soldabilidade dos aços inoxidáveis
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Soldabilidade Dos Aços InoxidáveisTRANSCRIPT
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de
SOLDABILIDADE DOS ASOLDABILIDADE DOS AOS OS INOXIDINOXIDVEISVEIS
TarcTarcsio Reis de Oliveirasio Reis de OliveiraMaio 2010Maio 2010
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SOLDABILIDADESOLDABILIDADEDOS ADOS AOS INOXIDOS INOXIDVEISVEISAUSTENAUSTENTICOSTICOS
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So o maior grupo de aos inoxidveis em uso.
Propriedades: Boa tenacidade e ductilidade Boa resistncia mecnica e corroso a temperaturas elevadas. Elevada capacidade de endurecimento por deformao plstica. Soldabilidade relativamente boa. Sofrem transformao austentica
Principais ligas
Soldagem dos aSoldagem dos aos austenos austenticosticos
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304C 0,08Cr 18/20Ni 8/10,5
+Mo
Resistncia corroso por pites.
316C 0,08Cr 16/18Ni 10/14Mo 2/3
304LC 0,03Cr 18/20Ni 8/12
321C 0,08Cr 17/19Ni 9/12
Ti 5 x (C+N)
304 HC 0,04/0,10
Cr 18/20Ni 8/10,5
316 LC 0,03Cr 16/18Ni 10/14Mo 2/3
Propriedades mecnicas em altas temperaturas
Resistncia corroso intergranular.
301C 0,15Cr 16/18
Ni 6/8
+C
-C
-C
-Ni-Cr
+Ti
Aplicaes estruturais.Alta resistncia mecnica.
Cr 16/18Ni 6/8
Cr 18/20Ni 8/10,5
Cr 16/18Ni 10/14
Cr 18/20Ni 8/12
Cr 17/19Ni 9/12
Cr 16/18Ni 10/14
Cr 18/20Ni 8/10,5
Principais aos inox austenticos
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Diagrama pseudo-binrio Fe-Cr-Ni para um teor de ferro de 70%
Tem
pera
tura
(oC
)
Diagrama Pseudo-Binrio Fe-Cr-Ni
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Microestrutura da Zona Fundida
Solidificao da poa de fusoModos de solidificao Resfriamento rpido reteno de ferrita delta
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CrEq/NiEqA - 1,2B - 1,3C - 1,4D - 1,6E - 2,2
Modos de solidificao
AustenitaAustenita + ferrita eutticaAustenita + ferrita em espinhaAustenita + ferrita laminarFerrita + austenita de Widmanstatten
Aumento da relao Cr/Ni
Morfologia mais comumente observadaem soldas de aos inox austenticos
Comum em soldas de aos inox duplex
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Modo de solidificao
AF FFA
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A
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1 - Austenita + Ferrita Euttica
2 - Ferrita Vermicular + Austenita
3 - Ferrita Acicular + Austenita
4 - Austenita de Widmanstatten + Ferrita
Diagrama Pseudo Binrio Fe-Cr-Ni
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Zona fundida de uma solda de ao austentico
Microestrutura da Zona Fundida
Linha de Fuso e ZF
Zona Fundida
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Microestrutura da Zona Fundida
Caractersticas da Zona Fundida Predominantemente austentica Comparvel do metal base No sensvel fissurao pelo hidrognio Deve ser controlado o teor de ferrita delta
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Corroso intergranular Corroso sob tenso Trinca a quente (trinca de solidificao, trinca de liquao)
Soldabilidade Metalrgica
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Estrutura do metal de base de ao AISI 304 sensitizada
Corroso intergranular
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Corroso intergranular mecanismo
Faixa de temperatura em que a velocidade de difuso do cromo no ao
relativamente baixa
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Corroso intergranular nas soldas
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Corroso intergranular
Eliminao de problemas de corroso intergranularem regies afetadas pelo calor em
soldagem com a utilizao de 304 L.
