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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA E DE MATERIAIS
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE MATERIAIS
CARACTERIZAÇÃO DE FASES E ANÁLISE DE TRINCAS EM JUNTA
SOLDADA DE INCONEL 625 E AÇO 9Cr-1Mo APÓS
ENVELHECIMENTO
Fortaleza, Ceará
Novembro de 2006
CRISTIANA DOS SANTOS NUNES
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA E DE MATERIAIS
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE MATERIAIS
CARACTERIZAÇÃO DE FASES E ANÁLISE DE TRINCAS EM JUNTA
SOLDADA DE INCONEL 625 E AÇO 9Cr-1Mo APÓS
ENVELHECIMENTO
CRISTIANA DOS SANTOS NUNES
Dissertação apresentada ao curso de Pós-
graduação em Engenharia e Ciências de
Materiais da Universidade Federal do Ceará
como requisito para obtenção do título de
Mestre em Engenharia e Ciência de
Materiais.
Orientador: Prof. Dr. Hamilton Ferreira Gomes de Abreu.
Fortaleza, Ceará
Novembro de 2006
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3
AGRADECIMENTOS
• A Deus.
• A minha mãe pela força e incentivo constante na minha vida.
• Ao professor e orientador Hamilton pela orientação, incentivo, paciência e
disponibilização dos equipamentos do LACAM para realização deste trabalho.
• Ao coordenador do LACAM, Flávio pela dedicação.
• Ao colega Gerardo pelo fornecimento do material para os experimentos, pelas
informações de sua pesquisa e tempo para ajudar nos momentos de dúvida.
• A todos os colegas do LACAM pelos valiosos ensinamentos recebidos
durante o desenvolvimento dos experimentos.
• A todos os colegas do mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais.
• A CAPES pelo suporte financeiro através da concessão de bolsa.
4
RESUMO
As descobertas de novas jazidas de petróleo com índices de acidez cada vez
maiores fizeram com que as unidades de refino de óleos crus utilizassem instalações
modificadas e adaptadas para essa condição.
Visando aumentar a resistência à corrosão e a reduzir o risco de falha durante
a operação são empregados os aços liga do tipo Cr-Mo, A-213 T-9 (9%Cr e 1%Mo)
nos tubos de fornos nas usinas de refino configurando os tubos ASTM A335 GR P 9,
conforme API RP-530, projetados para serviço contínuo em meios contendo sulfeto
e elevada temperatura. Esses tubos são revestidos internamente com alumínio e
soldados através do processo de soldagem TIG, tendo como passe raiz liga de
níquel, Inconel 625, vareta ER-NiCrMo-3 e preenchimento com eletrodo E 505.
Dessa forma, estudou-se o comportamento da liga de níquel depositada na
união dos tubos, suas propriedades e realizou-se a caracterização de fases
presentes no material após o envelhecimento. Para isto, utilizou-se amostras de 02
tubos A-213 T-9 revestidos com alumínio e unidos por solda nas mesmas condições
dos tubos dos fornos das unidades de refino de petróleo. As amostras foram
expostas as temperaturas no intervalo de operação (500ºC à 700ºC) por períodos de
10h, 100h, 500h e 1000h.
Palavras chaves: Inconel, Caracterização
5
ABSTRACT
The discoveries of new oil deposits with right rates acidity caused the
refining units of crudes use facilities modified and adapted to this condition.
In order to increase the corrosion resistance and reduce the risk of
failure during the operation are used alloy steels of type Cr-Mo, A-213 T-9 (9%Cr e
1%Mo) in the tubes in refining plants configuring tubes ASTM A335 GR P 9, as API
RP-530, designed for continuous service in media containing sulfide and high
temperature. These tubes are coated with aluminum and welded by TIG welding
process, with the root password nickel alloy, Inconel 625, welding rod ER-NiCrMo-3
and fill electrode E 505.
Thus, it studied the behavior of nickel alloy deposited on the union of
the tubes, their properties and has been the characterization of phases present in the
material after aging. For this, we used samples from 02 tubes A-213 T-9 coated with
aluminum and welded together under the same conditions of the tubes of the
furnaces of the units of petroleum refining. The samples were exposed to
temperatures in the range of operation (500 º C to 700 º C) for periods of 10h, 100h,
500h e 1000h.
Key words: Inconel, Characterization.
6
A Deus,
Aos meus pais Auxilia e Nunes
Aos meus irmãos
i
SUMÁRIO
Sumário
i
Lista de figuras
v
Lista de tabelas
xi
Lista de abreviaturas e siglas
xvii
Lista de símbolos
xviii
1. Introdução
1
2. Objetivos
3
3. Revisão bibliográfica
4
3.1 Histórico de utilização do níquel e ligas de níquel
4
3.1.1 Evolução das ligas de níquel 5
3.2 Características e Microestrutura do níquel
6
3.2.1 Superligas a base de níquel 6
3.3 Ligas endurecidas por solução sólida
8
3.4 Ligas endurecidas por carbonetos
9
3.4.1 Carbonetos presentes em ligas de níquel 10
3.4.1.1 Carbonetos MC 10
3.4.1.2 Carbonetos M
23
C
6
11
3.4.1.3 Carbonetos M
6
C 11
3.4.1.4 Carbonetos M
7
C
3
12
3.5 Ligas endurecidas por precipitação
13
3.6 Fases presentes em ligas resistente ao calor
15
ii
3.6.1 Fase
γ
’
15
3.6.2 Fase
γ
”
18
3.6.3 Fase ETA 18
3.6.4 Fase Laves 18
3.6.5 Fase sigma 19
3.7 Evolução microestrutural 20
3.8 Inconel 625
21
3.9 Solidificação da estrutura na solda de superligas de níquel
22
3.9.1 Efeito da soldagem sobre o funcionamento e propriedades 23
4.0 Materiais e métodos
25
4.1 Materiais
25
4.1.1 Material para estudo 25
4.1.2 Equipamentos para ensaios metalográficos 25
4.1.3 Equipamento para tratamento térmico 25
4.2 Metodologia
25
4.2.1 Material como recebido 25
4.2.2 Tratamento térmico 28
4.2.3 Medida de microdureza 29
4.2.4 Aplicação da técnica de EDX 29
4.2.5 Metalografia por microscopia ótica 29
4.2.6 Microscopia eletrônica de varredura 30
4.2.7 Determinação das fases por difração de raios-X 30
5.0 Resultados e discussões 31
5.1 Análise preliminar 31
iii
5.2 Efeitos do envelhecimento 32
5.3 Comparativo entre os pontos de microdureza da Linha 01, linha central
que intercepta as regiões de solda E 505 15 e Inconel 625, referente a
temperatura de 500ºC e exposta pó 10h, 100h, 500h e 1000h
34
5.3.1. Avaliação da região de enchimento e acabamento com E 505 37
5.3.2 Avaliação do Inconel 625 38
5.3.3 Amostra submetida à temperatura de 500ºC por 10h 38
5.3.4 Região da interface entre a almofada de Inconel 625, no revestimento,
e o material base
39
5.3.5 Amostra submetida à temperatura de 500ºC por 100h 39
5.3.6 Amostra submetida à temperatura de 500ºC por 500h 46
5.3.7 Amostra submetida à temperatura de 500ºC por 1000h 50
5.4 Comparativo entre os pontos de microdureza da linha 01 referente a
amostra submetida a temperatura de 600ºC e exposta por 100h, 500h e
1000h
53
5.4.1 Amostra submetida à temperatura de 600ºC por 100h 55
5.4.2 Amostra submetida à temperatura de 600ºC por 1000h 59
5.5 Comparativo entre os pontos de microdureza da linha 01 referente a
amostra submetida a temperatura de 700ºC e exposta por 10h, 100h, 500h e
1000h
61
5.5.1 Avaliação da região de enchimento e acabamento com E 505 da
amostra submetida à temperatura de 700ºC
61
5.5.2 Amostra submetida à temperatura de 700ºC por 10h 62
5.5.3 Amostra submetida à temperatura de 700ºC por 100h 65
5.5.4 Amostra submetida à temperatura de 700ºC por 500h 66
iv
5.5.5 Amostra submetida à temperatura de 700ºC por 1000h 67
6. Conclusões
69
7. Referências Bibliográficas
71
8. Anexos
76
v
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - (a) Carboneto do tipo MC presente numa liga endurecível por
γ
’.
Aumento de 4900X (b) micrografia feita no MES mostra carbonetos precipitados na
matriz e contornos de grão, partículas em bloco e precipitados nos contornos de
grão são carbonetos do tipo MC e
M
23
C
6
..........................................................................................................................10
FIGURA 2 – Carboneto, formato diamante, MC cercado por carbonetos do tipo
M
23
C
6
..........................................................................................................................11
FIGURA 3 - Carbonetos M
23
C
6
e M
6
C em Inconel 625..............................................12
FIGURA 4 - Micrografia mostrando a interface entre o revestimento de inconel 625 e
o tubo A-213 T9 (9Cr-1Mo) (PÉREZ, 2005)...............................................................13
FIGURA 5 - Micrografia em microscópio eletrônico de transmissão dos precipitados
γ
’ numa superliga a base de níquel envelhecida à 704°C (fotos a e b) e envelhecidas
à 760ºC (fotos c e d) por 1000 e 4000h (ZHAO, 2003)............................................. 15
FIGURA 6 – Evolução da fase
γ
’ em função de sua coerência. (PINHO, 2001)........16
FIGURA 7 - Diagrama de fases Ni-Al (STOLLOF, 1990)...........................................17
FIGURA 8 – Diagrama ternário de fases isotérmico em liga Ni-Cr-Mo (GOZIAN,
1991)..........................................................................................................................17
FIGURA 9 - Microestrutura do passe raiz e EDS de precipitado (PÉREZ,
2005)..........................................................................................................................19
FIGURA 10 – Diagrama esquemático da evolução microestrutural das superligas de
níquel (SMITH, 1993).................................................................................................20
vi
FIGURA 11 – Diagrama esquemático do desenvolvimento das superligas de níquel
(SMITH, 1993)............................................................................................................21
FIGURA 12 – Comprimento total da trinca versus o tamanho do grão para mostrar o
efeito da microtrinca na liga 718.................................................................................24
FIGURA 13 – Procedimento de soldagem.................................................................26
FIGURA 14 – Corpo de prova como recebido............................................................27
FIGURA 15 – Retirada das amostras.........................................................................28
FIGURA 16 – Impressões de Microdureza.................................................................29
FIGURA 17a – Macrografia da amostra 500°C/100h mostrando as
regiões........................................................................................................................31
FIGURA 17b – Identificação das linhas de
microdureza................................................................................................................31
FIGURA 18 – Perfil de microdureza da região de revestimento da amostra sem
exposição à temperatura............................................................................................33
FIGURA 19 – Perfil de microdureza da amostra 500°C/1000 horas nas linhas 01, 02
e 03.............................................................................................................................34
FIGURA 20 - Comparativo de microdureza da linha 01 da amostra submetida à
500°C..........................................................................................................................35
FIGURA 21 – Comparativo de microdureza da linha 02 da amostra PÉREZ (2005)
material sem exposição à temperatura......................................................................36
FIGURA 22 – Perfil de dureza de um Inconel 718 soldado em condição de
envelhecimento..........................................................................................................36
vii
FIGURA 23 – Micrografia do passe raiz de Inconel 625 na amostra submetida à
500°C por 10 horas, presença de trinca. (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).......................................................................................................................38
FIGURA 24 - Micrografia pelo MEV mostrando a interface entre o material Inconel
625 e o material de base da amostra 500°C por 10 horas, (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).........................................................................................39
FIGURA 25 – Micrografia do passe raiz de Inconel 625 na amostra submetida à
500°C por 100 horas, presença de trinca, aumento 100X. (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).........................................................................................40
FIGURA 26 - Resultado de EDX realizado na trinca. (a) Micrografia pelo MEV
mostrando a área em que foi realizado o EDX (b) Resultado do EDX.......................40
FIGURA 27- Diagrama adpatado de Schaeffer e Delong..........................................41
FIGURA 28 - Micrografia por MEV mostrando a continuação da trinca apresentada
na figura 26 com a presença de precipitados. (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).........................................................................................42
FIGURA 29 - Micrografia do passe 2 e o depósito de solda E-505 da amostra
submetida à 500°C por 100 horas, presença de trinca. Aumento de 200X (Ataque
eletrolítico, 6V e 15s)..................................................................................................43
FIGURA 30– Micrografia por MEV mostrando a diferença de material e de
microdureza entre o material E-505-15 e o Inconel 625 na amostra submetida à
500°C por 100 horas. (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético)..............44
FIGURA 31– Resultado de EDX realizado nos pontos 09 e 10. a) ponto 09 e b) ponto
10................................................................................................................................44
FIGURA 32 – Diagrama adaptado de Schaeffler e Delong, pontos 09 e 10 (Rostfria
1983 e Pérez 2005)...................................................................................................45
FIGURA 33 – Micrografia do passe raiz de Inconel 625 na amostra submetida à
500°C por 500 horas, presença de trinca. Aumento 50X (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).........................................................................................46
viii
FIGURA 34 – Micrografia do passe raiz de Inconel 625 na amostra submetida à
500°C por 500 horas, presença de trinca. Aumento 50X (Ataque eletrolítico)...........47
FIGURA 35 - Micrografia mostrando a interface entre a almofada de Inconel 625 e o
material base. Aumento 500X (Ataque eletrolítico, 6V por 15s).................................47
FIGURA 36 - Resultado de EDX realizado nos pontos 19 e 20 da linha 01 a) ponto
19 e b) ponto 20.........................................................................................................48
FIGURA 37 - Micrografia na linha 5 do material base, A 213 T-9, e depósito de solda
E-505 na amostra submetida à 500°C por 500 horas. Aumento 50X (Ataque
eletrolítico, 6V por 15s)...............................................................................................49
FIGURA 38 - Micrografia na linha 4 na região da almofada de Inconel 625 na
amostra submetida à 500°C por 500 horas, porosidade. Aumento 50X (Ataque
eletrolítico, 6V por 15s)...............................................................................................49
FIGURA 39 - Micrografia da interface entre a almofada de Inconel 625 e o material
base.na amostra submetida à 500°C por 1000 horas, presença de trinca. Aumento
200X (Ataque eletrolítico, 6V por 15s)........................................................................50
FIGURA 40 - Micrografia na amostra submetida à 500°C por 1000 horas na região
da almofada de Inconel 625. a) próxima a linha 04, aumento 200X e b) próximo a
linha 05, aumento 50X, porosidades. (eletrolítico, 6V por 15s)..................................51
FIGURA 41 – Micrografia por MEV da região de passe raiz com Inconel 625 na
amostra submetida à 500°C por 1000 horas, presença de trinca entre os pontos 18 e
19 da linha 01de microdureza. (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).......................................................................................................................51
FIGURA 42– Resultado de EDX realizado no ponto 18, ponto 19 e na trinca da linha
01. a) ponto 18, b) ponto 19 e c) trinca......................................................................52
FIGURA 43– Micrografia da região de passe raiz com Inconel 625 na amostra
submetida à 500°C por 1000 horas, presença de micro trincas. Aumento 50X
(Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).......................................................................................................................53
ix
FIGURA 44 – Comparativo de microdureza da linha 01 da amostra submetida à
600°C..........................................................................................................................53
FIGURA 45 - Micrografia da região Interface entre o Inconel 625 e o E-505 na
amostra submetida à 600°C por 100 horas, presença de micro trincas. Aumento 50X
(Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético)..................................................55
FIGURA 46 – Micrografia da região de passe raiz com Inconel 625 na amostra
submetida à 600°C por 100 horas, 500°C por 1000 horas e 500°C por 500 horas
com presença de micro trincas. Aumento 50X (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).........................................................................................56
FIGURA 47 - Micrografia da região almofada de Inconel 625 na amostra submetida à
600°C por 100 horas, presença porosidades. Aumento 100X (Ataque com o
reagente HCl+HNO3+ácido acético)..........................................................................56
FIGURA 48 – Identificação da região de interface entre a solda raiz e a solda de
revestimento Inconel 625 analisada via EBSD na amostra submetiuda à 600°C por
100 horas, presença de porosidades.........................................................................57
FIGURA 49 – Mapa de qualidade do EBSD da região de interface entre o passe raiz
e o revestimento da amostra 600°C popr 100 horas..................................................57
FIGURA 50 – Mapa de qualidade do EBSD da região de interface entre o passe raiz
e o revestimento da amostra 600°C popr 100 horas..................................................58
FIGURA 51 – Microscopia na interface entre o passe raiz e o revestimento da
amostra 600°C/1000 horas........................................................................................59
FIGURA 52 – Linha 01 de microdureza da amostra..................................................60
FIGURA 53 - Comparativo de microdureza da linha 01 da amostra submetida à
700°C..........................................................................................................................61
x
FIGURA 54 - Micrografia diferença de interpasses e tipo de material na amostra
submetida à 700°C por 10 horas, presença micro trincas. Aumento 50X (Ataque com
o reagente HCl+HNO3+ácido
acético........................................................................................................................63
FIGURA 55 - Micrografia da interface entre Passe raiz de Inconel 625 e Passe de
enchimento, linha 1, na amostra submetida à 700°C por 10 horas, presença micro
trincas. Aumento 50X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).......................................................................................................................63
FIGURA 56 - Micrografia da região de almofada de Inconel 625 próxima ao ponto de
microdureza da linha 04 na amostra submetida à 700°C por 10 horas, presença
micro trincas. Aumento 200X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).......................................................................................................................64
Figura 57 - Micrografia mostrando porosidade na amostra submetida à 700°C por 10
horas. a) porosidade na almofada de Inconel 625, Aumento 50X, b) porosidade no
final da almofada de Inconel 625, Aumento 50X, c) pequena porosidade na almofada
de Inconel 625 próximo ao material d base, Aumento 100X. (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético)........................................................................................64
FIGURA 58 - Micrografia do depósito de solda e impressões de microdureza da linha
02 na amostra submetida à 700°C por 100 horas, presença micro trincas. Aumento
50X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético)..........................................65
FIGURA 59 - Micrografia da região de depósito de solda de Inconel 625+E-505,
impressões de microdureza da linha 01 na amostra submetida à 700°C por 100
horas. Aumento 50X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).......................................................................................................................66
FIGURA 60 - Micrografia da região de depósito de solda raiz de Inconel 625 e o
revestimento mostrando os pontos analisado via EDX na amostra submetida à
700°C por 100 horas. Aumento 50X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).......................................................................................................................66
FIGURA 61 - Micrografia da região de Enchimento com depósito de solda E-505,
impressões de microdureza da linha 03 na amostra submetida à 700°C por 1000
xi
horas, presença de micro trincas. Aumento 50X (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).........................................................................................67
FIGURA 62 - Micrografia da região de almofada e passe raiz de Inconel 625.
