The present work investigated the influence of heat input and aging time on the microstructural characteristics and the mechanical properties of dissimilar AISI 317L austenitic stainless steel welded joints. The AWS ER2209 wire-electrode was used as filler metal, and two different heat input levels were applied (4 and 8 kJ/cm), aiming to verify the influence of this parameter on the deleterious phases precipitation. An aging heat treatment (AHT) was carried out at 700 °C for two different exposure times: 50 and 100 hours. It was observed that aging promoted a refinement of the base metal region, and all delta ferrite was transformed into the sigma phase. The microstructure of the fusion zone (without AHT) presented a significant amount of austenite that precipitated in three different morphologies: allotriomorphific of grain boundary, Widmanstätten, and intragranular. For all the thermally treated samples, it was possible to identify the presence of the σ and χ phases. Additionally, the highest concentration of the χ phase was identified in the samples submitted to 50 hours of AHT. The welding condition and AHT that presented joints with higher mechanical resistance and remarkable toughness were those welded with 4 kJ/cm heat input and with 100 hours of AHT. All welded joints showed an increase in the hardness profile after AHT. The microhardness values showed a good correlation with the microstructure and the mechanical tests so that the highest values of microhardness were observed in welded joints with heat input of 4 kJ/cm and 100 hours of AHT

Resumo A soldagem de juntas dissimilares é muito comum em sistemas utilizados na exploração e produção de petróleo em águas profundas. Comumente envolve a soldagem de tubos de aço de baixo carbono com válvulas, bombas ou outros tubos, todos feitos de aços ligados. Vem sendo prática nessas soldagens a utilização de Inconel como material de enchimento; no entanto, esta soldagem é precedida por um processo de amanteigamento no lado de aço baixa liga e um tratamento térmico de alívio de tensões. Uma técnica alternativa apresentada neste trabalho é a utilização de um metal de enchimento de solda que durante o processo de resfriamento sofre uma transformação martensítica em uma temperatura relativamente baixa, de modo que o processamento de deformação resultante compensa a contração que ocorre como resultado do processo de resfriamento. O objetivo deste estudo foi avaliar a aplicação de arame de solda Maraging 250 em uma junta dissimilar típica da indústria do petróleo. Os ensaios foram realizados em juntas de aços ASTM grau A516 70 e AISI 8630M soldadas com Maraging 250. Foram avaliados perfis de tensão residual, dureza, microestrutura, resistência à tração e energia de impacto absorvida. A junta soldada com maraging 250 apresentou altos valores de tensões residuais compressivas. As microestruturas de diferentes regiões de soldagem foram analisadas. O enchimento de solda Maraging 250 mostrou grande potencial de aplicação quando juntas dissimilares dessa natureza estão presentes.

Abstract The welding of dissimilar joints is very common in systems used in oil exploration and production in deep waters. This commonly involves welding low carbon steel pipes with valves, pumps or other pipes, all of them made of alloy steel. Inconel has been used in such welding as filler material; however, this welding is preceded by a process of buttering in the low alloy steel side and a stress relief heat treatment. An alternative technique presented in this paper is the use of a welding filler metal that, during the cooling process, undergoes a martensitic transformation at a relatively low temperature, so that the resulting deformation processing offsets the contraction that occurs as a result of the cooling process. This study evaluates the application of Maraging 250 weld in a dissimilar joint of the oil industry. Tests were performed on joints of ASTM steels A516 grade 70 and AISI 8630M welded with Maraging 250. The residual stress profiles, hardness, microstructure, tensile strength and impact energy absorbed were evaluated. The welded joint with Maraging 250 showed a high intensity of compressive residual stress. The microstructure of different welding regions was analysed and compared.