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Sensibilidade corroso intergranular Teor de carbono Teores de cromo e nquel (teor de ferrita) Granulao do ao Tempo e temperatura de exposio
Local de ocorrncia nas soldas
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Corroso intergranular
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Corroso intergranular
Tratamento trmico da junta soldada (hipertmpera);
Uso de metal de base de baixo teor de carbono ou estabilizado;
Uso de eletrodos e arames estabilizados (titnio ou nibio).
Como evitar?
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Teor de nquel
Corroso Sob Tenso
Esforo conjugado de trao, temperatura e meio agressivo (principalmente cloretos).
Trincas intergranulares ou transgranulares. Tempo de incubao
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Corroso sob tenso
Corroso sob tenso em autoclave de ao 304.
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Trinca de CST na zona afetada pelo calor (ZAC) Ao AISI 304
Corroso Sob Tenso
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Trinca de CST no metal de solda AISI 304 / Eletrodo E308L-16
Corroso Sob Tenso
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deCorroso Sob Tenso
Trincamento transgranular e ramificado em estrutura austentica, transversal ao cordo de solda e direoda tenso de trao aplicada.
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Corroso sob tenso
diminuio do nvel de tenses atravs de tratamento trmico de alvio de tenses (entre 900 e 1000C); eliminao do componente ambiental crtico; substituindo o ao inox austentico por ligas mais ricas em nquel ou por aos inoxidveis ferrticos ou duplex; controle da energia de soldagem.
Como evitar?
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Efeito da estrutura cristalina e do teor de nquel na corroso sob tenso(ensaio em ao inox contendo 18-20%Cr e meio corrosivo de cloreto de magnsio em ebulio 154C)
IPTSoldagem dos aSoldagem dos aos austenos austenticosticos
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Trincas de solidificao
Fatores que influenciam:
ocorre em temperaturas elevadas (acima de 1150o C)
o nvel de impurezas;
tenses desenvolvidas na solda durante a solidificao da poa de fuso;
o oxignio tem influncia negativa, forma xidos frgeis.
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de
Trincas de solidificao
Fatores benficos da ferrita na reduo da sensibilidade formao de trincas de solidificao: maior solubilidade de impurezas prejudiciais (S e P) na ferrita;
os contornos austenita-ferrita apresentam uma melhor molhabilidade por filmes lquidos do que contornos ferrita-ferrita ou austenita-austenita, reduzindo o espalhamento do lquido ao final da solidificao;
os contornos austenita-ferrita so muito sinuosos o que dificulta a propagao de trincas;
a presena de ferrita resulta em uma maior quantidade de superfcie interna devida s interfaces austenita-ferrita. Este aumento de superfcie dispersa as impurezas que tendem a segregar nos contornos.
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Trincas de solidificao
Relao entre o teor de impurezas, relao Creq/Nieq a sensibilidade fissurao na solidificao. Os equivalentes de Cr e Ni so os de Schaffler
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Trinca de solidificao em ao inoxidvel austentico 304 - Soldagem por costura.
Trincas de solidificao
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Ferrita delta em zona fundida (TIG) e ZAC (MIG)
Trincas de solidificao
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Trincas na ZAC durante a Soldagem
aos inoxidveis que contm Nb, Zr e B so mais sensveis;
trincas intergranulares, podendo se iniciar na ZAC;
formao de trincas suprimida pelo uso de um metal de adio cuja temperatura de fuso inferior a do metal base, indicando que a fissurao ocorre a temperaturas muito elevadas.
