Abstract Welded joints for subsea systems are usually buttered with a nickel alloy, heat-treated and then joined together. Although the majority of these joints have been successful throughout their service, some have suffered catastrophic failure, leading to investigations into the possible causes. The use of heat treatment has been considered the primary cause for failure in this type of joint. The main objective of this article is, with background on the methodology used on Double-Layer Controlled Deposition Technique – DL-CDT, along with the LPTS decision diagrams, to determine the relations between the buttering parameters that allow the welding of subaquatic joints, and the low need for heat treatment. MIG single-bead-on-plate welding was executed on samples of AISI 8630M steel. The welded samples were submitted to metallographic analyses of their geometric and microstructural characteristics and the confection of decision diagrams. Among the 200 possible relationships between the buttering parameters, only one presented positive gaps over all criteria. Grain refinements were observed in the HAZ of joints buttered for the parameters approved by the decision diagrams, while for the joints submitted to the Post Welding Heat Treatment (PWHT) peaks of microhardness on the buttering interface were found, which may result in fragilization of that region.

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.