ABSTRACT Copper-Aluminothermic weld is a process in which welder is generated by thermofusion. The necessary heat is obtained by the aluminum reducing effect above copper oxide, creating a high temperature exothermic reaction, in which melt and overheated copper is the filler material [1].This technique is used to joint rails in railway industry, in grounding welds [2, 3] and also in linepipes for cathodic protection. In this study copperaluminothermic weld is characterized for API 5L X46 and X52 steel linepipes for cathodic protection, considering two different thickness, changing the copper wire section and the flux amount. The purpose is to obtain the optimum welding conditions, therefore macroscopic and microscopic tests, and microhardness sweep are going to be performed on the heat affected zone. Twenty-five test tubes were realized, taking also into account different flux and gunpowder brands and melting pot sizes. An inadequate contact area can cause lack of pipe cathodic protection as well as an excessive copper diffusion into the grain boundaries can produce accelerated corrosion and microcracks in the base metal [4,1], for that reason is necessary to obtain optimum welding conditions according to the steel grade and pipe thickness.

RESUMEN La soldadura cuproaluminotérmica es un proceso de termofusión, en el que el calor necesario se obtiene por el efecto reductor del aluminio sobre el óxido de cobre que genera una reacción exotérmica de alta temperatura, donde el material de aporte será el cobre fundido y recalentado, resultante de dicha reacción química [1]. Esta técnica de unión es empleada en la industria ferroviaria para la unión de los rieles, en las soldaduras de puesta a tierra [2, 3] y durante la protección catódica de cañerías de conducción. En este trabajo se caracteriza la soldadura cuproaluminotérmica para la protección catódica de cañerías de acero API 5L X46 y X52 en dos espesores, modificando la sección del conducto de cobre y la carga aplicada. El objetivo es obtener las condiciones óptimas de unión sin afectar la integridad de la cañería para ello se realizarán ensayos macroscópicos, microscópicos y barridos de microdureza en la zona afectada por calor de la soldadura. Se realizaron un total de 25 probetas considerando además distintas marcas de fundentes y tamaños de crisol. Un área de contacto inadecuada puede producir falta de protección catódica de la cañería mientras que una unión con excesiva difusión de cobre en borde de grano puede producir corrosión acelerada y microfisuras en el metal base [4,1] es por ello que se busca la condición óptima de unión en función del grado de acero y espesor de cañería.

ABSTRACT In the present work the microstructural characterization of a single-pass weld of 9Cr1MoVNb P91 steel performed by the flux-cored arc welding (FCAW) process in the “as welding” condition has been carried out by means of transmission electron microscopy. P91 steel offers a good weldability, but the mechanical properties of the welded joints are found to be inferior compared to the base metal. The heat affected zone (HAZ) of these types of steels is ~ 4 mm making it difficult to extract carbon replicas and thin foil to study the microstructure generated in each sub-zone of the ZAC: coarse grained ZAC (CGZAC), fine grained ZAC (FGZAC) and intercritical ZAC (ICZAC). Nev-ertheless, it was possible to extract replicas from each region to identify precipitates and using a focused ion beam (FIB-SEM), thin films could be extracted from a specific area to characterize the matrix microstructure. The precipitates present in each subzone of the ZAC were characterized as well as how the dissolution of M23C6 affects the matrix. At low peak temperatures and low heating / cooling rates such as those characterizing the fine grain zones (ICHAZ and FGHAZ) the M23C6 carbides were found to be partially dissolved and in contact with retained austenite. On the other hand, in the areas with the highest peak temperatures and high heating/cooling rates (CGHAZ and fusion zone) thin films of retained austenite were found on the austenitic grain boundaries and on the martensítica lath. On the other hand, in the areas with the highest peak temperatures and high heating / cooling rates (ZACGG and ZF) thin films of retained austenite on the austenitic grain edges and the martensite laths were found.

1. RESUMEN En el presente trabajo se llevó a cabo la caracterización microestructural de un cordón de pasada simple de un acero 9Cr1MoVNb P91 obtenido por el proceso de soldadura semiautomática bajo protección gaseosa (FCAW), en la condición “as welding” mediante microscopía electrónica de transmisión. El acero P91 tiene una buena soldabilidad, pero las propiedades mecánicas de las uniones soldadas son inferiores a las del material base. La zona afectada por el calor (ZAC) de este tipo de aceros es de ~ 4 mm lo que dificulta extraer réplicas y láminas delgadas para el estudio de las distintas microestructuras generadas en cada sub-zona de la ZAC: ZAC de grano grueso (ZACGG), ZAC de grano fino (ZACGF) y ZAC intercrítica (ZACIC). No obstante, fue posible extraer réplicas de cada región para identificar a los precipitados y por medio de la utilización de un haz de iones focalizados (FIB-SEM) se pudieron extraer láminas delgadas de un área específica para caracterizar la microestructura de la matriz. Se caracterizaron los precipitados presentes en cada sub-zona de la ZAC y cómo la disolución del M23C6 afecta a la matriz que lo rodea. A bajas temperaturas pico y bajas velocidades de calentamiento/enfriamiento tales como las que caracterizan a las zonas de grano fino (ZACIC y ZACGF) se encontró austenita retenida en contacto de los carburos M23C6 parcialmente disueltos. Por otra parte, en las zonas con más altas temperaturas pico y altas velocidades de calentamiento/enfriamiento (ZACGG y zona fundida) se encontraron películas finas de austenita retenida en los ex bordes de grano austenítico y en los listones de martensita.

Abstract Duplex stainless steels are characterized by good weldability and mechanical properties; they also present a high resistance to general and localized corrosion. They are the main materials when welding pipes with high requirements in different industries, mainly oil and gas. These steels have a microstructure consisting of two phases: 50% austenite and 50% ferrite, approximately, and their properties depend on the maintenance of this ratio and the total chemical composition. The aim of this work was to study the influence of both the chemical composition of the filler metal and the heat input used when welding, on the microstructure and mechanical properties in welded duplex stainless steel pipes. Base metal used was a duplex stainless steel ASTM A790 - UNS S31803 pipe of 8” in diameter and 8.18 mm in thickness. The filler metals were two tubular wires depositing lean duplex and duplex stainless steels (AWS A5.22: E2209T -1 and E2209T1-G respectively), by semi-automatic welding process under shielding gas, with high and low heat inputs. Samples of each specimen were used to determine chemical composition, to perform the microstructural characterization and to measure mechanical properties (hardness, tensile strength and Charpy-V impact).

Resumen Los aceros inoxidables dúplex poseen una microestructura dual (ferrita y austenita) con contenidos aproximadamente iguales y se caracterizan por tener buena soldabilidad, buenas propiedades mecánicas y una alta resistencia a la corrosión generalizada y localizada. Gracias a estas características, estos aceros son los principales materiales a emplear en cañerías con altas exigencias, ampliamente utilizados en varias industrias, principalmente la petroquímica. Dichas propiedades están controladas por la composición química, el equilibrio microestructural y la ausencia de compuestos intermetálicos. El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia de la composición química del metal de aporte y el calor aportado sobre la microestructura y las propiedades mecánicas en juntas soldadas de cañerías de acero inoxidable dúplex. El metal base utilizado fue un acero inoxidable dúplex UNS S31803 de 8” de diámetro y 8,18 mm de espesor y los metales de aporte fueron dos alambres tubulares que depositan aceros inoxidables dúplex y lean dúplex (AWS A5.22: E2209T1-1 y E2209T1-G), mediante el proceso de soldadura semi-automático bajo protección gaseosa, soldados con alto y bajo calor aportado. De cada probeta se extrajeron muestras donde se determinó la composición química, se realizó la caracterización microestructural y se determinaron las propiedades mecánicas (dureza, tracción y Charpy-V).

Os aços 9%Cr são amplamente utilizados à alta temperatura, principalmente em aplicações relacionadas à geração de energia. Ultimamente têm sido desenvolvidas variantes desses materiais incorporando B, W e Co, entre outros elementos, ao sistema de liga. Devido à escassez de informação sobre a influência do procedimento de soldagem sobre a junta soldada, neste trabalho se estudou o comportamento do metal base e do metal de solda em juntas circunferências soldadas com dois consumíveis diferentes pelo processo de soldagem semi-automático FCAW, sob proteção gasosa de Ar/20%CO2. Realizaram-se tratamentos térmicos pós-soldagem a 760ºC durante 4 e 2 horas. Utilizaram-se dois arames tubulares de escória rutílica, ligados ao 9Cr1Mo e 9Cr0,5Mo1WCo. Analisou-se a microestrutura nas zonas do metal de solda, afetada pelo calor (zonas de grão grosso, grão fino, intercrítica e subcrítica) e metal base. Determinaram-se a composição química do metal de solda e as propriedades de tração transversal da junta, e realizaram levantamento do perfil de microdureza. Em todos os casos se observaram valores máximos de dureza na zona correspondente ao metal de soldadura e uma diminuição na zona afetada pelo calor desde a zona de grão grosso até o metal base, obtendo se valores mínimos na zona intercrítica, inferiores aos correspondentes ao aço base. Tanto a dureza como a resistência à tração aumentaram quando foi utilizado o arame 9Cr0,5Mo1W. O tratamento térmico mais curto permitiu alcançar maior resistência em todos os casos. Numa próxima etapa se fará as medições de tenacidade e de resistência ao creep.

9Cr steels are widely used for high temperature service, principally in applications related to energy generation. Lately several variants of these materials have been developed through the addition of B, W and Co, among others. Due to the fact that information on influence of welding procedure on the welded joint is scarce, the objective of this work was to study the behavior of both the base metal and the weld metal of circumferential weldments performed using semiautomatic welding process under gas mixture protection. Two FCAW rutilic slag wires, alloyed with 9Cr1Mo and 9Cr0.5Mo1W1Co respectively, were used under Ar/20%CO2 gas shielding. Post weld heat treatments of 4 and 2 hours have been carried out. The microstructure was analyzed in the different zones: weld metal, heat affected (coarse and fine grain, intercritical and subcritical) and not affected base metal. Chemical composition of the weld metal, transversal tensile properties of the joint and microhardness along the weld transversal section were determined. In all cases it was obtained maximum hardness values in the weld metal and a decrease in this property in the heat affected zone from the coarse grain zone to the base metal one. The minimal hardness values were achieved in the intercritical zone, lower than those of the metal base. Hardness and tensile strength increased when the weldment was performed with the 9Cr0,5Mo1W wire. The shorter heat treatment allowed obtaining higher values of tensile strength, in all the cases. Toughness and creep resistance determinations will be the next step.

The objective of this work was, in this first step, to compare mechanical property and microstructure of the steel HIC, alloyed with Nb-Ti-Cu-Ni, corrosion resistant, to those of a normal steel NOR, microlloyed with Nb-V-Ti, characterized through chemical analysis, hardness measurements, metallographic studies and tensile and Charpy-V properties. The preheating temperature was established through Tekken tests at different temperatures, according to JIS Z 3158 standard. Pipes of these materials were used to carry out girth weldments utilizing different welding processes. Two welding procedures were designed: a) all the welds with SMAW; b) first bead with GMAW-CO2 shielding and the rest of them with FCAW-S. The welding procedures were qualified according to API 1104 Code. The results of metallographic studies and mechanical tests (tensile properties, Charpy-V and hardness) showed welding consumable influence as well as that of the base metal on the properties of the joints. Consumables from different origins and same specification also generated different results. From the combinations used optimal conditions were determined for welding of these steels.

El objetivo del trabajo fue, en esta primera etapa, comparar las propiedades mecánicas y la microestructura del acero HIC, aleado al Nb-Ti-Cu-Ni, resistente a la corrosión, con las del acero normal NOR, microaleado con Nb-V-Ti, ambos caracterizados mediante análisis químico, mediciones de dureza, estudios metalográficos y ensayos de tracción e impacto. Con el fin de establecer la temperatura de precalentamiento óptima se realizaron ensayos de soldabilidad Tekken a distintas temperaturas y de acuerdo con la Norma JIS Z 3158. Luego se llevaron a cabo soldaduras circunferenciales de cañerías fabricadas con ambos aceros diseñándose procedimientos para la utilización, por un lado, de electrodos revestidos (SMAW: shielded metal arc welding, electrodos de distintos proveedores) para todas las pasadas y por el otro, la primera pasada usando soldadura automática con alambre macizo bajo CO2 (GMAW: gas metal arc welding) y el resto de las mismas con alambre tubular autoprotegido (FCAW-S: flux cored arc welding-selfshielded). Las soldaduras fueron calificadas de acuerdo con el Código API 1104. Los resultados de los análisis metalográficos y los ensayos mecánicos de tracción, dureza e impacto de las juntas soldadas revelaron la influencia de los consumibles de soldadura y del metal base en las propiedades de las uniones. Se observaron diferencias en las propiedades de las uniones soldadas con consumibles de igual especificación y distintos proveedores. De las diferentes combinaciones ensayadas se definieron valores óptimos para la soldadura de estos aceros.