex (AISD) são ligas extensamente utilizadas nas atividades de exploração e produção de petróleo naval e offshore em componentes tais como, trocadores de calor, cabos umbilicais, linhas de injeção de água salgada e em diversos equipamentos que requeiram uma elevada resistência à corrosão com altos valores de resistência mecânica. Estas características são devidas à sua fina microestrutura bifásica composta por proporções semelhantes de austenita e ferrita e aos elementos de liga Cr, Ni, Mo, N e W. Entretanto, durante a soldagem, tal como nas fases de fabricação e montagem de tubulações, podem ocorrer a formação de defeitos, sendo necessários procedimentos de reparos das juntas soldadas. Deste modo, o presente trabalho pretendeu caracterizar a microestrutura, propriedades mecânicas, teor de nitrogênio e a temperatura crítica de pites (CPT) em determinadas regiões de uma junta soldada de AISD UNS S32760 efetuada através do processo GTAW com dois reparos sequenciais. Os resultados exibem um decréscimo do valor da CPT na raiz da solda, apesar de não se manifestar variações tão acentuadas nas propriedades mecânicas analisadas.

Resumo em Inglês:

Superduplex stainless steels (SDSS) are alloys widely used in the exploration and production of oil. They are used in marine and offshore components such as heat exchangers, umbilicals, seawater injection lines and various other equipment that require high corrosion resistance with elevated mechanical strength values. These characteristics are due to its fine two-phase microstructure composed of similar proportions of austenite and ferrite and the alloying elements of Cr, Ni, Mo, N and W. However, during welding, and also in the stages of fabrication and pipe assembly, the presence of defects may occur that requires the need for repair procedures to be carried out on the welded joint. This study aims to characterize the microstructure, mechanical properties, nitrogen content and critical pitting temperature (CPT) of a SDSS pipe, UNS S32760, in certain regions of a welded joint, where the GTAW welding process was performed, with the completion of two sequential repair procedures. The results show that there is a decrease in the value of the critical pitting temperature at the root of the weld, though there aren't substantial variations in the mechanical properties analyzed.

Resumo em Espanhol:

Recientemente se han fabricado modernos alambres tubulares utilizados con el proceso de soldadura semiautomática bajo protección gaseosa y sin ella, que depositan aleaciones base Fe nanoestructurados, con alta resistencia al desgaste abrasivo, para aplicaciones de recargue. La información respecto de estos nuevos consumibles es escasa, en especial sobre el efecto que los parámetros de soldadura utilizados (calor aportado, gas de protección, voltaje de trabajo, intensidad de corriente, etc.) tienen sobre el depósito, su microestructura y por consiguiente su comportamiento frente al desgaste. Por tal motivo, en el presente trabajo se estudió el efecto del aporte térmico (tensión, corriente y velocidad de soldadura) sobre el depósito nanoestructurado base hierro, obtenido por FCAW sin protección gaseosa; este trabajo es continuación de otro en el que se estudió el mismo consumible soldado bajo protección gaseosa. Se soldaron muestras con aportes térmicos de entre 0,5 y 3,5 kJ/mm. Se realizó el relevamiento dimensional de los cordones, se analizó la composición química y la microestructura usando microscopías óptica y electrónica de barrido y difracción de rayos X. También se midieron la microdureza del depósito, el tamaño de cristalita y el grado de dilución. Se observó una gran influencia de las condiciones de proceso sobre la geometría del cordón y la microestructura. La operatividad de este consumible, soldado sin protección gaseosa fue muy buena.

Resumo em Inglês:

Lately modern hardfacing tubular wires for semiautomatic welding with gas protection and without it have been developed. These wires deposit Fe-based nanostructured alloys with high abrasive wear resistance. The information on these new consumables is scarce, especially about the effect that the welding parameters (heat input, shielding gas, arc voltage, current intensity, etc.) have on the deposit, its microstructure and, consequently, its wear behavior. For this reason, in this work it was studied the effect of heat input (voltage, intensity of current and welding velocity) on the properties of a FCAW Fe-based nanostructured deposit obtained without gas protection. This study is a continuation of a previous one in which the same consumable was used under shielding gas. Bead on plate samples were welded using heat inputs between 0.5 and 3.5 kJ/mm. The dimensional study was performed on the beads, chemical composition was determined and the microstructure was analyzed using optical and electronic microscopy and X Ray diffraction. Microhardness, cristalita size and dilution percentage were also measured. It was observed an important influence of the welding parameters on the bead geometry and the microstructure. The operational behavior of this wire, welded without shielding gas, was very good.