MECANISMO AINDA NO MUITO COMPREENDIDO
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Trincas de Reaquecimento
aos inoxidveis austenticos contendo Nb podem trincar na regio adjacente ZF durante tratamento trmico ps soldagem ou em servio a alta temperatura;
temperaturas superiores a 500oC;
trincas intergranulares e se desenvolvem na ZAC, em geral junto linha de fuso;
formao de finos precipitados de carbonetos intergranulares que tornam o gro duro, resistente a relaxao de tenses por deformao durante a exposio a temperatura elevada;
fissurao facilitada pela fragilizao dos contornos devido presena de impurezas como fsforo;
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Procedimentos de Soldagem
Principais problemas: fissurao e trincas quente e sensitizao;
Soldar com baixa energia de soldagem (problemas de distoro e no so endurecveis);
O arco deve ser o mais curto possvel.
Pr aquecimento: desnecessrio;
Martelamento de passes intermedirios para diminuir tenses residuais finais (exceto em chapas finas);
Temperaturas interpasses sempre inferior a 200oC, para evitar sensitizao;
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Procedimentos de Soldagem
Metal de adio de baixo carbono ou estabilizado (sensitizao);
Usar sempre que possvel, metal de adio que propicie haver ferrita delta na estrutura da zona fundida;
Para minimizar a trinca a quente
Trincas a quente: usar eletrodo com baixo teor de fsforo, enxofre e silcio.
Ateno a deformao na soldagem.
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SOLDABILIDADESOLDABILIDADEDOS ADOS AOS INOXIDOS INOXIDVEISVEISMARTENSMARTENSTICOSTICOS
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403C 0,15
Cr 11,5/13Si 0,50Mn 1,00
Aplicao Tipo turbina: para lminas forjadas ou usinadas de
turbina e compressor.
410C 0,15
Cr 11,5/13,5Si 1,00Mn 1,00
Aplicao Tipo turbina: ao inox de baixo custo para aplicaes
gerais, na forma de peas temperadas ou chapas e tiras
recozidas.
414C 0,15
Cr 11,5/13,5Ni 1,25/2,50
Si 1,00Mn 1,00
Aplicao Tipo turbina: para molas, lminas de facas, etc.
416C 0,15Cr 12/14
P,S ou Se 0,07Mo ou Zr 0,6
Si 0,50Mn 1,00
Aplicao Tipo turbina, de usinagem fcil.
431C 0,20Cr 15/17
Ni 1,25/2,5Si 1,00
Aplicao Tipo turbina: melhores propriedades
mecnicas e resistncia corroso dentre os tipos
martensticos ou endurecveis.
420C 0,15Cr 12/14Si 1,00Mn 1,00
Aplicao Tipo cutelaria: instrumentos cirrgicos,
mancais de esfera, vlvulas, etc.
ACE 498DIN 1.4110C 0,42/047Cr 13/13,5
Mo 0,50/0,55
Aplicao Maior dureza, resistncia ao desgaste, facas
profissionais.
440A- C 0,6/0,75440B- C 0,75/0,95440C- C 0,95/1,20
Cr 16/18Mo 0,75Si 1,00Mn 1,00
Aplicao Tipo cutelaria e resistente ao desgaste: dureza
elevada; para cutelaria, instrumentos cirrgicos,
vlvulas, mancais anti-frico, etc.
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de
CARACTERSTICAS Comportamento metalrgico similar ao dos aos carbono temperveis, e quando aquecidos a uma temperatura suficientemente alta so austenitizados;
Ao serem resfriados, a austenita ir se transformar podendo formar: ferrita+carbonetos (baixa velocidade de resfriamento) martensita (alta velocidade de resfriamento)
So difceis de soldar
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CARACTERSTICAS So normalmente utilizados na condio temperado e revenido, ou na condio recozida;
Alm de Fe, Cr e C podem ter adies de Mo, V, W ou Ni, usados principalmente para melhorar a resistncia fluncia a alta temperatura;
Elementos estabilizadores da austenita podem ser usados em substituio parcial ao carbono para melhorar a soldabilidade dos mesmos. (Ex: utilizao de 2-4%Ni para obteno de um ao totalmente tempervel, com 16-20%Cr e apenas 0,1%C - ao com melhor soldabilidade e melhor resistncia corroso)
Soldagem dos aSoldagem dos aos os martensmartensticosticos
As propriedades destes ao dependem fortemente dos teores de carbono e cromo, e tambm, dos tratamentos trmicos utilizados.