Resumo Uma variação do processo MIG/MAG duplo arame é a soldagem com corrente constante pulsada nos dois eletrodos, empregando a defasagem entre os pulsos de corrente com o objetivo de atribuir uma maior estabilidade aos arcos voltaicos. Em alguns trabalhos disponíveis na literatura, os autores encontraram resultados que mostraram que esse efeito da defasagem não foi significativo. Outra vertente que também é largamente defendida na soldagem MIG/MAG pulsada é a condição de uma gota por pulso com diâmetro de gota próximo ao do eletrodo, porém nas soldagens MIG/MAG com configuração duplo arame utilizando eletrodos com velocidades de alimentação distintas não é possível manter simultaneamente a defasagem entre as correntes e a condição de uma gota por pulso nos dois eletrodos. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que, para soldagens realizadas com processo MIG/MAG na configuração duplo arame com diferentes velocidades de alimentação, a utilização de defasagem entre as correntes passou a ser determinante para estabilidade do arco e para a qualidade do cordão de solda mesmo com diâmetros de gotas distintos entre os dois arames e maiores que o diâmetro do eletrodo.

Abstract One of the possibilities of variation of the Tandem GMAW process is the use of out-of -phase current pulse, with the aim of giving greater stability to the voltaic arcs. In some works available in the literature, the authors found results that showed that this effect of out-of -phase current pulse was not significant. Another aspect that is also widely defended in pulsed GMAW welding is the condition of a drop per pulse with droplet diameter close to the electrode, but T- GMAW configuration using electrodes with different feed speeds, it is not possible to maintain simultaneously the out-of -phase current pulse and the condition of one drop per pulse on both electrodes. The results obtained in this work showed that, for welding made with T-GMAW process with different feed speeds, the use of out-of -phase current pulse became determinant for arc stability and for the quality of the weld bead itself with distinct droplet diameters between the two wires and larger than the diameter of the electrode.

In order to improve the mechanical properties of API X70 pipeline steel, a rolling schedule in the recrystallization temperature region associated with a post heat treatment was proposed. Optical and scanning electron microscopy, electron backscattered diffraction, hardness, and tensile tests were carried out to show the effects of microstructure and crystallographic orientation on the final mechanical properties. The normalized hot-rolled sample and the sample subjected to hot-rolling followed by quenching and consequent tempering at 700 °C exhibited an excellent combination of yield strength and elongation. This was attributed to the recrystallized ferrite microstructure and tempered martensite with martensite-austenite constituent dispersion, respectively. In addition, the development of (112)[1̅1̅1] and (111)[101̅] texture components and the high fraction of low angle boundaries have a significant effect on the improvement of the mechanical properties.

The aim of this work is to evaluate the welding residual stress profile in ASTM A106 Gr. B steel pipes with 4" diameter and to correlate this profile with the microstructure and hardness of the joint. The results showed that the residual stresses are more uniform for a lower welding heat input. Higher welding heat input causes not only a non-uniformity of the stress profile but also promotes the maximum stress as high as the yield strength. The microstructure was composed of ferrite, perlite and possibly bainite; the presence of martensite was not verified. The hardness results indicated that none of the welding parameters used produced levels of hardness greater than 249 HV. Such a result is of fundamental importance because it suggests that low hardness does not necessarily mean low residual stress levels.

Resumo: A diluição é um evento de forte influência na microestrutura e, consequentemente, nas propriedades de revestimentos soldados. O presente estudo avaliou o efeito do nível de diluição na microestrutura da zona fundida de revestimentos da liga Inconel 686. Os revestimentos foram depositados por processo TIG com alimentação de arame frio. A diluição foi calculada a partir das características geométricas dos revestimentos e por medidas de composição química de EDS e de espectroscopia de emissão ótica. As microestruturas de todos os revestimentos foram compostas por uma matriz γ-CFC com alguns precipitados secundários. Essas partículas são chamadas de fases topologicamente compactas. Esses precipitados assumiram diversos aspectos morfológicos, nos quais os precipitados com morfologia disforme foram observados com maior frequência em todos os revestimentos avaliados, independentemente do nível de diluição. Uma fase com morfologia lamelar, que estabelece uma relação de orientação com a matriz γ-CFC na direção de solidificação, foi observada nos revestimentos de menor diluição. Além disso, uma fase com morfologia disforme com uma fina precipitação agregada foi observada nos revestimentos mais diluídos.

