Resumo A energia de soldagem (HI) máxima indicada para soldagem dos aços inoxidáveis duplex de 2,5kJ.mm-1 representa um fator limitante para o aumento de produtividade na soldagem dos mesmos, sendo a adição de arame frio uma alternativa interessante à essa questão. Avaliou-se a influência da energia de soldagem e da adição do arame frio nas características dimensionais, químicas e metalúrgicas do metal de solda (MS) obtido por arco submerso (SAW) em aço “lean” duplex UNS S32304, utilizando-se o consumível ER2209. Empregou-se o sistema ICETM que adiciona um arame frio entre dois arames energizados “twin” para executar cordões sobre chapas, empregando-se quatro diferentes HI e variando-se a porcentagem de arame frio em relação aos arames quentes em 0, 50 e 100%. Foram realizadas análise química, macrografia, análise dimensional, microscopia ótica e MEV/EDS do MS. A microestrutura do MS foi constituída de uma matriz ferrítica com a presença de austenita de contorno de grão, de Widmanstatten e intragranular e inclusões não metálicas, não sendo observado a ocorrência de precipitados deletérios como σ, χ e nitreto de cromo. A adição de arame frio aumentou a taxa de deposição e provocou a redução da diluição, produzindo soldas com maiores números equivalentes de resistência à corrosão por pite, principalmente para maiores HI, e maiores frações de austenita. Isso indica que o aumento da velocidade de alimentação de arame frio propicia o aumento da produtividade e da resistência à corrosão por pite do MS.

Abstract The maximum recommended welding energy (HI) of 2.5 kJ.mm-1 represents a limiting factor for the productivity increase for duplex stainless steels welding, and the addition of cold wire is an interesting alternative to this question. It has been evaluated the influence of welding energy and the addition of cold wire on the dimensional, chemical and metallurgical characteristics of the weld metal (WM) of SAW welds in lean duplex steel UNS S32304, using the ER2209 filler metal. The ICETM system was used to add a cold wire between two twin energized wires to produce bead-on-plate welds, applying four different HIs and varying the percentage of cold wire (AF) in relation to the hot wires at 0, 50 and 100%. It has been performed chemical analysis, macrography, dimensional analysis, optical microscopy and MEV / EDS in the WM of all conditions. The WM microstructure was constituted by a ferritic matrix with grain boundary, Widmanstatten and intergranular austenite and non-metallic inclusions. No deleterious precipitates such as σ, χ and chromium nitride were observed. The addition of cold wire increased the deposition rate and reduced dilution, achieving higher pitting resistance equivalent number, mainly for higher HI conditions, and higher austenite fractions. This indicates that the higher cold wire feed speed provides increased productivity and WM pitting corrosion resistance.

Thick welded joints of UNS S32304 lean duplex stainless steel (LDSS) has been studied in acidified glycerin, a byproduct of biodiesel plants, using cyclic polarization technique. LDSS S32304 thick plates were welded by different processes commonly employed in the fabrication process: shielded metal arc welding, gas metal arc welding and flux cored arc welding. The electrochemical behavior of different weldment zones was characterized. Transmission electron microscopy and scanning electron microscopy (SEM) were used for sample characterization. SEM images showed that the heat affected zone was the most critical zone for pitting corrosion for all samples. The results were associated to the microstructural features of the materials. Generally, the breakdown potential of the top regions of welds was higher in acidified glycerin than the weld root for welds fabricated with two different filler metals. Basically, all the welded samples exhibited similar or higher corrosion resistance, compared with the corresponding base metal.

A soldagem com elevado aporte de calor é uma das alternativas adotadas pelos principais estaleiros mundiais para aumentar a produtividade nas operações de união de materiais na construção naval. No entanto, os ciclos térmicos gerados durante a soldagem podem provocar transformações microestruturais prejudiciais às propriedades mecânicas, principalmente à tenacidade na zona afetada pelo calor (ZAC). Este estudo teve como principal propósito realizar a caracterização microestrutural e avaliar as propriedades mecânicas da ZAC do aço naval EH36 produzido por laminação controlada seguida de resfriamento acelerado (TMCP) em comparação com um aço do mesmo grau produzido por laminação convencional, ambos soldados pelo processo ao arco submerso em dois níveis de aporte de calor: 76 e 130 kJ/cm. Foi observado que a presença de uma microestrutura mais refinada nas diferentes regiões da ZAC, associadas ao menor tamanho de grão do metal base e ao menor carbono equivalente, foram os principais fatores que contribuíram para a excelente tenacidade da ZAC do aço TMCP em comparação ao aço convencional. Os resultados obtidos mostraram que é possível obter juntas soldadas com excelentes propriedades mecânicas e tenacidade ao se empregar aço TMCP para a soldagem com altos aportes de calor, e sua utilização pode ser uma estratégia para otimização dos tempos e custos de fabricação na indústria naval.

The welding with high heat input is one of the main strategies used by shipyards in the world to increase their productivity in joining operation activities. However, the thermal cycles due to the welding process may affect the microstructure features and be deleterious to the toughness in the heat affected zone (HAZ). The aim of this study was to evaluate the microstructure and the mechanical properties of the HAZ of the EH36 steel produced by controlled rolling and accelerated cooling compared to a conventional steel of the same grade, both welded with submerged-arc welding with two heat inputs: 76 to 130 kJ/cm. It was observed that the presence of a more refined microstructure in the different regions of the HAZ, associated with a fine base metal grain size and lower carbon equivalent value, were the main factors that contributed to the excellent HAZ toughness of the TMCP steel compared to conventional steel. The results of this study showed that it is possible to obtain welded joints with excellent mechanical properties even using high heat input levels by employing TMCP steel , and its use may be a strategy to optimize the production time and cost in the shipbuilding industry.

Os aços inoxidáveis duplex (AID) vêm se apresentando como uma excelente alternativa para aplicações em que alta resistência à corrosão e alta resistência mecânica são requeridas. Contudo, os AID, incluindo os aços inoxidáveis lean duplex, apresentam soldabilidade inferior em relação aos aços inoxidáveis austeníticos. Esse trabalho tem como objetivo a avaliação da resistência à corrosão de juntas soldadas multipasse de chapas de 22 mm de espessura da liga inoxidável lean duplex UNS S32304, utilizando-se os processos SMAW, GMAW e FCAW e consumíveis com dois tipos de composição química, 22%Cr9%Ni3%Mo e 23%Cr7%Ni, totalizando seis experimentos. As juntas soldadas foram analisadas usando-se a técnica de polarização anódica potenciodinâmica para determinação do potencial de pite do material. O eletrólito estudado foi uma solução salina de cloreto de sódio 3,5% m/v. A junta de aço lean duplex soldada pelo processo GMAW com o consumível 22%Cr9%Ni3%Mo apresentou o melhor comportamento frente à corrosão no meio salino. A região da raiz da solda apresentou o maior potencial de pite em relação ao topo das juntas soldadas. As juntas de aço lean duplex soldadas usando-se o processo FCAW apresentaram um comportamento característico de corrosão generalizada no meio de solução salina, ao contrário das demais amostras.

Duplex stainless steels (DSS's) have been placed as an excellent alternative for applications where high corrosion resistance and high mechanical strength are required. However, the DSS's, including the lean duplex stainless steels, present lower weldability than the austenitic stainless steels. This study aims to evaluate the corrosion resistance of welded joints using multipass welding of lean duplex stainless alloy UNS S32304 plates 22 mm thick, using the SMAW, GMAW and FCAW consumables with two types of chemical composition, 22%Cr9%Ni3%Mo and 23%Cr7%Ni, giving a total of six experiments. The welded joints were evaluated using the anodic potentiodynamic polarization technique to determine the pitting potential of the material. The electrolyte studied was 3.5% w/v sodium chloride aqueous solution. The lean duplex steel welded by GMAW process with consumable with 22%Cr9%Ni3%Mo showed the best behavior against corrosion in saline solution. The root of the weld region had the highest pitting potential compared to the top of the welded joints. The lean duplex steel joints welded using FCAW process showed a behavior characteristic of general corrosion in the medium of saline solution, unlike the other samples.

Os aços inoxidáveis duplex (AID) vêm se apresentando como uma excelente alternativa para aplicações em que alta resistência à corrosão e alta resistência mecânica são requeridas. Contudo, os AID, incluindo os aços inoxidáveis lean duplex, apresentam soldabilidade inferior em relação aos aços inoxidáveis austeníticos. Nesse sentido, esse trabalho tem como objetivo a avaliação da soldagem multipasse de chapas 22 mm de espessura da liga inoxidável lean duplex UNS S32304, utilizando-se os processo SMAW, GMAW e FCAW e consumíveis com dois tipos de composição química, 22%Cr9%Ni3%Mo e 23%Cr7%Ni, totalizando seis experimentos. Foram empregados chanfros em V com 60º e suporte cerâmico para soldagem do passe de raiz, sendo que o aporte térmico foi mantido praticamente constante em 1,6 kJ.mm-1. Determinou-se os tempos de soldagem e a seqüência de passes, objetivando uma análise de produtividade, em seguida as juntas soldadas foram submetidas à END por raios x. Foram extraídos corpos de prova para ensaios de tração, dobramento, Charpy a -30 ºC e microdureza. A produtividade dos processos semi-automáticos se mostrou pelo menos 63 % maior que a do processo SMAW, enquanto o processo FCAW se mostrou de 6 a 18% mais rápido que o GMAW. Foram encontradas descontinuidades (porosidade) consideradas aceitáveis segundo ASME B31.3 em alguns dos experimentos, que não influenciaram negativamente os resultados mecânicos, os quais se apresentaram acima requerimento do metal de base e especificado por normas de fabricação.

The duplex stainless steels (DSS's) have been placed as an excellent alternative for applications where high corrosion resistance and high mechanical strength are required. However, DSS's, including the lean duplex, present lower weldability than the austenitic stainless steels. Thus, this study aims to evaluate the multipass welding of 22 mm plates of lean duplex stainless steel alloy UNS S32304, using the process SMAW, GMAW and FCAW with consumables with two types of chemical composition, 22%Cr9%Ni3%Mo and 23%Cr7%Ni giving a total of six experiments. V-grooves with 60º and ceramic backing for welding the root pass were used and the heat input was maintained constant at 1.6 kJ.mm-1. It was determined the time and sequence of welding passes, aiming an analysis of productivity. The welded joints were subjected to x-ray END and specimens for tensile, bending, Charpy at -30ºC and microhardness were extracted. The productivity of the semi-automatic processes proved to be at least 63% greater than the SMAW process while the process FCAW showed 6-18% faster than the GMAW. It was found discontinuities (porosity) acceptable according to ASME B31.3 in some experiments that did not affect negatively the mechanical results, which stayed above the parent material requirement and meet fabrication standards.