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deCARACTERSTICAS
Efeito de diferentes teores de cromo no campo de existncia da austenita para cortes do diagrama Fe-Cr-C.
Para teores acima de cerca de 13%, uma quantidade de carbono deve ser adicionada para garantir a formao de uma estrutura completamente austentica em uma determinada faixa de temperatura, desta forma quanto maior o teor de cromo, maior deve ser o de carbono.
O campo de estabilidade da austenita diminui, chegando a desaparecer para um teor de cromo superior a 20%.
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CARACTERSTICAS
Devido ao teor de cromo elevado, os aos inoxidveis martensticos tem uma grande temperabilidade, podendo ser endurecidos com um resfriamento ao ar a partir de temperaturas superiores a 820oC, exceto para peas de grande espessura.
Limites usuais de composio dos aos inoxidveis martensticos -> 10,5 a 18% Cr
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deCARACTERSTICAS
Diagrama TTT para um ao do tipo AISI 410
Temperatura em que a decomposio da austenita mais rpida, so necessrios mais de 3 min (200s) para a reao se iniciar.
Para o ao 410 pode-se observar as temperaturas Ms e Mf. Estas temperaturas diminuem quando o teor de cromo ou de outro elemento de liga aumentado.
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MICROESTRUTURA DA REGIO SOLDADA
Solidificao da poa de fuso A poa de fuso se solidifica na forma de ferrita que, com o resfriamento transforma-se em austenita e depois em martensita.
Metais de adio austenticos (308, 309 ou 310) Zona fundida no endurecvel; Boa tenacidade e ductilidade na condio soldada.
Caractersticas da ZAC Devido sua elevada temperabilidade a regio da ZAC se transforma em martensita no resfriamento.
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MICROESTRUTURA DA REGIO SOLDADA
Metal Base: 420 Metal de adio: 430
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Metal Base: 420 Metal de Adio: 316L
MICROESTRUTURA DA REGIO SOLDADA
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deFISSURAO DEVIDO FORMAO DE MARTENSITA
Teor de Carbono (%) 0,068 0,133 0,206 0,45 0,6Dureza Vickers (HV) 364 462 480 580 620
A presena de martensita, juntamente com tenses residuais e hidrognio em soluo, pode levar a formao de trincas. As trincas podem se formar tanto na ZF quanto na ZAC.
O risco de trincamento esta relacionado ao teor de carbono do material
OBS: Aos inoxidveis martensticos com teor de carbono superior a 0,30% geralmente no so soldados devido sua alta dureza.
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Trincamento a frio pelo hidrognio
Baixa solubilidade de hidrognio na martensita. Hidrognio difunde em temperaturas prximas TA.Trincamento pode ocorrer em um tempo longo com relao ao momento da soldagem.
Formas de evitar o trincamento a frio pelo hidrognio Controle da micropureza (teor de H no ao) Pr aquecimento de 200 a 250oC -> possibilita que o hidrognio absorvido na soldagem seja liberado; Energia de soldagem elevada -> TTAS (difuso do hidrognio) evitando a queda da temperatura at a ambiente. Utilizao de metal de adio austentico
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PROCEDIMENTOS DE SOLDAGEM
Elevada Temperabilidade - ZF e ZAC formam martensita no resfriamento
Problemas relacionados estrutura martenstica (trincas frio)
Teor de carbono - determina necessidade e parmetros dos tratamentos de pr e ps aquecimento
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PROCEDIMENTOS DE SOLDAGEM
Pr aquecimento da ordem do Mi (350 - 400oC)
Diminuir velocidade de resfriamento (martensita); Reduzir nvel de tenses residuais; Reduo do teor de hidrognio dissolvido.
