2.0 MET. SOLD. METALURGIA DA SOLDAGEM 15.1

(1)

Marca Instituição

Ensino

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

METALURGIA

DA

(2)

METALURGIA DA SOLDAGEM

2

• _{Ciclo Térmico}

• _{Repartição Térmica}

• _Diluição

• _Epitaxia

• _Segregação

• _{Fissuração a frio}

• _{Energia da soldagem}

• _{Soldagem dos aços inoxidáveis}

(3)

Metalurgia da Soldagem

3

• _{Nucleação e crescimento de grão}

– _{Líquido – átomos não se dispõe de maneira ordenada} – _{Resfriamento – formação de núcleos de solidificação} – _{Núcleos dão origem aos grãos (sistema cristalino)} – _{Direção aleatória (gera contornos de grãos)}

(4)

Metalurgia da Soldagem

• _{Solidificação da zona fundida - Epitaxia}

4

– Prolongamento dos grãos da zona de ligação

– Continuidade metálica ao nível da estrutura cristalina – Influenciada pela orientação dos grãos do metal de base

A – Metal fundido B – Zona de ligação

C - Zona afetada termicamente

Granulação grosseira, estrutura orientada conforme as isotermas

(5)

Metalurgia da Soldagem

Solidificação da zona fundida - Segregação

5

– Impurezas como P, Nb, S, N

(6)

Metalurgia da Soldagem - Diagrama de Fase Fe - Fe

₃

C

 Transformação de austenita em ferrita

6



Transformação de austenita em ferrita e cementita



Transformação de austenita em cementita

(7)

(8)

8

727 °C

Curvas de Transformação em Resfriamento Continuo (TRC)

ou Contínuos Cooling Transformation (CCT)

Linha fina = Transformação Isotérmica

Linha grossa = Transformação em Resfriamento Contínuo

(9)

Metalurgia da Soldagem - Ciclo Térmico

9

tp – tempo de permanência tr – tempo de restriamento

(10)

Ciclos térmicos em diversas distâncias da solda

10

Destaque das temperaturas máximas de cada ciclo

térmico variando com as distâncias

(11)

CICLOS TÉRMICOS

 REPARTIÇÃO TÉRMICA

Zona Fundida Zona de Ligação Zona Afetada pelo Calor Metal de Base

Temperatura

Macroestrutura esquemática da seção transversal de uma Junta soldada e sua relação com as temperaturas de pico:

(12)

CORDÃO DE SOLDA

Perfil de micro dureza Vickers em três aços soldados.

(13)

(14)

(15)

Metalurgia da Soldagem

15

Em (a) potência específica dos processos de soldagem TIG e MIG(1) e oxigás (2); em (b) a relação com a extensão da zona afetada pelo calor.

(16)

Controle de Deformações – Exercícios complementares

(17)

Metalurgia da Soldagem

EXEMPLOS DE RENDIMENTOS TÉRMICOS

PROCESSO TIG ER MIG MAG AS AT PL

RENDIMENTO 0,55 0,78 0,72 0,78 0,95 0,80 0,66

E = Energia de soldagem absorvida (joule/mm) f = eficiência de transmissão de calor(%)

V = tensão (V) I = corrente (A)

v = velocidade de avanço (mm/segundo)

Energia de Soldagem

Heat Input (kJ/in.) = Power kJ/s X Arc Time (s)

Weld Bead Length (in.)

v

VxI

f

(18)

Metalurgia da Soldagem – Energia de Soldagem

727 °C

Curvas Temperatura-Transformação-Tempo (TTT)

Menor Energia de Soldagem



Curva X  maior velocidade de resfriamento

Maior Energia de Soldagem



curva Z  menor velocidade de resfriamento

(19)

Metalurgia da Soldagem – Energia de Soldagem

Influência da energia de soldagem na curva de resfriamento e da composição química em um diagrama TRC – ZF (JWS, 1983)

(20)

O soldador muda a energia de soldagem com mais facilidade

através da velocidade de avanço da poça de fusão,v.

