Propriedades mecânicas e comportamento à corrosão da soldagem de aço inoxidável duplex usando novos eletrodos

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 22405 (2022) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

As propriedades mecânicas e de corrosão de estruturas soldadas de aço inoxidável duplex (DSS) são de suma importância em muitas aplicações de engenharia. A pesquisa atual investiga as propriedades mecânicas e a integridade à corrosão da soldagem duplex de aço inoxidável em um ambiente simulado de NaCl de 3,5% usando novos eletrodos especialmente desenvolvidos sem a adição de elementos de liga às amostras de fluxo. Dois tipos diferentes de fluxos com índices de basicidade de 2,40 e 0,40 foram utilizados para revestir os eletrodos E1 e E2, respectivamente, para soldagem de placas DSS. A estabilidade térmica do fluxo formulado foi avaliada por meio de análise termogravimétrica. A composição química, por espectroscopia de emissão óptica, e as propriedades mecânicas e de corrosão das juntas soldadas foram avaliadas de acordo com diferentes normas ASTM. A difração de raios X foi utilizada para descobrir as fases presentes nas juntas soldadas do DSS, enquanto um elétron de varredura equipado com EDS foi utilizado para o exame microestrutural das soldagens. A resistência à tração máxima das juntas soldadas feitas com o eletrodo E1 estava na faixa de 715 a 732 MPa e a do eletrodo E2 foi de 606 a 687 MPa. A dureza foi aumentada com o aumento da corrente de soldagem de 90 para 110 A. A junta soldada com eletrodo E1 revestido com fluxo básico apresenta melhores propriedades mecânicas. A estrutura de aço em ambiente com 3,5% de NaCl possui substancial resistência ao ataque de corrosão. Isto valida o desempenho das juntas soldadas feitas pelo eletrodo recentemente desenvolvido. Os resultados são discutidos com base no esgotamento de elementos de liga como Cr e Mo observado nas soldagens com os eletrodos revestidos E1 e E2, bem como na precipitação do Cr2N nas juntas soldadas feitas pelos eletrodos E1 e E2.

Historicamente falando, a primeira referência formal aos aços inoxidáveis ​​duplex (AIDs) foi feita em 1927 e limitada a algumas peças fundidas e não foi utilizada na maioria das aplicações de engenharia devido ao alto teor de carbono1. mas o teor de carbono foi posteriormente reduzido para até 0,03% como padrão e esses aços estão sendo progressivamente amplamente utilizados para diversas aplicações2,3. Os DSSs são uma família de ligas que contém quantidades aproximadamente iguais de ferrita e austenita. Foi revelado que a fase ferrita nos AIDs oferece proteção excepcional contra a corrosão sob tensão induzida por cloreto (SCC), que é uma preocupação significativa para os aços inoxidáveis ​​austeníticos (ASSs), durante o século XX. A procura de DSS, por outro lado, está a aumentar a um ritmo de até 20% ao ano em diversas indústrias de engenharia e outras4. Este aço inovador, que apresenta uma constituição bifásica de austenita-ferrita, pode ser obtido selecionando composições apropriadas, refino físico-químico e termomecânico. Em comparação com o tipo monofásico de aço inoxidável, os AIDs apresentam maior resistência ao escoamento e uma capacidade excepcional de suportar SCC5,6,7,8. Em ambientes agressivos contendo ácidos, cloretos ácidos, água do mar e produtos químicos cáusticos, a estrutura bifásica confere resistência, tenacidade e resistência à corrosão incomparáveis ​​a esses aços9. As estruturas DSS, especialmente o tipo com baixo teor de níquel (DSS magro), registraram inúmeras conquistas excepcionais em comparação com o ferro cúbico de face centrada (FCC) devido à flutuação anual nos preços das ligas de níquel (Ni) no mercado geral10,11. O principal problema das estruturas ASS é que são vulneráveis ​​a uma variedade de condições adversas12. Como resultado, vários setores e empresas de engenharia estão tentando promover a substituição de aços inoxidáveis ​​com teor reduzido de níquel (Ni) que tenham um desempenho tão bom ou melhor que os ASSs tradicionais, com características de soldabilidade adequadas, com aplicação em campos industriais, como a fabricação de trocadores de calor de água do mar. e recipientes de produtos químicos para uso em ambientes de cloretos com altas concentrações13.