BR112014022886B1

BR112014022886B1 - Processo para produzir junta soldada e junta soldada

Info

Publication number: BR112014022886B1
Application number: BR112014022886-8A
Authority: BR
Inventors: Yamada Kenta; Hamada Masahiko; Motoya Daisuke; Nakatsuka Shinjiro; Amaya Hisashi; Takabe Hideki
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2018-06-12
Also published as: IN2014DN07791A; EP2832487A4; EP2832487B1; US20150056005A1; AU2013241368B2; CA2867673C; AU2013241368A1; CA2867673A1; JP2014000607A; WO2013146860A1; EP2832487A1; MX353661B; ES2709028T3; CN104245211A; JP5382266B1; MX2014010898A; CN104245211B; JPWO2013146860A1; US9555496B2; JP5751292B2

Abstract

resumo processo para produzir junta soldada e junta soldada a presente invenção refere-se a um processo para produzir uma junta soldada que inclui um metal de solda que tem alta resistência e alta tenacidade, e que contém menos bolhas de ar. o processo para produzir uma junta soldada, de acordo com a presente modalidade, inclui as etapas de: preparar um material de base contendo, % em massa, não inferior a 10,5% de cr; e submeter o material de base à soldagem gma usando um gás de proteção contendo 1 a 2% em volume ou 35 a 50% em volume de gás co2, e o equilíbrio sendo o gás inerte que forma, desse modo, um metal de solda inclui, % em massa, c: não superior a 0,080%, si: 0,20 a 1,00%, mn: não superior a 8,00%, p: não superior a 0,040%, s: não superior a 0,0100%, cu: não superior a 2,0%, cr: 20,0 a 30,0%, ni: 7,00 a 12,00%, n: 0,100 a 0,350%, o: 0,02 a 0,11%, sol. al: não superior a 0,040%, pelo menos um de mo: 1,00 a 4,00% e w: 1,00 a 4,00%, e o equilíbrio sendo fe e impurezas. 1/1

Description

(54) Título: PROCESSO PARA PRODUZIR JUNTA SOLDADA E JUNTA SOLDADA (51) Int.CI.: B23K 9/173; B23K 9/23; B23K 35/30; C22C 38/00; C22C 38/18; C22C 38/58 (30) Prioridade Unionista: 30/03/2012 JP 2012-082023 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): SHINJIRO NAKATSUKA; HISASHI AMAYA; HIDEKI ΤΑΚΑΒΕ; ΚΕΝΤΑ YAMADA; MASAHIKO HAMADA; DAISUKE MOTOYA

1/31 “PROCESSO PARA PRODUZIR JUNTA SOLDADA E JUNTA

SOLDADA”

CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a um processo para produzir uma junta soldada, e a uma junta soldada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0002] Recentemente, em aplicações industriais relacionadas ao petróleo, existem demandas por materiais de aço que tenham resistência excelente, além de serem resistentes à corrosão. Como um material de aço que tem alta resistência, um aço inoxidável duplex de alto nitrogênio descrito no documento JP5-132741A (Literatura de Patente 1) e um aço inoxidável martensítico contendo 12 a 13% em massa de Cr descrito no documento WO2008/026594 (Literatura de Patente 2) foram colocados em uso.

[0003] Ao produzir uma junta soldada que usa tal aço inoxidável de alta resistência como o material de base, a alta resistência também é requerida para o metal de solda. Ademais, a alta tenacidade também requerida para o metal de solda.

[0004] Entretanto, entre os diversos métodos de soldagem, a soldagem a arco com proteção gasosa proporciona boas propriedades de soldagem. Consequentemente, a soldagem a arco com proteção gasosa tem sido utilizada para a soldagem de diversos materiais de aço. A soldagem a arco com proteção gasosa inclui um método de soldagem GTA (Arco de Gás Tungstênio) e um método de soldagem GMA (Arco Gás-Metal). O método de soldagem GTA, que também é chamado de uma soldagem a arco com proteção gasosa do tipo não consumível, funde principalmente o material de base com tungstênio como o eletrodo para obter a união. O método de soldagem GMA, que também é chamado de uma soldagem a arco com proteção gasosa do tipo eletrodo consumível, usa um consumível de soldagem como o eletrodo.