Resumo em Português:

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos parâmetros de soldagem na formação de defeitos na soldagem de revestimentos com ligas à base de níquel, e sua possível eliminação através do correto ajuste dos referidos parâmetros. Para tanto, foram depositados revestimentos com as ligas à base de Ni do tipo Inconel 625, Hastelloy C276 e Inconel 686, sobre um substrato de aço C-Mn, através do processo TIG com alimentação de arame frio. O planejamento dos experimentos foi realizado aplicando-se o método Taguchi. Os fatores de controle avaliados foram a Técnica da energia (TE), o nível de energia de soldagem (E), o tipo de liga (L), o gás de proteção (G) e o tipo de tecimento (T). Outros parâmetros foram mantidos constantes, tendo sido investigados previamente. Os resultados mostraram que o tipo de tecimento em espiral, embora contribua significativamente para a redução da diluição, causa uma forte instabilidade ao processo, resultando na maioria dos casos em defeitos superficiais ou defeitos entre passes. A condição ótima para evitar a formação de defeitos entre passes identificada pelo método Taguchi foi constituída pelas seguintes combinação de fatores de controle 2-2-2-3-3, ou seja: TE-I; Emédia; Liga Hastelloy C276; Gás de proteção Ar+He; Tecimento Duplo-8. A condição ótima para a soldagem sem defeitos resulta em alto nível de diluição não sendo indicada para a soldagem de revestimentos resistentes à corrosão.

Resumo em Inglês:

The objective of the present work was to evaluate the influence of the welding parameters in the formation of defects in weld overlays with nickel-based alloys, and its possible elimination through the correct adjustment of the welding parameters. Coatings were deposited with the nickel-based alloys type Inconel 625, Hastelloy C276 and Inconel 686, on C-Mn steel plates, using GTAW cold wire feed process. The planning of the experiments was accomplished being applied the Taguchi method. The control factors evaluated were the Energy Technique (ET), the welding heat input (E), the type of alloy (L), the shielding gas (G) and the type of arc oscillation (T). Other parameters were maintained constant, having previously been investigated. The results showed that the arc oscillation type in spiral, although it contributes significantly to reduce the dilution level, it cause a strong instability to the process, resulting in most of the cases in surface defects or defects among passes. The optimum condition to avoid defects among passes was identified by the Taguchi method, which was constituted by the following combination of control factors: 2-2-2-3-3, or be: I energy technique (TE-I); medium heat input level (Emedium); Hastelloy C276 alloy; Shielding gas Ar+He; Double-8 arc oscillation. The optimum condition for the welding without defects results in high dilution level not being indicated for the welding of resistant coverings to the corrosion.

Resumo em Espanhol:

Se estudió el efecto del procedimiento de soldadura sobre la evolución temporal de las propiedades mecánicas de uniones soldadas por fricción-agitación (FSW) en chapa de AA7075-T651. A este fin se realizaron soldaduras por FSW bajo distintas condiciones de soldadura (velocidad de rotación y velocidad de avance) de modo de variar el aporte térmico. Se registraron los ciclos térmicos mediante la instrumentación de termocuplas y se determinó el aporte térmico neto en cada caso. Las uniones soldadas fueron caracterizadas macroestructuralmente, se determinaron perfiles de microdureza Vickers y la resistencia a la tracción a distintos tiempos luego de realizada la soldadura, los cuales variaron entre 1 y 900 días. Se observó que la dureza mínima (HVmin) se ubicó en la zona afectada térmicamente (HAZ) y que la misma aumentó al disminuir el aporte térmico introducido durante la soldadura. Asimismo, dicho valor HVmin aumentó con el tiempo, siguiendo una evolución logarítmica para todas las condiciones de soldadura. Este aumento fue mayor para la probeta soldada con menor aporte térmico. A su vez, la resistencia a la tracción de las uniones soldadas aumentó con el tiempo, evolucionando también en forma logarítmica, alcanzando una eficiencia de junta del 80%.

Resumo em Inglês:

It was studied the effect of the welding procedure on the temporal evolution of the mechanical properties in AA 7075-T651 friction stir welded joints. To vary the heat input samples with different parameters (rotation and welding speed) were welded. Thermal cycles were acquired by means of thermocouples instrumented on the samples, obtaining the heat input for each case. The welded joints were macrostructural characterized using optical microscopy. Vickers microhardness profiles and tensile tests were measured for different times after welding (between 1and 900 days).The minimum hardness (HVmin) value was located in the heat affected zone (HAZ). That HVmin decreased with heat input and was increased with the time elapsed after welding showing a logarithmic relationship, for the different welding conditions analyzed. This HVmin increasing was higher for the sample welded with the lower heat input. Tensile strength of welded joints increased with the time after welding, according to a logarithmic relation too, reaching an joint efficiency of 80%.

Resumo em Português:

O objetivo deste trabalho foi realizar uma avaliação metalúrgica da soldagem de revestimento inox austenítico sobre a área de selagem de tubos de Riser fabricados em aço SAE 4130. O estudo foi dividido em duas etapas. A primeira etapa teve como objetivo a determinação da taxa de diluição e taxa de deposição para os níveis máximo e mínimo de energia de soldagem conforme procedimentos de soldagem (EPS) com os processos TIG e ER. A seguir, foi feita análise e estudo com o diagrama de Schaeffler para identificar os consumíveis de solda mais adequados, conforme critérios de qualidade estabelecidos. Este estudo identificou o metal de adição 312 para a primeira camada, o 309 e 308 para a segunda. Todos usando o nível máximo de energia de soldagem e o processo de soldagem ER, com benefícios à produtividade. A segunda etapa teve como objetivo a validação dos resultados empíricos encontrados na 1ª etapa, com a execução de soldas de revestimento com duas camadas cada, e a caracterização metalúrgica das juntas soldadas por ensaios mecânicos e análise microestrutural por MO e MEV. Os resultados dos ensaios mecânicos e da microestrutura foram considerados satisfatórios, atendendo os critérios de qualidade adotados. Foi observada uma microestrutura austeno-ferritica com teor de ferrita delta entre 10 a 15 % nas duas camadas do revestimento. O eletrodo 312 assumiu posição de destaque na aplicação da 1ª camada da solda de revestimento sobre o aço SAE 4130, em função do seu maior teor de ferrita delta e cromo, evitando a formação de trincas a quente. Para a segunda camada, tanto o 309 como o 308 podem ser usados. Todas as soldas foram feitas com elevada energia de soldagem, garantindo o aumento da produtividade, sem alteração significativa nas características físicas e mecânicas.

Resumo em Inglês:

The objective of this study was to make a metallurgical evaluation of the austenitic stainless surfacing welding on the sealing area of the riser tubes made of SAE 4130 steel. The study was divided into two steps. The first step aims to determine the dilution rate and deposition rate for the minimum and maximum levels of heat input according to the WPS for TIG and SMAW processes, followed by analysis and study on the Schaeffler diagram in order to identify the welding consumable best suited to attend the stablished quality criteria. This study identified the electrode 312 as the filler material for the first layer, and the electrodes 309 and 308 for the second layer. Both using the maximum heat input of the WPS and the SMAW process, with benefits to productivity. The second step has as objective the validation of the empirical results found in the 1st step, with the execution of surfacing welds with two layers each, and the metallurgical characterization of the welded joints by mechanical testing and microstructural analysis by optical and electronic microscopy. The results of mechanical testing and microstructure were considered satisfactory, filling the adopted quality criteria. An austenitic-ferritic microstructure with delta ferrite content between 10 and 15 % was observed for both layers of the surfacing. The electrode 312 assumed a prominent position in the application of the 1st layer of the surfacing weld over the SAE 4130 steel, according to its higher content of delta ferrite and chromium, avoiding hot cracks formation. For the second layer, both the 309 and 308 may be used. All welds were made with high heat input, ensuring increased productivity, without significant change in the physical and mechanical characteristics.

Resumo em Português:

Há mais de quatro décadas, os revestimentos para barreira térmica, ou simplesmente TBC, vêm sendo decisivos para o desempenho de turbinas a gás no segmento aeronáutico e aeroespacial e, mais recentemente, também no desempenho de turbinas de geração de energia e motores diesel. Sua importância se sobrepõe aos desenvolvimentos conseguidos na área de materiais com o advento da solidificação unidirecional e a obtenção de monocristais. Durante todo este período, diversas pesquisas ao redor do mundo buscam compreender melhor os processos que ocorrem na interação dos próprios componentes metal-cerâmicos do sistema, tanto no seu processamento, como na operação dos componentes em serviço, sujeitos a distintas solicitações mecânicas e térmicas durante os ciclos de aquecimento e resfriamento dos componentes revestidos. Mais ainda, pesquisas buscam incessantemente melhorias de desempenho dos revestimentos que permitam atender as crescentes solicitações de aumento de temperatura de trabalho e resistência à agressão de agentes externos próprios do ambiente operacional de tais equipamentos. Este artigo mostra a importância dos revestimentos TBC, sua evolução recente, suas características principais, os diversos temas e objetos de investigação e os inúmeros desafios que ainda se apresentam, demandando mais pesquisa e abrindo opções de extrema relevância científica e tecnológica para investigação.

Resumo em Inglês:

For over four decades, thermal barrier coatings, or simply TBC, have been decisive for the performance of gas turbines in aviation and aerospace, and more recently also in the performance of power generation turbines and diesel engines. Its importance overlaps the developments achieved in the area of materials with the advent of directional solidification and obtaining single crystals. Throughout this period, several studies around the world seek to better understand the processes occurring in the interaction of metal-ceramic system components themselves, both in their processing, as well as during operation of the components in service, subject to different mechanical and thermal stresses during cycles of heating and cooling of the coated components. Moreover, research constantly seek improvements in the performance of the coatings that allow meeting the growing demands of increased operating temperature and resistance to the aggression of external agents own the operating environment of such equipment. This article shows the importance of TBC coatings, recent developments, its main features, the different subjects and objects of research and the many challenges that are still present, requiring more research and opening options of utmost importance to scientific and technological research.