ENERGIA DE SOLDAGEM

VÁRIAS FORMAS DE MOVIMENTO DE ELETRODO

v

VxI

f

(21)

Curvas de repartição térmica. H₁ e H₂  energia de soldagem

(22)

EXERCÍCIO

1ª) Determinar a Energia de Soldagem para soldar uma chapa

de aço carbono com espessura de 55mm com o eletrodo

AWS E 7018, Diâmetro do eletrodo, = 3/16”  catálogo 

Corrente= 250 A e Tensão= 30V

Velocidade de soldagem, v = 3mm/s

Processo de soldagem: Eletrodo revestido,

rendimento,f = 75%

(23)

AÇÃO SIMULTÂNEA DE QUATRO FATORES:

• Hidrogênio dissolvido no metal fundido;

• Tensões de soldagem;

• Presença de microestrutura frágil;

• Temperatura abaixo de 150

o

C. FISSURAÇÃO PELO HIDROGÊNIO

(OU FISSURAÇÃO A FRIO)

(24)

Metalurgia da Soldagem

• _{FISSURAÇÃO PELO HIDROGÊNIO}

(Fissuração a frio)

(25)

Trinca a Frio por Hidrogênio

25

(26)

Soldagem de aços temperáveis:

Em função da composição química do aço e da velocidade de

resfriamento, determinada pelo ciclo térmico, a soldagem

pode provocar a têmpera tanto na zona termicamente afetada como na zona fundida.

Como nos tratamentos térmicos, a têmpera provoca um aumento de resistência e fragilidade das soldas. Em alguns casos é

proposital, como na soldagem dos aços temperados e

revendidos - por exemplo: o aço ASTM A-517 grade P. Para isso o ciclo térmico é ajustado para que sejam atingidas as

(27)

dados para latão 7030 UNS C26000

Quanto menor o tamanho de

grão, maior a quantidade de

contornos de grão, que dificultam

o movimento de discordâncias.



₀

e

k

são constantes do material

d = diâmetro médio dos grãos é a

principal variável metalúrgica

Relação de Hall-Petch

d

k

o LE 2 1

.









(28)

FISSURAÇÃO DA ZTA POR HIDROGÊNIO

• A dureza na ZTA depende da taxa de

resfriamento e quanto maior a taxa de

resfriamento mais facilmente a estrutura

pode trincar

• Quanto maior a espessura da junta,

maior a velocidade de resfriamento

• Tipo de junta também afeta a taxa de

resfriamento pelo número de caminhos

ao longo dos quais o calor pode fluir:

– junta de topo - dois caminhos

– junta de ângulo (têe) – três caminhos

junta de topo

(29)

Metalurgia da Soldagem

• _{CARBONO EQUIVALENTE}

– _{Avaliar a soldabilidade dos aços ao carbono e dos aços baixa liga.} – _{Composição química – certificado de fabricação ou especificação do}

material

– CE < 0,40% – soldagem por qualquer processo a arco, sem pré aquecimento

– CE entre 0,40 e 0,45% - abaixo de 30 mm de espessura soldagem sem pré aquecimento com eletrodos de baixo hidrogênio ou

processos com atmosfera gasosa

– CE > 0,45% - os parâmetros de soldagem passam a ter muita importância podendo ser necessário pré aquecimento e pós aquecimento. Atentar às questões de ordem metalúrgica.

29

15 )

(

5 )

(

6 )

(

Mn

Si

Cr

Mo

V

Ni

Cu

C

CE





(30)

Almoxarifado 20-30ºC Embalagem aberta Embalagem fechada 150ºC 300/350ºC 2h Forno de ressecagem Forno de conservação Estufa do soldador 100ºC 4h

(31)

Medidor de dureza portátil brinell (poldi)

(vasos de pressão, navios, juntas soldadas)

31

a- Haste do durômetro

b- Esfera de aço temperado de diâmetro igual a 10mm (penetrador)

c- Mola para pressão da esfera d- Barra padrão de dureza conhecida DUREZA VICHERS PRECISÃO = 0,001mm VICKERS MODELO HVS 1000 Cargas 0,1 gf a 1kg Prof. Mota

Junta soldada suscetível a trinca por hidrogênio  340 HB (exige pré-aquecimento e pós-aquecimento)

Fragilidade  Trinca

DUREZA PORTÁTIL BRINELL Precisão 0,1mm

(32)

32

Aços Inoxidáveis

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará Departamento de Indústria

Curso Superior de Tecnologia em Mecatrônica Industrial

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

(33)

PROGRAMA DE CAPACITAÇÃO DA ACESITA

O que é Aço – O que é Aço Inox.