Presença de microtrincas nas amostra submetida à 700°c por 1000
horas...........................................................................................................................68
xii
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - Funções dos elementos em superligas .................................................07
TABELA 2 - Fases que podem se formar nas ligas de níquel....................................08
TABELA 3 - Diferença de diâmetro atômico entre os elementos de solução sólida
com o níquel...............................................................................................................09
TABELA 4 – Superligas e suas aplicações à altas temperaturas..............................23
TABELA 5 - Composição química dos matérias utilizados em tubos de fornos (% em
peso)...........................................................................................................................28
TABELA 6 – Identificação das amostras....................................................................28
TABELA 7 – microdureza média das regiões de solda E-505-15, interface e Inconel
625 da amostra 500°C...............................................................................................37
TABELA 8 – Resultado de EDX realizado na trinca da amostra 500°C/100h na região
entre passe raiz e E505..............................................................................................41
TABELA 9 – Resultado de EDX realizado nos pontos de microdureza 09 e 10 da
linha 01 de microdureza da amostra 500°C por 100 horas........................................45
TABELA 10 – Resultado de EDX realizado nos pontos de microdureza 19 e 20 da
linha 01 da amostra 500°C por 500 horas..................................................................50
TABELA 11 – Resultado de EDX realizado nos pontos de microdureza 18 e 19 e da
trinca na linha 01 da amostra 500°C por 1000 horas.................................................52
TABELA 12 – Microdureza média das regiões de solda E-505-15, interface e Inconel
625 da amostra 600°C...............................................................................................54
xiii
TABELA 13 – Identificação das fases na análise via EBSD da amostra 600°C por
100 horas na região de interface entre o passe raiz e o revestimento de Inconel
625..............................................................................................................................58
TABELA 14 – EDX nas regiões raiz e revestimento da amostra 600°C por 1000
horas..........................................................................................................................59
TABELA 15 – EDX ao longo da linha 01 de microdureza da amostra 600°C por 1000
horas...........................................................................................................................60
TABELA 16 – Microdureza média das regiões de solda E-505-15, interface e Inconel
625 da amostra 700°C...............................................................................................62
TABELA 17 – EDX nas regiões raiz e revestimento da amostra 700°c por 500
horas...........................................................................................................................67
TABELA 18 – Resumo da microdureza da linha 01 das amostras submetidas à
temperatura de 500°C................................................................................................77
TABELA 19 – Microdureza da linha 01 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 10 horas....................................................................................................78
TABELA 20 – Microdureza da linha 02 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 10 horas....................................................................................................79
TABELA 21 – Microdureza da linha 03 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 10 horas....................................................................................................80
TABELA 22 – Microdureza da linha 04 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 10 horas....................................................................................................81
TABELA 23 – Microdureza da linha 05 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 10 horas....................................................................................................82
TABELA 24 – Microdureza da linha 01 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 100 horas..................................................................................................83
TABELA 25 – Microdureza da linha 02 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 100 horas..................................................................................................84
xiv
TABELA 26 – Microdureza da linha 03 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 100 horas..................................................................................................85
TABELA 27 – Microdureza da linha 04 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 100 horas..................................................................................................86
TABELA 28 – Microdureza da linha 05 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 100 horas..................................................................................................87
TABELA 29 – Microdureza da linha 01 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 500 horas..................................................................................................88
TABELA 30 – Microdureza da linha 02 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 500 horas..................................................................................................89
TABELA 31 – Microdureza da linha 03 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 500 horas..................................................................................................90
TABELA 32 – Microdureza da linha 04 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 500 horas..................................................................................................91
TABELA 33 – Microdureza da linha 05 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 500 horas..................................................................................................92
TABELA 34 – Microdureza da linha 01 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 1000 horas................................................................................................93
TABELA 35 – Microdureza da linha 02 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 1000 horas................................................................................................93
TABELA 36 – Microdureza da linha 03 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 1000 horas................................................................................................94
TABELA 37 – Microdureza da linha 04 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 1000 horas................................................................................................94
TABELA 38 – Microdureza da linha 05 da amostra submetidas à temperatura de
500°C por 1000 horas................................................................................................95
xv
TABELA 39 – Microdureza da linha 05 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 1000 horas................................................................................................95
TABELA 40 – Microdureza da linha 01 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 100 horas..................................................................................................96
TABELA 41 – Microdureza da linha 02 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 100 horas..................................................................................................96
TABELA 42 – Microdureza da linha 03 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 100 horas..................................................................................................97
TABELA 43 – Microdureza da linha 04 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 100 horas..................................................................................................97
TABELA 44 – Microdureza da linha 05 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 100 horas..................................................................................................98
TABELA 45 – Microdureza da linha 01 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 500 horas..................................................................................................98
TABELA 46 – Microdureza da linha 02 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 500 horas..................................................................................................99
TABELA 47 – Microdureza da linha 01 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 1000 horas................................................................................................99
TABELA 48 – Microdureza da linha 02 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 1000 horas..............................................................................................100
TABELA 49 – Microdureza da linha 03 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 1000 horas..............................................................................................100
xvi
TABELA 50 – Microdureza da linha 04 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 1000 horas..............................................................................................101
TABELA 51 – Microdureza da linha 05 da amostra submetidas à temperatura de
600°C por 1000 horas..............................................................................................101
TABELA 52 – Resumo da Microdureza da linha 01 da amostra submetidas à
temperatura de 700°C horas....................................................................................102
TABELA 53 – Microdureza da linha 02 da amostra submetidas à temperatura de
700°C por 10 horas..................................................................................................103
TABELA 54 – Microdureza da linha 03 da amostra submetidas à temperatura de
700°C por 10 horas..................................................................................................103
TABELA 55 – Microdureza da linha 04 da amostra submetidas à temperatura de
700°C por 10 horas..................................................................................................104
TABELA 56 – Microdureza da linha 05 da amostra submetidas à temperatura de
700°C por 10 horas..................................................................................................104
xvii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
API – American Petroleum Institute
ASTM – American Society for Testing and Materials
AWS – American Welding Society
CCC – Cúbico de Corpo Centrado
CFC – Cúbico de Face Centrada
EBSD – Electron Backscattering Diffraction
EDX – Energy-dispersive X-ray Spectroscopy
eV – Electron Volt
FCC – Face-Centered Cubic (Cúbico de Face Centrada)
HAZ – Heat Affected Zone
HCP – hexagonal Close-Packed
MB – Material Base
MEV – Microscopia Eletrônica de Varredura
TTT – Time Temperature Transformation Diagram ( Diagrama Tempo-Temperatura-
Transformação)
xviii
LISTA DE SÍMBOLOS
Al – Alumínio
C – Carbono
Cr – Cromo
Cu – Cobre
Fe – Ferro
HV – Hardeness Vickers (Dureza Vickers)
Mg - Magnésio
Mo – Molibdênio
Nb – Nióbio
Ni – Níquel
Ta - Tântalo
Ti – Titânio
Zn - Zinco
V – Vanádio
W – Tungstênio
% - Percentagem
γ - Fase Gama
γ’ – Fase Gama Linha
γ” – Fase Gama Duas Linhas
η - Fase Eta
σ - Fase Sigma
µm – Micrômetro (unidade de comprimento)
δ - Fase Delta
xix
1
1. INTRODUÇÃO
Os procedimentos para a união de tubos dos fornos de destilação
empregados no transporte de petróleo, confeccionados em ligas resistentes ao calor
e à corrosão, são hoje um desafio tecnológico para as unidades petrolíferas. Este
assunto envolve o conhecimento de metalurgia física e de propriedades mecânicas
do material que visa a sua aplicação continuada nas atividades de substituição e
reparos de tubos como também o seu custo perante a importância da questão
econômica.
No caso de tubos de fornos, o desafio é maior devido ao regime de
escoamento do petróleo ser multifásico, com altas velocidades e altas temperaturas,
propiciando taxas de corrosão e erosão críticas para os materiais e de difíceis
avaliação e caracterização.
Atualmente, no Brasil, existem quatro linhas de estudo de materiais a
serem empregados nos tubos dos fornos de destilação de petróleo que apresentam
uma corrosão específica: a corrosão naftênica. Os materiais em estudo são: tubos
9Cr-1Mo + deposição de Al, tubos 9Cr-1Mo + deposição de Nb (Nb+Al+Mo), tubos
colaminados em 9Cr-1Mo + Clad aço resistente e tubos 9Cr-1Mo + Clad weld
overlay de aço resistente (Eckstein).
A corrosão naftênica que tanto ataca os materiais das unidades de
destilação de petróleo é derivada dos ácidos naftênicos que promovem um processo
agressivo caracterizado pela ausência de produto de corrosão e que sofre
influências da velocidade e da turbulência do fluxo do petróleo, da temperatura, do
tipo de petróleo e do teor de Cromo e Molibdênio na liga. O elevado índice de acidez
naftênica do nosso petróleo é um dos motivadores da ampliação da pesquisa em
busca de novos materiais. Esses materiais têm como principal característica a
presença de Molibdênio em solução sólida na sua matriz.
A aplicação estudada dos tubos 9Cr-1Mo + deposição de Al vem sendo
para que se obtenha uma condição específica para a sua utilização em fornos e
eficiência no emprego, quanto à resistência as intempéries em que é submetido no
meio de trabalho. Esse material surge como uma alternativa de utilização quando
comparado ao aço inoxidável austenítico com adição de Molibdênio, pois não é tão
suscetível a formação de precipitados de carbono na temperatura de trabalho, os
2
quais diminuem a resistência à corrosão e aumentam o risco de falha durante a
operação.
No entanto, há limitações quanto à deposição de Alumínio no tubo de
9Cr-1Mo. Esta limitação está baseada na restrição do equipamento de revestimento
de alumínio em não poder fazer a deposição nos tubos com comprimento superior a
20 metros.
Com o objetivo de viabilizar o procedimento de deposição de Al e
tornar o processo economicamente viável, trechos menores que 20 metros do tubo
de 9Cr-1Mo são unidos por solda. Isto significa que o procedimento de soldagem
deve garantir que a solda depositada mantenha propriedades suficientes para
resistir à corrosão naftênica e às altas temperaturas em sua vida útil no forno de
destilação.
Neste trabalho, a refinaria de petróleo Replan da empresa Petrobrás
forneceu um corpo de prova com as características do material citado no parágrafo
acima correspondendo a uma seção soldada do tubo de 9Cr-1Mo de especificação
ASTM A-213 Grade T9 do forno de destilação. Nas soldas aplicadas na união dos
tubos foram utilizados os consumíveis de Inconel 625 (ER-NiCrMo-3 e E-NiCrMo-3)
e E-505-15. Na fabricação do corpo de prova a seqüência de deposição do metal de
solda foi dada da seguinte forma: depósito de uma almofada de Inconel 625 (E-
NiCrMo-3) nas extremidades usinadas no tubo, depósito de passe raiz e primeiro
passe de enchimento com Inconel 625 (ER-NiCrMo-3) e acabamento com o E-505-
15.
Um dos grandes problemas do depósito de solda é a presença de
micro trincas que podem comprometer a integridade da união dos tubos reduzindo
sua vida útil. O surgimento dessas micro trincas decorre de diversos fatores que
merecem estudo.
Um estudo anterior no corpo de prova fornecido pela Petrobrás foi feito
por Pérez, 2005, que caracterizou as fases presentes na solda de Inconel 625 e de
E-505-15 no material como recebido.
O propósito deste trabalho é identificar a evolução de trincas e estudar as
fases presentes no metal de solda depositado na união de tubos ASTM A-315 Grade
T9 na faixa de temperatura de operação de fornos (500°C à 700°C). Além disso,
analisam-se a influência da composição química e dos subseqüentes passes de
soldagem quanto ao comportamento da trinca.
3
2. OBJETIVOS
Os objetivos deste trabalho são:
Continuar a pesquisa na zona de solda do tubo 9Cr-1Mo iniciada por
PÉREZ (2005) com material como recebido;
Identificar a evolução de trincas presentes no metal de solda
depositado na união de tubos ASTM A-213 T9 na faixa de temperatura de operação
de fornos (500°C à 700°C);
Estudar as fases presentes neste metal de solda após a exposição à
faixa de temperaturas (500°C à 700°C).
4
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Histórico de Utilização do Níquel e Ligas de Níquel
O níquel tem feito várias contribuições para a nossa sociedade, seja em
formato elementar, seja como elemento ligado a outros materiais. A sua
denominação veio de A. F. Cronstedt que, no século XVIII, servindo ao
Departamento Sueco de Minas, trabalhou cinco anos com minérios e que finalmente
conseguiu separar e identificar um novo elemento que ele chamou de níquel
(MANKINS,1990).
Chapeados de níquel, cunhagem e prata alemã foram algumas das
aplicações de pequenas quantidades de níquel produzido durante a segunda
metade do século XIX. Inicialmente, a busca pelos minérios foi incentivada pelo
cobre que estava em procura no mercado. O problema é que minério continha níquel
e outros elementos que no processo de separação se tornava difícil em função da
presença de sulfetos e, também, pela precariedade dos processos de separação da
época (MANKINS,1990).
Na tentativa de separação desses elementos, conversores tipo Bessemer
foram explorados, mas os fumos anidridos-sulfurosos carregados tornaram o
processo impraticável. Pesquisas continuaram buscando novos caminhos para
separar o níquel do cobre. Na procura de materiais alternativos para substituir o ferro
fundido em uma unidade de refrigeração de amônia, o inventor John Gamgee
descobriu o aço níquel. Isto conduziu a combinações de outros ferros-níquel
resultando em ligas para aplicação criogênica e chapa para couragem de aço níquel
duro. (MANKINS,1990).
Os desenvolvimentos de trabalhos experimentais na América e Europa
continental convenceram governos de que as placas de aço níquel eram superiores
a outros materiais conhecidos na resistência à penetração de projéteis de
blindagem. Isto, sem dúvida, gerou um grande impulso para a produção de chapas
de níquel. Conseqüentemente, a procura do níquel para produzir chaparias para
forças navais do mundo excederia o seu fornecimento. Isto possibilitou o
aperfeiçoamento dos métodos para a produção de níquel (MANKINS,1990).
5
3.1.1 Evolução das Ligas de Níquel
O desenvolvimento significante na tecnologia do níquel pode ser vista
pela evolução do material desde 1905 com a descoberta do Monel. Esta descoberta
envolveu uma liga de níquel-cobre resistente às altas tensões, à água do mar, a
corrosão atmosférica, aos vários ácidos e as soluções alcalinas.
Outros desenvolvimentos importantes nas ligas de níquel são listados a
seguir:
− As liga de níquel-cromo, desenvolvida por Marsh, que promoveu a
descoberta da série Nimonic (NiCr+Ti) de ligas usadas em situações onde se exigia
a resistência a fluência, alta resistência mecânica e estabilidade em temperaturas
elevadas;
− O trabalho de Elwood Haynes sobre as ligas binárias Ni-Cr e Co-Cr
usados na resistência a oxidação e aplicações na resistência ao desgaste;
− O trabalho de Paul D. Merica sobre o uso do níquel no ferro fundido,
bronze e aços assim como sua significante descoberta de que o alumínio e o titânio
induziram o endurecimento por precipitação nas ligas de níquel;
− O trabalho de William A. Mudge sobre endurecimento por precipitação
na liga de Ni-Cu (K-Monel);
− A adição de ferro-cromo (70Cr-30Fe) ao níquel para criar a liga Inconel
conhecida por sua alta resistência a temperaturas elevadas, resistência a oxidação e
resistência a carbonetação;
− O trabalho desenvolvido em 1920 sobre ligas de níquel-cromo que
conduziu a descoberta da série de ligas Hastalloy, conhecida pela sua alta
resistência corrosão.;
− Nos anos 40, avanço nas ligas resistentes as temperaturas elevadas
usadas para aplicações em aeronaves que conduziu ao desenvolvimento da liga
Nimonic 80 e liga Nimonic 80A (MANKINS,1990).
Segundo ANTOLOVICH (1996) e BRADEY (1988) as superligas a base
de níquel são conhecidas desde a década de 1930, e utilizadas principalmente em
aplicações aeroespaciais e plantas de geração de energia. Estas aplicações
requerem um material com elevada resistência mecânica, boa resistência à fadiga e
à fluência, boa resistência à corrosão e capacidade de operar continuamente em
6
elevadas temperaturas. Trata-se de ligas que contém de 30% a 75 % de níquel, e
até 30% de cromo, endurecidas por solução sólida e por precipitação (GODEFROID,
2004).
3.2 Características e Microestrutura do Níquel
O níquel é um elemento que tem na sua matriz a fase austenítica, fase γ,
e estrutura cristalina cúbica de face centrada (CFC). A sua facilidade e versatilidade
de se ligar com os outros metais criam uma ampla faixa para possíveis combinações
e solubilidade entre o ferro, o cromo e o níquel (MANKINS, 1990).
O níquel pode ser endurecido basicamente por três formas, endurecido
por solução sólida, endurecido por precipitação de intermetálicos e por dispersão de
óxidos (PINHO, 2001).
O níquel sozinho quase não altera a forma das curvas dos diagrama de
transformação isotérmica de aços de médio e alto carbono, porém, em conjunto com
cromo e molibdênio, o aço com cerca de 0,40% de C tem a sua curva de
transformação isotérmica bastante modificada e com uma temperabilidade muito
aumentada. Neste caso, a transformação da austenita pela têmpera é fortemente
retardada, obtendo-se uma estrutura quase 100% de martensita (SOUZA, 1989).
3.2.1 Superligas a Base de níquel
As ligas resistentes ao calor, como, por exemplo, as superligas a base de
níquel são projetadas para serem aplicadas em ambientes com temperatura acima
de 540°C aproximadamente. Em geral elas têm uma matriz austenítica conhecida
como fase γ e contém uma larga variedade de segundas fases.