[0005] Geralmente, o método de soldagem GTA é aplicado para

2/31 a soldagem do aço inoxidável. Isso ocorre porque o método de soldagem GTA facilita a formação de metal de solda de alta qualidade. Os documentos JP2001-9589A (Literatura de Patente 3) e JP8-260101 (Literatura de Patente 4) propõem a soldagem GTA que usa um material de soldagem de metal similar a alto nitrogênio para obter o metal de solda que tem alta resistência e alta tenacidade.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0006] Entretanto, a velocidade de soldagem do método de soldagem GTA é lenta e, então, a eficiência de soldagem do mesmo é baixa. Em contraste, a velocidade de soldagem do método de soldagem GMA é mais alta que aquela do método de soldagem GTA. Portanto, para aumentar a eficiência de soldagem, é preferível aplicar o método de soldagem GMA no lugar do método de soldagem GTA.

[0007] Entretanto, uma vez que a taxa de solidificação do metal de solda é mais alta no método de soldagem GMA em comparação ao método de soldagem GTA, é mais provável que defeitos, chamados de bolhas de ar ocorram no metal de solda.

[0008] Um objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um processo para produzir uma junta soldada que inclui um metal de solda que tem alta resistência e alta tenacidade, e que contém menos bolhas de ar.

[0009] Um processo para produzir uma junta soldada, de acordo com a presente modalidade, compreende as etapas de: preparar um material de base que compreende, % em massa, não inferior a 10,5% de Cr; e submeter o material de base à soldagem GMA usando um gás de proteção que compreende 1 a 2% em volume ou 35 a 50% em volume de CO2, e o equilíbrio sendo o gás inerte que forma, desse modo, um metal de solda que compreende, % em massa, C: não superior a 0,080%, Si: 0,20 a 1,00%, Mn: não superior a 8,00%, P: não superior a 0,040%, S: não superior a 0,0100%, Cu: não superior a 2,0%, Cr: 20,0 a 30,0%, Ni: 7,00 a 12,00%, N: 0,100 a

3/31

0,350%, O: 0,02 a 0,14%, sol. Al: não superior a 0,040%, pelo menos um de Mo: 1,00 a 4,00% e W: 1,00 a 4,00%, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas.

[0010] Uma junta soldada, de acordo com a presente modalidade, compreende um material de base e um metal de solda. O material de base compreende, % em massa, não inferior a 10,5% de Cr. O metal de solda compreende, % em massa, C: não superior a 0,080%, Si: 0,20 a 1,00%, Mn: não superior a 8,00%, P: não superior a 0,040%, S: não superior a 0,0100%, Cu: não superior a 2,0%, Cr: 20,0 a 30,0%, Ni: 7,00 a 12,00%, N: 0,100 a 0,350%, O: 0,02 a 0,14%, sol. Al: não superior a 0,040%, pelo menos um de Mo: 1,00 a 4,00% e W: 1,00 a 4,00%, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas. No metal de solda, o número de bolhas de ar tendo um tamanho de não inferior a 0,5 mm é não superior a 5 partes/100 mm.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0011] [Figura 1] A Figura 1 é um diagrama que mostra o número de bolhas de ar (/100 mm) e o teor de oxigênio (%) no metal de solda em relação ao teor (% em volume) de gás CO2 no gás de proteção quando o metal de solda for produzido por soldagem GMA.

[0012] [Figura 2] A Figura 2 é um diagrama que mostra a relação entre o teor de oxigênio (%) no metal de solda e a energia absorvida (J) a 30°C.

[0013] [Figura 3] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma junta soldada, para ilustrar um método para medir bolhas de ar.

[0014] [Figura 4] A Figura 4 é um diagrama que mostra o local onde uma amostra de impacto Charpy é coletada a partir de uma junta soldada.

MELHOR MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO [0015] Mais adiante no presente documento, as modalidades da presente invenção serão descritas em detalhes. O símbolo % que se refere a um elemento de composição química significa % em massa, exceto onde estabelecido de outro modo.

4/31 [0016] Os presentes inventores conduziram diversos experimentos e estudos detalhados sobre o metal de solda ao produzir uma junta soldada inoxidável por soldagem GMA, e obtiveram os seguintes resultados.

[0017] (A) Para atingir alta resistência, o metal de solda é, de preferência, um aço inoxidável duplex. Ademais, o teor de nitrogênio do metal de solda é preferencialmente tão alto quanto 0,100 a 0,350%. O teor de N mais alto aumenta a resistência do metal de solda e, desse modo, a junta soldada pode alcançar excelente resistência.

[0018] (B) Entretanto, quando o metal de solda for produzido por soldagem GMA, o teor de nitrogênio mais alto do metal de solda irá tornar as bolhas de ar mais prováveis de ocorrer. Isso é presumível porque o gás nitrogênio gerado no metal de solda permanece no metal de solda mesmo após o resfriamento sem ser descarregado para fora formando, desse modo, as bolhas de ar. Portanto, particularmente, quando um metal de solda de alto nitrogênio for formado por soldagem GMA, as bolhas de ar são mais prováveis de ocorrer em comparação a um metal de solda de baixo nitrogênio comum.

