Resumo Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da adição de um gás redutor, no caso o H2, nas misturas convencionais Ar, Ar+10%CO2, Ar+25%CO2 e CO2 na soldagem do aço carbono pelo processo Gas Metal Arc Welding (GMAW) com transferência por curto-circuito. Foram avaliados o aspecto do cordão e a estabilidade da transferência. Cordões de solda foram produzidos com os gases convencionais e com a adição de 2%, 4% e 6% de H2. As soldas foram do tipo cordão sobre a chapa, na posição plana e processo mecanizado, arame ER 70S-6 de 1,2 mm, Distância do Bico de Contato a Peça (DBCP) de 12 mm, ângulo da tocha de 90° em relação à face da solda, velocidade de soldagem de 300 mm/min e vazão do gás de proteção de 15 l/min. A velocidade de alimentação do arame foi regulada para as tensões dentro da faixa de 20 V a 23 V. As soldas foram avaliadas por inspeção visual, por líquido penetrante e por macrografias. Os sinais elétricos foram captados durante a soldagem e analisados por meio dos índices: Desvio padrão de picos de corrente (DPPC), desvio padrão do período de arco aberto (DPAA), desvio padrão do período de curto-circuito (DPCC) e índice Vilarinho de regularidade da transferência em curto-circuito (IVcc). Os resultados dos ensaios visual, líquido penetrante e macrografias indicaram a possibilidade de soldagem do aço carbono com Ar com até 4% H2, Ar+10%CO2 com até 4% H2, Ar+25%CO2 com até 2% H2 e CO2 puro com até 6% de H2. Pelos índices de estabilidade da transferência DPPC, DPAA, DPCC e IVcc, a adição de H2 nas misturas com maior potencial de oxidação produziram soldas com estabilidade igual ou melhor que para estes gases comerciais sem adição de H2. Já para os gases com baixo potencial de oxidação, a adição de H2 provocou instabilidade da transferência. As misturas Ar+25%CO2, Ar+25%CO2+2%H2, CO2 e CO2+4%H2 foram as que apresentaram melhor estabilidade da transferência.

Abstract This work has the objective to evaluate the effect of the addition of a reducing gas, in this case H2, in the conventional mixtures Ar, Ar+10%CO2, Ar+25%CO2 and CO2 in the welding of carbon steel by the GMAW process using short circuit transfer. There were evaluated weld bead appearance and transfer stability. Weld beads were produced with the conventional gases and with the addition of 2%, 4% and 6% H2. The welds were of the type bead on plate, in flat position and mechanized process, wire ER 70S-6 of 1.2 mm, distance from the nozzle to the workpiece was 12 mm, torch angle of 90° with the face of welding, welding speed of 300 mm/min and shielding gas flow rate of 15 l/min. The wire feed speed was set to voltages within the range of 20 V and 23 V. The welds were evaluated by visual inspection, dye penetrant and macrographs. The electrical signals were captured during welding and analyzed by means of the indexes: Standard Deviation of Current Peaks (SDCP), Standard Deviation of Open Arc Period (SDOP), Standard Deviation of Short-circuit Period (SDSP) and Vilarinho index regularity of the short-circuit transfer (IVcc). The results of visual tests, dye penetrant and macrographs indicated the possibility of welding carbon steel with Ar with up to 4%H2, Ar+10%CO2 with up to 4%H2, Ar+25%CO2 with up to 2%H2 and CO2 with up to 6%H2. According to the transfer stability indexes SDCP, SDOP, SDSP and IVcc, the addition of H2 in mixtures with a higher oxidation potential produced welds with stability equal to or better than those for commercial shielding gases without the addition of H2. Already for the shielding gases with low oxidation potential, the addition of H2 promoted transfer instability. Mixtures Ar+25%CO2, Ar+25%CO2+2%H2, CO2 and CO2+4%H2 showed best transfer stability.

Resumo Neste trabalho é caracterizada uma junta dissimilar entre aço carbono e inconel 625 obtida pela soldagem por explosão. A caracterização metalográfica foi feita com uso de diferentes ataques químicos e observação microestrutural do metal de base (MB), a interface e o revestimento de inconel 625 por meio de microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersa (EDS). Ensaios de microdureza foram realizados em todas as regiões. Os resultados mostram forte deformação dos grãos na proximidade da interface, tanto do lado do MB quanto do lado do inconel, tendo sido verificado significativo aumento da dureza. Na interface, ocorre o aparecimento de zonas localmente fundidas devido à dissipação de energia no impacto durante a explosão. Estas zonas apresentam microestrutura provavelmente martensítica. O trabalho conclui que o processo atinge os níveis de qualidade e produtividade característicos do segmento offshore.

