{"id":5721,"date":"2020-03-23T07:13:51","date_gmt":"2020-03-23T07:13:51","guid":{"rendered":"https:\/\/www.kaysuns.com\/?p=5721"},"modified":"2025-09-19T05:34:01","modified_gmt":"2025-09-19T05:34:01","slug":"erros-comuns-na-soldagem-de-tubos-de-aco-inoxidavel-duplex","status":"publish","type":"blog","link":"https:\/\/www.kaysuns.com\/pt\/blog\/erros-comuns-na-soldagem-de-tubos-de-aco-inoxidavel-duplex\/","title":{"rendered":"Erros comuns na soldagem de tubos de a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex"},"content":{"rendered":"

Experimentos e resultados da soldagem duplex de tubos de a\u00e7o inoxid\u00e1vel<\/h2>\n\n\n\n

O homem produziu e utilizou a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex por quase 80 anos. As primeiras ligas, como a liga male\u00e1vel 329 e a liga fundida CD4MCu, continham muito mais ferrita do que austenita. <\/em><\/p>\n\n\n\n

As pessoas n\u00e3o prestam aten\u00e7\u00e3o \u00e0 import\u00e2ncia do nitrog\u00eanio. Muitas ligas cont\u00eam muito pouco nitrog\u00eanio, de modo que, quando o tratamento t\u00e9rmico n\u00e3o \u00e9 realizado ap\u00f3s a soldagem, a zona afetada pelo calor dessas ligas geralmente se torna fr\u00e1gil e tem baixa resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o. O metal de solda de soldagem a g\u00e1s tamb\u00e9m apresenta esse defeito.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Na d\u00e9cada de 1980, a import\u00e2ncia do nitrog\u00eanio para tubos de a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex<\/a> foi totalmente reconhecido, e os requisitos de conte\u00fado m\u00ednimo de nitrog\u00eanio foram geralmente especificados. Ao adicionar um teor de nitrog\u00eanio adequado ao metal de base e usar um metal de adi\u00e7\u00e3o de solda com um teor de n\u00edquel aumentado, a soldagem pode ter quantidades aproximadamente iguais de austenita e ferrita no estado soldado, o que melhora significativamente as propriedades mec\u00e2nicas Resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o melhorada.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Erros<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Especifica\u00e7\u00f5es de metal base irracionais<\/h4>\n\n\n\n

Durante os \u00faltimos 25 anos, o a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex mais comum \u00e9 uma liga chamada 2205. Quase toda a literatura utiliza a faixa de composi\u00e7\u00e3o do UNSS31803 para descrever esta liga. Entretanto, o UNSS S31803 tem um teor m\u00ednimo de nitrog\u00eanio de 0,08%.<\/p>\n\n\n\n

A pr\u00e1tica provou que esse n\u00edvel de teor de nitrog\u00eanio \u00e9 muito baixo, se a zona afetada pelo calor e a zona de fus\u00e3o tiverem que manter um bom desempenho sob p\u00f3s-soldagem<\/a> condi\u00e7\u00f5es. Depois de perceber esse problema, a ASTM tem usado a UNSS32205 para definir 2205 desde 2000.<\/p>\n\n\n\n

A Tabela 1 mostra a faixa de composi\u00e7\u00e3o do UNS S31803 e do UNS S32205. \u00c9 importante observar que, em compara\u00e7\u00e3o com o S31803, al\u00e9m de aumentar o teor m\u00ednimo de nitrog\u00eanio, os teores m\u00ednimos de cromo e molibd\u00eanio<\/a> tamb\u00e9m aumentou.<\/p>\n\n\n\n