Existem basicamente dois tipos de ligas à base de níquel resistentes as
altas temperaturas, são elas: as endurecidas por solução sólida e as endurecidas
por precipitação (VOORT, 1985). As ligas endurecidas por solução sólida geralmente
são usadas na condição de recozimento. Algumas denominações são Hastelloy-X,
Inconel 600, Inconel 617, Inconel 625 etc.(GODEFROID, 2004).
As ligas resistentes ao calor geralmente apresentam fases indesejáveis
que podem ser observadas devido a variações na composição química, no
processamento ou na exposição às temperaturas elevadas (VOORT, 1985). Nas
7
Efeitos Base Fe
Base
Cobalto
Base Niquel
...........
Cr, Mo Nb, Cr, Mo Co, Cr, Fe,
Ni, W, Ta Mo, W, Ta
...........
C, W, Ni Ni
Forma Carbonetos:
...........
Ti Ti W, Ta, Ti, Mo, Nb
M7C3
.................................................................................
........ Cr Cr
M23C6
..............................................................................
...........
Cr Cr Cr, Mo, W
...........
Mo Mo, W Mo, W
...........
C, N C, N C, N
Promove precipitações gerais de carbonetos..
...........
P
Forma
γ
' Ni3
(Al,Ti).......................................................
...........
Al, Ni, Ti Al, Ti
Retarda a foprmação do hexagonal
η
(Ni3
Ti)....
...........
Al, Zr
Eleva a temperatura solvus do
γ
'...........................
........ Co
Precipitados de endurecimento e/ou Al, Ti, Nb Al, Mo, Ti(b) Al, Tio, Nb
....... W, Ta
...........
Cr Al, Cr Al, Cr
Melhora a resistência a corrosão à quente......
...........
La, Y La, Y, Th La, Th
...........
Cr Cr Cr
...........
B B
Aumenta a resistência à ruptura.............................
...........
B, Zr B, Zr B( c )
...... B, C, Zr
...... Ni3Ti
(a) Nem todos esses efeitos ocorrem em uma dada liga.
(b) Endurecimento por precipitação do Ni3Ti também ocorre se o Ni suficiente está presente
(c) Se estiver presente em grande quantidade, boretos são formados
ligas a bases de níquel, sob determinadas circunstâncias, há surgimento de
segundas fases γ onde as mais comuns são os carbonetos metálicos (MC, M
23
C
6
,
M
6
C e M
7
C
3
), a fase γ’ e a fase cúbica faces centradas (CFC) [Ni
3
(Al,Ti)] encontrada
nas superligas a base de níquel e as níquel-ferro.
Em ligas contendo nióbio ou nióbio e tântalo, a primeira fase
endurecedora é a fase γ”, de estrutura cristalina tetragonal de corpo centrada
(VOORT, 1985).
As fases consideradas indesejáveis são as fases ortorrômbica, δ, de
fórmula Ni
3
Nb, a fase tetragonal, σ, de fórmula FeCrMoNi, a fase hexagonal Laves e
a fase hexagonal compacta eta (η) de fórmula Ni
3
Ti (VOORT, 1985).
Na tabela 1 estão listados os elementos presentes em superligas
associados as suas funções.
Tabela 1 – Funções dos elementos em superligas
Fonte: STOLOFF, 1990
8
Segundo VOORT (1985) as ligas a base de níquel estão propensas à
precipitação de fases de ordem geométrica e empacotamento fechado tais como o γ’
e η.
Uma boa representação das fases que podem estar presentes nas ligas
de níquel é apresentada na tabela 2, elaborada por MANKINS (1990), diferenciando-
as pelo tipo de fase, estrutura e fórmula.
Tabela 2 – Fases que podem se formar nas ligas de níquel
Fonte: MANKINS,1990
3.3 Ligas Endurecidas por solução sólida
Os elementos cobalto, ferro, cromo, molibdênio, tungstênio, vanádio,
titânio e alumínio são todos considerados soluções sólidas endurecíveis no níquel. A
diferença existente entre esses elementos e o níquel está no diâmetro atômico que
pode variar de 1 à 13%. Esta diferença pode ser observada pela tabela 3. A
expansão do retículo cristalino ligado ao maior diâmetro atômico pode estar
relacionada com a dureza observada. Acima da temperatura de fusão 0,6 Tm, que é
a faixa de fluência à temperatura elevada, o endurecimento é dependente da difusão
de elementos como o molibdênio e o tungstênio que são endurecedores mais
efetivos (MANKINS,1990).
A composição química da liga é muito importante na determinação das
temperaturas de envelhecimento, pois os elementos que permanecem em solução
Fase Estrutura Fórmula Fase Estrutura Fórmula
γ’
CFC Ni
3
Al,
Ni
3
(Al,Ti)
M
6
C CCC ( Fe, W, Mo,
Nb, Ta)
3
C
η
HC Ni
3
Ti M
7
C
3
hexagonal Cr7C3
γ”
TCC Ni
3
Nb MN Cúbica (Ti, Nb, Zr)N
δ
ortorrômbic
a
Ni
3
Nb
µ
romboédrica (Fe,Co)7(Mo,
W)6
MC cúbica TiC; NbC;
HfC
Laves Hexagonal Fe2(Nb,Ti, Mo,
Ta)
M
23
C
6
CCC (Cr,Fe,W,M
o)
23
C
6
σ
Tetragonal FeCrMoNi
9
sólida influenciam diretamente no coeficiente de difusão e, conseqüentemente, na
estabilidade do precipitado que demora a crescer em ligas que contém cobalto,
molibdênio, nióbio, titânio e ferro (PINHO, 2001).
As ligas endurecíveis por solução sólida são comercialmente conhecidas
como ligas do tipo Hastalloy e Inconel da série 600 (PINHO, 2001).
Tabela 3 – Diferença de diâmetro atômico entre os elementos de solução sólida com o
níquel
3.4 Ligas Endurecidas por carbonetos
Nas ligas de níquel é importante ressaltar que a formação de carbonetos
deriva da reação do carbono com os outros elementos ligados ao níquel
(MANKINS,1990). O níquel, portanto, não é formador de carbonetos.
Os carbonetos mais freqüentemente encontrados nas ligas a base de
níquel são os MC, M
6
C, M
7
C
3
e M
23
C
6
, onde M é o carboneto metálico formando
elementos ou elementos (MANKINS, 1990). Esses carbonetos nas superligas
trabalhadas resistentes ao calor possuem três funções principais. A primeira função,
quando bem formado o carboneto, endurece o contorno de grão, impedindo ou
retardando o deslizamento do contorno de grão e permite o alívio de tensões. A
segunda função é a de endurecimento, ou seja, isso ocorre se um carboneto fino
estiver precipitado na matriz. Esta função é importante para as ligas a base de
cobalto, pois elas não podem ser endurecidas pelo precipitado γ’. A terceira e última
função é a de carbonetos poderem prender certos elementos que de uma certa
maneira promoveriam fases instáveis durante o serviço (VOORT, 1985).
Metal
Estrutura
cristalina
raio atômico (nm)
diferença de
diâmetro
Molibdênio CCC 0,1363 +12
Tungstênio CCC 0,1371 +13
Titânio HCP 0,1445 +9
Alumínio CFC 0,1431 +6
Ferro CFC 0,1241 +3
Cromo CCC 0,1249 +3
Cobalto HCP 0,1253 +1
Níquel CFC 0,1246 *
10
3.4.1 Carbonetos Presentes em Ligas de Níquel
3.4.1.1 Carbonetos MC
O carboneto MC é, geralmente, um grande bloco distribuído
aleatoriamente. Este carboneto possui estrutura cristalina CFC e se forma
geralmente em superligas durante a solidificação.
O tipo de carboneto MC mais freqüente é o carboneto de titânio; embora
haja outros, de menor freqüência, como os carbonetos de tântalo, nióbio e de háfnio.
Os carbonetos de titânio têm uma solubilidade com outros elementos como o
nitrogênio, zircônio e molibdênio (VOORT, 1985). Há uma ordem preferencial de
formação desses carbonetos, como ordem de partida o carboneto de maior
estabilidade são HfC, TaC, NbC e TiC. Em algumas ligas como Incoloy 901 e A286,
o filme de MC pode se formar ao longo do contorno de grão e reduzir a ductilidade.
Os carboneto do tipo TiC e HfC estão entre os metaestáveis. No carboneto MC, o
átomo M pode ser prontamente substituído por outro como (Ti,Mo)C. Este tipo de
carboneto é achado nas ligas Udimet 500, M-525 e René 77. (STOLOFF, 1990).
Em microscopia, ao observarmos a presença dos carbonetos MC nas
superligas, diferenciamos pela sua aparência que consiste em grandes partículas
globulares observáveis na superfície de polimento (VOORT, 1985).
A figura 1, a seguir, representa bem a micrografia correspondente à
descrição do carboneto MC.
Figura 1 – (a) Carboneto do tipo MC presente numa liga endurecível por γ
γγ
γ’. Aumento
de 4900X (b) micrografia feita no MES mostra carbonetos precipitados na matriz e
contornos de grão, partículas em bloco e precipitados nos contornos de grão são
carbonetos do tipo MC e M
23
C
6
Fonte: ZHAO, 2004
a)
b
)
11
3.4.1.2 Carbonetos M
23
C
6
Os carbonetos M
23
C
6
são os carbonetos mais importantes nas superligas
porque eles são formados no contorno de grão durante o envelhecimento e
aumentam a resistência do contorno de grão para balancear a dureza da matriz
(VOORT, 1985). Os carbonetos M
23
C
6
são influenciados em determinação as
propriedades mecânicas das ligas à base de níquel (MANKINS, 1990). O
envelhecimento das superligas à base de níquel e das superligas de Ni-Fe causa a
formação de carbonetos do tipo M
23
C
6
nos contornos de grão (VOORT, 1985).
Segundo STOLLOF (1990) a formação dos carbonetos M
23
C
6
geralmente
ocorre, em ligas com teores moderado e alto de Cr, durante o tratamento térmico ou
em serviço na faixa de temperatura de 760°C à 980°C. Esta situação parte da
degeneração do carboneto MC e do carbono residual na matriz.
Encontramos o carboneto M
23
C
6
usualmente em contornos de grãos, mas
também podemos encontrá-lo, ocasionalmente, ao longo de bandas de maclas,
falhas de empilhamento e na extremidade de maclas (STOLLOF, 1990).
A figura 2 representa bem a formação dos carbonetos MC e M
23
C
6.
Figura 2 – Ao centro um carboneto, formato diamante, MC cercado por carbonetos do
tipo M
23
C
6
.
3.4.1.3 Carbonetos M
6
C
Os carbonetos M
6
C também se caracterizam por blocos formados em
contornos de grão que podem ser usados para controlar o tamanho do grão. Outra
forma encontrada desse carboneto é no padrão Widsmantäntten por todas as partes
12
do grão. Este carboneto pode prejudicar a ductilidade e a resistência a ruptura
(VOORT, 1985). Eles se formam, também, em temperatura um pouco maiores que
os carbonetes M
23
C
6
, ou seja, em temperatura entre 815°C a 980°C (ROCHA, 1995).
PÉREZ (2005) em seu trabalho de caracterização de ligas de níquel
encontrou carbonetos do tipo M
6
C, com a formação de Mo
6
C, no interior dos grãos e
de M
23
C
6
, Cr
23
C
6
, nos contornos de grão do material de solda E-505. Esta formação
está registrada na figura 3.
Figura 3 – Carbonetos M
23
C
6
e M
6
C em Inconel 625
Fonte: PÉREZ, 2005
3.4.1.4 Carbonetos M
7
C
3
Os carbonetos M
7
C
3
, predominantemente Cr
7
C
3
, formam
intergranularidades e são considerados benéficos às ligas se precipitados como
partículas discretas. Eles podem causar fragilização se aglomerarem formando
contínuos filmes no contorno de grão. Esta condição ocorrerá em torno de um
período extenso de tempo à temperaturas elevadas. Eles não são muito observados
em superligas. A presença deste tipo de carboneto é comum em ligas à base de
cobalto e Nimonic 80A.
Partículas discretas de contorno de grão realçam as propriedades de
ruptura. Tempos longos de exposição de 760ºC à 980°C causarão precipitação de
carbonetos angulares e extremidades geminadas (MANKINS,1990)
A presença de alguns carbonetos foi observada em regiões de interface
entre duas ligas, Inconel 625 como depósito de solda e 9Cr-1Mo como material de
13
base, no trabalho de PÉREZ (2005). A figura 4 mostra a região com a presença de
carbonetos citados acima.
Figura 4 – Micrografia mostrando a interface entre o revestimento de inconel 625 e o
tubo A-213 T9 (9Cr-1Mo)
Fonte: PÉREZ, 2005
3.5 Ligas Endurecidas por precipitação
A precipitação é um processo que tem início pela nucleação de novas
fases através do mecanismo de difusão de soluto. Os precipitados ou partículas de
novas fases são formados a partir da matriz consumida durante a transformação.
A precipitação do γ’, Ni
3
(Al,Ti) em uma matriz de alto níquel proporciona
significante reforço para o material. Esta única fase intermetálica tem uma estrutura
CFC similar à matriz e uma constante rede tendo 1% ou muito menos desencontro
na rede com a matriz γ’ (MANKINS,1990).
O endurecimento das ligas pela precipitação γ’ é uma função do tamanho
da partícula γ’. A dureza da liga aumenta com o tamanho do grão da partícula que é
uma função da temperatura e tempo. Vários fatores contribuem para a intensidade
do endurecimento, dos quais alguns deles serão citados nos parágrafos seguintes
(MANKINS,1990).
A precipitação de γ’ da matriz supersaturada produz um aumento no
endurecimento com o aumento da temperatura de precipitação acima da
temperatura de super envelhecimento e temperatura de crescimento de grão. A
14
dureza da liga aumenta com o tamanho do grão que é uma função da temperatura e
tempo. (MANKINS,1990).
O percentual de volume do γ’ precipitado também é importante porque a
resistência à temperatura elevada aumenta com a quantidade da fase presente.
Temos como fortes formadores de precipitação γ’ os elementos alumínio, titânio,
nióbio e tântalo. À medida que o grão cresce a resistência efetiva de γ’ diminui
acima de 0,6 Tm. Para retardar o crescimento do grão, elementos podem ser
adicionados para aumentar o volume percentual de γ’ ou uma grande porção de
elementos de difusão lenta tais como nióbio ou tântalo para formar o precipitado
desejado (MANKINS,1990).
Podem ocorrer outras transformações da fase γ’ para outro precipitado
(Ni
3
X) se a liga for supersaturada em titânio, nióbio ou tântalo. Segue como exemplo
a fase meta estável γ’ rica em tântalo que pode se transformar para (Ni
3
Ti) ou η e
uma fase hexagonal compacta. A formação da fase η pode alterar as propriedades
mecânicas, sendo que o efeito da fase deve ser determinado sobre uma liga
individual base. Outro exemplo de transformação segue com o excesso de nióbio
que resulta na transformação da fase metaestável η para a fase γ’ de estrutura
tetragonal de corpo centrado e, por último, para a fase ortorrômbica Ni
3
Nb em
equilíbrio.
As fases γ’ e γ” juntas podem estar presentes nos picos de dureza, uma
vez que a transformação para o crescimento de grão, Ni
3
Nb, resulta numa
diminuição na dureza. As fases precipitadas são funções da composição química e
do tratamento térmico de exposição da aplicação em serviço (MANKINS,1990).
As ligas a base de níquel estão propensas a precipitação de fases de
ordem geométrica de empacotamento fechado γ’ e η. (VOORT, 1985)
O tamanho do grão grosseiro é um parâmetro microestrutural importante.
Tamanhos de grãos finos normalmente proporcionam propriedades superiores para
a temperatura ambiente, tais como a resistência à fadiga. O tamanho do grão
grosseiro geralmente rende melhores resistência a fluência em temperaturas
elevadas, embora inferior a outros tipos de carregamento que pode sofrer. O
tamanho do grão também afeta as precipitações de carbonetos nos contornos de
grãos (VOORT, 1985).
15
A figura 5 mostra os precipitados γ’ numa superliga a base de níquel.
Figura 5 – Micrografia em microscópio eletrônico de transmissão dos precipitados γ
γγ
γ’
numa superliga a base de níquel envelhecida à 704°C (fotos a e b) e envelhecidas à
760ºC (fotos c e d) por 1000 e 4000h (ZHAO, 2004).
3.6 Fases Presentes em Ligas Resistentes ao Calor
Todas as ligas de níquel têm uma matriz austenítica (fase γ) que é
endurecida por solução sólida e por precipitação de carbonetos. Algumas fases
serão aludidas nesse trabalho para ampliar nosso conhecimento sobre a
microestrutura dos materiais que são abordados nesta pesquisa.
3.6.1 Fase γ
γγ
γ’
A fase gama linha, γ’, de fórmula Ni
3
Al ou Ni
3
(Al,Ti) é uma super-rede que
possui estrutura ordenada do tipo L1
2
,
CFC (VOORT, 1989) e embora ocorra
substituição elementar considerável, por exemplo, cobalto e/ou cromo substituindo
parte do níquel, e o titânio substituindo uma parte do
alumínio.
O ferro pode substituir o níquel ou o alumínio. Os parâmetros de rede do γ e γ’ são
similares, resultando na coerência, que conta para os valores de γ’ como o principal
16
agente endurecedor das superligas de níquel-ferro e à base de níquel (VOORT,
1985).
O γ’ é esférico em base de níquel-ferro e em algumas das ligas antigas
com base de níquel, tais como Nimonic 80A e Waspaloy. Experimentos têm
mostrado que variações no conteúdo de molibdênio e na razão alumínio/titânio
podem mudar a morfologia do γ’. Com o aumento do desarranjo γ/γ’ ocorrem as
mudanças na seguinte ordem: esférica, globular, bloco, cuboidal. Quando o
desarranjo da rede γ/γ’ é alto, prolongada a exposição acima de 700°C causa a
formação de fases indesejáveis como a fase η e δ (VOORT, 1985). Zhao, 2004, fez
um estudo no crescimento de grão com γ’ e comportamentos das superligas a base
de níquel endurecidas por precipitação e mostra as morfologias presentes do γ’.
