Effect of Dilution on the Microstructure of AWS ER NiCrMo-14 Weld Overlay Deposited by TIG Cold Wire Feed Process

Soldagem & Inspeção. 2016;21(3):317-329 http://dx.doi.org/10.1590/0104-9224/SI2103.07 Artigos Técnicos Efeito da Diluição Sobre a Microestrutura da Liga AWS ER NiCrMo-14 na Soldagem de Revestimentos pelo Processo TIG com Alimentação de Arame Frio Émerson Mendonça Miná1, Yuri Cruz da Silva1, Jean Dille2, Cleiton Carvalho Silva1 1 2 Universidade Federal do Ceará – UFC, Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, Fortaleza, CE, Brasil. Université Libre de Bruxelles, Matters and Materials Department, Brussels, Belgium. Recebido: 19 Fev., 2016 Aceito: 01 Ago., 2016 E-mails: (EMM), (JD) Resumo: A diluição é um evento de forte influência na microestrutura e, consequentemente, nas propriedades de revestimentos soldados. O presente estudo avaliou o efeito do nível de diluição na microestrutura da zona fundida de revestimentos da liga Inconel 686. Os revestimentos foram depositados por processo TIG com alimentação de arame frio. A diluição foi calculada a partir das características geométricas dos revestimentos e por medidas de composição química de EDS e de espectroscopia de emissão ótica. As microestruturas de todos os revestimentos foram compostas por uma matriz γ-CFC com alguns precipitados secundários. Essas partículas são chamadas de fases topologicamente compactas. Esses precipitados assumiram diversos aspectos morfológicos, nos quais os precipitados com morfologia disforme foram observados com maior frequência em todos os revestimentos avaliados, independentemente do nível de diluição. Uma fase com morfologia lamelar, que estabelece uma relação de orientação com a matriz γ-CFC na direção de solidificação, foi observada nos revestimentos de menor diluição. Além disso, uma fase com morfologia disforme com uma fina precipitação agregada foi observada nos revestimentos mais diluídos. Palavras-chave: TIG; Liga de níquel; Inconel 686; Diluição; Microestrutura. Effect of Dilution on the Microstructure of AWS ER NiCrMo-14 Weld Overlay Deposited by TIG Cold Wire Feed Process Abstract: The dilution is an event that have a high influence on the microstructure and, consequently, in the properties of weld claddings. The present study evaluated the effect of dilution level on the microstructure of the fusion zone of alloy Inconel 686 weld claddings. The claddings were welded by the TIG cold wire feed process. The dilution was calculated from the geometric characteristics and based on chemical composition of the materials obtained by energy dispersive X-ray spectroscopy and optical emission spectroscopy. The microstructure of all claddings were composed by a γ-FCC matrix with some minor precipitates. These particles are called in literature as topologically closed-packed phases (TCP). These precipitates assumed several morphological aspects, being the shapeless morphology observed in more frequency in all claddings evaluated, independent of dilution level. A phase with lamellar morphology, which growth establishing an orientation relationship with the γ-FCC matrix solidification direction, was observed only in claddings with a low dilution level. In addition, a shapeless phase with a fine precipitation aggregated was observed in claddings with a high dilution level. Key-words: TIG; Nickel alloy; Inconel 686; Dilution; Microstructure. 1. Introdução Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado. A liga Inconel 686 pertence ao grupo das superligas de níquel e destaca-se pela elevada resistência à corrosão localizada. Isto se deve à elevada concentração dos elementos Cr, Mo e W, que são responsáveis por manter a integridade da liga mesmo em ambientes de elevada agressividade corrosiva. É uma liga pertencente à terceira geração das superligas de níquel e foi desenvolvida em 1992 para suprir a necessidade de aplicações, as quais requeriam elevada resistência à corrosão, já que as principais superligas anteriormente utilizadas (ligas 625, C-276 e C-22) não atendiam às severas condições de serviço [1]. Por esse motivo, a liga Inconel 686 vem sendo utilizada em aplicações nas indústrias do petróleo e gás, onde é comum que os seus equipamentos e componentes estejam operando nas mais adversas condições de serviço (altas temperaturas, elevada pressão, fluidos corrosivos, etc.). Miná et al. A aplicação das superligas de níquel de forma maciça implica em um elevado custo, o que dificulta o seu uso para muitas aplicações sob o ponto de vista econômico [2,3]. A liga Inconel 686, por sua vez, é relativamente mais cara que as demais superligas de níquel da categoria das ligas endurecíveis por solução sólida projetadas para resistir a diversos meios corrosivos. Este maior valor agregado é referente a elevada adição de elementos de liga, em especial o Cr e o Mo, bem como o baixo teor de Fe presente na liga. Estudos relatam que em determinados meios corrosivos a liga Inconel 686 apresenta uma resistência à corrosão superior às demais superligas da mesma classe [4]. Portanto, apesar do alto investimento empregado, ainda assim a liga Inconel 686 se torna atrativa, já que é possível fabricar equipamentos e componentes mais resistentes a ação corrosiva. Contudo, conforme já destacado, produzir equipamentos e componentes utilizando apenas superligas níquel elevaria de forma excessiva os custos de qualquer projeto. Neste contexto, a soldagem de revestimentos apresenta-se como uma alternativa viável para a fabricação de peças e equipamentos, nas quais as superfícies externas ou internas necessitam de propriedades especificas que proporcionem um desempenho satisfatório às suas condições de serviço [3]. Apesar das vantagens associadas à utilização da soldagem, a fabricação de tais revestimentos requer atenção a diversos aspectos metalúrgicos que tornam a prática extremamente complexa. A estrutura cristalina do substrato e do depósito, bem como as suas respectivas propriedades, devem ser levadas em consideração na escolha dos materiais [5]. Além disso, as diversas alterações microquímicas por consequência da diluição do depósito com o substrato [6], podem causar alterações significativas na microestrutura do revestimento, podendo por exemplo, favorecer a nucleação de fases secundárias, bem como o aumento ou dissolução do volume de fases deletérias por consequência do reaquecimento entre os passes dos revestimentos. No entanto, poucos relatos relacionados à liga Inconel 686 foram publicados até o presente momento, principalmente trabalhos que destaquem a sua microestrutura como soldada. Atualmente, estudos vêm sendo desenvolvidos no Laboratório de Pesquisa e Tecnologia em Soldagem (LTPS) da Universidade Federal do Ceará (UFC) com o objetivo de avaliar o desempenho da liga Inconel 686 visando a sua aplicação na indústria do petróleo e gás [4,7,8]. O presente estudo inv (...truncated)