ESTUDO COMPARATIVO DA SOLDABILIDADE DO AÇO PARA GASODUTOS API 5L X80 COM AÇOS TEMPERADOS E REVENIDOS

Transcrição

1 XXXVIII CONSOLDA Congresso Nacional de Soldagem 15 a 18 de Outubro de 2012 Ouro Preto, MG, Brasil ESTUDO COMPARATIVO DA SOLDABILIDADE DO AÇO PARA GASODUTOS API 5L X80 COM AÇOS TEMPERADOS E REVENIDOS Angel Rafael Arce Chilque Dr. es Sc., Professor da Faenge/UEMG. anarcec@yahoo.com Autores: Angel Rafael Arce Chilque, Alexandre Queiroz Bracarense, Luciana Muniz de Andrade, Patrícia Sheilla Costa e Rafael Vieira Soares.

2 Introdução Contexto da real situação do mercado dos aços no Brasil Aplicação dos aços API 5L X80 Características dos aços API 5L X80 Propriedades mecânicas dos aços temperados e revenidos Vantagens econômicas e microestrutural.

3 Materiais e Métodos Tabela 1. Composição Química do Metal de Base do aço API 5L X80 e dos Aços Temperados e Revenidos incluindo o carbono equivalente calculado. Aço COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO METAL DE BASE C Mn Si Cr Ni Mo V Nb Ti Co API 5L X80 0,07 1,72 0,23 0,13 0,010 0,19 0,021 0,063 0,013 - *C-Mn 0,14 1,04 0,25 0,06 0,120 0,07 0,005 0,005 0,005 0,03 *C-Mn-Cr 0,15 1,05 0,26 0,99 0,121 0,06 0,005 0,005 0,005 0,04 *C-Mn-Cr-Nb 0,15 1,06 0,23 1,04 0,120 0,07 0,005 0,072 0,005 0,02 *C-Mn-Cr-Mo 0,13 1,07 0,24 1,05 0,125 0,52 0,005 0,005 0,005 0,02 *C-Mn-Cr-Mo-V 0,15 1,01 0,19 0,97 0,050 0,48 0,280 0,005 0,006 0,03 Aço Cu Al N B (ppm) S P As Sn Sb * Ce (IIW) (%) API 5L X80 0,01 0, ,002 0, ,43 *C-Mn 0,06 0,013 0, ,006 0,01 0,028 0,005 0,0028 0,35 *C-Mn-Cr 0,06 0,017 0, ,007 0,01 0,028 0,005 0,0028 0,55 *C-Mn-Cr-Nb 0,04 0,005 0,008-0,003 0,01 0,034 0,005 0,0028 0,56 *C-Mn-Cr-Mo 0,04 0,008 0, ,009 0,01 0,036 0,005 0,0028 0,63 *C-Mn-Cr-Mo-V 0,005 0,009 0, ,004 0,00 0,003 0,004 0,0002 0,67 Nota: * aços sintéticos elaborados em escala de laboratório, gentilmente cedidos pelo CETEN.

4 Materiais e Métodos Tabela 2. Programa de Soldagem das amostras de aço X80 e Aços temperados e Revenidos Tipo de Processo Tipo de Aço Corpo de Prova Eletrodo Chanfro Energia Média Temperatura pré-aquecimento Temperatura Interpasses SMAW Manual X80 CP01 Básico (E9018-M) V 1500 J/mm 100ºC 250ºC SMAW Básico Mecanizado X80 CP03 (E9018-M) (Gravidade) V 750 J/mm NR NR Arame Tubular FCAW Robotizado X80 CP05 (E91T8-K8/E621T8-K8) V 650 J/mm 100ºC 100ºC 2,0mm FCAW Robotizado X80 CPE111 Arame Tubular (E111- T1) V 650 J/mm 100ºC 100ºC 1,2mm SMAW Manual C-Mn 0Cr Básico (4mm) NR 1500 J/mm 150ºC NR SMAW Manual C-Mn-Cr 1Cr Básico (4mm) NR 1500 J/mm 150ºC NR SMAW Manual C-Mn-Cr-Nb 1CrNb Básico (4mm) NR 1500 J/mm 150ºC NR SMAW Manual C-Mn-Cr-Mo 1CrMo Básico (4mm) NR 1500 J/mm 150ºC NR SMAW Manual C-Mn-Cr-Mo-V 7CrMoV Básico (4mm) NR 1500 J/mm 150ºC NR Nota: NR representa Não Realizado