Um modelo de evolução microestrutural de uma fase ordenada γ’ durante
o envelhecimento foi apresentado por Grosdidier et all e PINHO (2001) com a
seqüência das formas dos precipitados em crescimento livre, figura 6.
Figura 6 – Evolução morfológica da fase γ
γγ
γ’ em função de sua coerência.
Fonte: PINHO, 2001.
A figura 7 mostra a fase γ’ no diagrama de fases Ni-Al. Esta fase é um
componente intermetálico que é estável sobre uma faixa relativamente estreita das
composições (STOLLOF, 1990 ).
Reação interfacial
Coerência
Redução da coerência
Longa distância de difusão do soluto
17
Figura 7 – Diagrama de fases Ni-Al (STOLLOF, 1990)
No estudo feito por GOZIAN, 1991, alguns diagramas de fases
isotérmicos para sistemas ternários nas ligas Ni-Cr-Mo foram elaborados. Na figura 8
abaixo é possível verificar um diagrama desse sistema com as possíveis fases
existentes quando o material é submetido a temperatura de 700°C com tempo de
exposição por 129 horas.
Figura 8 – Diagrama ternário de fases isotérmico em liga Ni-Cr-Mo
Fonte: GOZIAN, 1991.
18
3.6.2 Fase γ
γγ
γ”
A fase gama duas linhas (γ”) é constituída de uma estrutura cristalina TCC
tendo como sua composição o Ni
3
Nb. O γ” presente nas superligas a base de Ni-Fe
contendo nióbio é encontrado pela sua morfologia em forma de disco e pela sua
precipitação bem definida em relação a matriz austeníticas de [001]
γ”
║ 〈001〉
γ
e
{100}
γ”
║ {001}
γ’
. A sua importância como fase endurecedora foi conhecida com a
introdução do Inconel 718, embora tenha encontrado restrições nessa liga em
temperaturas abaixo de 700°C devido a sua instabilidade. Outras ligas endurecidas
pelo γ” são o Inconel 706 e Udimet 630 (VOORT, 1985).
A identificação da fase γ” não é fácil, técnicas especiais devem ser
utilizadas para a sua detecção, tais como a utilização da microscopia eletrônica de
transmissão (MET) com campo escuro pois a fase γ” é mais brilhante (VOORT,
1985).
3.6.3 Fase eta (η
ηη
η)
Esta fase tem uma estrutura cristalina hexagonal compacta e possui como
sua composição o Ni
3
Ti. A fase eta (η) pode ser encontrada nas ligas de duas
formas, a primeira nos contornos de grão em que se pode desenvolver como um
constituinte celular, similar a perlita, com lamelas alternadas de γ e η. A segunda
forma será intergranularmente em que surge como placas de Widmanstänten.
A fase eta pode se formar nas superligas a base de níquel, cobalto e
níquel-ferro, especialmente em quantidades com a razão de titânio/alumínio alto que
foram expostos às temperaturas elevadas (VOORT, 1985).
3.6.4 Fase Laves
A fase Laves é uma fase TCP, tetraedricamente compacta, que possui
uma estrutura cristalina MgZn
2
hexagonal com uma composição do tipo AB
2
. Essa
fase é mais comum de ser observada nas ligas a base de Fe-Ni como partículas
intergranulares grosseiras. Sendo que precipitações intergranulares podem ocorrer.
19
Geralmente, as fases TCP’s são principalmente compostas pelos
elementosNi, Cr, Mo, Co, W e Re. Infelizmente esta lista contém os elementos que
são mais eficazes em resistência conferindo para a fluência. Desta forma, qualquer
precipitação de TCP durante o serviço deve empobrecer a matriz destes elementos
e reduzir seu efeito de endurecimento sólido. Além disso, os precipitados TCP
podem delaminar na zona de fratura e a precipitação de TCP’s em altas
temperaturas é freqüentemente associada com a formação de vazios que podem
potencialmente agir como pontos de partida para a fratura (RAE E REED, 2001).
A fórmula geral da fase Laves é (Fe,Cr, Mn, Si)
2
(Mo,Ti,Nb) e os exemplos
mais típicos de serem encontrados são os Fe
2
Ti, Fe
2
Nb e Fe
2
Mo. Uma quantidade
excessiva prejudica a ductilidade em baixa temperatura, contudo as propriedades de
fluência não são grandemente afetadas (VOORT, 1985).
PÉREZ (2005) na liga de inconel 625 depositada como material de solda
no passe de raiz na união de um tubo de 9Cr-1Mo identificou a fase Laves. A figura
9 mostra a micrografia e o espectro de EDS feito sobre o precipitado no passe de
raiz com o pico elevado de nióbio e molibidênio e presença de ferro e silício que
podem indicar a presença da fase laves.
Figura 9 — Microestrutura do passe raiz e EDS de precipitado
Fonte: PÉREZ, 2005.
3.6.5 Fase Sigma (σ
σσ
σ)
A fase sigma é uma segunda fase tetragonal intermetálica
topologicamente fechada (TCP) com uma ampla faixa de composições. Várias
20
morfologias podem ser encontradas, algumas das quais são prejudiciais para as
propriedades das ligas de níquel, como em forma de placas ou presentes em
contornos de grão. Na forma de placas podem levar a formação de trincas
(STOLLOF, 1990).
3.7 Evolução Microestrutural
SIMS caracterizou a evolução microestrutural das superligas de níquel ao
longo do tempo, desde o ano de 1940, através de um diagrama esquemático que
mostra as fases e carbonetos que podem estar presentes, sejam elas desejáveis ou
não. Este diagrama é representado pela figura 10.
Figura 10 – Diagrama esquemático da evolução microestrutural das superligas de
níquel.
Fonte: SMITH, 1993.
21
SIMS, também, apresentou outro diagrama ilustrando o desenvolvimento
progressivo das superligas a base de níquel, figura 11.
Figura 11 – Diagrama esquemático do desenvolvimento das superligas de níquel.
Fonte: SMITH, 1993.
3.8 Inconel 625
A liga de inconel 625 é derivada do efeito endurecedor do molibdênio e
nióbio em sua matriz de níquel-cromo, que dispensa a necessidade de tratamento
para endurecimento por precipitação. Esta combinação de elementos também é a
responsável pela resistência superior a ampla faixa de ambientes corrosivos e
severidades incomuns, tais como a oxidação e carbonetação nas temperaturas
elevadas.
A liga de inconel 625 é uma liga de matriz endurecida por solução sólida
de ordem cúbica face centrada, CFC. A liga pode conter vários carbonetos que são
inerentes neste tipo de liga. Os carbonetos que podem ser encontrados são o MC e
M
6
C (rico em níquel, nióbio, molibdênio e carbono). O carboneto M
23
C
6
aparece em
material exposto a baixas temperaturas.
22
O efeito endurecedor que ocorre no material exposto na faixa centrada de
aproximadamente 649°C (1200°F) é devido à lenta precipitação de uma fase rica em
níquel-nióbio ou fase γ. Esta fase gradualmente se transforma para uma fase
ortorrômbida (Ni
3
Nb) quando a liga é aquecida por longos períodos na faixa de
temperatura intermediária.
Extensas investigações de estabilidade da liga 625 seguindo a exposição
por grandes períodos na faixa de temperatura de aproximadamente 538°C (1000°F)
à 982°C (1800°F) tem mostrado a ausência completa da fase intermetálica da faixa
de fragilização tal como a fase sigma.
As ligas a base de níquel como Hastalloy C-4 e C-276, também o Inconel
625 e 718 foram desenvolvidos para resistir a alta temperatura e a ambientes
corrosivos em turbinas a gás e plantas químicas. Estas ligas comerciais não contêm
fases topologicamente fechadas (TCP) na condição de recozido. Após a soldagem,
fases TCP como a fase sigma e fase Laves aparecem na microestrutura do metal de
solda como conseqüência da solidificação em não-equilíbrio ou após a exposição
prolongada às altas temperaturas. A presença dessas fases pode afetar as
propriedades mecânicas e de corrosão do material (Ogborn, 1995).
3.9 Solidificação da Estrutura na Solda de Superligas de níquel
A solidificação da estrutura na solda altamente ligada com as superligas à
base de níquel, cobalto e ferro é geralmente precedido de segregação de um ou
mais elementos dissolvidos durante a solidificação. Em soldas martensíticas, a
solidificação da estrutura pode se inferida pela distribuição heterogênea de
precipitados γ’. Superligas a base de níquel com baixo alumínio e titânio são
considerados de fácil soldabilidade (HUPPI).
A tabela 4 é uma lista razoável de ligas que têm encontrado aplicações
como materiais para altas temperaturas e que têm demonstrado algum grau de
soldabilidade (LINGENFELTER).
23
Tabela 4 – Superligas e suas aplicações à altas temperaturas.
Fonte: LINGENFELTER
3.9.1 Efeito da soldagem sobre o funcionamento e propriedades
Os ciclos térmicos introduzidos no processo de soldagem podem
significantemente alterar as propriedades físicas dos materiais de bases na região
de solda. O calor da soldagem pode resultar em solubilização de precipitados de
endurecimento como a fase delta ou os carbonetos, que definem a resistência, a
ductilidade, a resistência a corrosão, o tamanho de grão ou outras propriedades do
material. Temperaturas imediatamente adjacentes à solda alcançarão e excederão a
temperatura de recristalização, resultando no crescimento do grão e eliminação do
trabalho de deformação retido de tratamento termomecânico (LINGENFELTER).
24
A interação da liga com o processo de soldagem pode introduzir micro e,
em alguns casos, macro trincas no metal de base, na solda ou após o tratamento
térmico subseqüente. Variáveis como o tamanho de grão, a composição química e
nível de tensão têm ligação a sensibilidade dos materiais para a trinca no metal de
base.
Para a fissura ocorrer o ciclo térmico deve permitir endurecimento
suficiente para que a tensão imposta possa causar a trinca. A raiz do problema de
trinca por fragilização do ponto de vista metalúrgico é a precipitação γ’. A
soldabilidade é dependente da faixa e quantidade de precipitação γ’ (THOMPSON).
Infelizmente a ZAC não pode ser protegida das trincas de fragilização
como o metal de base. O processo de soldagem produz ciclos térmicos invariáveis
na ZAC que adiciona alguns constituintes de fragilização dentro da solução. Durante
o resfriamento ou reaquecimento esses constituintes podem re-precipitar,
fragilizando e produzindo condições suscetíveis para a trinca (THOMPSON).
Um dos parâmetros que afetam a segregação da trinca é o tamanho do
grão. O tamanho de grão grande promove a segregação de trinca, isto pode ser
observado pela figura 12 (LINGENFELTER).
Figura 12 – comprimento total da trinca versus o tamanho do grão para mostrar o
efeito da microtrinca na liga 718.
A segregação das trincas é sensível à quantidade e localização dos
precipitados de segunda fase. O tamanho dos precipitados na zona afetada pelo
calor (ZAC) assim como a localização relativa para a posição do contorno de grão
muda durante o ciclo térmico de soldagem. Os precipitados, especialmente aqueles
suscetíveis a segregação constitucional, dissolvem durante o ciclo térmico
(LINGENFELTER).
25
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Materiais
4.1.1 Material para estudo
Neste trabalho a refinaria de petróleo Replan da empresa Petrobrás
forneceu um corpo de prova correspondendo a uma seção soldada do tubo de 9Cr-
1Mo de especificação ASTM A-213 grade T9 utilizado no forno de destilação.
4.1.2 Equipamentos para Ensaios Metalográficos
• Lixadeira
• Politriz
• Microscópio Ótico
• Microscópio Eletrônico de Varredura
• Máquina Fotográfica Digital
• Difratômetro
4.1.3 Equipamento para Tratamento Térmico
• Forno de Mufla
4.2 Metodologia
4.2.1 Material como recebido
O tubo com a especificação ASTM A-213 T9 foi soldado pela Replan
especialmente para o estudo a ser aplicado sobre o seu material. O procedimento de
soldagem segue as normas e padrões estabelecidos pelo fornecedor do material e
26
as exigências cabíveis ao procedimento de soldagem. Os passos do procedimento
de soldagem do tubo foram executados conforme a descrição e figura 13 abaixo:
• Passo 1 - O material é constituído de um tubo de metal base 9Cr-1Mo
e uma camada de alumínio.
• Passo 2 – Nessa etapa foi usinado o chanfro e a extremidade interna
que possuía uma profundidade de 2,5mm e comprimento de aproximadamente
30mm.
• Passo 3 - Na extremidade usinada foi feito um depósito de solda,
aplicado pelo processo ER (Eletrodo revestido), fazendo uma almofada de Inconel
625, utilizando eletrodo E-NiCrMo-3.
• Passo 4 -O passe raiz (PR) e o primeiro passe de enchimento (P
1
)
foram realizados também com Inconel 625, mas com a vareta ER-NiCrMo-3 pelo
processo TIG.
• Passo 5 - Os passes de enchimento (P
2
e P
3
) e acabamento (P
4
, P
5
,
P
6
, P
7 e
P
8
) foram executados utilizando o processo ER com o eletrodo E-505-15.
Nas etapas de enchimento e conclusão da soldagem a temperatura de interpasses
foi controlada.
Figura 13 – Procedimento de Soldagem do tubo 9Cr-1Mo
Passo 1
Passo 2
Passo 3
Passo 4
Passo 5
PR
P
1
Inconel
P
2
P
3
P
4
e
P
5
P
6
P
7
e P
8
27
Após a execução de soldagem foi aplicado um tratamento térmico para
alívio das tensões numa temperatura na faixa de 700°C - 750°C por um período de
02 horas aproximadamente.
No recebimento do material o tubo, após inspeção visual, não
apresentava qualquer tipo de revestimento e sua condição superficial se mostrava
sem sinais de corrosão ou erosão. Este fato pode ser observado na figura 14.
Figura 14 - Corpo de prova como recebido
Do tubo foram extraídas 12 amostras conforme a figura 15.
Figura 15– Retirada das amostras
Para a realização dos ensaios metalográficos as 12 amostras foram
embutidas a frio em resina acrílica, seguidas de um polimento com papel de
carboneto de silício, em granulometria decrescente até 1200, seguido de um
polimento com pasta de diamante com granulometria de 6µm a 0,25 µm. Todas as
amostras assim preparadas foram submetidas ao ataque químico.
28
As composições químicas material de base (tubo) e consumíveis (E-
NiCrMo-3, ER-NiCrMo-3 e E-505-15) são apresentadas na tabela 5 abaixo.
Tabela 5 – Composição química do tubo e dos consumíveis (% em peso)
Quando a faixa de variação do elemento não for citada significa que os teores inseridos
na tabela são os máximos.
4.2.2 Tratamento Térmico
Para simular as condições de operação do tubo no forno de destilação as
amostras foram submetidas ao tratamento térmico de envelhecimento. Para isso
foram inseridas num forno de mufla por um período de 10, 100, 500 e 1000 horas
em temperaturas de 500, 600 e 700°C sendo resfriadas ao ar após a exposição.
A distribuição das amostras para o tratamento térmico é melhor
representada na tabela 6 abaixo que relaciona as suas identificações.
Tabela 6 – Identificação das amostras.
C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb+Ta Fe Ti Al Cu Outros
Tubo
0,12 0,63 0,51 0,02 0,00 8,30 0,93 bal
E-NiCrMo-3
0,10 0,75 1,00 0,03 0,20 20-23
8,00-
10,00
55
Mín.
3,15-
4,15
7,00 0,50 0,50
ER-NiCrMo-3
0,10 0,05 0,50 0,02 0,02 20-23
8,00-
10,00
58
Mín.
3,15-
4,15
5,00 0,40 0,40 0,50 0,50
E-505-15
0,10 0,90 1,00 0,04 0,03
8,00-
10,5
0,85-
1,20
0,40 bal 0,75
Temperatura Temperatura Temperatura
10h 10h 10h
100h 100h 100h
500°C 600°C 700°C
500h 500h 500h
1000h 1000h 1000h
Tempo de
exposição
Tempo de
exposição
Tempo de
exposição
29
4.2.3 Medida de Microdureza
Foram realizadas medidas de microdureza Virckes (HV) na superfície das
amostras com as impressões cruzando as diferentes áreas, material de base (tubo
ASTM A-313 T9) e depósitos de solda (E-NiCrMo-3, ER-NiCrMo-3 e E-505-15),
conforme a Figura 16. O equipamento utilizado para a medição de microdureza foi o
“Shimadzu Micro Hardness Tester” série HVM-2.
Figura 16 – Impressões de Microdureza
4.2.4 Aplicação da Técnica de EDX
Foi aplicado a técnica da EDX, Energia dispersiva de raios-X, para a
determinação qualitativa da composição química do material. O EDX pode
quantificar a maioria dos elementos metálicos, havendo limitações na quantificação
dos elementos Carbono e Nitrogênio. Esta quantificação decorre da incidência de
um feixe de elétrons na superfície da amostra que desloca os elétrons das camadas
eletrônicas externa emitindo raios-X que são quantificados por um detector.
4.2.5 Metalografia por Microscopia Ótica (MO)
Após a preparação metalográfica convencional das amostras foi realizado
ataque químico com a solução de 15mL de HCl + 10 mL de Ácido Acético + 10 mL
de HNO3 com tempos que variaram entre 4 e 10 segundos para a revelação das
microestruturas.
Impressões de microdureza (linhas 1, 2, 3, 4, 5 e 6)
Inconel 625 (E-NiCrMo-3, ER-NiCrMo-3)
E-505-15
Tubo ASTM A-213 T9
1
2
4
3
5
6
30
A caracterização microestrutural das amostrass foi realizada por MO com
ampliações entre 50X e 1000X, em microscópio ótico Olympus BX51M (equipado
com um sistema de coordenadas, que possibilita através de um vernier, a medição
da extensão da zona) acoplado com câmera fotográfica digital Evolutin LC colors,
adaptador de câmera Olympus U-TVO.5XC-2 e software Image Pro-Plus, versão 4.0.
4.2.6 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
As mesmas áreas das amostras em que foram analisadas por
microscopia ótica foram utilizadas para a caracterização microestrutual por MEV, em
microscópio Philips modelo XL-30 acoplado a um sistema de análise por energia
dispersiva de raios-X (EDX) Link analytical QX-2000, utilizando tensão de 20 kV,
“spot size” médio de 4,5 e distância de trabalho em 10mm.