Abstract: The dilution is an event that have a high influence on the microstructure and, consequently, in the properties of weld claddings. The present study evaluated the effect of dilution level on the microstructure of the fusion zone of alloy Inconel 686 weld claddings. The claddings were welded by the TIG cold wire feed process. The dilution was calculated from the geometric characteristics and based on chemical composition of the materials obtained by energy dispersive X-ray spectroscopy and optical emission spectroscopy. The microstructure of all claddings were composed by a γ-FCC matrix with some minor precipitates. These particles are called in literature as topologically closed-packed phases (TCP). These precipitates assumed several morphological aspects, being the shapeless morphology observed in more frequency in all claddings evaluated, independent of dilution level. A phase with lamellar morphology, which growth establishing an orientation relationship with the γ-FCC matrix solidification direction, was observed only in claddings with a low dilution level. In addition, a shapeless phase with a fine precipitation aggregated was observed in claddings with a high dilution level.

Resumo O presente trabalho visa investigar a microestrutura formada na soldagem dissimilar entre chapas de aços inoxidáveis ferríticos AISI 410S e aços inoxidáveis austeníticos AISI 304L pelo processo friction stir welding. A soldagem foi realizada com o ajuste dos seguintes parâmetros: rotação 450 rpm; velocidade de soldagem de 1,0 mm/s; e força axial 40 kN. O aço AISI 410S foi posicionado no lado de avanço enquanto que o aço AISI 304L foi posicionado no lado de retrocesso. A análise consistiu de preparação metalográfica e caracterização microestrutural por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. Para o aço AISI 410S foi observada a formação de martensita associada com ferrita na zona de mistura (ZM), zona termomecanicamente afetada (ZTMA) e na zona afetada pelo calor (ZAC). As características do processo de soldagem FSW resultaram num refino de grão para o aço inoxidável ferrítico, posicionado no lado de avanço, tanto na ZM quanto nas ZTMA e ZAC. O mesmo comportamento não foi observado para o lado austenítico.

Abstract This study aims to investigate the microstructure formed in dissimilar welding between AISI 410S ferritic stainless steel and AISI 304L austenitic stainless steels plates by friction stir welding process. The welding was performed setting the following parameters: rotation 450 rpm; welding speed of 1.0 mm/s; and axial force 40 kN. The AISI 410S was positioned on the advancing side while the AISI 304L steel was positioned in the retracting side. The analysis consisted of metallographic preparation and microstructural characterization by optical microscopy and scanning electron microscopy. For AISI 410S ferritic stainless steel was found martensite formation in association with ferrite in the stir zone (SZ), thermomechanically affected zone (TMAZ) and heat-affected zone (HAZ). The characteristics of the FSW welding process for the ferritic stainless steel resulted in grain refining, whether in the SZ, TMAZ and HAZ. In the austenitic stainless steel side, the same behavior was not found.

ResumoEste trabalho tem por objetivo estudar a influência do tecimento na soldagem TIG com alimentação de arame frio em único passe visando à aplicação futura em revestimento de ligas de níquel, considerando a análise das características geométricas e diluição, de forma a adequar estes revestimentos para as indústrias do Setor de Petróleo e Gás Natural. A baixa diluição é necessária para evitar a redução das propriedades de resistência à corrosão dos revestimentos. As soldagens foram realizadas utilizando um robô industrial e um alimentador automático de arame frio. A liga usada como metal de adição foi a AWS ER NiCrMo-3 (Inconel 625) e o substrato foi o aço ASTM A516 Gr. 60. Foram realizadas soldagens com alimentação automática de arame frio na condição sem tecimento e com tecimento tipo triangular, variando a energia em três níveis. Os resultados mostraram que o uso do tecimento influencia consideravelmente a geometria do cordão de solda e o nível de diluição. Com uso do tecimento o reforço do cordão de solda reduziu e a largura aumentou, proporcionando uma melhor distribuição de material sobre a peça, reduzindo com isso a razão reforço/largura (R/L), parâmetro este que indica o grau de convexidade do cordão de solda. Uma razão R/L alta, indica que o grau de convexidade pode ser excessivo, dificultando com isso uma adequada sobreposição de passes para soldagem posterior de revestimentos, com a possibilidade de formação de vazios entre os mesmos. Quanto a penetração e a diluição, ambas apresentaram comportamentos similares, com redução de forma significativa nas condições em que o tecimento é empregado. Estes resultados mostram que o uso do tecimento garante uma combinação de baixa razão R/L com baixa diluição, condição esta desejável para soldagem de revestimentos.