5 Perfil de Microdureza Microdureza Vickers horizontal em juntas soldadas de aços temperados e revenidos e no aço X80 soldado por diferentes processos 700 Zona Fundida Metal de Base 600 Dureza (HV) Cr 1Cr 1CrNb 1CrMo 7CrMoV CP01 CP05 CP E111 CP03 Testes X80: CP01, CP05, CP E111 e CP03 Temperados e Revenidos: 0Cr, 1Cr, 1CrNb, 1CrMo e 7CrMoV Figura 1. Perfil de Microdureza Vickers ao longo das juntas soldadas na direção horizontal no meio da espessura da solda para os Aços Temperados e Revenidos e o aço API 5L X80.

6 Perfil de Microdureza Dureza (HV) Microdureza Vickers na Região de Crescimento de Grão da nas juntas soldadas de aços temperados e revenidos e no aço X80 soldado por diferentes processos Testes Média 0Cr Média 1Cr Média 1CrNb Média 1CrMo Média 7CrMoV Média CP01 Média CP03 Média CP05 Média CPE111 0Cr 1Cr 1CrNb 1CrMo 7CrMoV CP01 CP05 CP E111 CP Média 0Cr 432 Média 1Cr 537 Média 1CrNb 586 Média 1CrMo X80: CP01, CP05, CP E111 e CP03 Temperados e Revenidos: 0Cr, 1Cr, 1CrNb, 1CrMo, 7CrMoV Figura 2. Perfil de Microdureza Vickers na Região de Crescimento de Grão da nas amostras dos aços em estudo. 594 Média 7CrMoV 223 Média CP Média CP Média CP Média CPE111

7 Micrografias dos aços em estudo Estrutura de têmpera e revenido. Figura 3. Micrografias do Metal de Base dos aços em estudo; x500, típica dos aços laminados pelo processo TMCP..

8 Micrografias dos aços em estudo Estrutura martensítica na região de superaquecimento. Figura 4: Micrografias da Região de Crescimento de grão da como soldado, dos aços em estudo; 500x..

9 Análise do tamanho de grão austenítico

10 Resistência a tração Tabela 4: Propriedades mecânicas do metal de base dos aços em estudo. Aço Rm (Mpa) σ e (Mpa) σ e /Rm API 5L X ,82 C-Mn ,83 C-Mn-Cr ,88 C-Mn-Cr-Nb ,87 C-Mn-Cr-Mo ,80 C-Mn-Cr-Mo-V ,87

11 Conclusões 1) O aço API 5L X80 apresenta melhor soldabilidade que os aços temperados e revenidos em estudo devido à ausência de martensita na região de superaquecimento da nas condições soldagem empregadas 2) O aumento da dureza Hv na região de superaquecimento da, como soldado, dos aços baixa liga temperados e revenidos, está diretamente relacionado à presença de estrutura de têmpera (martensita), o tamanho de grão na referida região dos aços estudados foram da mesma ordem de grandeza, com os procedimentos de soldagem considerados. 3) O aço API 5L X80 possui propriedades mecânicas comparáveis aos aços temperados e revenidos, porém com a vantagem de dispensar o uso de tratamentos térmicos após a soldagem, simplificando e diminuindo os custos de fabricação. 4) De todos os modos, a região de superaquecimento dos aços estudados, é a região mais sensível da zona termicamente afetada pelo calor.

12 XXXVIII CONSOLDA Congresso Nacional de Soldagem 15 a 18 de Outubro de 2012 Ouro Preto, MG, Brasil Obrigado pela atenção Angel Rafael Arce Chilque anarcec@yahoo.com