Estudo da influência do níquel eletrolítico como metal de adição na soldagem laser pulsado Nd:YAG do aço inoxidável superduplex UNS S32750

Abstract

Este trabalho busca explorar o processo de soldagem no aço inoxidável superduplex UNS S32750. Suas características de alta resistência mecânica e à corrosão o tornam uma excelente opção de material uma vez que as indústrias que o utilizam trabalha sob condições severas, sujeitando os componentes à pressões e temperaturas elevadas, e ao contato com substâncias oxidantes como cloretos, e ácidos. Nesse sentido, busca-se soluções aprimoradas para união do material sem perda de suas características, conduzindo à processos de soldagem sofisticados. Este trabalho então propôs o estudo da adição de níquel em um processo de soldagem a laser pulsado Nd:YAG de duas chapas com solda de topo. É conhecido que o ciclo térmico envolvido em processos de soldagem causa um desequilíbrio na proporção 1:1 de ferrita e austenita no aço em questão, aumentando a quantidade de ferrita; mas sabe-se também que o níquel é um elemento gamagênico, e procurando agregar esses efeitos com as vantagens da soldagem laser, teve-se como objetivo avaliar a influência do níquel no balanceamento de fase do cordão de solda, examinando suas propriedades e verificando a aplicabilidade desse tipo de soldagem para indústria. Resultados apontaram conveniente a utilização do níquel puro como agente de balanceamento da estrutura na soldagem, de forma que a metodologia buscou parâmetros que resultassem na mesma proporção de ferrita e austenita. Dentre os parâmetros utilizados, a folha de níquel de espessura 30 µm apresentou melhor resultado, balanceando a microestrutura, com formação de austenita nas formas alotriomórfica de contorno de grão, intragranular e placas de Widmanstätten, imersa em matriz ferrítica. Todos os testes realizados apresentaram melhora em relação à soldagem autógena, garantindo propriedades mais próximas ao metal base, atingindo então o propósito traçado.

This work seeks to explore the welding process in superduplex stainless steel UNS S32750. Its high mechanical and corrosion resistance characteristics make it an excellent choice of material since industries that apply it works under severe conditions, exposing the components to high pressures and temperatures, and oxidizing substances such as chlorides and acids. In this regard, improved solutions are sought for joining this steel without losing its characteristics, leading to sophisticated welding processes. This work then proposed the study of nickel addition in two-plate butt joint welded by Nd:YAG pulsed laser. It is known that thermal cycle present in welding processes causes na imbalance in 1:1 ratio of ferrite and austenite in UNS S32750 steel, increasing the amount of ferrite; but it is also known that nickel is a gammagenic element, and seeking to aggregate these effects with advantages of laser welding, the aim was to evaluate the influence of nickel on phase balancing of weld bead, examining its properties and verifying the applicability of this type of welding to industry. Results showed that the use of pure nickel as a balancing agent for the welding structure was convenient, so that the methodology sought parameters that would result in the same proportion of ferrite and austenite. Among the parameters used, the 30 µm thickness nickel foil showed the best result, balancing the microstructure, with austenite forming as grain boundary allomorphic, intragranular and Widmanstätten plates, immersed in ferritic matrix. All tests performed showed improvement in relation to autogenous welding, ensuring properties closer to the base metal, reaching the outlined purpose.