[0019] (C) Para produzir o metal de solda feito do aço inoxidável duplex de alto nitrogênio descrito acima, a soldagem GMA é conduzida usando-se um gás de proteção que compreende 1 a 2% em volume ou 35 a 50% em volume de CO2, e o equilíbrio sendo o gás inerte. Nesse caso, a ocorrência de bolhas de ar é reduzida, e um metal de solda que tem alta resistência e alta tenacidade é obtido. Mais adiante no presente documento, seguirá a descrição detalhada.

[0020] A Figura 1 é um diagrama que mostra o número de bolhas de ar (/100 mm) e o teor de oxigênio (%) no metal de solda, em relação ao teor de gás CO2 (% em volume) no gás de proteção quando o metal de solda for produzido por soldagem GMA. A Figura 1 foi obtida da seguinte maneira.

5/31 [0021] Uma pluralidade de gases de proteção que compreende diversas razões de volume de CO₂, e o equilíbrio sendo Ar, que é um gás inerte, foi preparada. A soldagem GMA foi conduzida usando-se cada gás de proteção para produzir uma junta soldada que inclui o metal de solda feito de um aço inoxidável duplex de alto nitrogênio que tem a composição química descrita acima. Como o material de base, um aço inoxidável martensítico ou um aço inoxidável duplex, que se encontrava dentro da faixa da composição química a ser descrita abaixo, foi usado.

[0022] O número de bolhas de ar no metal de solda de uma junta soldada produzida, desse modo, foi contado pelo método descrito abaixo. Ademais, o teor de oxigênio no metal de solda produzido, desse modo, foi determinado por um método de análise de gás baseado em JIS Z2613 para obter a Figura 1.

[0023] O eixo geométrico horizontal na Figura 1 representa o teor de CO₂ (% em volume) no gás de proteção. O símbolo · na Figura 1 indica o número de bolhas de ar (/100 mm) no metal de solda. O símbolo O indica o teor de oxigênio (% em massa) no metal de solda.

[0024] Referindo-se à Figura 1, quando o gás de proteção continha Ar sozinho sem CO2, existia um grande número de bolhas de ar. Por outro lado, quando o teor de CO2 no gás de proteção era 1 a 2% em volume, o número de bolhas de ar diminuiu acentuadamente para ser não superior a 5 partes/100 mm. Ademais, à medida que a razão de volume de CO2 no gás de proteção aumentou, o número de bolhas de ar aumentou novamente de maneira acentuada. Entretanto, quando a razão de volume de CO2 era não inferior a 10%, o número de bolhas de ar diminuiu novamente de maneira acentuada à medida que a razão de volume de CO2 aumentou. Então, quando a quantidade de CO2 era não inferior a 35 % em volume, o número de bolhas de ar diminuiu novamente para ser não superior a 5 partes/100 mm.

[0025] Tal fenômeno ocorreu de maneira presumida porque a razão de volume de CO2 no gás de proteção influenciou a estabilidade do

6/31 arco e a viscosidade do metal de solda. De maneira específica, quando a quantidade de CO₂ era 1 a 2% em volume, o arco foi estabilizado, de modo que a ocorrência de bolhas de ar fosse reduzida. Quando a quantidade de CO2 era superior a 2% em volume, o arco foi desestabilizado, fazendo com que as bolhas de ar aumentassem acentuadamente. Entretanto, quando a quantidade de CO₂ excedeu 10% em volume, o teor de carbono (C) contido no metal de solda aumentou à medida que a quantidade de CO2 aumentou. Desse modo, a viscosidade no metal de solda diminuiu, fazendo com que as bolhas produzidas durante a fundição fossem propensas a serem liberadas para fora. Como um resultado, o número de bolhas de ar diminuiu novamente. Então, quando a quantidade de CO₂ era não inferior a 35 % em volume, o número de bolhas de ar novamente era não superior a 5 partes/100 mm.

[0026] Conforme descrito até aqui, quando a razão de volume de CO₂ no gás de proteção for 1 a 2%, ou não inferior a 35%, o número de bolhas de ar no metal de solda será reduzido para ser tão baixo quanto não superior a 5 partes/100 mm.

[0027] Para obter o metal de solda que não apenas tem algumas bolhas de ar, mas, também, tem excelente tenacidade, é preferível que a razão de volume de CO₂ no gás de proteção seja não superior a 50%. A Figura 2 é um diagrama que mostra a relação entre o teor de oxigênio (%) e a energia absorvida (J) a -30°C do metal de solda em cada junta soldada produzida no teste mostrado na Figura 1. A Figura 2 é obtida conduzindo-se um teste de impacto Charpy a ser descrito abaixo.

