Resumo O propósito deste trabalho é comparar as mudanças na microestrutura e na dureza de um tubo de aço API 5L X-52, revestido internamente por soldagem com Inconel 625, após a execução dos tratamentos térmicos de normalização a 1100 °C por 60 min. e resfriamento ao ar, e de solubilização a 1030 °C com aquecimento por indução eletromagnética por 30 s. e resfriamento em água. Foram utilizadas técnicas de microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), análise por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e dureza Vickers. Na condição como soldada, o metal de base (MB) teve na zona termicamente afetada (ZTA) a formação de zona de grãos grosseiros (ZGG) com dureza média de 234 HV. A zona parcialmente diluída (ZPD) se apresentou clara, sem contornos de grãos, com alto teor de ferro e dureza média de 370 HV, indicando ser constituída de martensita. No revestimento, a microestrutura é austenítica dendrítica com formação de carbetos de Nb e indícios da presença da fase Laves, com dureza média de 287 HV em suas camadas. Na condição após normalização, a ZTA foi suprimida e houve refino na microestrutura do MB; a ZPD foi mantida com sua morfologia original, porém com redução de cerca de 15% em sua dureza; no revestimento, a microestrutura tornou-se granular, com indício da dissolução da fase Laves e redução de sua dureza de cerca de 26%. Na condição após solubilização, a ZTA do MB foi eliminada, a ZPD manteve sua morfologia e microestrutura original, mas reduziu sua dureza em cerca de 30%; no revestimento, a microestrutura e precipitados foram mantidos, mas houve uma redução da dureza em cerca de 20%. Por fim, este trabalho conclui que ambos os tratamentos térmicos foram considerados benéficos às propriedades do tubo de aço API 5L X-52 revestido internamente com Inconel 625. Promoveram a homogeneização da microestrutura e a redução de dureza na ZTA do MB, significativa redução da dureza na ZPD e, nas camadas do revestimento, a redução e adequação da dureza às normas técnicas pertinentes, possibilitando assim a sua utilização em ambientes agressivos, principalmente na indústria offshore de petróleo e gás.

Abstract The purpose of this work is to compare changes in the microstructure and hardness of an API 5L X-52 steel pipe, internally cladded by welding with Inconel 625, after the execution of two heat treatments: normalization at 1100 °C for 60 min. and air cooled, and solubilization at 1030 °C with heating by electromagnetic induction for 30 s. and cooling in water. There were used techniques of optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM), analysis by energy dispersive spectroscopy (EDS) and Vickers hardness. In the as-welded condition, the base metal (BM) had in its heat affected zone (HAZ) the formation of the coarse grain zone (CGZ) with average hardness of 234 HV. The partially diluted zone (PDZ) was presented clear, without grain boundaries, with high iron content and average hardness of 370 HV, indicating to be constituted by martensite. In the weld overlay, the microstructure is austenitic with dendritic cell shape with carbides of Nb and indications of precipitation of secondary Laves phases, with average hardness of 287 HV on its layers. In the condition after normalization, HAZ was suppressed and there was observed refinement in the BM microstructure; PDZ was maintened with its original morphology, but hardness was reduced about 15%; in the weld overlay, the microstructure became granular with indication of dissolution of the Laves phase and reduction of its hardness of 26% on average. In the condition after solubilization, HAZ of the BM was eliminated, PDZ maintened its morphology and previous microstructure, but its hardness reduced approximately 30%; in the weld overlay, microstructure and precipitates were maintened, but there was a reduction of hardness by about 20%. Finally, this work concludes that both heat treatments were considered beneficial to the properties of steel pipe API 5L X-52 internally cladded by Inconel 625. They promoted homogeneization of microstructure and hardness reduction of both BM and HAZ, significative reduction of PDZ hardness and, in the cladding layers, a reduction and adequation of hardness to the pertinent standards, allowing its use in aggressive enviromnents, mainly in the offshore and gas industry.

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.