 AÇO = FERRO + CARBONO

 AÇO INOX. = FERRO + CARBONO + CROMO (11%

MIN.)

BÁSICO

 AÇO INOX. = FERRO + CARBONO + CROMO + NÍQUEL

MAIS MALEÁVEL

L

l

(34)

Principais Atributos do Aço Inox.

 Alta durabilidade

 Alta resistência à corrosão

 Resistência mecânico adequada

 Higiênico, fácil de limpar

(baixa rugosidade)

 Não contamina os alientos

via bactérias ou “pick-up”

 Visual marcante e moderno

 Facilidade de conformação e

união

 Acabamentos superficiais variados

– lixados, polidos e decorados

(35)

35 Aços Inoxidáveis

AÇOS INOXIDÁVEIS

Oxigênio

Óxido de cromo:

CAMADA PASSIVADORA

Óxido de cromo:

CAMADA PASSIVADORA

Fe

Cr

C

MÍNIMO: 12%

(36)

36 Aços Inoxidáveis

O

+

HIDRÓXIDO DE

FERRO

(FERRUGEM)

HIDRÓXIDO DE

FERRO

(FERRUGEM)

Baixa resistência mecânica

O

H

Porosa

AÇO

Fe

C

A CAMADA PASSIVADORA

(37)

37

+

ÓXIDO DE CROMO

Boa resistência mecânica

AÇO INOXIDÁVEL

Cr

Fe

C

CAMADA PASSIVADORA

Não-porosa

Auto-regenerativa

Boa aderência

A CAMADA PASSIVADORA

O

(38)

38

EFEITO DO % DE CROMO SOBRE A RESISTÊNCIA

À CORROSÃO

C

O

R

O

SÃ

O

(

m

/a

n

o

)

% CROMO

0,005

0 0,010

0 0,015

0 0,020

0 0,025

0

2

4

6

8

10

12

14 corrosão

AÇO INOXIDÁVEL AÇO INOXIDÁVEL

(39)

Conforme o gráfico a seguir, o mesmo fenômeno ocorre a temperaturas levadas, mas o teor de cromo deve ser maior para que o aço adquira resistência ao calor.

Aços Inoxidáveis

(40)

CORROSÃO LOCALIZADA

(41)

CORROSÃO EM FRESTAS

(42)

CORROSÃO EM FRESTAS

(43)

CORROSÃO SOB TENSÃO FRATURANTE



Esse tipo de corrosão ocorre quando o metal ou liga está

submetido, simultaneamente, a um estado de tensão e a

um meio corrosivo específico.



O trincamento que ocorre, em decorrência da tensão

existente é frequentemente transgranular, isto é, se

desenvolve rompendo todo o grão, sem a preferência de

propagação segundo os contornos de grão

(44)

Diagrama de constituição da liga Fe-Cr

Aços Inoxidáveis

Qual a ação do Cromo?

Ferrita

(45)

Efeito do teor do cromo , sobre campo austenítico

Aços Inoxidáveis

45

(46)

Martensítico

Fe – Cr – C Ferrítico

Semi-ferrítico (ferrita+martensita

)

Aços Inoxidáveis

(47)

(48)

Aços Inoxidáveis Martensíticos (TCC)

• São essencialmente ligas binárias de ferro e cromo

com 12% a 17% Cr;

• São magnéticos e temperáveis;

• Apresentam maior resistência mecânica e maior

dureza;

• Possuem baixa resistência à corrosão comparada

aos ferríticos e austeníticos.

48

Obs.: A Norma NBR-6214 padroniza os tipos de tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis austeníticos, martensíticos e ferríticos.

cutelaria

(49)

Austenísticos

Fe – Cr – Ni- C Duplex (austenita + ferrita)

PH (endurecíveis por precipitação)

Aços Inoxidáveis

49 Aço Inoxidável Austenitico AISI 304

(50)

50

QUAL A AÇÃO DO NÍQUEL?