[0028] Referindo-se à Figura 2, a energia absorvida do metal de solda diminuiu à medida que a quantidade de oxigênio no metal de solda aumentou. Como um resultado da observação da superfície de fratura, uma vez que uma superfície de fratura dúctil foi confirmada, a redução na energia absorvida não foi atribuível à fragilização, porém, foi presumivelmente causada pelo oxigênio no metal de solda. Pode-se supor que quando a

7/31 quantidade de oxigênio no metal de solda aumenta, a quantidade gerada de óxidos, que atuam como um ponto inicial de fratura, aumenta reduzindo, desse modo, a energia absorvida.

[0029] Se a energia absorvida a -30°C for não inferior a 27 J, pode-se concluir que o metal de solda tem tenacidade excelente suficiente para usos práticos. Referindo-se à Figura 2, quando o teor de oxigênio do metal de solda for não superior a 0,14%, a energia absorvida será não inferior a 27 J. O teor de oxigênio no metal de solda depende do teor de CO2 no gás de proteção durante a soldagem GMA. Referindo-se à O in Figura 1, quando o teor de CO₂ no gás de proteção for não superior a 50%, o teor de oxigênio no metal de solda produzido será não superior a 0,14% e, desse modo, a tenacidade excelente será obtida.

[0030] Desse modo, a condução da soldagem GMA usando-se um gás de proteção que compreende 1 a 2% em volume ou 35 a 50% em volume de CO2, e o equilíbrio sendo o gás inerte, irá reduzir a ocorrência de bolhas de ar, tornando possível produzir uma junta soldada que inclui um metal de solda que tem alta resistência e alta tenacidade.

[0031] Com base nas descobertas descritas até aqui, o processo para produzir uma junta soldada, de acordo com a presente modalidade, foi concluído. Mais adiante no presente documento, o processo para produzir uma junta soldada será descrito.

[MÉTODO DE PRODUÇÃO] [0032] Uma junta soldada compreende um material de base e metal de solda. Uma junta soldada se refere, por exemplo, a uma estrutura na qual porções de extremidade de tubos de aço ou chapas de aço são soldadas em conjunto. O tubo de aço pode ser um tubo de aço sem costura ou um tubo de aço soldado.

[0033] Um processo para produzir uma junta soldada, de acordo com a presente modalidade compreende uma etapa de preparar um material de base (etapa de preparação), e uma etapa de conduzir a soldagem GMA no

8/31 material de base (etapa de soldagem).

[ETAPA DE PREPARAÇÃO] [0034] Um material de base que compreende, % em massa, não inferior a 10,5% de Cr é preparado. A razão na qual o teor de Cr é produzido para ser menor que 10,5% consiste em atingir a resistência à corrosão. De preferência, o material de base é um aço inoxidável martensítico ou um aço inoxidável duplex.

[0035] [Caso em que o material de base é aço inoxidável martensítico] [0036] Quando o material de base for um aço inoxidável martensítico, material de base tem, de preferência, a seguinte composição química

C: 0,001 a 0,100% [0037] Carbono (C) aumenta a resistência do aço. Entretanto, quando o teor de C for muito alto, a dureza da zona afetada por calor de soldagem após a soldagem será muito alta reduzindo, desse modo, a tenacidade e resistência à fragilização por corrosão sob tensão. Portanto, o teor de C é 0,001 a 0,100%. O limite inferior do teor de C é, preferencialmente, 0,002% e, mais preferencialmente, 0,003%. O limite superior do teor de C é, preferencialmente, 0,07% e, mais preferencialmente, 0,05%.

Si: 0,050 a 1,00% [0038] Silício (Si) desoxida o aço. Entretanto, quando o teor de Si for muito alto, a tenacidade do aço será reduzida. Portanto, o teor de Si é 0,050 a 1,00%. O limite inferior do teor de Si é, preferencialmente, 0,10%, e ainda mais preferencialmente, 0,15%. O limite superior do teor de Si é, preferencialmente, 0,80% e, mais preferencialmente, 0,60%.

Mn: 0,10 a 1,50% [0039] Manganês (Mn) desoxida o aço do mesmo modo que o Si, conforme descrito acima. Ademais, o Mn fortalece o aço. Entretanto,

9/31 quando o teor de Mn for muito alto, a resistência à fragilização por corrosão sob tensão será reduzida. Portanto, o teor de Mn é 0,10 a 1,50%. O limite inferior do teor de Mn é, preferencialmente, 0,13% e, mais preferencialmente, 0,15%. O limite superior do teor de Mn é, preferencialmente, 1,40% e, mais preferencialmente, 1,30%.