\n\n \n \n <\/tr>\n \n \n \n \n
Mesa de composi\u00e7\u00e3o de a\u00e7o inoxid\u00e1vel 2205 duplex<\/td>\n <\/tr>\n
UNS<\/td>\n Faixa de composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica \/ % (m\u00e1ximo)<\/td>\n <\/tr>\n
C<\/td>\n Mn<\/td>\n P<\/td>\n S<\/td>\n Si<\/td>\n Cr<\/td>\n Ni<\/td>\n Mo<\/td>\n N<\/td>\n <\/tr>\n
S31803<\/td>\n 0.030 <\/td>\n 2.000 <\/td>\n 0.030 <\/td>\n 0.020 <\/td>\n 1.000 <\/td>\n 21.0~23.0<\/td>\n 4.5~6.5<\/td>\n 2.5~3.5<\/td>\n 0.08~0.20<\/td>\n <\/tr>\n
S32205<\/td>\n 0.030 <\/td>\n 2.000 <\/td>\n 0.030 <\/td>\n 0.020 <\/td>\n 1.000 <\/td>\n 22.0~23.0<\/td>\n 4.5~6.5<\/td>\n 3.0~3.5<\/td>\n 0.14~0.20<\/td>\n <\/tr>\n<\/table>\n

tabela 1<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

A Figura 1 mostra a microestrutura do a\u00e7o forjado que est\u00e1 em conformidade com a composi\u00e7\u00e3o do UNS S31803, mas n\u00e3o com a composi\u00e7\u00e3o do UNS S32205, e a distribui\u00e7\u00e3o dos elementos de liga entre a fase de ferrita e a fase de austenita. Para S32205, o conte\u00fado de nitrog\u00eanio de 0,12% \u00e9 muito baixo. <\/p>\n\n\n\n

Na Figura 1 (a), a ferrita \u00e9 cinza mais escuro, enquanto a austenita \u00e9 quase branca. Pode-se observar na figura que a fase ferrita \u00e9 rica em cromo e molibd\u00eanio e a fase austenita \u00e9 rica em n\u00edquel e nitrog\u00eanio.<\/p>\n\n\n

\n
\"Microestrutura
Figura 1: Microestrutura e Distribui\u00e7\u00e3o Elemental de UNS S31803<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Em particular, o conte\u00fado de cromo na ferrita \u00e9 de cerca de 25% e apenas 20% na austenita, conforme mostrado na Figura 1 (b). O teor de molibd\u00eanio na ferrita \u00e9 de cerca de 3,5%, na austenita O teor de molibd\u00eanio \u00e9 de apenas 2,5%, conforme mostrado na Figura 1 (d). O conte\u00fado de n\u00edquel na austenita \u00e9 7,5% e \u00e9 cerca de 5% na ferrita. Veja a Figura 1 (c), o conte\u00fado de nitrog\u00eanio na austenita \u00e9 cerca de 0,3%, e \u00e9 zero na ferrita, conforme mostrado na Figura 1 (e). <\/p>\n\n\n\n

A distribui\u00e7\u00e3o das fases \u00e9 basicamente equilibrada. Como o a\u00e7o \u00e9 um produto laminado a quente, a estrutura \u00e9 em forma de faixa.<\/p>\n\n\n

\n
\"Microestrutura
Figura 2: Microestrutura e distribui\u00e7\u00e3o de elementos de soldas GTA autofus\u00edveis de UNS S31805<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Em compara\u00e7\u00e3o com a Figura 1, a Figura 2 mostra a microestrutura e a distribui\u00e7\u00e3o do elemento de liga da zona de fus\u00e3o da solda GTA autofluxante de UNSS31803, que \u00e9 a mesma que o material na FIG. 1<\/p>\n\n\n\n

\u00c9 dif\u00edcil ver o padr\u00e3o de distribui\u00e7\u00e3o dos elementos de liga nas Figs. 2 (b), 2 (c) ou 2 (d) semelhante \u00e0 distribui\u00e7\u00e3o de fase da Fig. 2 (a). No entanto, a distribui\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio indica que a concentra\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio nos flocos de austenita em torno dos limites do gr\u00e3o de ferrita \u00e9 maior do que nos gr\u00e3os de ferrita. Isso pode ser devido ao tempo suficiente para o nitrog\u00eanio nessas regi\u00f5es se difundir na austenita nos contornos de gr\u00e3o da ferrita, resultando na regi\u00e3o pr\u00f3xima \u00e0 placa de austenita contendo praticamente nenhum nitrog\u00eanio, conforme mostrado na Figura 2 (e).<\/p>\n\n\n\n