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PROCEDIMENTOS DE SOLDAGEM
O fator principal para determinar a necessidade e os parmetros dos tratamentos trmicos de pr e ps aquecimento o teor de carbono:
Carbono (%) Temp. Pr-aquecimento (oC) Energia de Soldagem Trat. Ps Soldagem
< 0,10 15 (mnima) normal opcional0,10 a 0,20 205 - 260 normal resfriar lentamente0,21 a 0,50 260 - 315 normal tratamento necessrio
> 0,50 260 - 315 elevada tratamento necessrio
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TRATAMENTO TRMICO PS SOLDAGEM
Funes do tratamento trmico ps soldagem:
Revenir ou recozer a ZF e a ZAC para diminuir a dureza ou melhorar a tenacidade;
Diminuir as tenses residuais associadas com a soldagem;
Permitir a difuso do hidrognio.
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TRATAMENTO TRMICO PS SOLDAGEM
Revenimento entre 600 a 850oC, por algumas horas, para se obter na regio de solda propriedades mecnicas semelhantes s do metal base;
Recozimento pleno da solda para obteno da estrutura completamente ferrtica.
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TRATAMENTO TRMICO PS SOLDAGEM
Temperaturas de tratamento trmico para aos inoxidveis martensticos:
TipoFaixa de temperaturas para
revenimento (oC)
Faixa de temperaturas para recozimento (oC)
410, 420 650 - 760 830 - 890440A, 440B, 440C 620 - 650 845 - 900
498 620 - 650 845 - 900
Soldagem dos aSoldagem dos aos os martensmartensticosticos
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TRATAMENTO TRMICO PS SOLDAGEM
Se a operao de soldagem terminada com a junta a uma temperatura prxima de Ms e esta colocada imediatamente em um forno para revenimento, as suas propriedades mecnicas podero no ser melhoradas, mesmo que este procedimento se mostre efetivo para evitar a formao de trincas.
As melhores propriedades podem ser obtidas: Submetendo a pea a um tratamento completo de tempera e revenimento, o que geralmente no possvel, ou permitindo que a junta resfrie at completar a transformao martenstica e, s ento, submetendo-a ao revenimento. Este procedimento permite a obteno de soldas com propriedades mecnicas semelhantes quelas do metal de base no estado temperado e revenido.
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TRATAMENTO TRMICO PS SOLDAGEM
Implicaes:
H necessidade de conhecer o valor de Ms do ao que estsendo soldado e, para estruturas pesadas, implica na necessidade de um controle rigoroso da temperatura da pea pois, medida que esta temperatura diminui, o risco de fissurao aumenta.
Soldagem dos aSoldagem dos aos os martensmartensticosticos
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ilida
de
SOLDABILIDADESOLDABILIDADEDOS ADOS AOS INOXIDOS INOXIDVEISVEISFERRFERRTICOSTICOS
56
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Basicamente ligas Fe-Cr Baixo C (0,15%) / Alto Cr (13 a 17%) Estrutura cbica de corpo centrado (CCC) Magnticos No endurecveis por tratamento trmico Baixo custo em relao aos austenticos
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
29
57
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
alfagnio
Diagrama Fe-Cr
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
58
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Efeito do carbono e do nitrognio no campo
Deslocamento da linha de contorno (+)/ no sistema Fe-Cr com o aumento das adies de carbono (a) ou nitrognio (b).
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
30
59
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deSensitizao dos aos inoxidveis ferrticos
Precipitados Cr23C6
Comparao das temperaturas de sensitizao para os dois principiais tipos de inoxidveis.
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
60
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
boa resistncia corrosoAo 430A (16% Cr): boa capacidade de estampagem(no estabilizado) limitao: soldabilidade
Por qu?