P: não superior a 0,040% [0040] Fósforo (P) é uma impureza. O fósforo deteriora a trabalhabilidade a quente e aumenta a susceptibilidade fissuração a quente. Portanto, o teor de P é, de preferência, o mais baixo possível. O teor de P é não superior a 0,040%. O teor de P é, preferencialmente, não superior a 0,030% e, mais preferencialmente, não superior a 0,025%.

S: não superior a 0,0100% [0041] Enxofre (S) é uma impureza. O enxofre deteriora, do mesmo modo que P, a trabalhabilidade a quente, assim como, aumenta a susceptibilidade fissuração a quente durante a soldagem. Portanto, o teor de S é, de preferência, o mais baixo possível. O teor de S é não superior a 0,0100%. O teor de S é, preferencialmente, não superior a 0,0050% e, mais preferencialmente, não superior a 0,0020%.

Ni: 0,50 a 10,00%

Cu: 0,01 a 2,00% [0042] Tanto níquel (Ni) como cobre (Cu) aprimora a tenacidade do material de base e a resistência à corrosão do mesmo sob um ambiente de gás dióxido de carbono úmido. Entretanto, quando os teores desses elementos forem muito altos, os efeitos dos mesmos serão saturados, resultando no aumento no custo de produção. Portanto, o teor de Ni é, preferencialmente, 0,50 a 10,00%, e o teor de Cu é, preferencialmente, 0,01 a 2,00%. O limite inferior do teor de Ni é, preferencialmente, 1,00% e, mais preferencialmente, 2,00%. O limite superior do teor de Ni é, preferencialmente, 9,50% e, mais preferencialmente, 9,00%. O limite inferior do teor de Cu é, preferencialmente, 0,013% e, mais preferencialmente,

10/31

0,015%. O limite superior do teor de Cu é, preferencialmente, 1,95% e, mais preferencialmente, 1,90%.

Cr: 10,50 a 14,00% [0043] Cromo (Cr) aprimora a resistência à corrosão do aço sob um ambiente de gás dióxido de carbono. Por outro lado, quando o teor de Cr for muito alto, é difícil ajustar a resistência do aço. Portanto, o teor de Cr é 10,50 a 14,00. O limite inferior do teor de Cr é, preferencialmente, 11,00% e, mais preferencialmente, 11,50%. O limite superior do teor de Cr é, preferencialmente, 13,80% e, mais preferencialmente, 13,50%.

Mo: 0,10 a 4,00%

W: 0,20 a 6,00% [0044] Molibdênio (Mo) e Tungstênio (W) aprimoram a resistência à corrosão e a resistência à fragilização por corrosão sob tensão do aço sob um ambiente de gás dióxido de carbono úmido. Entretanto, quando os teores desses elementos forem muito altos, os efeitos descritos acima serão saturados, resultando no aumento no custo de produção. Portanto, o teor de Mo é 0,10 a 4,00%, e o teor de W é 0,20 a 6,00%. O limite inferior do teor de Mo é, preferencialmente, 0,30% e, mais preferencialmente, 0,50%. O limite superior do teor de Mo é, preferencialmente, 3,80% e, mais preferencialmente, 3,50%. O limite inferior do teor de W é, preferencialmente, 0,30% e, mais preferencialmente, 0,50%. O limite superior do teor de W é, preferencialmente, 5,50% e, mais preferencialmente, 5,00%. O material de base contém mais de um Mo e W.

Sol. Al: não superior a 0,040% [0045] Alumínio (Al) desoxida o aço do mesmo modo que Si does. Entretanto, quando o teor de Al for muito alto, nitreto de alumínio (AlN) será formado deteriorando, desse modo, a tenacidade e a resistência à corrosão do aço. Portanto, o teor de sol. Al é não superior a 0,040%. O limite inferior do teor de sol. Al é, preferencialmente, 0,003% e, mais preferencialmente, 0,005%. O limite superior do teor de sol. Al é,

11/31 preferencialmente, 0,035% e, mais preferencialmente, 0,030%.

N: não superior a 0,1% [0046] Quando o material de base for um aço inoxidável martensítico, nitrogênio (N) é uma impureza. N deteriora a tenacidade do aço. Portanto, o teor de N é, de preferência, o mais baixo possível. O teor de N é não superior a 0,1%.

[0047] O equilíbrio do material de base é Fe e impurezas. O termo impureza no presente documento se refere aos elementos que são misturados a partir de minérios e sucatas que são usados como a matériaprima do aço, ou devido a diversos fatores no processo de produção.