Dentro dos gr\u00e3os de ferrita, o nitrog\u00eanio \u00e9 bloqueado, n\u00e3o h\u00e1 chance de entrar na austenita, e ele precipita como nitreto de cromo, que \u00e9 claramente vis\u00edvel, conforme mostrado na Figura 2 (a). Para a zona de fus\u00e3o, a combina\u00e7\u00e3o de grandes gr\u00e3os de ferrite e precipitados de nitreto de cromo \u00e9 muito prejudicial para a tenacidade e resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o da zona de fus\u00e3o.<\/p>\n\n\n

\n
\"Microestrutura
Figura 3: Microestrutura e distribui\u00e7\u00e3o de elementos de soldas GTA autofus\u00edveis de UNS S32205<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Na verdade, como mencionado anteriormente, 100% da solidifica\u00e7\u00e3o na zona de fus\u00e3o \u00e9 ferrita. Ent\u00e3o, quando a transforma\u00e7\u00e3o em austenita come\u00e7a, a difus\u00e3o \u00e9 necess\u00e1ria.<\/p>\n\n\n\n

Como o cromo, o n\u00edquel e o molibd\u00eanio s\u00e3o elementos de substitui\u00e7\u00e3o, eles se difundem de forma relativamente lenta no estado s\u00f3lido, de modo que n\u00e3o podem atingir uma distribui\u00e7\u00e3o equilibrada entre ferrita e austenita em condi\u00e7\u00f5es normais de resfriamento de soldagem. O nitrog\u00eanio \u00e9 um elemento intersticial e sua taxa de difus\u00e3o \u00e9 cerca de 100 vezes mais r\u00e1pida do que a do elemento substituto. Como resultado, ele tem mais capacidade de entrar na austenita, embora a composi\u00e7\u00e3o n\u00e3o seja completamente inserida como mostrado na FIG. 2<\/p>\n\n\n\n

Em materiais contendo nitrog\u00eanio 0,12%, a parte mais quente da HAZ se comporta de forma semelhante ao metal de solda. Em particular, \u00e9 composto por ferrita 100% e, em seguida, se transforma parcialmente em austenita no estado s\u00f3lido. Portanto, \u00e9 mais inclinado a formar grandes gr\u00e3os de ferrita e flocos de austenita formados ao longo dos limites originais dos gr\u00e3os de ferrita.<\/p>\n\n\n\n

A Figura 3 mostra a microestrutura e a distribui\u00e7\u00e3o do elemento de liga na zona de fus\u00e3o GTA quando o teor de nitrog\u00eanio da liga 2205 \u00e9 maior do que o teor de nitrog\u00eanio mostrado na Figura 2 e atende aos limites de composi\u00e7\u00e3o de UNS S31803 e S32205.<\/p>\n\n\n\n

O teor de nitrog\u00eanio do metal de solda na Fig. 3 \u00e9 maior (o teor de nitrog\u00eanio \u00e9 0,18%, em compara\u00e7\u00e3o com o teor de nitrog\u00eanio da Fig. 2 sendo 0,12%), o que muda significativamente a microestrutura ap\u00f3s a soldagem. Em particular, pode ser visto claramente na Fig. 3 (a) que mais austenita \u00e9 formada do que austenita formada na Fig. 2 (a), e a austenita \u00e9 dispersa atrav\u00e9s de todos os gr\u00e3os de ferrita em vez de ser principalmente limitada ao ferro. Limite de gr\u00e3o do corpo do elemento. Em compara\u00e7\u00e3o com a FIG. 2 (a), a precipita\u00e7\u00e3o de nitreto de cromo n\u00e3o \u00e9 vista na FIG. 3 (a). Em vez disso, todo o nitrog\u00eanio entra na austenita, conforme mostrado na Figura 3 (e). Al\u00e9m disso, nas Figuras 3 (b) e (d), uma pequena distribui\u00e7\u00e3o de cromo e molibd\u00eanio pode ser vista claramente nesta regi\u00e3o. Gr\u00e3os prim\u00e1rios de ferrite.<\/p>\n\n\n\n