Formao parcial da martensita Crescimento excessivo do tamanho de gro
Este ao muito utilizado em aplicaes que no precisam de soldagem ou quando a solda no considerada de alta responsabilidade
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
31
61
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deMicroestrutura da solda de um ao inoxidvel ferrtico
Comparao das regies de uma junta soldada com um diagrama Fe-Cr
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
62
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Microestrutura da Solda T(oC)
METAL BASE
REGIO BIFSICA (ZAC)
REGIO DE CRESCIMENTO DE GRO (ZAC)
ZONA FUNDIDA
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
32
63
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Formao de Martensta
Microestrutura de uma junta soldada de um ao 430 apresentando martensita na ZAC
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
64
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
SOLDABILIDADE RESISTNCIA CORROSO
fragilizao mdia
Transformao martensitica
Ao Inox ferrtico 430 - ZF
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
33
65
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deFator Kaltenhauser
FK = (Cr + 6Si + 8Ti + 4Mo + 2Al) - [40(C + N)+ 2Mn + 4 Ni]
Curvas caractersticas do teor de ferrita/martensita em funo da composio qumica
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
66
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Alternativas para melhorar o Ao 430 na soldagem
1. Fazer recozimento depois da solda: procedimento caro e muitas vezes impossvel
2. Adicionar elementos de liga estabilizadores: Ti e Nb
Ti e Nb tem muita afinidade qumica com o carbono/nitrognio, logo:
H formao de carbonetos destes elementos, portanto evita-se a formao de martensita
Evita-se a formao de carbonitretos de cromo, portanto a resistncia corroso do material melhorada
O crescimento de gro tambm limitado pela presena de elementos de liga e precipitados
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
34
67
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Diagrama esquemtico da formao de precipitados
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticosEstabilizao
68
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Precipitado de TiN em ao 441
Precipitados de TiN em um ao inoxidvel ferrtico 441
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
35
69
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Transformao martensitica
Ferritico Estabilizado (Ti e Nb) Ferritico no estabilizado (temperado)
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
70
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Crescimento de gro
Diagrama de ciclo trmico de soldagem
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
36
71
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deCrescimento de gro
Crescimento de gro ao longo da ZAC de um ao 409
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
72
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Relao entre o tamanho de gro e a tenacidade
Efeito do tamanho de gro sobre a temperatura de transio de um ao ferrtico 430
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
37
73
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de Diferentes Energias de Soldagem
Baixa Energia de Soldagem
Alta Energia de SoldagemEfeito da estabilizao e da energia de soldagem no tamanho de gro
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
74
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Fragilizao a 4750C
Precipitao de . Formao de uma fase rica em Cr (30%) e em Mo, dura e frgil. Formao entre 550 e 4000C, com mxima precipitao a 4750C
Microestrutura de um ao inoxidvel ferrtico fragilizado a 4750C
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
38
75
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deFase Sigma
Composto intermetlico com um tomo de ferro e um de cromo Fase dura, no-magntica.
Tratamento trmico prolongado entre 565 e 9800C.
Causa um certo endurecimento por disperso, levando a um aumento da dureza e reduo da tenacidade e dutilidade.
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
76
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Mtodos para Reduzir a Fragilizao
Tratamento Trmico ps-soldagem;
Utilizao de metal de adio austentico;
Escolha do processo ou procedimento de soldagem
adequado.
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
39
77
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deMetal de adio
Metais de adio austentico so mais recomendveis. Utilizao de diagramas constitucionais.
Ao 410L com metal de adio 308LSi Ao 410L com metal de adio 430
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
78
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Gs de proteo
O H2 e o N2 no so recomendveis para a soldagem dos aos inoxidveis ferrticos em caso de soldagem autgena (sem metal de adio).
Risco de trinca a frio. A utilizao de CO2 desaconselhvel, devido formao de
martensita.
