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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2023.tde-03012024-121943
Document
Author
Full name
Nicollas Freitas de Arruda
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Brandi, Sérgio Duarte (President)
Alves, Antonio do Nascimento Silva
Cruz Neto, Rubelmar Maia de Azevedo
Title in Portuguese
Efeito dos transientes térmicos na soldagem de aços inoxidáveis duplex.
Keywords in Portuguese
Aço inoxidável duplex
Ciclos térmicos de soldagem
Processo GTW
Regimes transiente e quase estacionário
Soldagem
Transferência de calor
Abstract in Portuguese
O regime transiente é um fenômeno inerente ao processo de soldagem, tanto no início quanto no final de cada cordão de solda. No entanto, ao analisar um cordão de solda, ou uma junta soldada, essa região é descartada, para os ensaios de qualificação das juntas, e o trecho analisado é denominado região de regime quase-estacionário. Nesta região, não há variação significativa do fluxo de energia via calor e, consequentemente, o formato do cordão e a microestrutura não sofrem alterações. Este estudo tem como objetivo analisar a influência do regime transiente inicial e final nas propriedades físicas e na geometria dos cordões de solda de aços inoxidáveis duplex UNS S32304 e UNS S31803 utilizando o processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) com adição de ER2209 e gás de proteção Ar + 2%N2. Foram realizadas aquisições de ciclos térmicos com termopares posicionados na face oposta da chapa soldada, e foram realizadas caracterizações metalográficas ao longo do cordão de solda. Os ciclos térmicos e as taxas de resfriamento foram utilizados para identificar a transição dos regimes transientes para o regime quase-estacionário. Os resultados mostraram que a transição do regime transiente inicial e final para o regime quase-estacionário ocorreu em uma distância de, aproximadamente, entre 12 e 18 mm a partir do início do cordão de solda. A transição do regime quase-estacionário para o regime transiente final ocorreu em distâncias de aproximadamente 68,2 mm a 75,5 mm do início do cordão de solda. Além disso, as dimensões dos cordões de solda, como comprimento da zona fundida, extensão da zona afetada pelo calor, diluição, largura e ângulos do cordão e , também foram analisadas. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que as curvas de temperatura máxima foram úteis para identificar a transição do regime transiente inicial para o regime quase-estacionário. No entanto, para o regime transiente final, apenas as taxas de resfriamento foram eficazes. Esses resultados fornecem informações importantes sobre o efeito do regime transiente inicial e final durante o processo de soldagem de aços inoxidáveis duplex. Essas informações podem ser úteis para o desenvolvimento de estratégias de soldagem mais eficientes e para melhorar a qualidade das juntas soldadas desses materiais.
Title in English
Effect of thermal transients in duplex stainless steel welding.
Keywords in English
Duplex stainless steel
GTAW process
Heat transfer in welding
Transient and quasi-stationary regimes
Welding thermal cycles
Abstract in English
The transient regime is a phenomenon inherent to the welding process, both at the beginning and at the end of each weld bead. However, when analyzing a weld bead or a welded joint, this region is discarded and the analyzed section is called the quasi-stationary regime region. In this region, there is no significant variation in the energy flow via heat; consequently, the bead shape and microstructure are homogeneous. This study aims to analyze the influence of the initial and final transient regime on the physical properties and weld bead morphology of duplex stainless steels UNS S32304 and UNS S31803 using the process GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) with the addition of ER2209 and shielding gas Ar + 2%N2. Acquisitions of thermal cycles were performed with thermocouples positioned on the opposite face of the welded plate, and metallographic characterizations were carried out along the weld bead. Thermal cycles and cooling rates were used to identify the transition from transient to quasi-stationary regimes. The results showed that the transition from the initial and final transient regime to the quasi-stationary regime occurred at approximately 18 mm from the beginning of the weld bead. The transition from the quasi-stationary regime to the final transient regime occurred at distances of approximately 68.2 mm to 75.5 mm from the beginning of the weld bead. In addition, weld bead dimensions, such as the length of the fused zone, the extent of the heat-affected zone, dilution, width, and bead angles and , were also analyzed. Based on the obtained results, it was concluded that the maximum temperature curves were useful to identify the transition from the initial transient regime to the quasi-stationary regime. However, for the final transient regime, only cooling rates were effective. These results provide important information about the effect of the initial and final transient regime during the welding process of duplex stainless steels. This information can be useful for developing more efficient welding strategies and for improving the quality of welded joints for these materials.
 
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Publishing Date
2024-01-05
 
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