AbstractThis work aims to study the influence of arc waving in GTAW process with cold wire feeding deposited in single pass in order to use nickel-based alloys as coating to of petroleum and natural gas industries, where low dilution is needed to avoid reduction in corrosion resistance of the coatings. The welds were made using an robot workbench and a cold wire feeder system. The alloy used as filler metal was AWS ER NiCrMo-3 (Inconel 625) and the substrate was ASTM A516 Gr 60 steel plates. Welds were carried out with automatic cold wire feeding varying without arc waving and with triangular type arc waving. In addition the heat input was changed at three levels. The results showed that the use of arc waving has considerably influence on the geometry of the weld bead and the level of dilution. With use of arc waving the weld bead reinforcement was reduced and the width were increased, providing a better distribution of material on the workpiece surface, thereby reducing the reinforcement/width (R/W) ratio. This parameter indicates the degree of convexity of the weld bead. A high R/W ratio indicates that the degree of convexity may be excessive; thereby hampering an adequate overlap between the passes aiming to produce weld overlay without voids between them. Penetration and dilution showed similar behaviors, with significantly reduction under conditions where the arc waving was applied. These results show that the use of arc waving ensures a combination of low R/W ratio with low dilution, condition that is desirable to weld coatings.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos parâmetros de soldagem na formação de defeitos na soldagem de revestimentos com ligas à base de níquel, e sua possível eliminação através do correto ajuste dos referidos parâmetros. Para tanto, foram depositados revestimentos com as ligas à base de Ni do tipo Inconel 625, Hastelloy C276 e Inconel 686, sobre um substrato de aço C-Mn, através do processo TIG com alimentação de arame frio. O planejamento dos experimentos foi realizado aplicando-se o método Taguchi. Os fatores de controle avaliados foram a Técnica da energia (TE), o nível de energia de soldagem (E), o tipo de liga (L), o gás de proteção (G) e o tipo de tecimento (T). Outros parâmetros foram mantidos constantes, tendo sido investigados previamente. Os resultados mostraram que o tipo de tecimento em espiral, embora contribua significativamente para a redução da diluição, causa uma forte instabilidade ao processo, resultando na maioria dos casos em defeitos superficiais ou defeitos entre passes. A condição ótima para evitar a formação de defeitos entre passes identificada pelo método Taguchi foi constituída pelas seguintes combinação de fatores de controle 2-2-2-3-3, ou seja: TE-I; Emédia; Liga Hastelloy C276; Gás de proteção Ar+He; Tecimento Duplo-8. A condição ótima para a soldagem sem defeitos resulta em alto nível de diluição não sendo indicada para a soldagem de revestimentos resistentes à corrosão.

The objective of the present work was to evaluate the influence of the welding parameters in the formation of defects in weld overlays with nickel-based alloys, and its possible elimination through the correct adjustment of the welding parameters. Coatings were deposited with the nickel-based alloys type Inconel 625, Hastelloy C276 and Inconel 686, on C-Mn steel plates, using GTAW cold wire feed process. The planning of the experiments was accomplished being applied the Taguchi method. The control factors evaluated were the Energy Technique (ET), the welding heat input (E), the type of alloy (L), the shielding gas (G) and the type of arc oscillation (T). Other parameters were maintained constant, having previously been investigated. The results showed that the arc oscillation type in spiral, although it contributes significantly to reduce the dilution level, it cause a strong instability to the process, resulting in most of the cases in surface defects or defects among passes. The optimum condition to avoid defects among passes was identified by the Taguchi method, which was constituted by the following combination of control factors: 2-2-2-3-3, or be: I energy technique (TE-I); medium heat input level (Emedium); Hastelloy C276 alloy; Shielding gas Ar+He; Double-8 arc oscillation. The optimum condition for the welding without defects results in high dilution level not being indicated for the welding of resistant coverings to the corrosion.