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
40
79
Sold
agem
dos
ao
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oxid
vei
sSo
ldab
ilida
dePROCEDIMENTOS DE SOLDAGEMa)Baixa energia de soldagem, pelo uso de eletrodos de menor dimetro e/ou
baixa corrente de soldagem, propicia um resfriamento mais rpido e, consequentemente, menor probabilidade de problemas de fragilizao (fase sigma, dos 475C e do crescimento de gro). De uma forma geral, a escolha de processos/procedimentos que levem em conta tal situao reduzem a fragilizao na ZF e na ZAC.
b)Pr aquecimento de at 200 C, principalmente em peas mais espessas. Embora parea paradoxal, tem pequeno efeito no tempo de permanncia nas temperaturas de crescimento de gro, mas serve para manter atemperatura da junta acima da temperatura de transio, garantindo ductilidade suficiente para resistir s tenses residuais durante a soldagem;
c)Tratamento trmico de 650-780 C serve para aliviar as tenses, e melhorar as propriedades mecnicas da junta. Nessa faixa de temperatura a difuso ainda baixa para que o crescimento de gro (que j grande na ZF e na ZAC) preocupe ainda mais;
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
80
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
PROCEDIMENTOS DE SOLDAGEM
a)Se desejada maior ductilidade (o que comum), deve-se fazer a soldagem heterognea, ou seja, com eletrodo austentico ou liga de nquel. No caso de se utilizar metal de adio ferrtico, o mesmo deve conter Al, Ti ou Nb, para refinar o gro da ZF;
b)Quando soldando aos com baixos teores de intersticiais, recomenda-se processos com proteo gasosa de gases inertes, uma vez que podem aumentar a tendncia de formao de martensita no metal de solda;
c)A contaminao por hidrognio e oxignio tambm fragiliza as soldas de inox ferrtico. Devem ser eliminados os procedimentos e fontes destes elementos, tais como umidade, leos, graxas, contaminao atmosfrica devido a deficincia do sistema de proteo gasosa, etc.
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
-
41
81
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
SOLDABILIDADE RESISTNCIA CORROSO
fragilizao boa
OK (estabilizado) menor (somente 11% Cr)
OK (estabilizado) melhor que o 430 (presena Ti+Nb)
430
409
439
444 OK (estabilizado) melhor que o 439 (Mo + Ti/Nb)
Resumo Geral
Soldagem dos aSoldagem dos aos ferros ferrticosticos
82
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
SOLDABILIDADESOLDABILIDADEDOS ADOS AOS INOXIDOS INOXIDVEISVEISDUPLEXDUPLEX
-
42
83
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deCaractersticas
Soldagem dos aSoldagem dos aos duplexos duplex
84
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
32205
200
400600800
1000
10
C
32304 3255032520
0.1 1 10 hours
32750 32760
100 1000 10000 (sec.)
39274
200
400600800
1000
F
32001 32205
200
400600800
1000
10
C
32304 3255032520
0.1 1 10 hours
32750 32760
100 1000 10000 (sec.)
39274
200
400600800
1000
F
32001
Diagramas TTT fases intermetlicas
Soldagem dos aSoldagem dos aos duplexos duplex
-
43
85
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deEfeito da fase sigma na tenacidadeEnergia Charpy V (Joule)
Teor de fases intermetlicas (%)
Soldagem dos aSoldagem dos aos duplexos duplex
86
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Soldagem UNS S31803, S32304 e S32202 Boa soldabilidade (proporo de fases: 45 a 55% ferrita): Metal de adio ER 2209; Energia de soldagem: 0,5 a 2,5kJ/mm; Ar + 1-2%O2 ou 2 3% CO2 Soldagem TIG: uso de mistura Ar + 2 a 3% N2 Vazo de gs: 12 16 l/min.
