Influência do aporte térmico na tenacidade de soldas por alta frequência (HFIW) de tubos API 5L X65M com dois conceitos de liga

Abstract

O processo de soldagem por indução de alta frequência (High FrequecyInduction Welding, HFIW) é o processo mais utilizado na fabricação detubos com costura destinados para o transporte de óleo e gás conformeespecificação na norma API (American Petroleum Institute) 5L. Devidoà aplicação destes tubos em condições severas como altas pressões evazões de trabalho, um requisito de fundamental importância é atenacidade da solda. Dentre os parâmetros de soldagem estudados noprocesso de soldagem HFIW, a potência aplicada, que influenciadiretamente o aporte térmico, é que têm maior influência sobre osfenômenos que serão predominantes no processo e, consequentemente,sobre as propriedades mecânicas e o tipo e intensidade de defeitos desoldagem que podem ser gerados na junta soldada. Com o objetivo de seavaliar a influência do aporte térmico na tenacidade da solda, foirealizado um estudo comparativo entre duas ligas que atendem aosrequisitos de propriedades mecânicas do aço API 5L X65, sendo umadas ligas com alto Mn e baixo Nb, convencionado neste trabalho comoliga tipo A, e outra com baixo Mn e alto Nb denominada liga tipo B.Foram avaliadas a tenacidade e a dureza da zona fundida e da ZAC aoutilizar seis níveis de aporte térmico através da alteração da potênciaaplicada e mantendo os demais parâmetros constantes durante aprodução de tubos de 219 mm de diâmetro externo e 9,65 mm deespessura de parede. Verificou-se que o aço B possui uma soldabilidademaior que o A, pois a janela de processo é maior. Por exemplo, paracerta velocidade da linha, o aço B permite uma maior faixa de potênciasde soldagem, sem deixar de atender ao requisito de tenacidade dado pelanorma API 5L. Além disso, embora as durezas em todas as soldastenham atendido aos requisitos da norma API 5L, que fixa como limite ovalor de 250 HV, as soldas no aço A apresentaram uma maior variaçãoda dureza e, para alguns aportes térmicos, valores de dureza muitopróximos do limite aceitável. Análises ao MEV de soldas realizadascom aporte de 1,55 kJ/mm mostraram que, enquanto que no aço tipo Asurgiram defeitos tipo penetrador, na forma de inclusões alinhadas deóxidos do sistema FeO-MnO-SiO2, no aço tipo B não houve esse tipo dedefeito.

Abstract: The High Frequency Induction Welding (HFIW) is the most usedprocess to produce pipes to apply in oil and gas pipelines according toAPI 5L standards (American Petroleum Institute). Due to severeenvironment application of these pipes, it is very important to guaranteethe welding toughness, which can be estimated by Charpy Impact test.Among the welding parameters studied in the HFIW welding process,the heat input is the most important to determine which type ofphenomenon will be present during the welding process and,consequently, in the type and intensity of welding defect will begenerate at the welding centerline. In order to evaluate the influence ofthe heat input to the welding toughness, was carried out a comparativestudy between two different alloys in accordance with API 5L standardgrade X65. Toughness behavior was evaluated in the Heat affected Zoneand the welding center line by using 6 different levels of heat inputthrough changes on power applied and keeping the others parametersfixed during the production of 219 mm diameter pipes with 9,65 mmwall thickness. In order to analyze the Heat affected Zone and thewelding center line, were evaluated the chemical composition,microstructure, mechanical resistance, hardness and absorbed impactenergy Charpy. Analysis through SEM (Scanning ElectronicMicroscopy) on 1,55 kj/mm samples indicated presence of the defectpenetrator on High Mn alloy welding zone. It was also observed thatchemical composition of the steel alloy has important influence on thewelding center line integrity, indicating that Low Mn alloy had betterand more homogeneous results without discontinuity generation aspenetrators found on the High Manganese alloy.