Abstract In this work is characterized a dissimilar joint between carbon steel and inconel 625 obtained by explosion welding. Metallographic characterization was made with the use of various chemical attacks and microstructural observation of the base metal, the interface and the coating of inconel 625 by means of optical microscopy, scanning electron microscopy and spectroscopy scattered energy. Microhardness tests were performed on all regions. The results show strong deformation of grains in the vicinity of the interface, on both the base metal and the side of inconel, where have been observed a significant hardness increase. At the interface, occurs the appearance of local fused zones due to dissipation of energy on impact during explosion. These areas show probable martensitic microstructure. The study concludes that the process reach the levels of quality and productivity characteristics of the offshore segment.

RESUMO Neste trabalho faz-se o estudo da microestrutura formada na zona termicamente afetada (ZTA) e na zona fundida (ZF) de uma junta soldada pelo processo TIG automático no passe de raiz e soldagem a plasma nos passes de enchimento e acabamento em junta de topo com chanfro “V” simples, usando o aço inoxidável austenítico AISI 347. Além de estudar a condição como soldada, a peça após a soldagem foi submetida a tratamento térmico de solubilização a 1060°C e de estabilização a 900°C. Os resultados mostram que, na condição como soldado houve crescimento de grão na ZTA, a formação de ferrita �� com diferentes morfologias e a precipitação de carbetos de Nb e Cr. A ZF apresentou 13% de ferrita ��. Após o tratamento térmico de solubilização, observou-se uma diminuição significativa do teor de ferrita �� na ZTA e na ZF, tendo sido observados carbetos de Nb, distribuídos de forma mais dispersa e com tamanhos menores. Após o tratamento térmico de solubilização seguido de estabilização, foi observada uma diminuição ainda maior do tamanho dos carbetos de Nb, mostrando a eficiência deste tratamento na dispersão destas partículas que contribuem para minimizar a possibilidade de ocorrer o fenômeno da sensitização. Os resultados permitem concluir que estes tratamentos térmicos são eficazes na solubilização da ferrita ��, na formação de carbetos de Nb e para diminuir as alterações microestruturais resultantes do ciclo térmico da soldagem.

ABSTRACT This paper makes the study of the microstructure formed in the heat affected zone (HAZ) and the melted zone (MZ) of a joint welded by automatic TIG process in the root bead and plasma in the filling and finish beads in a single V groove joint, using austenitic stainless steel AISI 347. In addition to study the as welded condition, the welded joint was submitted to thermal treatment of solubilization at 1060°C and stabilization at 900°C. The results show that, in the as welded condition, there was grain grow in the HAZ, the formation of ( ferrite with different morphologies and the precipitation of Nb and Cr carbides. The MZ showed 13% of ( ferrite. After solubulization heat treatment, a significant reduction of ( ferrite content was observed in the HAZ and MZ, with Nb carbides been observed, distributed in a more spread form and with smaller sizes. After solubilization followed by stabilization heat treatment, a greater reduction in the size of Nb carbides was observed, showing the efficiency of this heat treatment to spread these particles which contribute to minimize the possibility to occur the sensitization phenomena. The results allow to conclude that both heat treatments are effective to solubilization of ( ferrite, in the formation of Nb carbides and to reduce the microstructure changes resulting to the weld thermal cycles.