(51)

Classificação AISI (American Iron and Steel Institute )

Toma-se por base :

- A microestrutura do aço;

-

_{A composição química do aço.}

51

CLASSIFICAÇÃO AISI

DOS

AÇOS INOXIDÁVEIS

CLASSIFICAÇÃO AISI

DOS

AÇOS INOXIDÁVEIS

(52)

AÇOS INOXIDÁVEIS

QUANTO AO TIPO

São classificados segundo a microoestrtura



Martensíticos (Fe, Cr)

 endurecidos por TT



Ferríticos (Fe, Cr)

 não endurecíveis por TT



Austeníticos (Fe, Cr, Ni)

 não endurecíveis por TT

(53)



Noções sobre Classificação AISI para aços inoxidáveis



_{Classificação AISI para aços inoxidáveis:}

X YY a

1º 2º 3º

1° Digito

–

Indica micro-estrutura do aço, podendo ser:

2 ou 3 – aços inoxidáveis austeníticos;

4 - aços inoxidáveis ferríticos ou martensíticos.

2° Dígito – Os dois dígitos que seguem ao primeiro

particularizam uma faixa de composição química.

Sem significado lógico.

3° Dígito – Diferenciam aços de composição semelhante.

Um dos elementos químicos tem faixa de composição

química alterada.

(54)

METAIS DE BASE

Forma de Classificação AISI para aços inoxidáveis:

X YY a

1º 2º 3º

Inspeção de Soldagem

Exemplo:

304→ % C ≤ 0,08

304 L → % C ≤ 0,03 (demais elementos idênticos ao 304)

(55)

55

SÉRIE 400

AISI C Mn Cr Others 430 0,08 max. 1,0 16,0-18,0 0,6 Mo max 430F 0,12 max. 1,25 16,0-18,0 0,15 Se min. 446 0,20 max. 1,5 23,0-27,0 0,25 N max.

AISI Ferritic Steels, Body-Centered Cibic, Magnetic , Not heat tratable Nominal composition, %

(56)

56 AISI C Mn Cr Ni Others 403 0,15 max. 1,0 11,5-13 410 0,15 max. 1,0 11,5-13 416 0,15 max. 1,2 12-14 0,15 S min. 420 0,15 min. 1,0 12-14 431 0,20 max. 1,0 15-17 1,2-2,5 440A 0,60-0,75 1,0 16-18 0,75 Mo max. 440B 0,75-0,95 1,0 16-18 0,75 Mo max. 440C 0,95-1,20 1,0 16-18 0,75 Mo max.

Cont. SÉRIE 400

Qual a diferença entre o 410 e o 420?

410 → C ≤ 0,15 Resp.: O 410 tem menor teor de carbono 420 → C ≥ 0,15

AISI Martensitic Steels Body-Centered Cibic, Magnetic Heat treatable Nominal composition, %

(57)

Turbina à Gás _{Motor a Jato}

Artigos de Cutelaria

Martensíticos Ex. AISI 420: estes aços são especificados quando a

aplicação requer elevadas resistência à tração, à fluência e à fadiga, combinadas com requisitos moderados de resistência à corrosão e utilizações em até 650 °C

.

(58)

58

(59)

AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS 409 EM SUBSTITUIÇÃO DO 430

(FRAGILIDADE APÓS A SOLDAGEM. O ELEVADO CRESCIMENTO DO

TAMANHO DE GRÃO, A FORMAÇÃO PARCIAL DE MARTENSITA E A

PRECIPITAÇÃO DE CARBONITRETOS DE CROMO)

Utilizado no escapamento

SILENCIOSOS com aço AISI 430 (Ferrítico) – na soldagem é parcialmente Austenítico a altas temperaturas e precipita Martensita quando resfriado rapidamente.

SOLUÇÃO: Substituir pelo aço AISI 409, cuja adição de Titânio ou Nióbio elimina a formação de Austenita a altas temperatura devido a

(60)

60

CHAPAS DE AÇOS INOXIDÁVEIS FABRICADAS PELA

ACESITA- CIA AÇOS ESPECIAIS ITABIRA

0BS.: Em escapamento de automóveis o aço AISI 430 foi substituído pelo aço AISI 409 para evitar formação de Martensita.