4.2.7 Determinação das fases por difração de raios-X
O equipamento utilizado para as medidas de difração foi um difratômetro
Philips X’Pert com a aquisição dos dados feito pelo pacote de softwares pertencente
ao equipamento. Este pacote é composto pelos seguintes programas: X’Pert Data
Colletor, X’Pert Graphics and Identify e X’Pert Organizer.
Os parâmetros utilizados para as medidas varridas nas amostras
foram:
• Tubo de Co;
• Intervalo de varredura entre os ângulos 16º e 120º;
• Tempo por passo de 1,5s;
• Monocromador (feixe difratado)
• ∆2θ=0,010°.
Os ajustes dos picos foram realizados por meio do software Profit
versão 1.0. A base dos dados utilizada para determinar os picos das fases foi o
banco de dados contido no software PCPDFWIN. Com estes parâmetros foi
realizada a varredura no passe de raiz da solda depositada com Inconel 625 (ER-
NiCrMo-3) e no revestimento de Inconel 625 (E-NiCrMo-3).
31
1
2
4
3
5
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 Análise Preliminar
Inicialmente foi feita análise das soldas através de macrografia das
amostras que apresentavam em sua superfície impressões de microdureza. Este
procedimento seguiu o exemplo de PÉREZ (2005) que identificou as diferentes
regiões de solda em sua amostra.
Nesta macrografia é possível ver as regiões de Inconel 625 aplicado no
passe raiz, no revestimento com almofada e no segundo passe de enchimento; os
passes de enchimento e acabamento com o depósito de solda de E-505 e o material
base, A-213 T9. As figuras 17a e 17b mostram a macrografia da amostra
500°C/100h e as impressões de microdureza.
Figura 17a – Macrografia da amostra 500°C/100h mostrando as diferentes regiões.
Figura 17b – Identificação das linhas de microdureza.
Material base ASTM
213 - T9
Almofada de Inconel 625
com ER-NiCrMo-3
Raiz com Inconel 625
ER-NiCrMo-3
1° passe com Inconel 625
ER-NiCrMo-3
Enchimento e acabamento
com E-505-15
Linhas com Impressões de microdureza enumeradas de 01 à 05
32
5.2 Efeitos do Envelhecimento
Os resultados obtidos nos ensaios de microdureza nas amostras serão
apresentados a seguir diferenciado-os por temperatura de envelhecimento e/ou por
tempos de exposição à essa temperatura.
Para facilitar uma avaliação dos efeitos do envelhecimento estão
apresentadas abaixo as características microestruturais da amostra, sem exposição
à temperatura, estudada por PÉREZ (2005) onde ele constatou que:
− O revestimento de Inconel apresentou uma quantidade maior de
precipitados em função da diluição que houve com o material da tubulação. Estas
fases formadas foram identificadas como fases Laves.
− A formação das segundas fases promove a perda de elementos de liga
da matriz.
− Foi percebida a presença de algumas descontinuidades e defeitos na
junta soldada, sendo um dos defeitos mais críticos a presença de trinca na região de
interface entre o depósito do E-505 com o passe P2. Este defeito fica em uma região
de alta concentração de segundas fases identificadas como fases Laves.
− A região de interface entre o revestimento de Inconel 625 e o tubo 9Cr-
1Mo apresentou uma microestrutura martensítica, grãos excessivamente grosseiros
de ferro alfa e carbonetos.
− Tanto as soldas de enchimento como as de acabamento efetuadas
com o eletrodo E-505-15 sofreram diluição com o Ni e o Mo da solda com Inconel.
Esta diluição provocou uma mudança da microestrutura de martensítica para
austenítica ou talvez uma mistura de ambas.
− O depósito de solda de revestimento com a liga de Inconel 625, com o
intuito de fazer uma almofada para a junta da tubulação, apresentou microdureza
variando entre 200-300 HV e a contaminação com ferro atingiu valores de até 30%.
Estes dados estão na figura 18 e tabela 7.
33
Figura 18 – Microdureza da região de revestimento da amostra sem exposição à
temperatura.
Tabela 7 – Resultado da análise da composição química no ponto 15 da região de
revestimento da amostra sem exposição à temperatura.
Estes resultados ajudarão a esclarecer e identificar as mudanças
ocorridas nos materiais.
34
5.3 Comparativo entre os pontos de microdureza da Linha 01, linha central que
intercepta as regiões de solda E-505-15 e Inconel 625, referente à amostra
submetida a temperatura de 500°C e exposta por 10h, 100h, 500h e 1000h.
Na amostra submetida à temperatura de 500°C os resultados obtidos de
microdureza foram semelhantes aos resultados apresentados por PÉREZ (2005) na
amostra sem exposição à temperatura:
− Nas linhas 01, 02 e 03 de microdureza, figura 19, para a amostra
exposta por 1000 horas foi observado uma queda acentuada no valor da
microdureza ao mudarmos da região de depósito de solda do E-505 para a região de
Inconel;
Figura 19 – Microdureza da amostra 500°C / 1000 horas nas linha 01, 02 e 03.
Linha
1
Linha
2
Linha
4
Linha
3
Linha
5
6
0 5 10 15 20 25
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
Microdureza (HV)
Pontos
Amostra 500°C/1000h
Linha01
Linha02
Linha03
Inconel 625
E
-
505
35
− Nas linhas 01 e 02 das amostras expostas por 10 horas e 500 horas,
também, houve a mesma queda acentuada na região de solda do E-505 para o
Inconel, ANEXO ;
− As linhas 01, 02, 03 e 04 da amostra exposta por 100 horas apresentou
o mesmo comportamento citado acima;
− Nas linhas 04 e 05 foi identificado um valor mínimo de microdureza na
interface entre o Inconel e o material base.
Podemos observar na figura 20 os resultados obtidos para microdureza
nos seguintes aspectos:
− É visível a redução de microdureza na região de depósito de solda E-
505 à medida que o tempo de exposição do material aumenta, figura 21.
Figura 20 – Comparativo de microdureza da linha 01 da amostra submetida à 500°C
Como nos resultados de PÉREZ (2005) figura 21, nas amostras expostas
à temperatura de 500°C, figura 20, também obteve uma queda acentuada em
microdureza na região de interface entre o E-505 e o Inconel 625. Uma observação
deve ser feita na região de depósito de solda E-505 onde houve uma redução no
patamar de microdureza quando comparado com o material sem envelhecimento.
0 5 10 15 20 25 30
150
200
250
300
350
Microdureza (HV)
Pontos
L1 amostra exposta por 10 horas
L1 amostra exposta por 100 horas
L1 amostra exposta por 500 horas
L1 amostra exposta por 1000 horas
E
-
505
-
15
Inconel 625
36
Figura 21 – Comparativo de microdureza da linha 02 da amostra PÉREZ (2005) –
material sem exposição à temperatura.
RENK-KAE SHIUE (2001) et al. em seu trabalho observaram a queda
acentuada de microdureza na região de interface entre o material de 9Cr-1Mo e o
material denominado TNC-70C (liga a base de níquel). Esta região foi apontada por
ele como “soft zone” e que teve como observação a diminuição do crescimento
desta zona com o emprego do arame de solda à base de níquel.
KOU (1987) mostra o perfil de dureza de uma liga de Inconel 718 que foi
soldada em uma condição envelhecido. O abrandamento excessivo da HAZ devido a
solubilização é aparente, figura 22. A soldagem na liga à base de níquel envelhecida
pode, também, resultar em trinca em áreas adjacentes ao metal de solda.
Figura 22 – Perfil de dureza de um Inconel 718 soldado em condição envelhecido.
KOU (1987)
37
A queda no valor de microdureza apresentada nas figura 20 é semelhante
a da figura 22.
5.3.1 Avaliação da região de enchimento e acabamento com E-505
Neste trabalho, com o material submetido ao envelhecimento na
temperatura de 500°C, é percebível a redução de microdureza na região de depósito
de solda E-505 para um patamar de microdureza média de 346 HV quando exposto
por 10 horas; quando exposto por 100 horas para 340 HV; quando exposto por 500
horas para 316 HV e, finalmente, quando exposto por 1000 horas para 319 HV.
PÉREZ (2005) identificou em seu material um patamar de microdureza
para o E-505 oscilando ente 374 HV à 405 HV.
Uma das explicações para a diminuição da microdureza segundo ZHAO
(2003) é devido a diferença da faixa de crescimento dos precipitados γ‘ e do
aumento na temperatura de envelhecimento.
No depósito de solda de Inconel 625 a microdureza do material tem um
comportamento contrário ao do E-505, isto é, seu valor de microdureza aumenta
gradativamente com o tempo de exposição da amostra. A microdureza média para a
amostra exposta por 10 horas é de 216 HV; para 100 horas a microdureza é de 221
HV; 500 horas e 1000 horas é de 228 HV.
Uma melhor visualização nos valores de microdureza por região é
apresentada na tabela 7 a seguir.
Tabela 7 – microdureza média das regiões de solda E-505-15, interface e Inconel 625
da amostra 500°C.
Microdureza Média por região (HV)
Tempo de
exposição
Região E-505-15
Região de
interface
Região Inconel 625 –
1º passe e raiz
10 horas 346 187 216
100 horas 340 186 221
500 horas 316 185 228
1000 horas 319 183 228
38
5.3.2 Avaliação do Inconel 625
Os resultados das microscopias ótica (MO) e eletrônica de varredura
(MEV) revelaram a presença de trincas no depósito de solda de Inconel 625 nas
amostras. Neste trabalho foi verificado, também, a presença de trinca na interface
entre o material de Inconel 625 e E-505 e no passe de raiz feito com Inconel 625.
PÉREZ (2005), também encontrou trinca em sua amostra ao fazer a
micrografia na região de interface entre o passe de enchimento com Inconel 625,
passe 2, e o passe de enchimento com E-505-15, passe 3.
Segundo CIESLACK (1987) e DUPONT (1996) a presença de trinca em
ligas de níquel e Inconel 625 está associada a contaminação com enxofre e fósforo
de eutético tipo Laves e carboneto de Nb.
5.3.3 Amostra submetida à temperatura de 500°C por 10 horas
Na amostra submetida a 500°C por 10 horas foi evidenciada a presença
de trinca na região de Inconel 625, figura 23 abaixo.
Figura 23 – Micrografia do passe raiz de Inconel 625 na amostra submetida à 500°C
por 10 horas, presença de trinca. (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético)
Raiz
Inconel 625
39
5.3.4 Região de interface entre a almofada de Inconel 625, no
revestimento, e o material base.
Na região de material base podemos visualizar uma estrutura
martensítica. O valor de microdureza médio no material de base é de 318 HV. A
figura 24 apresenta a interface entre os materiais.
Figura 24 – Micrografia pelo MEV mostrando a interface entre o material Inconel 625 e
o material de base da amostra 500°C por 10 horas, (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).
5.3.5 Amostra submetida à temperatura de 500°C por 100 horas
Na amostra exposta por 100 horas há presença de trinca na interface
entre Inconel 625 e E-505-15.
Na região de interface entre o material de Inconel com Inconel+E-505 é
visível uma trinca, figura 25, que aparentemente possui defeitos vizinhos ao seu
contorno.
Inconel 625
Material de base
A 213 T
-
9
40
Figura 25 – Micrografia do passe raiz de Inconel 625 na amostra submetida à 500°C
por 100 horas, presença de trinca, aumento 100X. (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).
A figura 26 apresenta micrografia obtida em MEV da região de interface
entre o Inconel e o E-505. O espectro de EDX apresenta picos de Ni, Cr e Mo. Não
ficou evidenciado a presença de Nb como foi observado por PÉREZ (2005). A
composição química na região da trinca está apresentada na tabela 8.
Figura 26 – Resultado de EDX realizado na trinca. Em (a) Micrografia obtida via MEV
mostrando a área em que foi realizado o EDX e em (b) Resultado do EDX.
(a) (b)
Inconel 625
Inconel 625 + E
-
505
Inconel 625
Trinca
Ponto 17
289 HV
Ponto 16
175 HV
Ponto 18
215 HV
Inconel 625
+ E-505
Linha
41
Tabela 8 – Resultado de EDX realizado na trinca na amostra 500°C/100h na região
entre passe raiz e E505.
Resultado EDX em Peso (%)
Elemento Ponto Trinca
Mo 18,80
Cr 18,92
Fe 14,69
Ni 47,60
Fica evidenciada a redução no percentual de Ni e um aumento no Mo e
Fe. Considerando os percentuais dos elementos encontrados na trinca é possível
calcular o níquel equivalente, Ni
eq.
e o cromo equivalente, Cr
eq.
, para determinarmos
as fases presentes usando o diagrama de Schaffter-Delong na figura 27. Conforme o
diagrama a trinca com Ni
eq.
igual a 47,6% e o Cr
eq
igual a 37,72 constitui uma
estrutura austenítica.
Figura 27 – Diagrama adaptado de Schaeffler e Delong (Rostfria 1983 e Pérez 2005)
42
Nakamura et al. propuseram uma fórmula que indica o efeito dos
elementos de liga sobre a suscetibilidade à trinca, também conhecida como “strain-
age cracking”, conforme à equação a seguir:
CS = %Cr + 3,3 . (%Mo) + 8,1 (%V) – 2
Quando o valor de CS for igual ou maior do que zero, o aço pode ser
suscetível à trinca de reaquecimento, que pode ocorrer, também, em algumas ligas à
base de níquel tratadas termicamente.
O valor de CS para a trinca na amostra 500°C / 100 h é igual a 78,96;
confirmando a suscetibilidade do material à trinca.
Ao analisar a faixa de interface entre o Inconel 625 e o E-505 observa-se
que a trinca se extende também pelo contorno da interface e aumenta sua
dimensão. A figura 28 mostra a micrografia desta interface obtida em MEV. Nesta
figura percebe-se uma aglomeração de precipitados e que a trinca se propaga sob
uma região de precipitados.
Pérez (2005) fez uma avaliação preliminar de fases na interface entre o
Inconel e o E-505 no material sem envelhecimento. Ele constatou a presença de
trinca e que sua propagação se dava na região de precipitados que provavelmente
constituíam fase Laves.
Figura 28 – Micrografia por MEV mostrando a continuação da trinca apresentada na
figura 26 com a presença de precipitados. (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).
Precipitado
s
43
A figura 29 representa a imagem obtida por MO da região de localização
do defeito que possui um aspecto de pequenas trincas e porosidades entre o passe
P2 de Inconel 625 e o depósito de solda E-505. Este mesmo defeito foi observado
no trabalho de PÉREZ (2005) que evidenciou por meio de EBSD que a trinca está
localizada na interface entre os passes P2 de Inconel 625 e o de E-505 numa região
austenítica preferencialmente para o lado da região de depósito de solda E-505.
SIREESHA (2002) fala que as falhas presentes na interface de materiais
podem ser provocadas pela diferença de expansão térmica de soldas dissimilares.
Isto é um fator relevante já que em plantas petroquímicas a diferença de temperatura
na operação gera ciclos térmicos que podem provocar falhas prematuras nas juntas.
Figura 29 – Micrografia do passe 2 e o depósito de solda E-505 da amostra submetida
à 500°C por 100 horas, presença de trinca. Aumento de 200X (Ataque eletrolítico, 6V e
15s).
Os resultados de microdureza na linha 01 mostram que uma diferença
acentuada de microdureza ocorre entre os pontos 9 e 10 conforme a figura 30. Esta
região teve o valor de microdureza médio de 340 HV, sendo o ponto 09 com
microdureza de 339 HV, no entanto ao fazer a leitura de microdureza no ponto 10
verificamos uma queda significativa no seu valor, ou seja, o ponto 10 possui uma
microdureza de 176 HV.
Ao comparar a amostra nesta região com a amostra sem exposição à
temperatura analisada por PÉREZ (2005) verificamos que sua microdureza média
reduziu de 371 HV para 340 HV.
P2
–
Inconel 625 (ER
-
NiCrMo-3)
E-505-15
44
Figura 30 – Micrografia por MEV mostrando a diferença de material e de microdureza
entre o material E-505-15 e o Inconel 625 na amostra submetida à 500°C por 100 horas.
(Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
Os resultados da composição química dos pontos 09 e 10 estão na tabela
9 e na figura 31. Observamos que houve um enriquecimento de níquel e molibdênio
nesta região. O percentual de Ni e Mo contido nos dois pontos passou de 0,4% de Ni
e 0,8-1,2% de Mo para 5,0% de Ni e 2,37% de Mo no ponto 09 e para 12,1% de Ni e
3,0% de Mo no ponto 10.
Segundo HONEYCOMCE et al. (1995) e PÉREZ (2005) o níquel é um
elemento que abre o campo austenítico em aço carbono e se adicionado em uma
concentração elevada pode eliminar completamente a fase alfa (CCC), substituindo-
a por uma fase austenítica metaestável em temperatura ambiente.
Figura 31 – Resultado de EDX realizado nos pontos 09 e 10. a) ponto 09 e b) ponto 10
Ponto 9 = 339
Ponto 10 = 176
E-505-15
Inconel 625
a) b)
45
Tabela 9 – Resultado de EDX realizado nos pontos de microdureza 09 e 10 da linha 01
de microdureza da amostra 500°C por 100 horas.
Relação Microdureza x Resultado EDX em Peso (%)
Elemento
Ponto 9
Dureza 339 HV
Ponto 10
Dureza 176 HV
Mo 2,37 3,03
Cr 10,10 11,96
Fe 82,49 72,90
Ni 5,04 12,11
Considerando os percentuais encontrados nos pontos 09 e 10 é possível
calcular o níquel equivalente, Ni
eq.
, e o cromo equivalente, Cr
eq.
, para determinarmos
as fases presentes usando o diagrama de Schaffter-Delong na figura 32. Conforme o
diagrama o ponto 09 com Nieq. igual a 5,0% e o Creq. igual a 12,5 % constitui uma
região com estrutura martensítica e o ponto 10 com Nieq. Igual a 12,1% e Creq.
Igual a 14,9% constitui uma estrutura austenítica.
Figura 32 – Diagrama adaptado de Schaeffler e Delong, pontos 09 e 10.
Fonte: Rostfria (1983) e Pérez (2005)
Ponto 09
Ponto 10
46
Inconel 625
Trincas
Pelo resultado é possível afirmar que o enriquecimento do ponto 10 com o
elemento de liga Ni alterou a sua microestrutura de martensítica para austenítica
refletindo nos valores de microdureza.
