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Aplicação de laser Nd: YAG pulsado na soldagem do aço inoxidável super duplex uns s 32750 utilizado na indústria de petróleo e gás natural

Processo: 14/16932-2
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de novembro de 2014 - 31 de outubro de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
Pesquisador responsável:Vicente Afonso Ventrella
Beneficiário:Vicente Afonso Ventrella
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
Pesq. associados:Juno Gallego ; Wagner de Rossi
Assunto(s):Soldagem  Laser do estado sólido  Aço inoxidável duplex  Resistência dos materiais  Corrosão 

Resumo

Em geral, os requisitos essenciais exigidos para uma liga metálica empregada nas indústrias pertencentes ao setor de Petróleo e Gás Natural são resistência mecânica, tendo em vista os diversos esforços aos quais os materiais serão submetidos, e resistência à corrosão, devido à severidade ambiental ao qual os materiais serão expostos. Os componentes e equipamentos dessas indústrias muitas vezes são submetidos a altas temperaturas e ao contato com fluidos extremamente corrosivos ou contendo abrasivos. Neste sentido, além dos desafios inerentes à exploração de petróleo cada vez mais agressivo das fontes existentes, as novas descobertas denominadas de Pré-Sal representam mais um grupo de operações que necessitará de emprego de materiais de alto desempenho mecânico e à corrosão, e também de processos de soldagem capazes de garantir boa qualidade da junta soldada. O aço inoxidável super duplex vem conquistando cada vez mais espaço no setor petroquímico justamente por possuir tais requisitos citados acima. Além disso, ele supre as carências dos já tradicionais austeníticos e ferríticos em muitas aplicações, pois o aço inoxidável super duplex consegue aliar as propriedades tanto do ferrítico como do austenítico. Atribui-se suas altas resistências à corrosão e mecânica à sua microestrutura balanceada em aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita. A soldagem dos aços inoxidáveis super duplex interfere diretamente na microestrutura do metal de solda e, portanto, somente um processo de soldagem bem ajustado pode gerar juntas soldadas com um balanço adequado das fases (austenita e ferrita) e com mínima precipitação de fases intermetálicas deletéreis. Caso esse balanço não seja obtido pode-se perder as vantagens do aço super duplex sobre os aços inoxidáveis tradicionais. Este trabalho de pesquisa envolve o estudo da influência da energia do pulso de soldagem laser Nd:YAG sobre o balanço de fases ferrita/austenita do aço inoxidável super duplex UNS S32750. Os cordões de solda laser serão obtidos com diferentes intensidades do feixe laser (W/cm2), largura temporal (ms), e diferentes profundidades de foco. Os resultados obtidos através desse estudo proposto serão, portanto, comparados com resultados experimentais disponíveis na literatura, os quais foram gerados através de outros processos de soldagem. Desse modo, o papel do laser no controle das fases austenita e ferrita será investigado, onde será demonstrado a viabilidade do uso do processo de soldagem por laser pulsado Nd:YAG no controle das fases presente no metal de solda, e portanto garantindo uma boa tenacidade e boa resistência à corrosão da junta soldada. Serão utilizadas técnicas de caracterização microestrutural através de Microscopia Ótica, Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raio-X e se necessário será utilizada Microscopia Eletrônica de Transmissão para caracterizar os carbonetos muito finos na matriz. Além disso será realizada uma caracterização mecânica através de ensaios de dureza e microdureza Vickers, ensaios de corrosão, ensaios de microdesgaste e ensaios de tração. A contribuição pretendida por este projeto de pesquisa deve ser no sentido de se obter uma maior difusão de informações acerca da aplicação de uma fonte laser de estado sólido, pulsado, Nd:YAG na soldagem do aço inoxidável super duplex UNS S32750. O projeto possui grande potencial de inovação na área de lasers, através da aplicação de laser pulsado de estado sólido (Nd:YAG) na união de aços super duplex, importante constituinte dos componentes metálicos das indústrias de Petróleo e Gás Natural. Os resultados obtidos poderão contribuir na redução de prejuízos provocados por falhas prematuras de componentes, mas principalmente diminuir os riscos de acidentes ambientais e operacionais que possam ser provocados por estas falhas. (AU)