Devido ao maior teor de nitrog\u00eanio desta amostra, a forma\u00e7\u00e3o de austenita pode come\u00e7ar em temperaturas mais altas do que ligas de 0,12% N e, como a difus\u00e3o e a transforma\u00e7\u00e3o come\u00e7am em temperaturas mais altas, o molibd\u00eanio e o cromo podem se difundir mais rapidamente, a difus\u00e3o demorar\u00e1 mais. Tamb\u00e9m pode ser visto na Fig. 3 (a) que os flocos de austenita formados em todos os gr\u00e3os de ferrita originais estilha\u00e7aram os gr\u00e3os de ferrita grosseiros originais. Como os gr\u00e3os de ferrita originais s\u00e3o quebrados em pequenos gr\u00e3os pelas tiras de austenita internas, a tenacidade \u00e9 melhorada. E como nenhum nitreto de cromo \u00e9 precipitado, a resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o \u00e9 melhorada. O mesmo \u00e9 verdade na parte de alta temperatura da zona afetada pelo calor. Desta forma, pode-se concluir que UNSS32205 com maior teor de nitrog\u00eanio na Figura 3 \u00e9 significativamente melhor do que UNS S31803 com menor teor de nitrog\u00eanio na Figura 2.<\/p>\n\n\n\n\n \n \n <\/tr>\n \n \n \n \n
A composi\u00e7\u00e3o limite da liga 2550<\/td>\n <\/tr>\n
UNS<\/td>\n Faixa de composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica \/ % (m\u00e1ximo)<\/td>\n <\/tr>\n
C<\/td>\n Mn<\/td>\n P<\/td>\n S<\/td>\n Si<\/td>\n Cr<\/td>\n Ni<\/td>\n Mo<\/td>\n N<\/td>\n Cu<\/td>\n <\/tr>\n
S32550<\/td>\n 0.040 <\/td>\n 1.500 <\/td>\n 0.035 <\/td>\n 0.030 <\/td>\n 1.000 <\/td>\n 24.0~27.0<\/td>\n 4.5~6.5<\/td>\n 2.9~3.9<\/td>\n 0.10~0.25<\/td>\n 1.50~2.50<\/td>\n <\/tr>\n
S32520<\/td>\n 0.030 <\/td>\n 1.500 <\/td>\n 0.030 <\/td>\n 0.020 <\/td>\n 0.800 <\/td>\n 24.0~26.0<\/td>\n 5.5~8.0<\/td>\n 3.0~4.0<\/td>\n 0.20~0.35<\/td>\n 0.50~2.00<\/td>\n <\/tr>\n<\/table>\n

mesa 2<\/p>\n\n\n\n

\u00c9 claro que UNS S31803 n\u00e3o \u00e9 adequado como um metal base para uso no estado p\u00f3s-soldagem, e UNS S32205 deve ser usado. Entre os a\u00e7os inoxid\u00e1veis duplex, UNS S31803 n\u00e3o \u00e9 o \u00fanico metal base inadequado para estruturas de soldagem. O mesmo \u00e9 verdadeiro para a liga 255, que \u00e9 um componente do UNS S32550. A Tabela 2 compara a composi\u00e7\u00e3o de UNSS32550 e UNSS32520 usada para revestimento. A composi\u00e7\u00e3o \u00e9 geralmente a mesma. No entanto, o conte\u00fado m\u00ednimo de nitrog\u00eanio do UNS S32520 \u00e9 maior do que o do UNS S32550. Obviamente, UNS S32520 \u00e9 mais adequado para aplica\u00e7\u00f5es p\u00f3s-soldagem. Al\u00e9m disso, UNSS32550 tamb\u00e9m pode ser usado, mas o teor de nitrog\u00eanio da composi\u00e7\u00e3o do a\u00e7o deve ser controlado at\u00e9 o limite superior.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Entrada de calor de soldagem irracional<\/h4>\n\n\n\n

A vis\u00e3o tradicional da entrada de calor de soldagem \u00e9 que ao soldar a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex com teor de cromo 22%, a entrada de calor deve ser limitada a 0,5 \uff5e 2,5kJ \/ mm, e ao soldar a\u00e7o inoxid\u00e1vel super duplex com teor de cromo 25%, a entrada de calor deve ser limitado a 0,5 ~ 1,5kJ \/ mm. <\/p>\n\n\n\n

Quando uma entrada de calor mais baixa \u00e9 usada, mesmo para a\u00e7os duplex com alto teor de nitrog\u00eanio, a austenita \u00e9 resfriada a uma taxa muito r\u00e1pida. A forma\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m \u00e9 insuficiente. Quando uma entrada de calor mais alta (> 1,5kJ) \u00e9 usada, sob condi\u00e7\u00f5es de resfriamento lento, h\u00e1 uma tend\u00eancia de compostos intermet\u00e1licos precipitarem na ferrita. Comparado com o a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex 22% Cr, a tend\u00eancia do a\u00e7o inoxid\u00e1vel super duplex 25% Cr \u00e9 mais \u00f3bvia.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"
Figura 4<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

A Figura 4 mostra a microestrutura do metal de solda pr\u00f3ximo \u00e0 espessura m\u00e9dia da amostra. H\u00e1 um grande n\u00famero de precipitados angulares apenas na ferrita. No entanto, n\u00e3o foi determinado exatamente o que era o precipitado. Nossa conclus\u00e3o \u00e9 que os precipitados foram gerados por aquecimento repetido durante doze passagens do corpo de prova.<\/p>\n\n\n\n

A opera\u00e7\u00e3o normal ao soldar a\u00e7os inoxid\u00e1veis duplex, especialmente tubos de a\u00e7o inoxid\u00e1vel super duplex, \u00e9 que a entrada de calor no cord\u00e3o de raiz seja maior do que o filete original. O uso de conta de raiz com espessura de cerca de 6 mm \u00e9 bastante bom.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Tratamento t\u00e9rmico p\u00f3s-soldagem irracional<\/h4>\n\n\n\n

Se as pe\u00e7as fundidas soldadas ou os cabe\u00e7otes soldados exigirem p\u00f3s-soldagem tratamento t\u00e9rmico<\/a>Se o a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex for usado com mais frequ\u00eancia, o uso de metais de enchimento ricos em n\u00edquel, juntamente com o uso de temperaturas de recozimento n\u00e3o razo\u00e1veis que atendam \u00e0s especifica\u00e7\u00f5es b\u00e1sicas do metal, far\u00e1 com que os fabricantes de processamento de a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex cometam outro erro (para o a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex, o teor de n\u00edquel \u00e9 geralmente 9%, outros s\u00e3o semelhantes aos metais de enchimento).<\/p>\n\n\n\n

O requisito geral \u00e9 recozer a uma temperatura m\u00ednima de 1040 \u00b0 C e, em seguida, extinguir com \u00e1gua a partir da temperatura de recozimento. Porque as pessoas n\u00e3o sabem que a fase \u03c3 \u00e9 quase sempre formada no a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex durante o aquecimento at\u00e9 a temperatura de recozimento, e quanto maior o teor de n\u00edquel, aumentar\u00e1 a temperatura da fase de solu\u00e7\u00e3o s\u00f3lida da fase \u03c3. Nesse caso, o metal de solda rico em n\u00edquel \u00e9 perigoso.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"
Figura 5<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

A Figura 5 feita por Grobner mostra o efeito do n\u00edquel na temperatura da fase de solu\u00e7\u00e3o s\u00f3lida da fase \u03c3 da liga 25% Cr-3.5% Mo.<\/p>\n\n\n\n

Embora a liga usada para desenhar este diagrama n\u00e3o contenha elementos de liga como mangan\u00eas, sil\u00edcio e nitrog\u00eanio, \u00e9 conveniente que as pessoas entendam o efeito do n\u00edquel na natureza. Isso mostra claramente que a temperatura da fase de solu\u00e7\u00e3o s\u00f3lida da fase \u03c3 aumenta com o aumento do conte\u00fado de n\u00edquel. Em particular, a temperatura da linha de fase de solu\u00e7\u00e3o s\u00f3lida da fase \u03c3 do metal de solda contendo 9% Ni ser\u00e1 pelo menos 50 \u00b0 C mais alta do que a temperatura da linha de fase de solu\u00e7\u00e3o s\u00f3lida da fase \u03c3 do metal de base correspondente contendo Ni 5%.<\/p>\n\n\n\n

Conclus\u00e3o<\/h3>\n\n\n\n

A pr\u00e1tica provou que o a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex, incluindo o a\u00e7o inoxid\u00e1vel super duplex, tem bom desempenho de soldagem e \u00e9 um material de engenharia muito importante.<\/p>\n\n\n\n

No entanto, devido ao descuido e ignor\u00e2ncia, alguns erros podem ser cometidos. Para fazer com que a zona afetada pelo calor e o metal de solda tenham um bom desempenho, \u00e9 apropriado usar um metal de base com um alto teor de nitrog\u00eanio de pelo menos 0,14% de nitrog\u00eanio. Caso contr\u00e1rio, uma grande quantidade de ferrita e nitreto de cromo ser\u00e1 precipitada na zona afetada pelo calor, o que danificar\u00e1 a resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o e as propriedades mec\u00e2nicas.<\/p>\n\n\n\n

A fim de evitar a precipita\u00e7\u00e3o de a\u00e7o inoxid\u00e1vel super duplex na \u00e1rea de aquecimento repetido, o uso de uma grande quantidade de entrada de calor baixa e pequeno cord\u00e3o deve ser evitado. E ao soldar tubos de a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex e a\u00e7o inoxid\u00e1vel super duplex, para evitar precipita\u00e7\u00e3o na superf\u00edcie interna do tubo, o cord\u00e3o da raiz deve usar uma entrada de calor mais alta (maior que 1kJ \/ mm), que \u00e9 maior que a entrada de calor do primeiras soldas cont\u00ednuas.<\/p>\n\n\n\n

O recozimento p\u00f3s-soldagem do a\u00e7o inoxid\u00e1vel duplex soldado precisa levar em considera\u00e7\u00e3o o fato de que a temperatura da fase \u03c3 do metal de solda que dissolve o metal de solda rico em n\u00edquel \u00e9 mais alta do que a do metal de base.<\/p>\n\n\n\n

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A arte e a ci\u00eancia da soldagem de tubos<\/a><\/p>","protected":false},"featured_media":5732,"template":"","categories":[186],"tags":[],"class_list":["post-5721","blog","type-blog","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","category-stainless-steel-knowledge"],"yoast_head":"\nCommon Mistakes In Welding Of Duplex Stainless Steel Pipes - Stainless Steel Pipe and Fittings | KAYSUNS<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"duplex stainless steels have good welding performance and is a very important engineering material. you need to pay attention to the some welding matters\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.kaysuns.com\/pt\/blog\/erros-comuns-na-soldagem-de-tubos-de-aco-inoxidavel-duplex\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"pt_BR\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Common Mistakes In Welding Of Duplex Stainless Steel Pipes - 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