5.3.6 Amostra submetida à temperatura de 500°C por 500 horas
Na amostra submetida ao envelhecimento à temperatura de 500°C e
exposta por 500 horas há presença de microtrincas,na região de Inconel 625. Nesta
amostra comparada as amostras expostas à 500°C por 10 horas e 100 horas as
trincas são mais evidentes no passe raiz com Inconel 625, figura 33.
Figura 33 – Micrografia do passe raiz de Inconel 625 na amostra submetida à 500°C
por 500 horas, presença de trinca. Aumento 50X (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).
Na figura 34 é possível observar a interface entre o passe raiz e a
almofada de Inconel 625 com a presença de microtrincas na solda raiz.
47
Figura 34 – Micrografia do passe raiz de Inconel 625 na amostra submetida à 500°C
por 500 horas, presença de trinca. Aumento 50X (Ataque eletrolítico).
Segundo Pérez (2005) os precipitados alinhados na almofada de Inconel
625 podem levar a formação de trincas.
Na figura 35 vemos a região de interface entre a solda de Inconel aplicada
no revestimento e o tubo A-213 T9, material base. Semelhante ao apresentado por
PÉREZ (2005) em sua micrografia na região de interface entre o material base, 9Cr-
1Mo, e a almofada de Inconel foi encontrada a presença de carbonetos, martensita e
ferrita.
Figura 35 – Micrografia mostrando a interface entre a almofada de Inconel 625 e o
material base. Aumento 500X (Ataque eletrolítico, 6V por 15s).
a)
b)
c)
Passe raiz
–
Inconel 625
Material base
A 213 T9
Almofada de
Inconel 625
Martensita
carboneto
s
48
Nos espectros da figura 36 e na tabela 10 que representam os pontos 19
e 20 de microdureza que ficam na interface entre o Inconel 625 e o E-505 da linha
01 é possível observar a presença de um pico elevado de Fe. O ponto 20 se
diferencia pelo Ni mais elevado.
Figura 36 – Resultado de EDX realizado nos pontos 19 e 20 da linha 01 a) ponto 19 e b)
ponto 20
Tabela 10 – Resultado de EDX realizado nos pontos de microdureza 19 e 20 da linha
01 da amostra 500°C por 500 horas.
Relação Microdureza x Resultado EDX em Peso (%)
Elemento
Ponto 19
Dureza 185 HV
Ponto 20
Dureza 229 HV
Mo 4,47 13,96
Cr 14,05 20,34
Fe 57,20 9,34
Ni 23,49 56,36
Na interface entre o material base e o depósito de solda E-505, figura 37,
foi evidenciada uma grande concentração de precipitados na região de material base
na amostra submetida à temperatura de 500°C por 500 horas.
a)
b)
49
Figura 37 – Micrografia na linha 5 do material base, A 213 T-9, e depósito de solda E-
505 na amostra submetida à 500°C por 500 horas. Aumento 50X (Ataque eletrolítico,
6V por 15s).
A figura 38 mostra uma porosidade localizada na região de Inconel 625
próximo a linha 04 de microdureza. Nas amostras anteriores já havia sido detectado
a existência deste tipo de falha de soldagem.
Figura 38 – Micrografia na linha 4 na região da almofada de Inconel 625 na amostra
submetida à 500°C por 500 horas, porosidade. Aumento 50X (Ataque eletrolítico, 6V
por 15s).
E
-
505
Material base
A 213 T
-
9
Precipitados
Ponto 7
159 HV
Ponto 8
254 HV
Ponto 6
245 HV
Ponto
13
210 HV
P 14
215 HV
Ponto 12
224 HV
50
5.3.7 Amostra submetida à temperatura de 500°C por 1000 horas
Na figura 39 há presença de trinca na interface entre o Inconel 625 no
revestimento e o material base, tubo A 213 T9 ou 9Cr-1Mo.
Kumar (2003) em seu trabalho de caracterização da microestrutura em
aço ferrítico em 9% de cromo e 1% de molibdênio disse que em temperaturas
elevadas a performance da soldagem do aço ferrítico Cr-Mo tem um fator
considerado de vida limitante e um alto percentual de falhas tem sido relatado na
solda. Em aço 9% de Cr a microestrutura da junta soldada consiste
predominantemente, martensítico no metal de solda seguido pela martensita de
grãos grosseiros com ferrita-δ, martensita de grãos grosseiros, grãos finos e
estrutura inter-crítica na zona afetada pelo calor (ZAC).
Figura 39 – Micrografia da interface entre a almofada de Inconel 625 e o material
base.na amostra submetida à 500°C por 1000 horas, presença de trinca. Aumento
200X (Ataque eletrolítico, 6V por 15s).
Na amostra submetida a um tempo de exposição maior, 1000 horas,
encontramos também outro defeito resultante da soldagem, porosidades. As
porosidades encontradas estão na região de revestimento de Inconel 625, figura 40.
Ponto 5
198 HV
Ponto 6
198 HV
Trinca
Inconel
Material
base
51
Figura 40 – Micrografia na amostra submetida à 500°C por 1000 horas na região da
almofada de Inconel 625. a) próxima a linha 04, aumento 200X e b) próxima a linha 05,
aumento 50X, porosidades. (eletrolítico, 6V por 15s).
Observando o passe raiz de Inconel 625 da amostra exposta a 500ºC por
1000 horas encontramos trincas e porosidade entre os pontos de microdureza 18 e
19, figura 41.
Figura 41 – Micrografia por MEV da região de passe raiz com Inconel 625 na amostra
submetida à 500°C por 1000 horas, presença de trinca entre os pontos 18 e 19 da linha
01 de microdureza. (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
A figura 42 e a tabela 11 mostram a composição química dos pontos de
microdureza e da trinca.
Porosidade
a
Porosidade
b
Ponto 18
225 HV
Ponto 19
2
32
HV
E-505-15
Inconel 625
ER-NiCrMo-3
52
Figura 42 – Resultado de EDX realizado no ponto 18, ponto 19 e na trinca da linha 01.
a) ponto 18, b) ponto 19 e c) trinca.
Tabela 11 – Resultado de EDX realizado nos pontos de microdureza 18 e 19 e da trinca
na linha 01 da amostra exposta 500°C por 1000 horas.
Relação Microdureza x Resultado EDX em Peso (%)
Elemento
Ponto 18
Dureza 225 HV
Trinca
Ponto 19
Dureza 232 HV
Mo 4,21 9,44 11,00
Cr 12,26 20,54 20,85
Fe 64,42 17,95 11,59
Ni 19,12 52,07 56,56
A figura 43 mostra um comparativo entre as regiões de solda raiz das
amostras de 500°C expostas por 500 horas e por 1000 horas. Comparado o
aumento no tempo de exposição a amostra exposta por 1000 horas apresentou
a) b)
c)
53
microtrincas próximas ao revestimento de Inconel. A amostra por 500 horas
apresentou microtrinca no centro do passe raiz, como mostrado na figura 34.
Figura 43 – Micrografia da região de passe raiz com Inconel 625 na amostra submetida
à 500°C em a) mostra a amostra exposta por 500 horas e em b) mostra a amostra
exposta por 1000 horas com presença de micro trincas. Aumento 50X (Ataque com o
reagente HCl+HNO3+ácido acético).
5.4 Comparativo entre os pontos de microdureza da Linha 01 referente a
amostra submetida a temperatura de 600°C e exposta por 100h, 500h e 1000h.
A figura 44 apresenta o perfil de dureza para amostras expostas à 600°C
em função do tempo de exposição, nela é visível a redução de microdureza na
região de depósito de solda E-505 à medida que o tempo de exposição do material
aumenta. A faixa de E-505-15 é identificada na figura 44.
Figura 44 – Comparativo de microdureza da linha 01 da amostra submetida à 600°C
0 5 10 15 20 25 30
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
Microdureza (HV)
Pontos de microdureza
L1100
L1500
L11000
E
-
505
-
15
Inconel 625
a) b)
54
Acompanhando a linha de microdureza da amostra exposta por 100
horas, linha vermelha, é possível observar que seu comportamento é semelhante ao
das amostras que foram submetidas ao envelhecimento na temperatura de 500°C,
ou seja, há um patamar de microdureza de E-505 na faixa média de 261 HV seguido
de uma queda brusca de microdureza média para 177 HV que representa a região
de interface entre o material E-505-15 e o Inconel 625 e por último, um patamar de
microdureza média da região de Inconel 625 com 212 HV, valor menor que a região
de E-505.
Na região de Inconel 625 percebemos um comportamento contrário ao do
depósito de solda E-505-15. A microdureza desse material aumenta de 212 HV para
269 HV com o tempo de exposição à temperatura.
Uma melhor visualização nos valores de microdureza por região é
apresentada na tabela 12 a seguir.
Tabela 12 – microdureza média das regiões de solda E-505-15, interface e Inconel 625
da amostra 600°C.
Micro dureza Média por região (HV)
Tempo de
exposição
Região E-
505-15
Região de
interface
Região Inconel 625 –
1º passe e raiz
100 horas 261 177 212
500 horas 233 179 269
1000 horas 222 318 264
A dureza dos materiais empregados na solda sofreram modificações no
comportamento e valores de microdureza relacionados à temperatura de
envelhecimento e ao tempo de exposição. Uma redução de microdureza na região
de E-505-15 foi verificada quando comparada aos resultados apresentados por
PÉREZ (2005). Esta redução representa os valores médios de 405 HV do material
sem exposição à temperatura (PÉREZ, 2005) para 330 HV do material submetido ao
envelhecimento na temperatura de 500°C e de 239 HV do material submetido ao
envelhecimento na temperatura de 600°C.
55
5.4.1 Amostra submetida à temperatura de 600°C por 100 horas
Na amostra submetida à 600ºC por 100 horas também houve a
presença de trincas na interface entre os materiais Inconel 625 aplicada no passe
raiz e E-505 no enchimento. Na figura 45 podemos visualizar a trinca e perceber que
há diferença de microdureza entre os materiais, a qual indica a presença de fases de
durezas diferentes e que podem, durante o resfriamento da amostra, gerar a trinca.
Figura 45 – Micrografia da região Interface entre o Inconel 625 e o E-505 na amostra
submetida à 600°C por 100 horas, presença de micro trincas. Aumento 50X (Ataque
com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
Nas figuras 46a e 46b podemos observar a diferença de quantidade de
precipitados formados no revestimento de Inconel 625 e no passe raiz. Embora o
revestimento tenha uma quantidade maior de precipitados é na região de Inconel
625 que as trincas surgem. Há evolução de trincas na região de solda raiz com o
aumento da temperatura de exposição e o tempo.
Raiz
Inconel 625
Revestimento
Inconel 625
Raiz Inconel
625
revestimento
Inconel 625
Ponto 15
184 HV
Ponto 16
222 HV
Inconel 625
+ E-505
Inconel
625
6
00°
C
/
1
00
a) b)
6
00°
C
/
1
00
56
Figura 46– Em a) e b) mostra a Micrografia da região de passe raiz com Inconel 625 na
amostra submetida à 600°C por 100 horas, presença de micro trincas. Aumento 50X
(Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético), em c) mostra a micrografia da
amostra submetida à 500°C por 500 horas e em d) a micrografia da amostra 500°C por
1000 horas.
Diferente do que foi citado por PÉREZ (2005) houve formação de trincas
no passe raiz de Inconel 625, onde os precipitados estão mais dispersos e
aleatoriamente distribuídos.
A amostra 600°C/100h, figura 47, também apresentou porosidade na
região de revestimento.
Figura 47 – Micrografia da região almofada de Inconel 625 na amostra submetida à
600°C por 100 horas, presença porosidades. Aumento 100X (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).
500°
C
/500
500°
C
/1000h
c) d)
Raiz
Inconel 625
Revestimento
Inconel 625
Raiz
Inconel 625
Revestimento
Inconel 625
57
Foi feito EBSD na região de interface entre a solda raiz e o revestimento
de Inconel 625, figura 48, na amostra submetida à 600°C por 100 horas. O mapa de
qualidade do EBSD é mostrado na figura 49 para a região citada. A imagem do
EBSD mostra as duas regiões identificadas por tonalidades diferentes.
Figura 48 – Identificação da região de interface entre a solda raiz e a solda de
revestimento Inconel 625 analisada por EBSD na amostra submetida à 600°C por 100
horas, presença de porosidades. Aumento 100X (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).
Figura 49 – Mapa de qualidade do EBSD da região de interface entre o passe raiz e o
revestimento da amostra 600°C por 100 horas.
Região de
interface
Revestimento
Inconel 625
Passe raiz
Inconel 625
58
A figura 50 representa a imagem do EBSD realizada na região de
interface entre os dois materiais, passe raiz e revestimento, considerando a imagem
do mapa de fases sobrepostos ao mapa de qualidade. O mapa de fases mostra uma
região de fase austenítica identificada pela cor rosa e na solda raiz a presença de
fase Laves (Fe
2
Mo), pontos identificados pela cor vermelha. A tabela 13 mostra a
identificação das fases por cores e o seu % na área analisada.
Tabela 13 – Identificação das fases
Figura 50 – Mapa de qualidade do EBSD da região de interface entre o passe raiz e o
revestimento da amostra 600°C por 100 horas.
Fase
%
Qtde.
Area µm²
Detalhe
Nenhum (none)
0.1 64 232.35 Pontos insolúveirs
Ferro Alpha.cif (Iron
Alpha)
0.0 17 61.72 Cubico, CORPO
Ferro Gamma.cif (Iron
Gamma)
99.5 48890 177492.26 Cubico, FACE
Fe2Mo 0.3 133 482.85 Hexagonal, PRIM
Fe martensita (Fe
Martensite)
0.1 48 174.26 Tetragonal, CORPO
Not Solved Iron Gamma.cif Fe martensite
Iron Alpha.cif Fe2Mo
Passe raiz
Inconel 625
Revestimento
Inconel 625
59
5.4.2 Amostra submetida à temperatura de 600°C por 1000 horas
A amostra 600°C por 1000 horas também apresentou micro trinca na
solda raiz. Para uma melhor verificação, foi realizado EDX em oito pontos dispostos
na região raiz e na região vizinha, ou seja, no revestimento de Inconel. A região
citada está representada nas figuras 51a e 51b.
Figura 51 – Microscopia na interface entre o passe raiz e o revestimento da amostra
600°C/1000 horas; em a) mostra os pontos de análise por EDX e em b) o ponto 8,
microtrinca, analisado, também, por EDX.
Os dados de EDX dos pontos analisados na figura 51 estão na tabela 14.
Os espectros de EDX estão no Anexo deste trabalho.
Tabela 14 – EDX nas regiões raiz e revestimento da amostra 600°C por 1000 horas.
Relação Microdureza x Resultado EDX em Peso (%)
Pontos
Raiz Revestimento Fronteira
Trinca
Elemento 1 2 3 4 5 6 7 8
Mo
12,44 12,06 11,79 9,85 10,12 10,30 11,80 11,63
Cr
21,66 21,90 22,02 22,57 22,62 22,51 21,91 21,64
Fe
5,43 4,89 6,69 12,77 12,60 13,33 7,36 6,21
Ni
60,47 61,16 59,50 54,81 54,66 53,86 58,93 60,52
8
Raiz
Inconel 625
Revestimento
Inconel 625
1
2
3
4
7
8
Ponto
s 5 e 6
a)
b)
60
Há o enriquecimento do elemento Molibdênio na solda raiz. Uma
explicação para este enriquecimento é porque durante o processo de solidificação,
que ocorre na solda, há a expulsão desse elemento do revestimento por ter um
coeficiente de distribuição menor do que 1, k<1. A norma AWS 5.14. recomenda o
teor de Mo de no mínimo 8% e 3,15%. O percentual apresentado no EDX atende a
norma, no entanto o surgimento da microtrinca, apresentado na figura 49 e figura 52,
na solda raiz é devido a presença da fase Laves, encontrada na análise por EBSD,
que freqüentemente está associada com a formação de vazios que podem agir como
pontos de partida para a fratura.
Outra análise realizada foi o de EDX ao longo da linha 01 de microdureza
da amostra, conforme figura 52. Os resultados da composição química dos
elementos estão na tabela 15.
Figura 52 – Linha 01 de microdureza da amostra.
Tabela 15 – EDX ao longo da linha 01 de microdureza da amostra 600°C por 1000
horas.
Relação Microdureza x Resultado EDX em Peso (%)
Pontos
E-505 Interface E-NiCrMo-3 Interface ER-NiCrMo-3
Elemento
9
10
11
12
13
14
15
16
Mo
1,62 2,11 11,64 16,43 13,05
Cr
9,30 9,13 9,75 9,83 11,62 20,56 19,52 22,74
Fe
89,09 86,81 88,82
87,99
77,29 10,52 12,22
Ni
1,95 1,43 2,18 11,09 57,28 51,78 64,20
* Os espaços vazios representam os elementos que não foram medidos.
A composição da interface entre a solda de E-505 com o Inconel 625 (E-
NiCrMo-3) mostra uma diluição e aumento no percentual de Cr quando comparado
ao E-505, isto é refletido no perfil de microdureza apresentado na figura 45, visto
que o Cromo é um elemento que forma carbonetos estáveis e muito duros nos aços.
Linha 01 de microdureza
61
5.5 Comparativo entre os pontos de microdureza da Linha 01
referente a amostra submetida a temperatura de 700°C e exposta por 10h,
100h, 500h e 1000h.
O comportamento da microdureza da amostra submetida à temperatura
de 700°C para os tempos de exposição ao envelhecimento foi semelhante aos das
amostras submetidas à temperatura de 500°C, isto é, há uma queda nos valores de
microdureza quando mudamos da região de E-505 para o Inconel 625. No entanto, a
redução de microdureza com relação ao tempo de exposição na região de E-505
não foi evidenciado quando comparamos com as amostras em temperaturas de
500°C e 600°C; na realidade, percebemos um aumento de microdureza.
Na região de Inconel 625 o seu comportamento é similar as outras
amostras em temperaturas de 500°C e 600°C, ou seja, há, também, aumento no
valor de microdureza com o tempo de exposição ao envelhecimento. Esta
verificação está disponível na figura 53.
