Caracterización mecánica y de daño por fatiga de una unión disímil de acero inoxidable dúplex 2205/acero API X-70 soldada mediante el proceso de GMAW

Abstract

This study was performed to evaluate the effects of three heat input levels namely low (LHI = 0.986), medium (MHI = 1.125), and high (HHI = 1.434) [kJ/mm], on the microstructure and mechanical properties of dissimilar welded joints of API X-70 steel and 2205 duplex stainless steel using the Gas Metal Arc Welding (GMAW) process using an ER-2209 filler metal. The microstructural characterization consisted of optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and the mechanical response was evaluated through uniaxial tension and high cycle fatigue tests, and Vickers microhardness measurements. From the experimental results, it was found that the heat input generates different dilution rates in the base materials of the welded joint. The microstructural characterization of the LHI sample revealed that in the transition zone between the weld metal and the heat-affected zone (HAZ) of the API X-70 steel showed the presence of columnar-dendritic grains. In the case of samples MHI and HHI, the formation of the grain boundary of type II (BG-II) was observed. The results from tension tests of welded joints showed that the fracture occurred in the HAZ of API X-70 steel the stress behavior showed lower stress levels than those of the asreceived base material. To study the effect of the heat input on the strain hardening behavior of the different welded joints and base materials, the Ramberg-Osgood model was applied to determine the RO constant in the plastic region comprised between the strain at yield stress and a strain value of 0.1 (?y < ? < ?0.1). Modelling of the curves stress-strain, for both base materials and welded jointsshowed high confidence with the experimental curves.

En este proyecto se estudiaron los efectos de tres niveles de aporte térmico (AT), bajo (BAT = 0.986), medio (MAT = 1.125) y alto (AAT = 1.434) [kJ/mm] en la microestructura y propiedades mecánicas de una unión disímil de acero API-X70 y acero inoxidable dúplex (AID) 2205 soldada mediante el proceso de arco metalico con gas (GMAW) utilizando el electrodo ER-2209. La caracterización microestructural se realizó por medio de microscopia óptica (MO) y microscopia electrónica de barrido (MEB) y la caracterización mecánica por medio de ensayos de tensión y fatiga de altos ciclos, así como por medio de mediciones de microdureza Vickers. De los resultados experimentales se encontró que el AT produce diferentes tasas de dilución en los materiales base de la unión disímil. La caracterización microestructural reveló que en la zona de transición entre el metal soldado y la zona afectada térmicamente (ZAT) del API-X70 de la soldadura con BAT existe un crecimiento columnar-dendrítico. Con MAT y AAT se presentó la formación del límite de grano tipo II (BG-II). De los ensayos de tensión, se observó que la falla ocurrió en la ZAT del API-X70 con un esfuerzo inferior al del material base. Para estudiar el efecto del AT en la capacidad de endurecimiento de la unión soldada, se aplicó el modelo de Ramberg-Osgood (RO) para determinar las constantes de RO en la región de deformación plástica en un rango de deformación comprendido entre la deformación en la fluencia y de 0.1 (?y < ? < ?0.1). El modelado de las curvas esfuerzodeformación mostró una buena correlación con los datos experimentales.