Influência do tratamento térmico pós-soldagem na propagação de trincas por fadiga em juntas soldadas do aço inoxidável martensítico macio CA6NM

Abstract

O aço CA6NM é utilizado em turbinas hidráulicas e na indústria petroquímica apresentando adequada soldabilidade, mas tem restrições quanto à resistência à fadiga no metal de solda (MS) e zona termicamente afetada (ZTA). O objetivo deste trabalho é avaliar as alterações, pelo tratamento térmico pós-soldagem (TTPS), no comportamento à propagação de trincas por fadiga identificando seus mecanismos de propagação. O comportamento à propagação de trinca foi avaliado pelas constantes C e m da lei de Paris, obtidas em ensaio da/dN- ∆K em corpos de prova compactos, com inserção da pré-trinca paralela ao MS, ZTA e metal base (MB). Os mecanismos de fratura foram avaliados por MEV. Os mecanismos encontrados foram do tipo intergranular, estrias e alvéolos para o MB, estrias e alvéolos no MS e somente estrias na ZTA. As constantes C e m do MB são respectivamente 1,22x10 -8 e 2,62, sendo da/dN em mm/ciclo e ∆K em MPa.m½, enquanto que para a ZTA e MS estes valores não foram determinados devido às tensões residuais existentes. Observou-se que após TTPS a 600ºC/2h as velocidades de propagação de trinca no MS foram inferiores quando sem TTPS. Verifica-se adicionalmente a influência da escória retida nos mecanismos e na velocidade de propagação da trinca.

The CA6NM steel has good weldability, but has restrictions with fatigue resistance in weld metal (WM) and heat affected zone (HAZ). This steel has been used in rotors of hydraulic turbines and petrochemical industry. This work proposes to evaluate the modifications in the fatigue crack propagation by post weld heat treatment (PWHT). The fracture mechanisms during the fatigue crack propagation was observed and compared before and after PWHT. The fatigue crack propagation da/ dN versus ∆K was analyzed by the constants C and m from Paris’ law in compact samples with side grooves in WM, HAZ and base metal (BM). The fracture mechanisms were evaluated by SEM. The fracture mechanisms in the BM were intergranular, fatigue striations and dimples, fatigue striations in the HAZ and fatigue striations and dimples in WM. The constants C and m of the weld metal are 1.22x10-8 and 2.62 with da/dN in mm/cycle and ∆K in MPa.m½ these constants were not evaluated in HAZ and WM because the residual stress. After 600o C/2h PWHT the fatigue crack propagation rate decreased in WM. In addition was observed that the slag existence kept in the weald bead influenced the fracture mechanisms and the fatigue crack growth.