Figura 53– Comparativo de microdureza da linha 01 da amostra submetida à 700°C
5.5.1 Avaliação da região de enchimento e acabamento com E-505
Neste trabalho com o material submetido ao envelhecimento na
temperatura de 700°C é perceptível o aumento de microdureza na região de
0 5 10 15 20 25
150
200
250
300
350
400
Microdureza (HV)
Pontos
L110h
L1100h
L1500h
L11000
E-505-15
Inconel 625
62
depósito de solda E-505 para um patamar de microdureza média, linha 01, quando
exposto por 10 horas para 312 HV; quando exposto por 100 horas para 306 HV;
quando exposto por 500 horas para 346 HV e, finalmente, quando exposto por 1000
horas para 326 HV.
PÉREZ (2005) identificou em seu material um patamar de microdureza
para o E-505 oscilando ente 374 HV à 405 HV.
No depósito de solda de Inconel o seu valor de microdureza aumenta
gradativamente com o tempo de exposição da amostra. A microdureza média para a
amostra exposta por 10 horas é de 207 HV; para 100 horas a microdureza é de 219
HV; para 500 horas a microdureza é de 249 para 1000 horas é de 235 HV.
Uma melhor visualização nos valores de microdureza por região é
apresentada na tabela 16 a seguir.
Tabela 16 – Microdureza média das regiões de solda E-505-15, interface e Inconel 625
da amostra 700°C.
Micro dureza Média por região (HV)
Tempo de
exposição
Região E-
505-15
Região de
interface
Região Inconel 625 –
1º passe e raiz
10 horas 312 194 207
100 horas 306 169 219
500 horas 346 193 249
1000 horas 326 186 235
5.5.2 Amostra submetida à temperatura de 700°C por 10 horas
Na micrografia da amostra de 700°C por 10 horas representada pela
figura 54 estão diferenciadas as regiões de interpasses de solda que foram
aplicados durante o enchimento, as microdurezas de cada região e a presença de
trincas na região de Inconel e na interface entre o Inconel e o E-505.
63
Figura 54 – Micrografia evidenciando as diferenças de interpasses e tipo de material
na amostra submetida à 700°C por 10 horas, presença micro trincas. Aumento 50X
(Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
A evolução da trinca se dá no aumento da temperatura e tempo de
exposição. É possível observar que entre o material de Inconel aplicado pelo
processo de soldagem TIG no passe raiz e o Inconel de enchimento o surgimento de
trincas que ocorre possivelmente devido as mudanças de estrutura entre as regiões,
refletidas nos valores de microdureza conforme a figura 55.
Figura 55 – Micrografia da interface entre Passe raiz de Inconel 625 e Passe de
enchimento, linha 1, na amostra submetida à 700°C por 10 horas, presença micro
trincas. Aumento 50X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
A partir da submissão da amostra à temperatura de 700°C foi revelada a
presença de trincas no revestimento de Inconel 625, conforme a figura 56. Estas
trincas só foram observada nas amostras em temperatura de 700°C.
Ponto 15
182 HV
Ponto 14
188 HV
Ponto 13
235 HV
Ponto 12
362 HV
Ponto 11
354 HV
Trinca
Trinca
Inconel
Inconel 625
+ E
-
505
-
15
E-505-
Trinca
Ponto 18
207 HV
Inconel 625
Passe raiz
Inconel 625
Passe enchimento
Ponto 17
191 HV
Ponto 19
192 HV
Ponto 16
176 HV
64
Figura 56 – Micrografia da região de almofada de Inconel 625 próxima ao ponto de
microdureza da linha 04 na amostra submetida à 700°C por 10 horas, presença micro
trincas. Aumento 200X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
A porosidade tem sido um defeito de soldagem encontrado nestas
amostras, desde as que sofreram o tratamento de envelhecimento em 500°C e
600°C. A figura 57 mostra a presença desse defeito no revestimento de Inconel 625
em vários pontos na amostra submetida à temperatura de 700°C por 10 horas.
Figura 57 – Micrografia mostrando porosidade na amostra submetida à 700°C por 10
horas. a) porosidade na almofada de Inconel 625, Aumento 50X, b) porosidade no final
da almofada de Inconel 625, Aumento 50X, c) pequena porosidade na almofada de
Inconel 625 próximo ao material d base, Aumento 100X. (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).
a)
b)
c)
65
5.5.3 Amostra submetida à temperatura de 700°C por 100 horas
Na figura 58 é visível a presença de micro trincas, numa região de
interpasse, entre a solda de Inconel 625 e a solda de E-505-15. Essas trincas não se
limitam apenas a região de depósito de solda com Inconel 625, mas na zona afetada
pelo calor onde a microdureza dessa solda decresce no sentido do enchimento com
E-505 para a raiz com Inconel 625.
Figura 58 – Micrografia do depósito de solda e impressões de microdureza da linha 02
na amostra submetida à 700°C por 100 horas, presença micro trincas. Aumento 50X
(Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
As trincas acompanham a distribuição dos precipitados no material no
Inconel 625, conforme figura 59.
Ponto 8
334 HV
E-505
2º Passe
Inconel 625
Material
base
Ponto
11
221
HV
Ponto 10
292 HV
Ponto
9
309
HV
66
Figura 59 – Micrografia da região de depósito de solda de Inconel 625+E-505,
impressões de microdureza da linha 01 na amostra submetida à 700°C por 100 horas.
Aumento 50X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
5.5.4 Amostra submetida à temperatura de 700°C por 500 horas
A figura 60a mostra a região de interface entre a solda raiz e o
revestimento da amostra submetida a temperatura de 700°C por 500 horas. Há
presença de trincas na região da solda raiz. Para uma melhor verificação, foi
realizado EDX em 05 pontos, indicados pela cor vermelha na figura 60b, dispostos
na região raiz e na região vizinha, ou seja, no revestimento de Inconel. Os espectros
de EDX estão dispostos no Anexo deste trabalho e os percentuais dos elementos
presentes estão na tabela 17.
Figura 60 – Em a) mostra a micrografia da região de depósito de solda raiz de Inconel
625 e o revestimento e em b) mostra os pontos analisados por EDX na amostra
submetida à 700°C por 100 horas. Aumento 50X (Ataque com o reagente
HCl+HNO3+ácido acético).
Ponto14
158 HV
Ponto15
177 HV
Ponto16
165 HV
Ponto13
163 HV
Trinca
Revestimento
Raiz
1
2
3
4
5
67
Tabela 17 – EDX nas regiões raiz e revestimento da amostra 700°C por 500 horas.
Relação Microdureza x Resultado EDX em Peso (%)
Pontos
Raiz Fronteira Revestimento
Elemento 1 2 3 4 5
Mo
12,26 11,9 12,09 11,24 13,12
Cr
21,69 21,47 21,56 21,68 21,02
Fe
4,69 5,80 13,20 14,15 13,83
Ni
61,36 60,83 53,15 52,93 52,04
5.5.5 Amostra submetida à temperatura de 700°C por 1000 horas
Na amostra exposta a 700°C por 1000 horas, figura 61, ocorreu a mesma
distribuição de trincas encontradas na amostra exposta por 100 horas (figura 58).
Figura 61 – Micrografia da região de Enchimento com depósito de solda E-505,
impressões de microdureza da linha 03 na amostra submetida à 700°C por 1000 horas,
presença de micro trincas. Aumento 50X (Ataque com o reagente HCl+HNO3+ácido
acético).
A figura 62 mostra a micrografia da região de solda raiz e revestimento de
Inconel 625 da amostra submetida a temperatura de 700°C por 1000 horas. A
E
-
505
Ponto 7
360 HV
Ponto 8
353 HV
Ponto 9
349 HV
Ponto 10
338 HV
Ponto 11
199 HV
Passe E
-
505
E
-
505+Inconel 625
68
presença de trincas no passe raiz é maior na extensão da área da solda raiz
comparada as amostras submetidas às temperaturas menores.
Figura 62 – Micrografia da região de almofada e passe raiz de Inconel 625. Presença
de micro trincas na amostra submetida à 700°C por 1000 horas. Aumento 50X (Ataque
com o reagente HCl+HNO3+ácido acético).
69
6. CONCLUSÕES
Com base no material e nas técnicas empregadas é possível concluir que:
− Foi percebida a presença de algumas descontinuidades e defeitos na
junta soldada sendo considerada como principal a presença de trincas na região de
interface entre o depósito de solda de E-505 com o passe P2 de Inconel 625, na
região de enchimento com o E-505 e na região de depósito de solda com passe raiz
de Inconel 625. A presença e a evolução das trincas aumentam com relação a
temperatura e o tempo de exposição das amostras ao tratamento térmico de
envelhecimento.
− Quanto ao tratamento térmico de envelhecimento e procurando
responder ao questionamento sobre a evolução das trincas segue a constatação de
que todas as amostras apresentaram um aumento no valor da dureza do material
depositado no passe raiz, Inconel 625. Com base nos perfis de microdureza ao
longo de uma linha vertical nas amostras em temperatura de 500°C a dureza variou
de 216 HV à 228 HV, em temperatura de 600°C de 212 HV à 269 HV e em
temperatura de 700°C de 207 HV à 249 HV.
− As microdurezas das amostras submetidas às temperaturas de 600°C
e 700°C foram superiores ao do material sem exposição à temperatura (230 HV).
− A região de interface entre o revestimento, almofada de Inconel 625, e
o material base, tubo 9Cr-1Mo, apresentou uma trinca. Esta formação foi devido aos
seguintes fatores: queda acentuada de microdureza entre o material base e o
Inconel; microestrutura martensítica, grãos grosseiros e carbonetos no material
base; microestrutura austenítica no Inconel 625.
− Foi percebida algumas descontinuidades e defeitos nas juntas
soldadas nas amostras submetidas às temperaturas de 500°C, 600°C e 700°C. Os
defeitos mais presentes foram as microtrincas localizadas nas regiões de interface
entre as soldas de E-505 e ER-NiCrMo (Inconel 625) e na solda raiz.
− As microtrincas na região de passe de solda raiz estiveram presentes
nas amostras a partir da temperatura de 500°C por 500 horas.
70
− A solda de enchimento efetuada com o eletrodo E-505-15 sofreu
diluição com o Ni e o Mo, mudando a microestrutura martensítica para a austenítica
na amostra submetida a temperatura de 500°C por 100 horas.
− Outro defeito presente foi a porosidade na região de solda de
revestimento com Inconel 625 nas amostras.
− A presença de microtrinca entre a interface de solda de revestimento
de Inconel 625 e o material base (9Cr-1Mo) foi observada na amostra exposta a
temperatura de 500°C por 1000 horas que apresentou a diferença de microestrutura
entre as regiões estudadas. A região de material base apresentou grãos grosseiros.
− Foi possível via análise por EBSD identificar a presença de fase Laves
(Fe2Mo) na região de solda passe raiz, podendo ser o formador das trincas.
− A presença de microtincas, porosidades e diferenças de dureza entre
as fases presentes após a submissão à várias temperatura podem comprometer a
eficiência do material no objetivo final de sua aplicação, diminuindo a confiabilidade
de sua utilização.
71
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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austenitic Alloy-Steel Boiler, superheater, and Heat-Exchanger Tubes. ASTM,
[S.I] 2004.
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Electrodes and Rods. AWS, [S.I] 1997.
3. CIESLACK, M. J.; Cracking phenomena associated with welding. ASM
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4. CIESLACK, M. J.; The welding and solidification metallurgy of alloy 625.
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5. CIESLACK M. J., HEADLEY T. J., KOLLIET, T., ROMIG JR, A. D.; A melting
and solidification study of alloy 625. Metallurgical transactions A, [198-], vol.
19A, p.2319 – 2331.
6. COLLINS, M. G.; LIPPOLD. J. C.; An Investigation of Ductility Dip Cracking in
Nickel-based Filler Material – Part I. Welding Research, October 2003, p.288s-
295s.
7. DALLAM, C. B.; DAMKROGER, B. K.; Characterization of welds. ASM
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8. DUPONT, J. N.; BANOVIC, S. W.; MARDER, A. R.; Microstrutural evolution
and weldability of dissimilar weld between a super austenitic stainless steel
and nickel-based alloys. Supplement to the Welding Journal, June 2003,
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76
8. ANEXOS
77
8.1 Anexo dos resultados de microdureza
Resumo da microdureza da linha 01 das amostras submetidas à temperatura
de 500°C – Tabela 18.
Pontos 10h Local 100 h Local 500 h Local 1000 h Local
1
351 342 291 308
2
316 337 301 320
3
350 340 309 325
4
356 343 316 322
5
358 351 300 318
6
355 328 307 328
7
352 348 299 321
8
344 330 320 334
9
347 339 308 329
10
337 176 322 324
11
345 184 334 326
12
237 195 332 278
13
173 183 315 185
14
171 213 326 180
15
162 175 330 204
16
192 175 188 213
17
214 289 183 221
18
227 215 182 225
19
225 206 185 232
20
216 229 229 232
21
214 217 240 256
22
213 217 243 243
23
206 233 227 237
24
232 232 224 225
25
201
232 215
26
207
220
298
27
209
Interface
entre E-
505 e 1º
passe de
Inconel
625
Raiz com Inconel 625
E-505
Interface
entre E-
505 e 1º
passe de
Inconel
625
Raiz com Inconel 625
E-505
Interface
entre E-
505 e 1º
passe de
Inconel
625
Raiz com Inconel 625
E-505
Interface
entre E-
505 e 1º
passe de
Inconel
625
Raiz com Inconel 625
E-505
78
8.1.1 Amostras submetida à temperatura de 500ºC exposto por 10 horas
8.1.1.1 Microdureza referente aos pontos da linha 01 – tabela 19
Pontos Linha 01 Região
1 351
2 316
3 350
4 356
5 358
6 355
7 352
8 344
9 347
10 337
11 345
12 237
13 173
14 171
15 162
16 192
17 214
18 227
19 225
20 216
21 214
22 213
23 206
E-505
Interface entre E-505 e 1º passe
de Inconel 625
Raiz com Inconel 625
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
150
200
250
300
350
Dureza (HV)
Pontos
Linha 01
500ºC / 10h
Figura 63 – Perfil de microdureza da linha 01, amostra 500°C/10h.
79
8.1.1.2 Microdureza referente aos pontos da linha 02 – Tabela 20
Pontos Linha 02 Região
1 345
2 325
3 370
4 359
5 365
6 375
7 375
8 371
9 281
10 271
11 247
12 152 Interface entre E-505 e 1º passe de Inconel 625
13 221
14 227
15 240
16 239
17 242
18 219
19 337
E-505
Raiz com Inconel 625
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
150
200
250
300
350
Y Axis Title
X Axis Title
Linha 2
500°C / 10h
Figura 64 – Perfil de microdureza da linha 02, amostra 500°C/10h.
80
8.1.1.3 Microdureza referente aos pontos da linha 03 – Tabela 21
Pontos Linha 03 Região
1 346
2 365
3 379
4 378
5 314
6 366
7 324
8 200
9 176
10 239
11 286
12 162 Interface entre E-505 e 1º passe de Inconel 625
13 252
14 220
15 227
16 218
17 194
18 212
19 229
20 237
21 262
E-505
Raiz com Inconel 625
0 5 10 15 20 25
150
200
250
300
350
400
Y Axis Title
X Axis Title
Linha3
500ºC / 10h
Figura 65 – Perfil de microdureza da linha 03, amostra 500°C/10h.
81
8.1.1.4 Microdureza referente aos pontos da linha 04 – Tabela 22
Pontos Linha 04 Região
1 153
2 181
3 208
4 199
5 220
6 281
7 320
8 403
9 188
10 341
11 369
12 338
13 285
14 329
15 188
16 228
17 231
18 238
19 214
20 234
21 220
Raiz com Inconel 625
Material base 9Cr-1Mo
0 5 10 15 20 25
150
200
250
300
350
400
Y Axis Title
X Axis Title
Linha4
500°C / 10h
Figura 66 – Perfil de microdureza da linha 02, amostra 500°C/10h.
82
8.1.1.5 Microdureza referente aos pontos da linha 05 – Tabela 23
Pontos Linha 05 Região
1 175
2 297
3 327
4 372
5 272
6 414
7 359
8 307
9 273
10 159
11 247
12 219
13 235
14 226
15 216
16 225
17 220
18 232
19 237
Raiz com Inconel 625
Material base 9Cr-1Mo
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
150
200
250
300
350
400
450
Y Axis Title
X Axis Title
Linha5
500ºC / 10h
Figura 67 – Perfil de microdureza da linha 05, amostra 500°C/10h.
83
8.1.2 Amostras submetida à temperatura de 500ºC exposto por 100 horas
8.1.2.1 Microdureza referente aos pontos da linha 01 – Tabela 24
Pontos Linha 01 Região
1 342
2 337
3 340
4 343
5 351
6 328
7 348
8 330
9 339
10 176
11 184
12 195
13 183
14 213
15 175
16 175
17 289
18 215
19 206
20 229
21 217
22 217
23 233
24 232
E-505
Interface entre E-505 e 1º passe de Inconel 625
Raiz com Inconel 625
Figura 68 – Perfil de microdureza da linha 01, amostra 500°C/100h.
0 5 10 15 20 25
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
Microdureza (HV)
Pontos
Linha01
500°C / 100h
84
8.1.2.2 Microdureza referente aos pontos da linha 02 – Tabela 25
Pontos Linha 02 Região
1 322
2 321
3 323
4 335
5 330
6 329
7 328
8 334
9 365
10 373
11 370
12 358
13 229
14 205
15 200
16 194
17 203
18 205
19 233
20 230
21 242
22 245
E-505
Raiz com Inconel 625
Figura 69 – Perfil de microdureza da linha 02, amostra 500°C/100h.
0 5 10 15 20 25
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
Microdureza
Pontos
Linha02
500°C / 100h
85
8.1.2.3 Microdureza referente aos pontos da linha 03 – Tabela 26
Pontos Linha 03 Região
1 348
2 343
3 353
4 353
5 349
6 363
7 356
8 220
9 243
10 182
11 200
12 175
13 246
14 229
15 223
16 214
17 216
18 227
19 253
20 262
21 271
Interface entre E-505 e Inconel 625
E-505
Raiz com Inconel 625
Figura 70 – Perfil de microdureza da linha 03, amostra 500°C/100h.