O aço AISI 420 foi substituído pelo AISI 410 porque forma menos carbonetos. A ACESITA não fabrica os aços AISI 310 e AISI 347

(61)

61

Os Aços Inoxidáveis também

(62)

Quando aços austenísticos (como 304 ou 316) são aquecidos na

faixa de 450 a 850 C, ou resfriados lentamente nesta faixa

⁰

ocorre uma descromização, precipitação de carbonetos de cromo

Cr

₂₃

C

₆

, ao longo dos contornos de grão.

Este fenômeno é denominado SENSITIZAÇÃO responsável pela

CORROSÃO INTERGRANULAR

.

62

Micrografia de um aço inox. com corrosão intergranular

(63)

63

Sem Sensibilização Com Sensibilização AISI 304L

(64)

COMO EVITAR A CORROSÃO

INTERGRANULAR?

Aços Inoxidáveis

(65)

COMO EVITAR A CORROSÃO

INTERGRANULAR?

65

Resp.: 1- Uso de aços de extra-baixo teor de carbono

(C<0,03%), como o AISI304L e o AISI316L.

Resp.2- Estabilização do carbono do aço por adição de

elementos carburígenos (nióbio, titânio)

Resp.3- Dissolução dos carbonetos através de

aquecimento a temperatura na faixa de 1000 a 1100

C , seguido de um resfriamento rápido (hipertêmpera)

⁰

para evitar a re-precipitação dos carbonetos durante o

arrefecimento.

Aço 304L, exposto a 450°C (96h), não sensitizado. Aumento 1000x

(66)

É um tratamento de necessidade absoluta, onde os tubos são

submetidos a temperaturas em torno de 1050 ºC, provocando a

dissolução dos carbonetos de cromo precipitados durante as

soldagens.

Após essa etapa, os tubos são resfriados bruscamente

assegurando neste processo, uma estrutura adequada à

corrosão.

Aços Inoxidáveis- solubilização

66

(67)

67

SOLDAGEM DOS AÇOS INOXIDÁVEIS

ELEMENTOS ALFÁGENOS COMO O CROMO:

Mo, Si, Nb, Ti e V

ELEMENTOS GAMÁGENOS COMO O NÍQUEL:

Mn e N

(68)

DIAGRAMA DE SCHAEFFLER

:

A partir do Diagrama de Schaeffler, podemos ter uma previsão da

microestrutura da solda e da ocorrência de problemas, a partir do

cálculo do Níquel equivalente (Nieq) e do Cromo equivalente (Creq).

(69)

(70)

(71)

71

METALURGIA DA SOLDAGEM



Fissuração a quente

Durante a soldagem

(72)

72

REGIÕES PROBLEMÁTICAS TÍPICAS NA SOLDAGEM DE AÇOS

INOXIDÁVEIS

:

(1)Trinca a Quente ou por perda de ductilidade acima de 1250°C;

(2)Formação de fases intermetálicas após aquecimento entre cerca de 450 e 900°C; (3)Crescimento de grão na ZTA;

(4)Fragilização e Trinca a Frio por formação de martensita.

(1) Trinca a Quente ou por perda de ductilidade acima de 1250°C;

(2) Formação de fases intermetálicas após aquecimento entre cerca de 450 e 900°C;

(3) Crescimento de grão na ZTA;

(4) Fragilização e Trinca a Frio por formação de martensita.

(5) Na região de coexistência de ferrita e austenita, uma pequena área triangular que não é atingida por nenhum dos problemas indicados

5

(5)

(73)

73

SOLUÇÃO PARA EVITAR A TRINCA A QUENTE (EM AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS)

Conhecendo a composição química do Metal de Base, antes de soldar, determinar pelo Diagrama de Schaeffler a microestrura do cordão de solda. Caso a microestrutura não seja totalmente Austenita e a percentagem de

Ferrita esteja entre 4 e 10% não ocorrerá trinca a quente.

A percentagem de Ferrita pode ser obtida também por leituras magnéticas (Número de Ferrita) (FN, sigla em inglês por Ferrite Number).

Analisador de Medidor de Ferrite Diverse FM300 Medição do conteúdo de ferrita de depósitos de solda

Uma versão da sonda refrigerada a ar possibilita a medição de ferrita em amostras quentes.

(74)

74 Medição do teor de ferrita com o FERITSCOPE FMP30 da empresa FISCHER

(75)

Diagrama de De Long ou Diagrama de Shaeffler modificado

N IQ U E L E Q U IV A L E N T E CROMO EQUIVALENTE 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 0% 2% 4% 6% 7,6% 9,2% 10,7 % 12,3 % 13,8 % 10 12 16 18 14 2 6 8 4 0 NÚMERO DE FERRITA (WRC) LINH_{A A} + M SCHA EFFL_ER AUSTENITA AUSTENITA MAIS FERRITA ( ) PERCENTAGEM DE FERRITA (MAGNÉTICA) N IQ U E L E Q U IV A L E N T E CROMO EQUIVALENTE 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 0% 2% 4% 6% 7,6% 9,2% 10,7 % 12,3 % 13,8 % 10 12 16 18 14 2 6 8 4 0 NÚMERO DE FERRITA (WRC) 0% 2% 4% 6% 7,6% 9,2% 10,7 % 12,3 % 13,8 % 10 12 16 18 14 2 6 8 4 0 NÚMERO DE FERRITA (WRC) LINH_{A A} + M SCHA EFFL_ER AUSTENITA AUSTENITA MAIS FERRITA ( ) PERCENTAGEM DE FERRITA (MAGNÉTICA)

(76)

76

DILUIÇÃO

Diluição é a participação do metal de base na constituição da zona

fundida.



A – área da seção transversal da Zona Fundida = MB + MA



B – área de participação do metal de base na seção transversal da

Zona Fundida = MB



d – Coeficiente de Diluição

Coeficiente de Diluição, d = Metal Base = MB Zona Fundida MB + MA

Solda autogêna (sem metal de adição)  d = 100%

Brasagem (sem fusão do metal de base)  d = 0%

(77)

Ex,:Temos como Metal de Base aço inoxidável Ferrítico ABNT 430 (0,003%C, 0,9%Mn, 0,4%Si e 17,0%Cr), e

Metal de Adição eletrodo AWS E309 (0,06%C, 0,7%Mn, 0,7%Si, 22,1%Cr e 12,5%Ni),

com uma diluição de 30%.

Solução: Metal base: Nieq = 1,4, Creq = 17,9 e Metal adição: Nieq = 14,7, Creq = 23,2,

Jogando-se esses valores no diagrama podemos notar que na zona fundida teremos 15% de Ferrita.

(78)

78 78

SOLDAGEM DOS AÇOS INOXIDÁVEIS

(CONSULTORIA)

TIG

ARAME TUBULAR ELETRODO REVESTIDO

ESTRATEGIA ECONÔMICA:

Substituição do TIG e do MIG

pelo

ELETRODO REVESTIDO

e ARAME TUBULAR.

Com o uso de elementos

carburígenos foi possível

substituir o argônio pelo

Gás carbónico (CO

₂

)

(79)

79

METALURGIA DA SOLDAGEM



Fissuração a quente (durante a solidificação)

Durante a soldagem

(80)

80

REGIÕES PROBLEMÁTICAS TÍPICAS NA SOLDAGEM DE AÇOS INOXIDÁVEIS:

(1)Trinca a Quente ou por perda de ductilidade acima de 1250°C;

(2)Formação de fases intermetálicas após aquecimento entre cerca de 450 e 900°C; (3)Crescimento de grão na ZTA;

(4)Fragilização e Trinca a Frio por formação de martensita.

(1) Trinca a Quente ou por perda de ductilidade acima de 1250°C;

(2) Formação de fases intermetálicas após aquecimento entre cerca de 450 e 900°C;

(3) Crescimento de grão na ZTA;

(4) Fragilização e Trinca a Frio por formação de martensita.

(5) Na região de coexistência de ferrita e austenita, uma pequena área triangular que não é atingida por nenhum dos problemas indicados

5

(5)

(81)

(82)

Ex,:Temos como Metal de Base aço inoxidável Ferrítico ABNT 430

(0,003%C, 0,9%Mn, 0,4%Si e 17,0%Cr), e

Metal de Adição eletrodo AWS E309 (0,06%C, 0,7%Mn, 0,7%Si,

22,1%Cr e 12,5%Ni),

com uma diluição de 30%.