[CASO EM QUE O MATERIAL DE BASE É AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX] [0048] Quando o material de base for um aço inoxidável duplex, preferencialmente, o material de base tem a seguinte composição química.

C: não superior a 0,03% [0049] Carbono (C) estabiliza a austenita. Entretanto, quando o teor de C for muito alto, carbonetos são propensos a precipitar deteriorando, desse modo, a resistência à corrosão. Portanto, o teor de C é não superior a 0,03%. O limite superior do teor de C é, preferencialmente, 0,025% e, mais preferencialmente, 0,02%.

Si: 0,20 a 1,00% [0050] Silício (Si) diminui a redução na fluidez do metal fundido durante a soldagem e a ocorrência de um defeito de soldagem. Entretanto, quando o teor de Si for muito alto, compostos intermetálicos exemplificados pela fase sigma (fase σ) tendem a ser produzidos. Portanto, o teor de Si é 0,20 a 1,00%. O limite inferior do teor de Si é, preferencialmente, 0,25% e, mais preferencialmente, 0,30%. O limite superior do teor de Si é, preferencialmente, 0,80% e, mais preferencialmente, 0,60%.

Mn: não superior a 8,00% [0051] Manganês (Mn) é um elemento essencial. O manganês dessulfura e desoxida aço aprimorando, desse modo, a trabalhabilidade a

12/31 quente do aço. Ademais, Mn aumenta a solubilidade do nitrogênio (N). Entretanto, quando o teor de Mn for muito alto, a resistência à corrosão será deteriorada. Portanto, o teor de Mn é não superior a 8,00%. O limite inferior do teor de Mn é, preferencialmente, 0,03% e, mais preferencialmente, 0,05%. O limite superior do teor de Mn é, preferencialmente, 7,50% e, mais preferencialmente, 5,00%.

P: não superior a 0,040% [0052] Fósforo (P) é uma impureza. O fósforo deteriora a resistência à corrosão e a tenacidade do aço. Portanto, o teor de P é, de preferência, o mais baixo possível. O teor de P é não superior a 0,040%. O teor de P é, preferencialmente, não superior a 0,030% e, mais preferencialmente, não superior a 0,025%.

S: não superior a 0,0100% [0053] Enxofre (S) é uma impureza. O enxofre deteriora a trabalhabilidade a quente do aço. O enxofre forma sulfetos adicionalmente. Uma vez que um sulfeto atua como um ponto inicial de corrosão, esse reduz a resistência à corrosão do aço. Portanto, o teor de S é, de preferência, o mais baixo possível. O teor de S é não superior a 0,0100%. O teor de S é, preferencialmente, não superior a 0,0050% e, mais preferencialmente, não superior a 0,0020%.

Cu: 0,20 a 4,00% [0054] Cobre (Cu) reforça um filme de passivação aprimorando, desse modo, a resistência à corrosão que inclui resistência SCC sob um ambiente de cloreto a alta temperatura. Ademais, Cu se precipita ultrafinamente no material de base durante a soldagem de grande entrada de calor reduzindo, desse modo, a precipitação da fase σ em limites de fase de ferrita/austenita. Entretanto, quando o teor de Cu for muito alto, a trabalhabilidade a quente do aço será deteriorada. Portanto, o teor de Cu é 0,20 a 4,00%. O limite inferior do teor de Cu é, preferencialmente, 0,23% e, mais preferencialmente, 0,25%. O limite superior do teor de Cu é,

13/31 preferencialmente, 3,50% e, mais preferencialmente, 3.00%.

Ni: 4,00 a 8,00% [0055] Níquel (Ni) estabiliza a austenita. Ademais, Ni aprimora a tenacidade do aço e, também, aprimora a resistência à corrosão que inclui a resistência SCC do aço. Entretanto, quando o teor de Ni for muito alto, os compostos intermetálicos exemplificados pela fase σ tendem a ser produzidos. Portanto, o teor de Ni é produzido para ser 4,00 a 8,00%. O limite inferior do teor de Ni é, preferencialmente, 4.50% e, mais preferencialmente, 5,00%. O limite superior do teor de Ni é, preferencialmente, 7.80% e, mais preferencialmente, 7,50%.

Cr: 20,0 a 30,0% [0056] Cromo (Cr) aprimora a resistência à corrosão do aço e aprimora a resistência SCC do aço, especialmente, em um ambiente de cloreto a alta temperatura. Entretanto, quando o teor de Cr for muito alto, os compostos intermetálicos exemplificados pela fase σ serão produzidos. Como um resultado disso, a soldabilidade e, também, a trabalhabilidade a quente do aço são deterioradas. Portanto, o teor de Cr é 20,0 a 30,0%. O limite inferior do teor de Cr é, preferencialmente, 21,0% e, mais preferencialmente, 22,0%. O limite superior do teor de Cr é, preferencialmente, 29.0% e, mais preferencialmente, 28,0%.

