Desenvolvimento do processo de soldagem por fricção linear para o aço inoxidável Superduplex UNS S32760

Abstract

Ligas de alto desempenho, como os aços inoxidáveis superduplex (AISD), são de grande interesse para a indústria de petróleo e gás, especialmente em aplicações offshore, onde predominam altas pressões e ambientes altamente corrosivos. Os AISD possuem teor de nitrogênio de até 0,4% e valores de número equivalente de resistência à corrosão por pites (PREN) superiores a 40. No entanto, a aplicação de processos de soldagem convencionais dessas ligas podem apresentar microestruturas inadequadas e defeitos, resultando em potenciais falhas durante a aplicação. Portanto, a soldagem por fricção linear (LFW, do inglês Linear Friction Welding) surge como uma alternativa promissora de união no estado sólido para a liga de AISD. Neste trabalho, quatro juntas LFW em AISD UNS S32760 foram produzidas e investigadas, avaliando-se os parâmetros do processo necessários para obter uma junta de alta qualidade com propriedades metalúrgicas, mecânicas e de corrosão localizada adequadas. Essas propriedades foram analisadas por meio de metalografia (microscopia óptica e eletrônica de varredura), ensaios de tração, microdureza e análises de corrosão conforme o padrão ASTM G48A. Os resultados indicaram que uma combinação específica de parâmetros de LFW produziu uma junta isenta de defeitos. Nesse caso, as propriedades mecânicas da solda foram semelhantes as do material base. Além disso, a microestrutura variou ao longo da região soldada, mas um equilíbrio adequado entre as proporções das fases ferrita e austenita foi alcançado. Os valores de microdureza ficaram abaixo de 350 HV, atendendo aos requisitos da recomendação técnica da DNV-OS-F101. Ademais, não foi observada corrosão por pites nessa junta sob as condições de teste sugeridas pelo Método A da ASTM G48.

High performance alloys such as super duplex stainless steels (SDSS) are of interest to the oil and gas industry especially in deep and ultradeep reservoirs where high pressures and highly corrosive environments are prevalent. SDSS have nitrogen contents up to about 0.4% and pitting resistant equivalent number (PREN) values greater than 40, however, fusion welds of these alloys can exhibit unsuitable microstructures and defects thus resulting in potential failures during usage. In contrast, linear friction welding (LFW) offers a promising solid-state alternative for effectively joining SDSS. In this work, four LFW joints in UNS S32760 SDSS were produced and investigated by evaluating the process parameters required to achieve a high-quality joint with desirable metallurgical, mechanical, and localized corrosion properties. These properties were assessed trough metallography (optical microscopy and scanning electron microscopy), tensile and microhardness tests, and corrosion analysis according to the ASTM G48A standard. Results indicated that one specific combination of LFW parameters produced a defectfree joint. In this case, the mechanical properties of the weld were comparable to those of the base material. Moreover, its microstructure varied along the weld region, but a suitable balance between ferrite and austenite phases was achieved. In addition, its microhardness values were below 350 HV, complying with the DNV-OS-F101 standard. Furthermore, no pitting corrosion was observed in this joint under the testing conditions suggested by ASTM G48 Method A.