Assessment of the weldability of UNS S31803 duplex stainless steel by using short-circuit conventional MIG/MAG process

Duplex stainless steel (DSS) is an alloy that, by allying both good mechanical properties and excellent corrosion resistance, comes increasing industrial interest every day. These attractions make it widely used in the most diverse industrial sectors such as pulp and paper industry, nuclear power, processing, oil and gas, among others. Its wide application in several industrial sectors constantly demands that this material is subjected to some welding process. Its high corrosion and mechanical resistance are attributed to balanced microstructure in approximately 50% ferrite and 50% austenite. In the present work, UNS S31803 AID plates were welded in a 45° bevel by conventional short circuit MIG/MAG process, using five different weld energies, in the range of 0.5-0.7 kJ / mm. The results showed that the effect of the welding energy on the ferrite volumetric fraction was very marked in the heat affected zone (HAZ), and in the weld metal this effect was not so pronounced. It was possible to observe an increase in austenite content with addition of 3% of nitrogen in the shielding gas on weld metal and HAZ, compared to the same energy conditions without this addition. Were no observed intermetallic phases, nitrides or carbides formed in a significant way. Hardness and corrosion resistance (potentiodynamic polarization) were evaluated as a function of welding energy employed. In general, both hardness and intergranular corrosion resistance were not influenced when the welding conditions were compared. The fracture toughness was evaluated by the Crack Tip Opening Displacement technique (CTOD) as a function of welding energy. In general, they did not suffer significant influence when the welding conditions were compared to the base metal. The microstructural changes after the conventional MIG/MAG short circuit welding process, following the presented methodologies, have not modified the corrosion and mechanical resistance of the welded joint significantly.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorTese (Doutorado)O aço inoxidável duplex (AID) é uma liga que, por conseguir aliar tanto boas propriedades mecânicas quanto excelentes propriedades de resistência à corrosão, vêm a cada dia despertando maior interesse industrial. Esses atrativos o fazem bastante empregado nos mais diversos setores industriais como indústria de papel e celulose, de energia nuclear, de processamento, de petróleo e gás entre outras. Sua larga aplicação em diversos setores industriais exige constantemente que este material seja submetido a algum processo de soldagem. Atribuem-se suas altas resistências à corrosão e mecânica à sua microestrutura balanceada em aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita. No presente trabalho, chapas de AID UNS S31803 foram soldadas com chanfro de 45º pelo processo MIG/MAG curto-circuito convencional, utilizando cinco diferentes energias de soldagem, na faixa de 0,5-0,7 kJ/mm. Os resultados mostraram que o efeito da energia de soldagem sobre a fração volumétrica de ferrita foram bem marcantes na zona termicamente afetada (ZTA), e no metal de solda este efeito não foi tão pronunciado. Foi possível observar um aumento do teor de austenita com a adição de 3% de nitrogênio no gás de proteção no metal de solda e na zona termicamente afetada, comparado as condições de mesma energia sem essa adição. Não houve registro de fases intermetálicas, nitretos ou carbonetos formados de forma significativa. As propriedades mecânicas de dureza e resistência à corrosão (polarização potenciodinâmica) foram avaliadas em função da energia de soldagem. Em geral, tanto a dureza como a resistência à corrosão intergranular não sofreram influência quando as diversas condições de soldagem foram comparadas. A propriedade mecânica de tenacidade foi avaliada através da técnica CTOD (Crack Tip Opening Displacement) em função da energia de soldagem. Em geral, não sofreram influência significativa quando as condições de soldagem foram comparadas ao metal de base. As mudanças microestruturais após o processo de soldagem MIG/MAG curto-circuito convencional, seguindo as metodologias apresentadas, demonstraram não ter alterado de forma significativa a resistência à corrosão e mecânica da junta soldada deste material