Solução: Metal base: Nieq = 1,4, Creq = 17,9 e

Metal adição: Nieq = 14,7, Creq = 23,2,

Jogando-se esses valores no diagrama podemos notar que na zona

fundida teremos 15% de Ferrita.

Processo Faixa de diluição (%)

Eletrodo revestido 10 a 30 TIG com adição 2 a 20 Plasma com adição 20 a 40

(83)



BENS DE CAPITAL – CONSULTORIA TÉCNICA

 VASOS DE PRESSÃO:

 Usina Nuclear – Vaso de contenção  _Refinaria

(84)

84

ENERGIA NUCLEAR NO BRASIL



1985 - A primeira usina nuclear brasileira, Angra 1, opera com um

reator do tipo PWR (reator a água leve pressurizada) cap. 657 MW,

desenvolvido pela empresa americana Westinghouse. Acordo do tipo

“turn key” (chaves na mão). O custo até 31/12/ 2007 foi de R$ 1,468

bilhão.



Tecnologia de soldagem de aços inoxidáveis para evitar a corrosão

intergranular – uso de aços com extra baixo teor de carbono – AISI

304L e AISI 316L.

(85)

85

ENERGIA NUCLEAR NO BRASIL

 Angra 2 foi fruto de um acordo nuclear Brasil-Alemanha, e sua

construção e operação ocorreram conjuntamente à transferência de tecnologia para o país, o que levou também o Brasil a

um desenvolvimento tecnológico próprio, do qual resultou o domínio sobre todas as etapas de fabricação do combustível nuclear. Angra 2 opera com um reator alemão Siemens/KWU (atual AREVA NP) e sua potência nominal é de 1350 MW.

 O custo até 31/12/2007 foi de R$ 5,108 bilhões.

 Tecnologia de soldagem de aços inoxidáveis para evitar a corrosão

(86)

PRECIPITAÇÃO DA FASE

 →

FRAGILIZAÇÃO



A Ferrita

 em altas temperaturas de trabalho, acima de 600ºC, se

transforma em Fase Sigma (frágil) - phase transformations, sigma

phase,



A transformação da Fase

 em Austenita ocorre acima de 1230ºC

86

Aço AISI 304 laminado Tratamento: 6.000h à 600ºC Ataque: água régia diluída Aumento: 1000x

Aço AISI 347 – zona fundida Tratamento: 6.000h à 600ºC Ataque: água régia diluída Aumento: 1000x

Vaso de contenção de Angra 2 Solda: Metal de Base AISI 304 Metal de Adição AISI 347

(87)

AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX:



São ligas bifásicas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni, com cromo

20% - 30% e níquel 5%- 8%.



Possuem, aproximadamente, a mesma proporção das fases ferrita

e austenita e são caracterizados pelo seu baixo teor de carbono

(<0,03%) e por adições de molibdênio, nitrogênio, tungstênio e

cobre.



Elevada resistência mecânica em relação aos austeníticos e

ferríticos (aproximadamente o dobro),



Maiores tenacidade e ductilidade (em relação aos ferríticos)



Maior resistência a corrosão por cloretos.

Aplicações:

 Graças a sua elevada resistência mecânica, os aços inox duplex podem

ser utilizados em menores espessuras.

 Sua desvantagem é que não pode ser utilizado em temperaturas acima de

300 °C, sob pena de perder algumas de suas características mecânicas, sobretudo a tenacidade.

 É bastante utilizado nas indústrias de gás, petróleo, petroquímica, polpa

e papel, principalmente na presença de meios contendo aquosos contendo cloretos.

(88)

O FUTURO EM PONTES É

AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX

A Celtic Gateway Footbridge

(89)

TROCADOR DE CALOR EM DUPLEX

Tecnologia desenvolvida pela Cia. Belga Welders N.V. “Segredo guardado a sete chaves”

(90)

AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX



excelente resistência à corrosão em meios

agressivos devido à sua habilidade em se passivar;



apresentam resistência mecânica superior aos aços

inoxidáveis austeníticos e ferríticos;



Aplicações:

• indústria petroquímica (em unidades de

dessalinização, dessulfuração e equipamentos para

destilação);

• papel e celulose (em digestores, plantas de sulfito

e sulfato e sistemas de branqueamento).