Este trabalho estuda a microestrutura formada na zona termicamente afetada (ZTA) e na zona fundida (ZF) de uma junta soldada pelo processo TIG automático no passe de raiz, processo plasma nos passes de enchimento e soldagem SAW para os passes de acabamento em junta de topo com chanfro “V” simples, usando o aço inoxidável austenítico AISI 347. Foram estudadas as condições: como soldada; após tratamento térmico convencional de solubilização a 1060 °C e estabilização a 900 °C; e após tratamento térmico alternativo, onde a peça foi solubilizada a 1060 °C e mantida no forno que foi resfriado até 900 °C para a estabilização. Os resultados mostram que, na condição como soldado houve crescimento de grão na ZTA e a ZF apresentou 13% de ferrita �� com diferentes morfologias, tendo sido observada a precipitação de carbetos de Cr e de Nb. Após o tratamento térmico convencional de solubilização e estabilização, foi observada uma diminuição significativa do teor de ferrita �� na ZTA e na ZF, tendo sido observados carbetos de Nb e Cr, distribuídos de forma mais dispersa e com tamanhos menores, que contribuem para minimizar a possibilidade de ocorrer o fenômeno da sensitização. Após tratamento térmico alternativo de solubilização e estabilização, a microestrutura da ZTA e ZF foi similar à obtida no tratamento convencional, sendo que o teor de ferrita δ na ZF foi ainda mais reduzido, de 4,5%. Foi concluído que o tratamento térmico alternativo de solubilização e estabilização foi tão eficaz quanto o tratamento térmico convencional para a adequação da microestrutura da junta soldada, com uma significativa vantagem do tratamento térmico proposto em reduzir o tempo e o custo desta operação.

This work studies the microstructure formed in the heat affected zone (HAZ) and the melted zone (MZ) of a joint welded by automatic TIG in the root bead, plasma in the filling and SAW in the finish beads in a single V groove joint, using austenitic stainless steel AISI 347. The following conditions were studied: as welded; after conventional heat treatment of solubilisation at 1060 °C and stabilization at 900 °C; and after alternative heat treatment, where the piece was solubilized at 1060 °C and kept in the oven which was cooled up to 900 °C for stabilization. The results show that, in the as welded condition, there was grain growth in the HAZ and the MZ shows 13% of �� ferrite with different morphologies, and the precipitation of Nb carbides and Cr carbides. After the conventional solubilisation and stabilization heat treatment, it was observed a significant reduction on �� ferrite content both in HAZ and MZ, and Nb Cr carbides have been observed dispersed and distributed more with smaller sizes, which contribute to minimize the possibility of the phenomenon of sensitization. After the alternative heat treatment of solubilisation and stabilization, the microstructure of both HAZ and MZ was similar to the obtained with the conventional heat treatment, with the δ ferrite content in MZ was further reduced to 4.5%. It was concluded that the alternative heat treatment of solubilisation and stabilization was so effective as the conventional heat treatment for adjusting the microstructure of the welded joint, with a significant advantage of the proposed heat-treatment to reduce the time and cost of the this operation.

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma revisão do estado da arte sobre os gases de proteção usados nos processos de soldagem a arco elétrico, com ênfase na soldagem MIG/MAG do aço. São apresentados os principais conceitos da física do arco e as propriedades relacionadas aos gases de proteção. O modelo de atmosfera ligeiramente oxidante para os gases de proteção é discutido, sendo mostradas as formulações dos gases estudados em artigos científicos e em patentes depositadas, bem como as reivindicações (vantagens) requeridas. Também são mencionados alguns poucos estudos usando adições de gases não convencionais. Foi observado que no desenvolvimento de gases de proteção para soldagem MIG/MAG do aço predomina o modelo da formação de atmosfera ligeiramente oxidante. A maioria das formulações propostas envolve o uso de misturas binárias, ternárias e até quaternárias dos gases Ar, He, CO2 e O2. Em aplicações específicas, adições de N2 e H2 foram usadas. Neste sentido, pouca inovação foi identificada, sendo atribuídas possíveis razões a este fato. A tendência observada para o desenvolvimento de gases de proteção parece ser o uso de misturas ricas em gases inertes, com adições calibradas de elementos oxidantes, sempre atendendo a aplicações específicas.

This paper has as objective to present a state of the art review on the shielding gases used in the electric arc welding processes, with emphasis on GMAW welding of steel. There are shown the main concepts of arc physics and properties related to shielding gases. The model of slightly oxidizing atmosphere for shielding gases is discussed, and the formulations of the gases studied in scientific articles and in deposited patents, as well as the claims (benefits) required. It also mentions some few studies using additions of non-conventional gases. It was observed that for the development of shielding gases for the GMAW steel welding the model of slightly oxidizing atmosphere is predominant. Most of proposed formulations involve the use of binary, ternary or even quaternary mixtures of the gases Ar, He, CO2 and O2. For specific aplications, additions of N2 e H2 were used. In this meaning, few innovations were identified, and possible reasons were attributed. The trend observed for the development of shielding gases seems to be the use of mixtures rich in inert gases, with calibrated additions of oxidizing elements, always looking for specific applications.