Microstructure and corrosion resistance evaluation of UNS S32750 superduplex stainless steel multipass MIG/MAG welding.

Os aÃos inoxidÃveis superduplex sÃo ligas com boa resistÃncia mecÃnica e resistÃncia à corrosÃo, que vÃm sido utilizadas em substituiÃÃo aos aÃos inoxidÃveis austenÃticos convencionais, sendo muito utilizados na indÃstria do petrÃleo. No entanto, o efeito dos ciclos tÃrmicos de soldagem pode ser prejudicial Ãs propriedades destas ligas, atravÃs da alteraÃÃo no balanÃo microestrutural ferrita/austenita e da precipitaÃÃo de fases intermetÃlicas, exigindo uma criteriosa seleÃÃo dos parÃmetros de soldagem. Este problema tende a ser crÃtico na soldagem multipasse, onde hà a imposiÃÃo de vÃrios ciclos tÃrmicos. Desta forma, este trabalho tem como objetivo estudar o efeito dos parÃmetros de soldagem sobre as transformaÃÃes microestruturais e a resistÃncia à corrosÃo na soldagem multipasse do aÃo inoxidÃvel superduplex UNS S32750 pelo processo MIG/MAG. A fim de atingir este objetivo, os seguintes fatores de controle, com seus nÃveis, foram estudados: energia de soldagem (0,6 kJ/mm, 1,0 kJ/mm e 1,8 kJ/mm), gÃs de proteÃÃo (98%Ar + 2%CO2 e 60%Ar + 38%He + 2%CO2) e o formato de onda da corrente (contÃnua e pulsada). As soldagens foram realizadas em juntas com 22 mm de espessura, com geometria em âmeio Vâ e Ãngulo de 45 em uma bancada robotizada. Como planejamento experimental, foi adotado o fatorial fracional com nÃveis mistos, resultando em oito juntas soldadas. Foi realizada uma caracterizaÃÃo microestrutural das regiÃes da Zona Fundida (ZF) e Zona Afetada pelo Calor (ZAC) pelas de Microscopia Ãtica (MO) e Microscopia EletrÃnica de Varredura (MEV). Como caracterÃsticas de resposta, avaliou-se o teor mÃdio de ferrita e o espaÃamento entre os grÃos de austenita (ambos por anÃlise de imagens), a composiÃÃo quÃmica das fases ferrita e austenita (por Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X â EDS) e a resistÃncia à corrosÃo (pelas tÃcnicas eletroquÃmicas de polarizaÃÃo potenciodinÃmica e espectroscopia de impedÃncia eletroquÃmica). Os resultados indicaram que a energia de soldagem foi o fator que exerceu maior influÃncia sobre o teor mÃdio de ferrita na regiÃo do reforÃo das juntas. Na raiz, o formato de onda e o gÃs de proteÃÃo tambÃm influenciaram sobre esta caracterÃstica. Foi observado que o particionamento quÃmico entre as fases ferrita e austenita à maior na ZAC que na ZF, porÃm nÃo hà um comportamento claro da alteraÃÃo desta caracterÃstica em funÃÃo da energia de soldagem. A quantidade de austenita secundÃria (γ2) apresentou uma relaÃÃo nÃo linear com a energia de soldagem no reforÃo das juntas, sendo mais presente quando foi utilizado o nÃvel de energia de 1,0 kJ/mm, em mÃdia. Em relaÃÃo à resistÃncia à corrosÃo por pites, os ensaios de polarizaÃÃo potenciodinÃmica mostraram que a estabilidade dos pites depende da temperatura da soluÃÃo, e a nucleaÃÃo apresentou uma relaÃÃo com as regiÃes onde havia a precipitaÃÃo de nitretos. Somente nas regiÃes do reforÃo das juntas que apresentaram os maiores teores mÃdios de ferrita na ZF foi possÃvel observar a ocorrÃncia de pites estÃveis, em todos os outros casos estes ocorreram na ZAC. A espectroscopia de impedÃncia eletroquÃmica mostrou uma tendÃncia no aumento da resistÃncia à polarizaÃÃo nas juntas soldadas com o aumento do nÃvel de energia de soldagem.Superduplex stainless steels are alloys that have good corrosion and mechanic resistance and, even more, are being used in substitution of austenitic stainless steels. However, welding thermal cycles may deteriorate these properties, affecting ferrite/austenite microstructural ratio and inducing intermetallic phases precipitation, thus requiring an adequate welding parameters selection. This problem might be critical in multipass welding due to repeated thermal cycles. Then, this work aims to study the effect of GMAW parameters on microstructural transformations and corrosion resistance of UNS S32750 superduplex stainless steel multipass welding. Thus, heat input (0,6 kJ/mm, 1,0 and 2,0 kJ/mm), shielding gas composition (98%Ar + 2%CO2 and 60%Ar + 38%He + 2%CO2), current wave shape (continuous and pulsed current) triangular weaving) were selected as the control factors and levels to be evaluated. Welds were performed on âhalf Vâ butt joints with 45 bevel angle and thickness of 22 mm. Mixed level fractional factorial technique was selected to the experimental design, resulting in eight butt joints welded. A microstructural characterization was performed on Weld Metal (WM) and Heat Affected Zone (HAZ) by Optical Microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). As response characteristics, one evaluated ferrite fraction and austenite mean spacing (both by image analysis), chemical composition of ferrite and austenite phases (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy - EDS) and corrosion resistance (by electrochemical potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy). The results indicated that the heat input was the factor that exerted the greatest influence on the average content of ferrite at the cap of the joints. At root, the waveform and the shielding gas also influenced on this trait. It was observed that the elemental partitioning between ferrite and austenite phases is higher in the HAZ than in the WM, but there is not a tendency of this characteristic as a function of the heat input. The secondary austenite fraction presented a nonlinear relationship at the cap of the joints and the presence was greater when 1,0 kJ/mm heat input was used. Regarding to pitting corrosion resistance, polarization tests showed that the stability of the pits depends on the temperature of the solution, and the nucleation presents a relationship with the regions where there was precipitation of nitrides. Only at the region of the cap that had the highest average levels of ferrite in WM was possible to observe the occurrence of stable pits in this region, in all other cases they occurred in the HAZ. The electrochemical impedance spectroscopy showed a tendency to increase the polarization resistance of the welded joints with increasing the heat input level