(91)

AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX

Microestrutura

(92)

DUPLEX X FERRÍTICO E AUSTENÍTICO

Aço Inox

Limite de

escoamento

MPa

Limite de

resistência

MPa

Alongamento

(%)

Austenítico

≈ 250

≈ 550

> 50

Ferrítico

≈ 350

≈ 550

25 - 30

Duplex

500 – 550

700 -800

≈ 40

Microestrutura de um aço inoxidável duplex: a Ferrita é a fase escura e a Austenita é a fase clara.

(93)

CONSULTÓRIA TÉCNICA:

http://www.salsoldas.com.br

Juntas soldada em tubulação de material super

duplex, será necessário fazer alívio de tensão nas

juntas ?

Resp.: Não se faz alívio de tensões em material

super-duplex devido a formação da Fase Sigma na

zona da junta soldada ocasionando a fragilidade da

mesma.

(94)

OUTROS TIPOS DE AÇOS INOX

DUPLEX

PH

•Microestrutura bifásica austenite+ferrite

•Melhor resistência corrosão que os austeníticos

•Tensão cedência pode atingir valores duplos dos austeníticos

•Endurecimento por precipitação

•Teores variáveis de Ni e Mo

•Precipitados de Cu, Al, Ti e Nb

•Elevadas resist. mecânica e tenacidade, mantidas a altas

temperaturas

(17-4 PH) ASTM A 182 grau F55

(95)

AÇOS INOX. PH



Os aços inoxidáveis do tipo 15-5PH da

Villares Metals foram homologados pela

Embraer no final de janeiro. Os aços

com a designação "PH" são usados na

fabricação de componentes da

estrutura dos aviões e têm elevadas

propriedades mecânicas e boa

resistência à corrosão.

A Villares Metals informou que estão

em processos de certificação junto à

Embraer os aços do tipo 13-8MoPH,

17-4PH e 300M, o último utilizado para

o trem de pouso de aeronaves.

95

Foto Embraer Trem de Pouso Principal

de um EMB170 /190

(96)

AÇOS INOXIDÁVEIS ENDURECÍVEIS POR PRECIPITAÇÃO - PH



Alta resistência à corrosão;



Elevada resistência mecânica;



Aplicações:

• empregados na indústria aeronáutica, em molas

especiais e outros componentes de responsabilidade.

(97)

TEMPERATURAS LIMITES DE

UTILIZAÇÃO

MATERIAL Partes pressurizadas Partes não pressurizadas

Aço inox. 304 e 316 600ºC 800ºC

Aço inox. 304L e 316L 400ºC 800ªC

Aço inox. 310 600ºC 1.100ºC

97

Acima de 600ºC ocorre a formação de “Fase Sigma” , resultando em

severa fragilização do material. Essa mudança na estrutura metalúrgica

ocorre principalmente nos aços 316 e 310.

(98)

98

PESQUISA E

(99)

99

INOVAÇÃO TECNOLOGICA AÇOS INOXIDÁVEIS COLORIDOS

Beleza estética

Variedade de acabamentos e cores

Alta resistência a corrosão e a radiação ultravioleta

Resistência ao vandalismo, facilidade de limpeza e baixo custo de manutenção

(100)

TECNOLOGIA DOS AÇOS

INOXIDÁVEIS COLORIDOS

A coloração obtida na superfície do aço inox resulta de um

filme de óxidos transparentes que provoca a sensação de

cor devido a fenômenos de interferência da luz.

Os vários comprimentos de ondas presentes na luz visível sofrem interferência em diferentes intensidades, possibilitando a

predominância de determinados comprimentos de onda, que serão responsáveis pela sensação de cor.

(101)

101

TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA

E

CONSULTÓRIA

MERCADO DE TRABALHO

(102)

AÇO INOX, FERRÍTICO AISI 444



A Acesita S.A. desenvolveu um novo Aço Inoxidável

Ferrítico denominado 444, o qual combina elevada

resistência à corrosão,superior ao aço 304, e todas as

vantagens dos Aços Inoxidáveis Ferríticos em relação

aos Aços Inoxidáveis Austeniticos, como, por exemplo,

a imunidade à corrosão sob tensão, além de uma maior

competividade e estabilidade em termos de preços.

102