Soldagem TIG: Gas 99,99% Ar - UNS S31803 - 1,80mm
Soldagem dos aSoldagem dos aos duplexos duplex
-
44
87
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
DIAGRAMASDIAGRAMAS
88
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
IntroduoaSchaeffler (1950)aDeLong (1960 ~ 1970)aEspy (1980)aWRC (Welding Research Council) (1990)a Bystram (1950)
y Uso do programa computacional:aSchaeffler
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
-
45
89
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deDiagramas de Schaefler
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
90
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Diagramas DeLong
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
-
46
91
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deDiagramas de Espy
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
92
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Diagramas WRC 92
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
-
47
93
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deDomnio dos Aos Inoxidveis Ferrticos
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
94
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Domnio dos Aos Inoxidveis Austenticos
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
-
48
95
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deDomnio dos Aos Inoxidveis Martensticos
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
96
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Diagrama Schaefler / Bystram
Diagramas ConstitucionaisDiagramas Constitucionais
-
49
97
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
METAIS DE ADIMETAIS DE ADIOO
98
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Utilizao de diagramas constitucionais.
Aos inoxidveis austenticos- Metal de adio similar
Aos inoxidveis ferrticos- Metal de adio dissimilar ou similar
Aos inoxidveis martensticos- Metal de adio dissimilar
Aos inoxidveis duplex- Metal de adio dissimilar ou similar
Arames com composio qumica mais rica que o metal base- Reduzir a perda de elementos durante a soldagem.
Metais de AdiMetais de Adioo
-
50
99
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
GASES DE PROTEGASES DE PROTEOO
100
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
MATERIAL RESTRIES DE GASES
AUSTENTICO
FERRTICO
MARTENSTICO
Todos os gases de proteo podem ser utilizados, com ressalvas na quantidade de CO2 nas misturas.
Os gases H2 e N2 so proibitivos. J o CO2 deve ser evitadoem grandes quantidades
O gs H2 proibitivo.
PROBLEMAS
Corroso intergranularna zona fundida
H2 - Trinca frio;N2 / CO2 corroso intergranular e formao de martensita;H2 - Trinca frio.
Gases de ProteGases de Proteoo
DUPLEX O gs H2 proibitivo. H2 - Trinca frio.
-
51
101
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deDe uma forma geral: Argnio/Oxignio (< 2%) Uso geral Ideal para soldagem pulsada e goticular
Argnio/Dixido de Carbono (
-
52
103
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Gases de Purga:
Argnio o mais popular no ajuda no acabamento do cordo (face inferior)
Hlio apesar do custo algumas vezes usado devido sua baixa
densidade. Argnio/Hidrognio(
-
53
105
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Ao P444A
Ao Carbono
SOLDA 316L
EVAPORADOR
Exemplos de soldagem com aExemplos de soldagem com ao inoxo inox
106
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Ao Carbono
Ao P444A
Solda 316L
EVAPORADOR
Exemplos de soldagem com aExemplos de soldagem com ao inoxo inox
-
54
107
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deEVAPORADOR
P444A - Soldas 316L
Exemplos de soldagem com aExemplos de soldagem com ao inoxo inox
108
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
MANIFOLD
Tubos de P441, Flanges de Ao Carbono e Arame 308LSi
Exemplos de soldagem com aExemplos de soldagem com ao inoxo inox
-
55
109
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
deMANIFOLD
Exemplos de soldagem com aExemplos de soldagem com ao inoxo inox
110
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
EXEMPLOS DE DEFEITOS NA EXEMPLOS DE DEFEITOS NA SOLDAGEM DE ALGUNS ASOLDAGEM DE ALGUNS AOS INOXOS INOX
-
56
111
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Formato irregular do cordo e desalinhamento
Ao 430 - Soldagem MIG - Microscpio tico
Exemplos de defeitos na soldagemExemplos de defeitos na soldagem
112
Sold
agem
dos
ao
s In
oxid
vei
sSo
ldab
ilida
de
Trincamento da solda devido falta de fuso
Ao 430 - Soldagem MIG - Microscpio tico
Exemplos de defeitos na soldagemExemplos de defeitos na soldagem