Efecto de la Composición Química del Metal de Aporte y del Calor Aportado Sobre la Microestructura y las Propiedades Mecánicas de Juntas Soldadas de Aceros Inoxidables Dúplex

Zappa, Sebastián; Zalazar, Mónica; Surian, Estela

doi:10.1590/0104-9224/SI2202.02

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Artículos Científicos • Soldag. insp. 22 (2) • Jun 2017 • https://doi.org/10.1590/0104-9224/SI2202.02 copiar

Efecto de la Composición Química del Metal de Aporte y del Calor Aportado Sobre la Microestructura y las Propiedades Mecánicas de Juntas Soldadas de Aceros Inoxidables Dúplex

Effect of the Chemical Composition of the Filler Metal and the Heat Input on the Microstructure and the Mechanical Properties of Duplex Stainless Steel Welded Joints

Autoría SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumen

Los aceros inoxidables dúplex poseen una microestructura dual (ferrita y austenita) con contenidos aproximadamente iguales y se caracterizan por tener buena soldabilidad, buenas propiedades mecánicas y una alta resistencia a la corrosión generalizada y localizada. Gracias a estas características, estos aceros son los principales materiales a emplear en cañerías con altas exigencias, ampliamente utilizados en varias industrias, principalmente la petroquímica. Dichas propiedades están controladas por la composición química, el equilibrio microestructural y la ausencia de compuestos intermetálicos. El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia de la composición química del metal de aporte y el calor aportado sobre la microestructura y las propiedades mecánicas en juntas soldadas de cañerías de acero inoxidable dúplex. El metal base utilizado fue un acero inoxidable dúplex UNS S31803 de 8” de diámetro y 8,18 mm de espesor y los metales de aporte fueron dos alambres tubulares que depositan aceros inoxidables dúplex y lean dúplex (AWS A5.22: E2209T1-1 y E2209T1-G), mediante el proceso de soldadura semi-automático bajo protección gaseosa, soldados con alto y bajo calor aportado. De cada probeta se extrajeron muestras donde se determinó la composición química, se realizó la caracterización microestructural y se determinaron las propiedades mecánicas (dureza, tracción y Charpy-V).

Palabras clave:
Acero inoxidable dúplex; Composición química; Soldadura GTAW; Soldadura FCAW; Propiedades mecánicas

Cupón	Cordón	Proceso	Aporte	Gas de protección	Gas de Respaldo	Corriente (A)	Tensión (V)	Velocidad (mm/s)	Calor aportado (kJ/mm)
DH	1	GTAW	DSS	Ar	Ar	100-115	8-11	1	0,80-1,27
	2	FCAW	DSS	Ar+20%CO₂	N.A.	135-145	25,0-25,4	3,7	0,91-1,00
	3	FCAW	DSS	Ar+20%CO₂	N.A.	150-170	25,0-25,4	4,1	0,91-1,05
	4	FCAW	DSS	Ar+20%CO₂	N.A.	150-160	25,0-25,2	3,8	0,99-1,06
DL	1	GTAW	DSS	Ar	Ar	100-115	8-11	1	0,80-1,27
	2	FCAW	DSS	Ar+20%CO₂	N.A.	140-150	25,0-25,1	4,6	0,76-0,82
	3	FCAW	DSS	Ar+20%CO₂	N.A.	140-150	25,1-25,2	4,9	0,72-0,77
	4	FCAW	DSS	Ar+20%CO₂	N.A.	145-155	25,1-25,2	5,1	0,71-0,77
LDH	1	GTAW	DSS	Ar	Ar	100-115	8-11	1	0,80-1,27
	2	FCAW	LDSS	Ar+20%CO₂	N.A.	150-160	24,8-25,5	4,1	0,91-1,00
	3	FCAW	LDSS	Ar+20%CO₂	N.A.	160-170	25,2-25,5	4,5	0,90-0,96
	4	FCAW	LDSS	Ar+20%CO₂	N.A.	170-180	24,9-24,9	3,8	1,11-1,18
LDL	1	GTAW	DSS	Ar	Ar	100-115	8-11	1	0,80-1,27
	2	FCAW	LDSS	Ar+20%CO₂	N.A.	160-170	24,8-25,0	5,4	0,73-0,79
	3	FCAW	LDSS	Ar+20%CO₂	N.A.	150-160	25,0-25,1	5,2	0,72-0,77
	4	FCAW	LDSS	Ar+20%CO₂	N.A.	140-150	25,0-25,1	5,1	0,69-0,74

Muestra	Muestra	C (%)	Mn (%)	Si (%)	Cr (%)	Ni (%)	Mo (%)	N (%)	PRE_N
Cañería	Fabricante	0,030	2,00	1,00	21,00	4,5	2,5	0,10	30,8
Cañería	Medido	0,021	1,03	0,49	21,98	5,12	3,01	-	-
Consumible DSS	Fabricante	0,030	0,9	0,8	22,70	9,0	3,2	0,13	35,3
Consumible DSS	Medido	0,029	1,02	0,57	22,10	8,95	2,90	-	-
Consumible LDSS	Fabricante	0,030	0,9	0,7	24,00	9,0	0,4	0,13	27,4
Consumible LDSS	Medido	0,030	1,07	0,56	24,67	8,76	0,15	-	-