0 5 10 15 20 25
150
200
250
300
350
400
Microdureza (HV)
Pontos
Linha03
500°C / 100h
86
8.1.2.4 Microdureza referente aos pontos da linha 04 – Tabela 27
Pontos Linha 04 Região
1 300
2 556
3 409
4 424
5 358
6 338
7 341
8 492
9 389
10 315
11 302
12 273
13 275
14 184
15 260
16 219
17 229
18 242
19 218
20 222
21 230
22 250
E-505
Raiz com Inconel 625
Figura 71 – Perfil de microdureza da linha 04, amostra 500°C/100h.
0 5 10 15 20 25
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Microdureza (HV)
Pontos
Linha04
500°C / 100h
87
8.1.2.5 Microdureza referente aos pontos da linha 05 – Tabela 28
Pontos Linha 05 Região
1 155
2 281
3 301
4 277
5 297
6 310
7 331
8 357
9 289
10 225
11 231
12 217
13 218
14 226
15 221
16 212
Almofada de Inconel 625
E-505
Figura 72 – Perfil de microdureza da linha 05, amostra 500°C/100h.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
150
200
250
300
350
Microdureza (HV)
Pontos
Linha05
500°C / 100h
88
8.1.3 Amostras submetida à temperatura de 500ºC exposto por 500 horas
8.1.3.1 Microdureza referente aos pontos da linha 01 – Tabela 29
Pontos Linha 01 Região
1 291
2 301
3 309
4 316
5 300
6 307
7 299
8 320
9 308
10 322
11 334
12 332
13 315
14 326
15 330
16 188
17 183
18 182
19 185
20 229
21 240
22 243
23 227
24 224
25 232
26 220
27 209
E-505
Interface entre E-505 e 1º passe de Inconel 625
Raiz com Inconel 625
Figura 73 – Perfil de microdureza da linha 01, amostra 500°C/500h.
0 5 10 15 20 25 30
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
Microdureza (HV)
Pontos
Linha01
500°C / 500h
89
8.1.3.2 Microdureza referente aos pontos da linha 02 – Tabela 30
Pontos Linha 02 Região
1 276
2 286
3 293
4 299
5 301
6 293
7 283
8 308
9 308
10 310
11 314
12 314
13 316
14 341
15 235
16 230
17 196
18 225
19 233
20 232
21 244
22 260
23 227
Almofada de Inconel 625
Interface entre E-505 e Inconel 625
E-505
Figura 74 – Perfil de microdureza da linha 02, amostra 500°C/500h.
0 5 10 15 20 25
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
Microdureza (HV)
Pontos
Linha02
500°C / 500h
90
8.1.3.3 Microdureza referente aos pontos da linha 03 – Tabela 31
Pontos Linha 03 Região
1 312
2 318
3 317
4 327
5 324
6 311
7 186
8 191
9 214
10 316
11 155
12 210
13 215
14 228
15 216
16 231
17 228
18 249
19 254
20 250
21 263
22 276
Almofada de Inconel 625
Interface entre E-505 e Inconel 625
E-505
Figura 75 – Perfil de microdureza da linha 03, amostra 500°C/500h.
0 5 10 15 20 25
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
Microdureza (HV)
Pontos
Linha03
500°C / 500h
91
8.1.3.4 Microdureza referente aos pontos da linha 04 – Tabela 32
Pontos Linha 04 Região
1 284
2 309
3 308
4 296
5 310
6 291
7 296
8 292
9 236
10 213
11 222
12 224
13 210
14 215
15 220
16 226
17 230
18 235
Material base
Almofada de Inconel 625
Figura 76 – Perfil de microdureza da linha 04, amostra 500°C/500h.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
200
220
240
260
280
300
320
Microdureza (HV)
Pontos
Linha04
500C / 500h
92
8.1.3.5 Microdureza referente aos pontos da linha 05 – Tabela 33
Pontos Linha 05 Região
1 348
2 230
3 231
4 220
5 222
6 245
7 159
8 254
9 280
10 261
11 292
12 273
13 289
14 271
15 194
16 294
17 293
18 274
19 274
20 277
21 239
22 220
Almofada de Inconel 625
Material base
Figura 77 – Perfil de microdureza da linha 05, amostra 500°C/500h.
0 5 10 15 20 25
150
200
250
300
350
Microdureza (HV)
Pontos
Linha05
500C / 500h
93
8.1.4 Amostras submetida à
temperatura de 500ºC exposto por
1000 horas.
Figura 78 - Perfil de microdureza
8.1.4.1 Microdureza referente
aos pontos da linha 01 – Tabela 34
Pontos Linha 01 Região
1 308
2 320
3 325
4 322
5 318
6 328
7 321
8 334
9 329
10 324
11 326
12 278
13 185
14 180
15 204
16 213
17 221
18 225
19 232
20 232
21 256
22 243
23 237
24 225
25 215
E-505
Interface entre E-505 e 1º passe
de Inconel 625
Raiz com Inconel 625
8.1.4.2 Microdureza referente aos
pontos da linha 02 – Tabela 35
Pontos Linha 02 Região
1 277
2 286
3 287
4 295
5 292
6 289
7 295
8 292
9 290
10 337
11 328
12 336
13 333
14 214
15 180
16 188
17 183
18 194
19 204
20 195
21 202
22 230
23 244
24 252
Almofada de Inconel
625
Interface entre E-505 e
Inconel 625
E-505
0 5 10 15 20 25
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
Microdureza (HV)
Pontos
Linha01
Linha02
Linha03
Linha05
94
8.1.3.3 Microdureza referente aos
pontos da linha 03 – Tabela 36
Pontos Linha 03 Região
1 320
2 320
3 321
4 319
5 317
6 315
7 314
8 309
9 314
10 188
11 179
12 149
13 149
14 222
15 213
16 222
17 213
18 219
19 204
20 250
21 245
22 212
Interface entre E-505
e Inconel 625
E-505
Almofada de Inconel
625
8.1.3.4 Microdureza referente aos
pontos da linha 04 – Tabela 37
Pontos Linha 04 Região
1 214
2 253
3 268
4 288
5 265
6 293
7 293
8 313
9 273
10 295
11 305
12 294
13 281
14 285
15 237
16 148
17 225
18 243
19 229
20 219
21 234
22 237
23 235
24 240
Almofada de Inconel 625
Material base
95
8.1.3.5 Microdureza referente aos
pontos da linha 05 – Tabela 38
Pontos Linha 05 Região
1 262
2 263
3 277
4 272
5 279
6 294
7 292
8 289
9 200
10 231
11 207
12 205
13 217
14 208
15 211
16 224
17 238
Material base
Almofada de Inconel
625
8.2.1 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC
8.2.1.1 Microdureza referente aos
pontos da linha 01 – Tabela 39
Pontos 100 h Local 500 h Local 1000 h Local
1 257 224 220
2 256 234 219
3 261 236 225
4 220 230 224
5 258 233 226
6 255 225 237
7 272 229 232
8 265 227 228
9 272 239 230
10 275 243 218
11 283 242 286
12 259 242 291
13 181 226 295
14 166 182 305
15 184 176 201
16 222 179 318
17 215 275
Interfa
ce
224
18 214 283 201
19 222 274 275
20 207 330 289
21 210 261 290
22 211 266 269
23 217 246 259
24 214 265 275
25 201 288 312
26 207 264 298
E505
Interfa
ce
Incone
l 625
E505
Inconel
625
Interfa
ce
E505
Inconel
625
96
8.2.2 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
100 horas, 500 horas e 1000 horas
Figura 79 - Perfil de microdureza
8.2.2.1 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
100 horas, linha 01 – Tabela 40
8.2.2.2 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
100 horas, linha 02 – Tabela 41
0 5 10 15 20 25
140
160
180
200
220
240
260
280
300
Microdureza (HV)
Pontos
Linha02
Amostras 600°C/100h
Figura 80 - Perfil de microdureza da linha
02, amostra 600°C/100h.
0 5 10 15 20 25 30
140
160
180
200
220
240
260
280
300
Microdureza (HV)
Pontos
Linha01
Linha02
Linha03
Linha04
Linha05
Pontos Linha 01 Região
1 257
2 256
3 261
4 220
5 258
6 255
7 272
8 265
9 272
10 275
11 283
12 259
13 181
14 166
15 184
16 222
17 215
18 214
19 222
20 207
21 210
22 211
23 217
24 214
25 201
26 207
E-505
Interface
|Inconel
625
Pontos Linha 02 Região
1 239
2 237
3 239
4 241
5 230
6 238
7 257
8 267
9 291
10 286
11 287
12 268
13 147
14 152
15 234
16 221
17 213
18 229
19 230
20 245
21 229
E-505
Interface
|Inconel
625
97
8.2.2.3 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
100 horas, linha 03 – Tabela 42
0 5 10 15 20 25
180
200
220
240
260
280
Microdureza (HV)
Pontos
Linha03
Amostras 600°C/100h
Figura 81 - Perfil de microdureza da linha
03, amostra 600°C/100h.
8.2.2.4 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
100 horas, linha 04 – Tabela 43
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
140
160
180
200
220
240
260
Microdureza (HV)
Pontos
Linha04
Amostras 600°C/100h
Figura 82 - Perfil de microdureza da linha
04, amostra 600°C/100h.
Pontos Linha 03 Região
1 263
2 257
3 268
4 254
5 260
6 255
7 183
8 182
9 186
10 192
11 196
12 232
13 219
14 217
15 201
16 210
17 210
18 224
19 228
20 249
21 253
22 228
E-505
Interface
|Inconel
625
Pontos Linha 04 Região
1 175
2 202
3 222
4 211
5 241
6 247
7 212
8 217
9 220
10 224
11 232
12 222
13 230
14 187
15 145
16 230
17 206
18 207
19 216
MB
Interface
|Inconel
625
98
8.2.2.5 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
100 horas, linha 05 – Tabela 44
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
Microdureza (HV)
Pontos
Linha05
Amostra 600°C/100h
Figura 83 - Perfil de microdureza da linha
05, amostra 600°C/100h.
8.2.3.1 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
500 horas, linha 01 – Tabela 45
0 5 10 15 20 25 30
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
Microdureza (HV)
Pontos
Linha 01
amostra 600°C/500h
Figura 84 - Perfil de microdureza da linha
01, amostra 600°C/500h.
Pontos Linha 05 Região
1 183
2 235
3 234
4 217
5 219
6 232
7 228
8 230
9 210
10 158
11 195
12 217
13 211
14 206
15 209
16 223
17 222
18 229
MB
Interface
|Inconel
625
Pontos Linha 01 Região
1 224
2 234
3 236
4 230
5 233
6 225
7 229
8 227
9 239
10 243
11 242
12 242
13 226
14 182
15 176
16 179
17 275
18 283
19 274
20 330
21 261
22 266
23 246
24 265
25 288
26 264
E-505
Interface
|Inconel 625
99
8.2.3.2 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
500 horas, linha 02 – Tabela 46
0 5 10 15 20
140
160
180
200
220
240
260
Microdureza (HV)
Pontos
Linha 02
Amostra 600°C/500h
Figura 85 - Perfil de microdureza da linha
02, amostra 600°C/500h.
8.2.4.1 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
1000 horas, linha 01 – Tabela 47
0 5 10 15 20 25 30
200
220
240
260
280
300
320
Microdureza (HV)
Pontos
Linha1
Amostra 600°C/1000h
Figura 86 - Perfil de microdureza da linha
01, amostra 600°C/100h.
Pontos Linha 02 Região
1 216
2 221
3 214
4 211
5 208
6 214
7 176
8 183
9 189
10 201
11 143
12 148
13 223
14 206
15 210
16 206
17 222
18 227
19 223
20 246
E-505
Interface
Inconel 625
Pontos Linha 01 Região
1 220
2 219
3 225
4 224
5 226
6 237
7 232
8 228
9 230
10 218 Interface
11 286
12 291
13 295
14 305
15 201
16 318
17 224
18 201
19 275
20 289
21 290
22 269
23 259
24 275
25 312
26 298
E-505
Inconel 625
100
8.2.4.2 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
1000 horas, linha 02 – Tabela 48
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
160
180
200
220
240
260
280
300
320
Microdureza (HV)
Pontos
Linha2
Amostra 600°C/1000h
Figura 87 - Perfil de microdureza da linha
02, amostra 600°C/1000h.
8.2.4.3 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
1000 horas, linha 03 – Tabela 49
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
190
200
210
220
230
240
250
260
270
Microdureza (HV)
Pontos
Linha3
amostra 600°C/1000h
Figura 88 - Perfil de microdureza da linha
03, amostra 600°C/1000h.
Pontos Linha 02 Região
1 232
2 228
3 233
4 237
5 233
6 235
7 235
8 230
9 245
10 306
11 293
12 310
13 171
14 200
15 246
16 251
17 241
18 257
19 246
Inconel 625
Interface
E-505
Pontos Linha 03 Região
1 220
2 222
3 221
4 220
5 261
6 201
7 207
8 192 Interface
9 204
10 230
11 218
12 225
13 231
14 216
15 240
16 244
Inconel 625
E-505
101
8.2.4.4 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
1000 horas, linha 04 – Tabela 50
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
160
180
200
220
240
Microdureza (HV)
Pontos
Linha4
Amostra 600°C/1000h
Figura 89 - Perfil de microdureza da linha
04, amostra 600°C/1000h.
8.2.4.5 Amostras submetida à
temperatura de 600ºC exposto por
1000 horas, linha 05 – Tabela 51
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
170
180
190
200
210
220
230
240
250
Microdureza (HV)
Pontos
Linha5
Amostra 600°C/1000h
Figura 90 - Perfil de microdureza da linha
05, amostra 600°C/1000h.
Pontos Linha 04 Região
1 230
2 232
3 235
4 242
5 239
6 216
7 209
8 215
9 214
10 211
11 207
12 159 Interface
13 236
14 238
15 237
16 240
17 236
MB
Inconel 625
Pontos Linha 05 Região
1 205
2 206
3 210
4 216
5 218
6 229
7 218
8 200
9 173 Interface
10 217
11 220
12 225
13 221
14 225
15 230
16 243
MB
Inconel 625
102
8.3.1 Amostras submetida à
temperatura de 700ºC
8.3.1.1 Microdureza referente aos
pontos da linha 01 – Tabela 52
Pontos 10h Local 100 h Local 500 h Local 1000 h Local
1
330 336 367 313
2
321 336 356 285
3
330 324 361 311
4
326 305 344 348
5
330 289 345 354
6
335 257 338 347
7
340 298 314 294
8
325 166 189 180
9
347 166 202 171
10
342 171 201 167
11
354 176 180 184
12
362 176 189 182
13
235 163 196 232
14
188 158 196 191
15
182 177 205 177
16
176 165 258 202
17
191 172 282 222
18
207 169 241 242
19
192 227 260 242
20
199 224 267
21
205 200
22
220 215
23
213 227
24
214
E-505
Interface
entre E-
505 e 1º
passe de
Inconel
625
Raiz com
Inconel
625
Interface
entre E-
505 e 1º
passe de
Inconel
625
E-505
Raiz com
Inconel
625
E-505
Interface
entre E-
505 e 1º
passe de
Inconel
625
Raiz com
Inconel
625
E-505
Interface
entre E-
505 e 1º
passe de
Inconel
625
Raiz com
Inconel
625
103
8.3.1.2 Amostras submetida à
temperatura de 700ºC por 10 horas,
linha 02 – tabela 53
0 5 10 15 20
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
Microdureza (HV)
Pontos
Linha 02
700°C/10h
Figura 91 - Perfil de microdureza da linha
02, amostra 700°C/10h.
8.3.1.3 Amostras submetida à
temperatura de 700ºC por 10 horas,
linha 03 – tabela 54
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
150
200
250
300
350
microdureza (HV)
Pontos
Linha 03
700°C/10h
Figura 92 - Perfil de microdureza da linha
03, amostra 700°C/10h.
Pontos Linha 02 Região
1 240
2 254
3 305
4 313
5 318
6 319
7 325
8 328
9 337
10 332
11 319
12 175
13 174
14 176
15 187
16 193
17 189
18 224
19 238
20 238
E-505
Interface
Inconel 625
Pontos Linha 03 Região
1 336
2 329
3 331
4 344
5 315
6 325
7 220
8 183
9 192
10 144
11 152
12 143
13 235
14 214
15 231
16 220
17 211
18 190
Interface
E-505
Inconel 625
104
8.3.1.4 Amostras submetida à
temperatura de 700ºC por 10 horas,
linha 04 – tabela 55
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
140
160
180
200
220
240
260
Microdureza (HV)
Pontos
Linha 04
700°C/10h
Figura 93 - Perfil de microdureza da linha
04, amostra 700°C/10h.
8.3.1.5 Amostras submetida à
temperatura de 700ºC por 10 horas,
linha 05 – tabela 56
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
Microdureza (HV)
Pontos
Linha 05
700°C/10h
Figura 94 - Perfil de microdureza da linha
05, amostra 700°C/10h.
Pontos Linha 04 Região
1 223
2 222
3 245
4 248
5 243
6 210
7 203
8 207
9 203
10 205
11 204
12 189
13 152
14 231
15 218
16 228
17 230
18 223
19 218
Interface
MB
Inconel 625
Pontos Linha 05 Região
1 151
2 199
3 198
4 199
5 204
6 208
7 212
8 204
9 201
10 179
11 143
12 210
13 219
14 213
15 196
16 210
Inconel 625
MB
Interface
105
8.4 Análise da composição química
via EDX
Amostras 600°c por 1000 horas –
Ponto 01 na região de interface
entre a solda raiz e o revestimento
Amostras 600°c por 1000 horas –
Ponto 02 na região de interface
entre a solda raiz e o revestimento
Amostras 600°c por 1000 horas –
Ponto 03 na região de interface
entre a solda raiz e o revestimento
Amostras 600°c por 1000 horas –
Ponto 04 na região de interface
entre a solda raiz e o revestimento
Amostras 600°c por 1000 horas –
Ponto 05 na região de interface
entre a solda raiz e o revestimento
106
Amostras 600°c por 1000 horas –
Ponto 06 na região de interface
entre a solda raiz e o revestimento
Amostras 600°c por 1000 horas –
Ponto 07 na região de interface
entre a solda raiz e o revestimento
Amostras 600°c por 1000 horas –
Ponto 08 na região de interface
entre a solda raiz e o revestimento
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