Mo: 0,50 a 4,00%

W: 0,01 a 4,00% [0057] Molibdênio (Mo) e Tungstênio (W) aprimoram a resistência à corrosão e a resistência à fragilização por corrosão sob tensão do material de base sob um ambiente de gás dióxido de carbono úmido. Entretanto, quando o teor de Mo for muito alto, os compostos intermetálicos exemplificados pela fase σ serão produzidos. Como um resultado disso, a soldabilidade, assim como, a trabalhabilidade a quente do aço é deteriorada. Portanto, o teor de Mo é 0,50 a 4,00%. Quando o teor de W for muito alto, seu efeito será saturado, resultando em custos de produção elevados.

14/31

Portanto, o teor de W é, preferencialmente, 0,01 a 4,00%. Nota-se que qualquer um ou mais desses elementos podem ser adicionados de maneira única ou em combinação.

N: 0,100 a 0,350% [0058] Nitrogênio (N) é um elemento de formação de austenita forte e aprimora a estabilidade térmica e a resistência à corrosão do aço. O material de base, que é um aço inoxidável duplex, contém Cr e Mo que são elementos de formação de ferrita. Considerando o equilíbrio entre a quantidade de ferrita e a quantidade de austenita no material de base, o teor de N pode ser não inferior a 0,100%. Entretanto, quando o teor de N for muito alto, bolhas de ar, que são um defeito de soldagem, irão ocorrer. Quando o teor de N for muito alto, nitretos são mais propensos a serem produzidos durante a soldagem deteriorando, desse modo, a tenacidade e a resistência à corrosão do aço. Portanto, o teor de N é 0,100 a 0,350%. O limite inferior do teor de N é, preferencialmente, 0,130% e, mais preferencialmente, 0,160%. O limite superior do teor de N é, preferencialmente, 0,340% e, mais preferencialmente, 0,330%.

Sol. Al: não superior a 0,040% [0059] Alumínio (Al) é um elemento essencial. O alumínio desoxida o aço. Por outro lado, quando Al for excessivamente contido, nitreto de alumínio (AlN) será formado deteriorando, desse modo, a tenacidade e a resistência à corrosão do aço. Portanto, o teor de sol. Al é não superior a 0,040%. O limite inferior do teor de sol. Al é, preferencialmente, 0,003% e, mais preferencialmente, 0,005%. O limite superior do teor de sol. Al é, preferencialmente, 0,035% e, mais preferencialmente, 0,030%.

[0060] O equilíbrio do material de base é Fe e impurezas. [Elementos seletivos no caso em que o material de base é aço inoxidável duplex] [0061] O material de base, que é um aço inoxidável duplex, pode conter, no lugar de Fe, um ou mais elementos selecionados a partir de pelo

15/31 menos um grupo do primeiro ao terceiro grupos a seguir. Ou seja, os elementos no primeiro ao terceiro grupos são elementos seletivos que podem ser contidos, conforme requerido.

[0062] Primeiro grupo: V: não superior a 1,50% [0063] Segundo grupo: Ca: não superior a 0,0200%, Mg: não superior a 0,0200%, e B: não superior a 0,0200% [0064] Terceiro grupo: Metais de terras raras (REM): não superiores a 0,2000% [0065] Mais adiante no presente documento, esses elementos seletivos serão descritos em detalhes.

[PRIMEIRO GRUPO] [0066] V: não superior a 1,50% [0067] Vanádio (V) é um elemento seletivo. O vanádio aprimora a resistência à corrosão do aço, especialmente, a resistência à corrosão sob um ambiente ácido. De maneira mais específica, quando V estiver contido em conjunto com Mo e Cu, a resistência à corrosão com fendas do aço será aprimorada. O efeito descrito acima será obtido se V estiver contido mesmo em uma pequena quantidade. Entretanto, quando o teor de V for muito alto, a quantidade de ferrita no aço irá aumentar excessivamente, deteriorando a resistência à corrosão do aço. Portanto, o teor de V é não superior a 1,50%. O limite superior do teor de V é, preferencialmente, 1,30%. O limite inferior do teor de V é, preferencialmente, não inferior a 0,05%.

