Efeito das atmosferas de tratamento térmico na evolução da microestrutura e na resistência à corrosão de soldagens de aço inoxidável duplex 2205

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 4592 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Os efeitos da atmosfera pós-tratamento térmico na microestrutura e na resistência à corrosão de juntas soldadas de aço inoxidável duplex foram investigados. O tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) foi realizado com e sem atmosferas protetoras. Nitrogênio e argônio são usados ​​individualmente como gases de proteção. O exame detalhado da microestrutura (óptica e SEM) demonstra que os precipitados de nitretos são altamente observados nas zonas soldadas para amostras protegidas com nitrogênio. Uma queda observada na fração volumétrica de ferrita em amostras tratadas termicamente pós-soldagem em comparação com amostras soldadas sem tratamento térmico, levando ao aumento da resistência à corrosão de juntas soldadas tratadas termicamente. Uma exceção para o uso de nitrogênio como atmosfera de tratamento térmico é investigada uma diminuição da resistência à corrosão das soldagens devido a precipitados de nitreto. Um aumento na dureza da zona de solda para amostras tratadas termicamente pós-soldagem em comparação com a liga base. A dureza inicial do aço inoxidável duplex foi de 286 Hv, enquanto a dureza média da zona de solda foi de 340, 411, 343 e 391 Hv para PWHT soldado usando atmosferas de ar, argônio e nitrogênio, respectivamente. A dureza da zona de solda aumentou para 33, 44, 20 e 37%. Uma diminuição significativa na resistência à tração e no alongamento após o PWHT. O material base inicial do aço inoxidável duplex com resistência à tração final foi de 734,9 MPa, enquanto a resistência à tração final das juntas soldadas foi de 769,3, 628,4, 737,8 e 681,4 MPa para as seguintes condições: como soldado, PWHT usando atmosferas de ar, argônio e nitrogênio, respectivamente .

O aço inoxidável duplex (DSS) é o metal mais adequado para uso em ambientes severos, como dutos de águas profundas para transferência de material petrolífero, dessalinização de água do mar, reatores, navios-tanque de petróleo, refinarias de petróleo, químicas e indústrias petroquímicas, devido à sua excelente resistência à corrosão e alta força1,2. A composição química do aço inoxidável duplex (ADS) contém Cr, Mo, Ni e N, além disso, a distribuição dos elementos de liga do aço inoxidável duplex (ADS) é heterogênea, enquanto Cr e Mo levam a um aumento no volume de ferrita fração, Ni e N aumentam a fração volumétrica de austenita. O fator chave para influenciar a fração volumétrica de ferrita e a precipitação de fases intermetálicas (fases prejudiciais), como a fase sigma (σ), fase chi (χ), austenita secundária (γ2), nitreto (CrN e Cr2N), carbonetos (M23C6) são recozimento temperatura, taxa de resfriamento, solidificação após o processo de soldagem3,4,5,6,7,8 e aporte térmico8,9,10.

O processo de soldagem é um processo básico e indispensável na indústria. É um processo de tratamento térmico que resulta em três zonas: material de base (BM), zona termicamente afetada (ZTA) e zona de solda (ZW) cada11. O DSS após a soldagem mostra três zonas diferentes na composição química da fase ferrita e austenita que consequentemente levam a diferentes resistências à corrosão. A influência da soldagem não se restringe apenas à composição química, afeta também a fração volumétrica da ferrita devido ao calor12,13. Considerando que Nilsson14 indicou que a soldagem multipasse permite formar quantidade excessiva de austenita secundária. Assim, leva a baixa resistência à corrosão na zona de solda.

Além disso, a seleção do eletrodo de soldagem é de suma importância no controle da microestrutura da área de soldagem e, portanto, nas propriedades após a soldagem15,16,17. Uma tentativa foi feita para investigar o efeito do metal de adição na solidificação, microestrutura e propriedades mecânicas da solda diferente entre o aço inoxidável super duplex 2507 e o aço para tubulação API X70 de alta resistência e baixa liga por Khan et al.15. Eles concluíram que a microestrutura da solda de enchimento 309L é composta de ferritas esqueléticas na matriz de austenita, enquanto a solda de enchimento 2594 possui múltiplas austenitas reformadas embutidas na matriz de ferrita. Além disso, Ramkumar et al.18 investigam a soldabilidade, propriedades metalúrgicas e mecânicas das juntas de aços inoxidáveis ​​superduplex UNS 32750 por soldagem a arco de gás tungstênio (GTAW) empregando metais de adição ER2553 e ERNiCrMo-4. Eles recomendaram o uso do ER 2553 para soldagem de aço inoxidável superduplex devido ao aprimoramento das propriedades mecânicas das juntas soldadas que empregam o ER 2553 em comparação com as juntas soldadas que empregam o ER NiCrMo-4. Eles atribuíram esta melhoria comparativa das propriedades mecânicas à presença de quantidades suficientes de ferrita, alotriomórfica e austenita na forma de widmanstätten em forma de cunha e como precipitados intergranulares na zona de solda empregando ER2553.