Prolongar a vida útil e aumentar a confiabilidade de equipamentos e tubulações de plantas de produção e processamento de petróleo é uma busca constante no setor de petróleo e gás. Tais aspectos dependem essencialmente do uso de ligas resistentes à corrosão. Neste contexto, a soldagem de revestimento com superligas à base de níquel tem sido uma alternativa interessante, pois confere aos equipamentos uma alta resistência à corrosão com um custo inferior, se comparado à fabricação de componentes ou tubulações maciças com superligas. Assim, o objetivo do presente trabalho foi investigar o comportamento metalúrgico de revestimento de superliga à base de níquel do tipo Inconel 625 depositados pelo processo TIG com alimentação de arame frio. As soldagens foram realizadas em uma bancada robotizada, empregando uma fonte eletrônica de soldagem com sistema de aquisição de dados para o monitoramento dos sinais de corrente e tensão. A caracterização microestrutural foi realizada através das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e transmissão (MET), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS). Os resultados mostraram que a microestrutura do metal de solda foi constituída por uma matriz γ com fases secundárias ricas em Nb. Foi encontrada a formação de precipitados complexos de carbonetos/nitretos de Ti e Nb.

To extend the life and reliability of pipes and equipment in oil & gas production and processing settings is a continuous demand. These aspects are essentially dependent on corrosion resistant alloys used. In this context, the weld overlay with Ni-based superalloys is a great interesting alternative, since improve the corrosion resistance without increase the cost of manufacture when compared to massive equipment. Thus, the objective of this study was to evaluate the metallurgical aspects of Inconel 625 weld overlays deposited by GTAW cold wire feed process. The welds were performed using a robotic workbench, an electronic power supply and a data acquisition system. The microstructural characterization was carried out using scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (MET), electron dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction. The results shown that the microstructure of overlays was formed by a gamma matrix and secondary phases rich in Nb. These precipitates were identified as Nb-rich Laves phase and a complex TiN/NbC.

O objetivo deste trabalho é analisar a influência da energia de soldagem na zona afetada pelo calor (ZAC), de juntas soldadas do aço inoxidável duplex UNS S31803. Foram realizadas soldagens com eletrodo revestido AWS E2209-17 em junta tipo V de Aço Inoxidável Duplex UNS S31803, com dois níveis de energia (15 e 20 kJ/cm). A condição soldada com energia mais elevada apresentou uma ZAC mais extensa e microestrutura mais grosseira nos passes de acabamento. No entanto, nos passes de enchimento e de raiz, as ZAC's destas regiões foram mais refinadas e menos extensa. Em relação à microdureza, a condição soldada com energia de 15 kJ/cm apresentou níveis menores. Em relação à tenacidade, não foi verificada diferença significativa nos resultados.

The aim this work is to evaluate the influence of multipass welding heat input on the microstructure and mechanical properties of the heat affected zone (HAZ) of UNS S31803 duplex stainless steel multipass welded joints. The shielded metal arc welding process using as filler metal the AWS E2209-17 covered electrode were employed had been carried through V joint groove UNS S31803 DSS, so that two levels of energy (15 and 20 kJ/cm) had been used in this experiment. The condition welded with higher energy higher a HAZ extensive and coarser microstructure in the finishing passes. On the other hand, in the wadding passes and root pass, the HAZ this region was more refined and less extensive. In respect of microhardness, the condition welded with energy of 15 kJ/cm got lower levels. In relation to toughness, it was not observed significant differences.

This work presents a study on the influence of national heavy petroleum in the corrosion of the AISI 444 and AISI 304 stainless steels in simulated refining operation conditions. The petroleum was first characterized through physicochemical analysis (density, fluidity point, viscosity, sulfur concentration). In an attempt to understand the corrosion effect of temperature and of the type of heating the referred types of steel thermal treatments were carried out at three levels of temperature (200, 300 and 400 °C). The procedure was done in conditions close to those in the distillation column. Heat was gradually increased from room temperature, and directly heated to working temperature. Each treatment took 4 hours to be completed. Scanning electronic microscopy (SEM) and the analysis of X rays dispersive energy (EDX) were used after the trials to characterize the samples. The results show that treatment temperature, as well as the type of heating, has distinct influences on each type of steel.