PRECIPITAÇÃO DA AUSTENITA SECUNDÁRIA DURANTE A SOLDAGEM DO AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX S. A. Pires, M. Flavio, C. R. Xavier, C. J.

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1 PRECIPITAÇÃO DA AUSTENITA SECUNDÁRIA DURANTE A SOLDAGEM DO AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX 2205 S. A. Pires, M. Flavio, C. R. Xavier, C. J. Marcelo Av. dos Trabalhadores, n 420, Vila Santa Cecília, Volta Redonda, RJ. CEP: Programa de Pós Graduação em Engenharia Metalúrgica - PPGEM Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda - EEIMVR Universidade Federal Fluminense - UFF RESUMO Na busca de novas alternativas ao processo de soldagem, foi estudado neste trabalho a Precipitação da fase Austenita Secundária em Aço Inoxidável Duplex 2205 na soldagem multipasse e a relação dos parâmetros de soldagem. Este tipo de soldagem multipasses acarreta alterações nas propriedades mecânicas. Foram realizadas as soldas nos corpos de prova do aço inoxidável duplex 2205 para a investigação da formação da austenita secundária. Estas amostras, após todos os passes de soldas, foram analisadas com microscopia ótica e também por MEV (microscópio eletrônico de varredura), determinando assim até que ponto podemos realizar as soldas, com a quantidade segura de passes. Palavras-chave: Aço Inoxidável Duplex 2205, soldagem, microestrutura

2 INTRODUÇÃO Os aços inoxidáveis austeníticos são, provavelmente, a mais importante classe de materiais metálicos resistentes à corrosão. A fim de atingir suas boas propriedades de corrosão que dependem essencialmente de dois fatores: o primeiro, um teor de cromo, que é responsável pela camada de película protetora de óxido, o segundo é um alto teor de níquel que é responsável para que o aço permaneça austenítico. Assim, a base da composição é, normalmente, uma liga de Fe-Cr-Ni. Na prática, a situação é muito mais complexa, com a adição e presença de vários outros elementos, tais como, C, N, Mn, Mo, entre outros. Aço inoxidável duplex é um tipo de aço inoxidável formado pela combinação de dois tipos de microestrutura: ferrítica e austenítica. Sua principal característica é a alta resistência à corrosão em meios agressivos devido à sua capacidade em se passivar, ou seja, devido à sua microestrutura, é capaz de acionar a camada superficial, que é responsável pela proteção do aço em meios agressivos e também capaz de permanecer no estado passivo em diversos meios aos quais ele é submetido. Devido ao processo do refino de grão obtido pela estrutura austenítica-ferrítica e ao endurecimento por solução sólida, estes aços inoxidáveis duplex, apresentam resistência mecânica superiores aos aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos. Suas aplicações estão principalmente no ramo da indústria petroquímica (plataformas, unidades de dessalinização, dessulfuração e equipamentos para destilação) e papel e celulose (em digestores, plantas de sulfito e sulfato e sistemas de branqueamento). METODOLOGIA Material Este material de Aço Inoxidável Duplex, confeccionado em quatro amostras iguais, com as dimensões de 210mm por 60mm e 4mm de espessura

3 Figura 1. Dimensões dos CP s. Tabela 1. Composição química do Aço Inoxidável Duplex SAF [1]. %C %Si %Mn %P %S %Ni %Cr %Mo %N %O 2 %Fe 0,0155 0,3238 1,8357 0,0256 0,0007 5, ,7536 3,0147 0,1610 0, ,3977 Método Os corpos de prova passaram pelo processo de soldagem multipasses. Foram quatro amostras: na primeira amostra foi realizado somente um passe de solda; a segunda amostra possui dois passes de solda; a terceira passou por três passes de solda e finalmente a quarta amostra contem quatro passes de solda. As amostras foram cortadas, lixadas, polidas e atacadas com o ataque metalográfico Behara, posteriormente analisadas por microscopia óptica e MEV. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com as amostras já atacadas, foi possível analisar o tamanho do grão ferrítico, utilizando o equipamento de projetor de perfil, conhecido como Perfilômetro ou Estereoscópio. Foram feitas várias medidas, em cada amostra. Gráfico 1 Tamanho do grão ferrítico nas quatro amostras estudadas. Medidas em mm

4 É possível verificar que a cada passe que o material recebeu, há um crescimento dos grãos ferrítico. Podemos perceber um crescimento devido a cada passe executado na amostra. Abaixo temos as figuras referentes à nucleação da fase Austenita Secundária (Y 2 ): Na Figura 2, é possível analisar o crescimento da Y 2. Figura 2 Micrografias referentes ao crescimento da Y 2. Aumento de 200X

5 Na Figura 2, as micrografias A e B, são referentes ao 1º passe de solda, do metal de adição e ZTA, respectivamente, nesse primeiro passe não há o surgimento de Y 2. As micrografias C e D são referentes ao 2º passe de solda, do metal de adição e ZTA, respectivamente, nesse segundo passe também não há o surgimento de Y 2. As micrografias E e F são referentes ao 3º passe de solda, do metal de adição e ZTA, respectivamente, nesse terceiro passe começam a surgir a Y 2. Figura 3 Imagem obtida pelo MEV, no modo BSE - Elétrons Retroespalhados. Ataque de Behara Modificado. Amostra do 3º passe no metal de adição. Aumento 500X. CONCLUSÕES Com o aumento do número de passes, há um crescimento do grão ferrítico, com isso podendo acarretar em uma diminuição da resistência mecânica, pois quanto maior o grão ferrítico, mas frágil ser torna o material. A fase Austenita Secundária (Y 2 ) é nucleada após consecutivos aquecimentos devido aos múltiplos passes de solda em que o material é proporcionado. A partir do 3º passe de solda, é iniciada a nucleação da fase Y 2, com isso, não é possível mais executar a soldagem a partir do 2º passe de solda nesse material, pois com o surgimento desta fase, o material está sujeito à corrosão por pite. Como este aço inoxidável duplex é um material de construção muito utilizado para serviços em ambientes agressivos, pois ele é resistente à corrosão sob tensão,

6 possuindo excelente resistência à corrosão por pite, perde-se a sua característica principal de resistência à corrosão por pite a partir do 2º passe de solda. AGRADECIMENTOS A UFF que forneceu toda estrutura necessária para a realização deste trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] APERAM INOX AMÉRICA DO SUL Corrida número B. AUSTENITE SECONDARY PRECIPITATION DURING WELDING OF STAINLESS STEEL DUPLEX 2205 ABSTRACT In the search for new alternatives to the welding process, was studied in this work Precipitation Secondary austenite phase in 2205 Duplex Stainless Steel in multipass welding and the relationship of the welding parameters. Such multipass welding results in changes in the mechanical properties. Welds were performed on specimens of duplex stainless steel in 2205 to investigate the formation of secondary austenite. These samples, after all weld passes were analyzed with optical, x-ray microscopy and also by SEM (scanning electron microscope) and chemical analysis, determining the extent to which we can perform the welds with a safe amount of passes. Key words: Duplex Stainless Steel 2205, welding, microstructure

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