Influencia del procedimiento de soldadura sobre las propiedades mecánicas de una unión disímil acero inoxidable dúplex/acero al carbono de alta resistencia

Abstract

Dissimilar welded joints (DWJ) are generally more difficult to perform than similar metals welds, due to the physical, mechanical and metallurgical different properties that DWJ present. After a weld process DWJ remain charged with residual strains that can reduce their load capacity and cause fracture of the weld. The Temper Bead Welding technique (TBW) has not been fully explored as an alternative procedure to improve the mechanical properties of the welded joint instead the conventional post-weld thermal heat treatment. The aim of the present investigation is to analyze the effect that the Temper Bead Welding technique has over the stress relief and therefore about the mechanical properties of the DWJ (2205 duplex stainless steel / steel ASTM G 572 50). This analysis was carried out in three different conditions; welding condition, post-weld heat treatment and the application of TBW. The level of residual stress was examined by the method of "Hole Drilling". Microstructure characterization of the DWJ was made by Optical Microscopy (OP) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Mechanical properties of DWJ were also evaluated through tensile, impact and bending guide tests. The experimental results show that all residual strains were the tension type ones and all of them decreased when TBW was applied. The formation of the Transition Region (RT) and Grain Boundary Type II (GB-II) was also observed near the fusion line. The parameters of the heat treatment cycle had not influence over the precipitation of secondary phases that may reduce the properties of the duplex stainless steel 2205. The TBW increases grain refinement in all welded plates and the DWJ were found to have overmatching mechanical properties.

Las soldaduras disímiles son generalmente más difíciles de realizar que la de metales similares, debido a la diferencia de sus propiedades físicas, mecánicas y metalúrgicas. Estas uniones, quedan cargadas con esfuerzos residuales que pueden disminuir su capacidad de carga y ocasionar la fractura de la unión. La técnica del cordón de auto-revenido ha sido poco explotada como un procedimiento alterno al tratamiento térmico de post-soldadura en las uniones soldadas para el mejoramiento de las propiedades mecánicas. El objetivo del siguiente estudio es analizar el efecto de la técnica del cordón de auto-revenido sobre el relevado de esfuerzos y por consiguiente sobre las propiedades mecánicas de la unión soldada disímil, acero inoxidable dúplex 2205/acero ASTM 572 G 50. Este análisis se llevó acabo en tres condiciones distintas; condición de soldadura, tratamiento térmico post-soldadura y con aplicación de cordón de auto-revenido. Se examinó el nivel de esfuerzos residuales, mediante el método de "Hole Drilling". La caracterización microestructura de las uniones soldadas fue realizada mediante microscopia óptica y microscopia electrónica de barrido (MEB). Se evaluó también propiedades mecánicas en uniones soldadas disímiles por medio de ensayos de tensión, impacto y doblez. Los resultados indican que el esfuerzo residual disminuye cuando aplican cordones de auto-revenido, además de que todos los esfuerzos registrados fueron de tensión. Se presentó la región de transición y borde de grano tipo II en las uniones cerca de la línea de fusión. No se observó la precipitación de fases secundarias que pudieran reducir las propiedades del acero inoxidable dúplex 2205. Asimismo el ciclo de tratamiento térmico establecido de relevado de esfuerzos, no precipita fases secundarias en el acero inoxidable dúplex. El cordón de auto-revenido aumenta el refinamiento de grano en las placas soldadas. Finalmente las propiedades mecánicas fueron satisfactorias para todas las uniones disimiles.