[SEGUNDO GRUPO] [0068] Ca: não superior a 0,0200% [0069] Mg: não superior a 0,0200% [0070] B: não superior a 0,0200% [0071] Todos os Cálcio (Ca), Magnésio (Mg) e Boro (B) são elementos seletivos. Todos os Ca, Mg e B imobilizam S e O (oxigênio) no aço aprimorando, desse modo, a trabalhabilidade a quente do aço. O teor de S no material de base é baixo. Portanto, a trabalhabilidade a quente do aço é alta

16/31 mesmo se Ca, Mg e B não estiverem contidos. Entretanto, por exemplo, quando um tubo de aço sem costura for produzido por um método de laminação oblíqua, a trabalhabilidade a quente ainda mais alta pode ser requerida. Se um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Ca, Mg e B estiverem contidos, a trabalhabilidade a quente ainda mais alta será obtida. Se qualquer um desses elementos estiver contido mesmo em uma pequena quantidade, o efeito descrito acima será obtido.

[0072] Entretanto, quando os teores desses elementos forem muito altos, as inclusões não metálicas (tais como, óxidos e sulfetos de Ca, Mg, e B) irão aumentar. Uma vez que a inclusão não metálica atua como um ponto inicial de corrosão, essa irá deteriorar a resistência à corrosão do aço. Portanto, o teor de Ca é não superior a 0,0200%, o teor de Mg é não superior a 0,0200% e o teor de B é não superior a 0,0200%.

[0073] De preferência, o teor de pelo menos um dos, ou o teor total de dois ou mais de Ca, Mg e B é não inferior a S (% em massa) + 1/2 x O (% em massa). Em tal caso, o efeito descrito acima será obtido de maneira particularmente efetiva.

[0074] Quando dois ou mais de Ca, Mg e B estiverem contidos, o teor total de desses elementos é, preferencialmente, não superior a 0,04%. Quando todos os Ca, Mg e B estiverem contidos, o teor total desses elementos é, preferencialmente, não superior a 0,06%.

[TERCEIRO GRUPO] [0075] Metais de terras raras (REM): não superiores a 0,2000% [0076] Os metais de terras raras (REM) são elementos seletivos. REM imobilizam S e O (oxigênio) no aço do mesmo modo que Ca, Mg e B aprimorando, desse modo, a trabalhabilidade a quente do aço. Entretanto, quando o teor de REM for muito alto, as inclusões não metálicas (tais como, óxidos e sulfetos de metais de terras raras) irão aumentar deteriorando, desse modo, a resistência à corrosão do aço. Portanto, o teor de REM é não superior a 0,2000%. Para obter claramente o efeito descrito acima, o teor de

17/31

REM é, preferencialmente, não inferior a S (% em massa) + 1/2 x O (% em massa). Entretanto, o efeito descrito acima pode ser obtido em alguma extensão, se REM estiverem contidos mesmo em uma pequena quantidade.

[0077] REM é um termo genérico que inclui 15 elementos de lantanídeo, Y e Sc. Um ou mais desses elementos devem estar contidos. O teor de REM significa o teor total de um ou mais dos elementos mencionados acima.

[PROCESSO DE SOLDAGEM] [0078] Após o material de base descrito acima ser preparado, o material de base é submetido à soldagem GMA para formar o metal de solda.

[0079] Um material de soldagem, cuja composição química é ajustada, a fim de ser capaz de obter a composição química do metal de solda a ser posteriormente descrito, é preparado. O material de soldagem é, por exemplo, um fio.

[0080] A soldagem GMA é conduzida usando o material de soldagem preparado. Primeiro, uma máquina de soldagem GMA é preparada. A máquina de soldagem GMA inclui uma unidade de alimentação e uma tocha de soldagem. A unidade de alimentação alimenta o gás de proteção e o material de soldagem para a tocha de soldagem. A tocha de soldagem gera o arco entre o material de soldagem (fio) e o material de base. Nesse momento, o material de soldagem é fundido para formar o metal de solda.

[0081] O gás de proteção a ser usado para a soldagem GMA compreende 1 a 2% em volume ou 35 a 50% em volume de gás CO₂, e o equilíbrio sendo o gás inerte. O gás inerte é, por exemplo, Ar. O gás de proteção pode compreender, além da composição descrita acima, impurezas. Usando-se o gás de proteção que tem tal composição, a ocorrência de bolhas de ar é reduzida, conforme descrito acima, e um metal fundido que tem resistência e tenacidade excelentes é formado.

[0082] Através do processo descrito acima, uma junta soldada que inclui um material de base e um metal de solda é produzida. O metal de

18/31 solda formado pelo processo de soldagem é um aço inoxidável duplex, que tem a seguinte composição química.

C: não superior a 0,080% [0083] Carbono (C) estabiliza a austenita no metal de solda. