COMPORTAMENTO MICROESTRUTURAL E MECÂNICO DA ZONA TERMICAMENTE AFETADA DE AÇOS API 5L X80S E X100 SOLDADOS PELO PROCESSO GMAW COM ELETRODO ROTATIVO

Abstract

This work investigates the effect of GMAW welding process with a rotating electrode on the microstructural and mechanical behavior of the heat-affected zone of API 5L X80S and X100 steels. The study was structured into three distinct steps: the first step involved bead-on-pipe deposition to evaluate the microstructural behavior of the HAZ of these steels as a function of different heat input levels and rotating frequency variations, as well as to define initial parameters for the subsequent steps; the second step compared the geometric effects of the GMAW and GMAW-RE processes on narrow gap welded joints; and the third step analyzed the effect of the rotating process on the microstructure and mechanical properties of these steels. The HAZ was analyzed using optical microscopy, scanning electron microscopy, EBSD, Charpy-V impact testing, tensile testing, and microhardness measurements. The results revealed that X80S and X100 steels are more sensitive to variations in heat input than to changes in rotating frequency. It was observed that X80S steel was more affected by the rotating process than X100 steel, resulting in welded joints with geometric characteristics more favorable to reducing lack of sidewall fusion. Furthermore, it was found that both steels can be welded across a wide range of rotating speeds without impairing the mechanical properties of the HAZ.

Este trabalho investiga o efeito da soldagem com o processo GMAW com eletrodo rotativo (GMAW-RE) no comportamento microestrutural e mecânico da zona termicamente afetada de aços API 5L X80S e X100. O trabalho foi organizado em três etapas distintas: a primeira etapa com deposição de cordão sobre tubo para avaliar o comportamento microestrutural da ZTA desses materiais em função de diferentes níveis de aporte térmico e variações na frequência de rotação, bem como definir parâmetros iniciais para as etapas seguintes; a segunda etapa comparando o efeito geométrico dos processos GMAW e GMAW-RE na junta soldada em chanfro estreito; e a terceira etapa analisando o efeito do processo rotativo na microestrutura e propriedades mecânicas desses aços. A ZTA foi analisada através de microscopia óptica e eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados, ensaios de impacto Charpy-V, tração e microdureza. Os resultados revelaram que os aços X80S e X100 são mais sensíveis às variações de aporte térmico do que às alterações na frequência de rotação. Observou-se que o aço X80S foi mais impactado pelo processo rotativo do que o aço X100, resultando em juntas soldadas com características geométricas mais favoráveis à redução da falta de fusão lateral. Além disso, verificou-se que ambos os aços podem ser soldados em uma ampla faixa de velocidades de rotação, sem prejuízo das propriedades mecânicas na ZTA.