Soldabilidad de uniones disímiles DSS-ASS y ASS-LDSS mediante el proceso GMAW-PP

Abstract

Dado que a nivel internacional y regional la industria del petróleo es una de las áreas con mayor crecimiento en las últimas décadas, surge la necesidad de mejorar la performance de los componentes que intervienen en la cadena de producción. En este contexto, el uso de los Aceros Inoxidables cumple un rol fundamental ya que abarcan piezas tales como tuberías, capilares de inyección y herramientas de medición de parámetros en el fondo de los pozos, entre otras. Debido a que los componentes estructurales de grandes dimensiones suelen ser sometidos de forma inevitable a procesos de soldadura, es importante que en esas zonas las propiedades sean adecuadas para soportar los requerimientos demandados en la puesta en servicio. En particular, las soldaduras disímiles representan un problema complejo ya que involucran la unión entre metales de distinta composición y propiedades. Con el fin de investigar estos aspectos, se realizó un estudio de la soldabilidad de uniones disimiles de acero inoxidable dúplex (DSS), lean dúplex (LDSS) y austenítico (ASS), unidas mediante el procesos GMAW doble pulsado (GMAW-PP) disponible en la región. Para dicho estudio se realizaron 5 uniones diferentes variando el tipo de gas de protección, el tipo de metal de aporte, la cantidad de pasadas de soldadura y un metal base. Dicho estudio se llevó a cabo a través del análisis microestructural mediante microscopia óptica, microscopia electrónica, difracción de rayos X y la utilización de un ferritoscopio; y de propiedades tecnológicas y mecánicas como la medición de microdureza Vickers y la realización de ensayos de tracción. Con los parámetros de soldadura escogidos, se obtuvieron uniones sanas superficialmente pero con una geometría mejorable y, en algunos casos, con la presencia de defectos volumétricos. Los balances de fase obtenidos, fueron correctos, aunque existe cierta variabilidad en los resultados en función de la metodología utilizada para la cuantificación. Por otro lado, no se observó la presencia de fases perniciosas, como la fase sigma, en ninguna de las uniones soldadas. En cuanto a las propiedades mecánicas, se obtuvieron valores de tensión última aceptables, con fracturas en el metal de soldadura y en la zona afectada por el calor del metal base ASS. Los valores de microdureza presentaron principalmente una caída en dureza de la ZAC del ASS, explicada por un crecimiento de grano observado en la misma.

Given that at the international level the oil industry is one of the areas with the greatest growth in the recent decades, the need arises to improve the performance of the components involve in it's production chain. In this context, the use os Stainless Steel play a fundamental role since they cover parts such as piping, capillaries of injection and tools for measuring parameters at the bottom of the wells, among others. Because large structural members are often subjected to unavoidable welding processes, it is important that in this areas the propeties are adequate to withstand the requirements demanded in commissioning. In particular, the dissimilar welds represent a complex problem since they involve the union between metals of different composition and properties. in order to investigate these aspects, a study of the weldability of dissimilar joints of duplex stainless steel (DSS), lean duplex (LDSS) and austenitic (ASS), joined by the double pulsed GMAW process (GMAW-PP) available in the region. For this study, 5 different joints were made, varying the type of protection gas, the type of ller metal, the number of welding passes and a base metal. This study was carried out through microstructural analysis using optical microscopy, electron microscopy, X-ray diffraction and the use of a ferritoscope; and of technological and mechanical properties such as the measurement of Vickers microhardness and the performance of tensile tests. With the chosen welding parameters, healthy joints were obtained superffcially but with an improvable geometry and, in some cases, with the presence of volumetric defects. The phase balances obtained were correct, although there is some variability in the results depending on the methodology used for quantiffcation. On the other hand, the presence of deleterious phases, such as the sigma phase, was not observed in any of the welded joints. Regading the mechanical properties, acceptable ultimate stress values were obteined, with fractures in the heat affected zone of the ASS base metal. The microhardness values mainly showed a drop in the hardness os the HAZ of the ASS, explained by a grain growth observed in it.