Cupón	A (%)	B (%)	C (%)	D (%)	E (%)	F (%)	G (%)	Prom. MS (%)	Prom. ZAC (%)
DH	36	33	33	35	34	34	35	33	34
DL	36	36	36	35	35	37	34	36	36
LDH	35	38	35	36	36	37	40	35	38
LDL	36	36	37	36	35	39	39	37	38

Cupón	I (%)	II (%)	III (%)	IV (%)	V (%)	VI (%)	VII (%)	VIII (%)	IX (%)	Prom. MS (%)	Prom. ZAC (%)
DH	50	33	45	45	35	43	49	33	46	34	47
DL	46	38	53	47	36	44	52	36	46	37	48
LDH	50	34	51	50	40	49	46	43	50	39	49
LDL	50	36	56	50	34	47	51	46	52	39	51

Cupón	Dureza MS (HV1)	Dureza ZAC (HV1)	RT (MPa)	R_0,2 (MPa)	E (%)	Zona de fractura
DH	232	245	834 822	665 652	28 27	CB CB
DL	246	272	840 844	716 663	21 23	CB CB
LDH	246	267	774 774	667 657	7 8	MS MS
LDL	247	264	861 831	668 620	26 22	CB CB

Cupón	Metal de Soldadura				ZAC
Cupón	E1	E2	E3	E-promedio (J)	E1	E2	E3	E-promedio (J)
DH	23,5	24,9	25,4	24,6	75,2	81,3	59,3	71,9
DL	20,5	21,4	22,4	21,4	65,3	70,4	77,4	71,0
LDH	23,8	20,5	23,7	22,7	38,3	25,9	60,4	41,5
LDL	21,9	23,0	21,7	22,2	43,7	55,2	34,2	44,4

Cupón	Metal de Soldadura				ZAC
Cupón	Exp.1	Exp.2	Exp.3	Exp-promedio (mm)	Exp.1	Exp.2	Exp.3	Exp-promedio (mm)
DH	0,65	0,69	0,68	0,67	1,87	1,94	1,62	1,81
DL	0,54	0,53	0,56	0,54	1,61	1,83	1,90	1,78
LDH	0,66	0,65	0,58	0,44	0,93	0,80	1,48	1,07
LDL	0,66	0,55	0,58	0,60	1,10	1.43	1,19	0,76

Associação Brasileira de Soldagem Rua Dr Guilherme Bannitz, 126 conj 42, 04532-060 - São Paulo/SP Brasil, Tel.: (55 11) 3045 5040, Fax: (55 11) 3045 8578 - São Paulo - SP - Brazil
E-mail: abs@abs-soldagem.org.br

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[1] E-mails: zappasebastian@hotmail.com (SZ), monica.zalazar@fain.uncoma.edu.ar (MZ), esurianster@gmail.com (ES)

Cupón	A (%)	B (%)	C (%)	D (%)	E (%)	F (%)	G (%)	Prom. MS (%)	Prom. ZAC (%)
DH	36	33	33	35	34	34	35	33	34
DL	36	36	36	35	35	37	34	36	36
LDH	35	38	35	36	36	37	40	35	38
LDL	36	36	37	36	35	39	39	37	38

Cupón	I (%)	II (%)	III (%)	IV (%)	V (%)	VI (%)	VII (%)	VIII (%)	IX (%)	Prom. MS (%)	Prom. ZAC (%)
DH	50	33	45	45	35	43	49	33	46	34	47
DL	46	38	53	47	36	44	52	36	46	37	48
LDH	50	34	51	50	40	49	46	43	50	39	49
LDL	50	36	56	50	34	47	51	46	52	39	51

Cupón	A (%)	B (%)	C (%)	D (%)	E (%)	F (%)	G (%)	Prom. MS (%)	Prom. ZAC (%)
DH	36	33	33	35	34	34	35	33	34
DL	36	36	36	35	35	37	34	36	36
LDH	35	38	35	36	36	37	40	35	38
LDL	36	36	37	36	35	39	39	37	38

Cupón	I (%)	II (%)	III (%)	IV (%)	V (%)	VI (%)	VII (%)	VIII (%)	IX (%)	Prom. MS (%)	Prom. ZAC (%)
DH	50	33	45	45	35	43	49	33	46	34	47
DL	46	38	53	47	36	44	52	36	46	37	48
LDH	50	34	51	50	40	49	46	43	50	39	49
LDL	50	36	56	50	34	47	51	46	52	39	51

Cupón	A (%)	B (%)	C (%)	D (%)	E (%)	F (%)	G (%)	Prom. MS (%)	Prom. ZAC (%)
DH	36	33	33	35	34	34	35	33	34
DL	36	36	36	35	35	37	34	36	36
LDH	35	38	35	36	36	37	40	35	38
LDL	36	36	37	36	35	39	39	37	38

Cupón	I (%)	II (%)	III (%)	IV (%)	V (%)	VI (%)	VII (%)	VIII (%)	IX (%)	Prom. MS (%)	Prom. ZAC (%)
DH	50	33	45	45	35	43	49	33	46	34	47
DL	46	38	53	47	36	44	52	36	46	37	48
LDH	50	34	51	50	40	49	46	43	50	39	49
LDL	50	36	56	50	34	47	51	46	52	39	51