Study of nickel alloys produced In-situ by the simultaneous deposition of Inconel 625 and Hastelloy C276 alloys by MIG / MAG welding with double wire

The application of nickel based superalloys in oil and gas industry equipment has increased development. The use of the GMAW process with two wires configuration to manufacture components for this industrial sector, allows mainly combine different filler metals in the weld pool. The aim of this study is to evaluate the impact of the degree of mixing between the alloys on various aspects, including the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance. The welds were performed by the Tandem GMAW process with the longitudinal position of the electrodes using pure argon as shielding gas. The methodology consists in the welding of coatings with three mixing ratios, 50% 50% (Alloy A) 65% 35% (Alloy B) 35% 65% ( Alloy C) of C276 and 625 alloys, respectively, on ASTM steel plates A516 Gr 60 with a thickness of 40mm. After welding was performed metallurgical characterization of the alloy using scanning electron microscope (SEM), instrumented Charpy impact tests and Vickers hardness to determine mechanical properties, and the corrosion test according to ASTM G48 - Method C. The resulting microstructure of weldes coatings were composed of a γ matrix with columnar and cellular dendrite growth predominantly. Regions were observed at the bottom of the weld beads with the highest concentration of Hastelloy C276 in all coatings. The toughness was not significantly influenced by the composition of alloy. The level of hardness for the welded coatings was around 265 HV0.1. The corrosion resistance test showed that the alloy with highest Hastelloy C276 content reached a temperature of 85 °C, since the condition C had a critical temperature pitting of 80oC. The Alloy A (50% C276 50% 625) was considered the better for the study because it is composed of equal proportions of alloys and achieved satisfactory results for the microstructure analysis, impact energy and hardness and corrosion resistance having this shape, similar behavior to the top leagues of higher cost.A utilização do processo MIG/MAG na configuração com dois arames eletrodos permite, dentre outras possibilidades, combinar metais de adição distintos na poça de fusão. O objetivo desta dissertação de mestrado é avaliar qual o impacto do grau de mistura entre os metais de adição, AWS ER NiCrMo-3 e AWS ER NiCrMo-4, similares às ligas Inconel® 625 e Hastelloy® C276 respectivamente, sobre diversos aspectos, dentre eles a microestrutura, as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão das ligas produzidas in-situ. As soldagens foram realizadas pelo processo MIG/MAG duplo arame com os eletrodos dispostos na posição longitudinal em relação à direção de soldagem utilizando argônio puro como gás de proteção. A metodologia consistiu na soldagem com três razões de mistura, sendo 50% 50% (Liga A), 65% 35% (Liga B) e 35% 65% (Liga C) dos metais de adição AWS ER NiCrMo-3 e AWS ER NiCrMo-4, nesta ordem, sobre chapas de aço ASTM A516 Gr 60 com 40 mm de espessura. Após a soldagem foi realizada a caracterização metalúrgica das ligas por microscopia eletrônica de varredura MEV, ensaios de impacto Charpy instrumentado e de microdureza Vickers para determinar propriedades mecânicas, além do ensaio de resistência à corrosão segundo a norma ASTM G48 – Método C. A microestrutura resultante das ligas soldadas foi composta por uma matriz austenítica, fases secundárias ricas em Nb e Mo e modo de solidificação com predominância de crescimento colunar dendrítico e celular dendrítico. Foram observadas regiões de macrosegregação localizadas na parte inferior dos cordões de solda com maior concentração do metal de adição AWS ER NiCrMo-4 em todas as ligas. A tenacidade não foi influenciada significativamente pela composição das ligas. O nível de microdureza nas ligas soldadas foi próximo de 260 HV0.1. O ensaio de resistência à corrosão apontou que as ligas A e B suportaram à temperatura de 85oC , já a liga C teve como temperatura crítica de pite 80oC. A liga A foi considerada como ideal para o estudo, pois é composta por proporções equivalentes das ligas e apresentou resultados satisfatórios para as análises de microestrutura, energia de impacto e microdureza e para resistência à corrosão tendo, dessa forma, comportamento similar a ligas superiores de maior custo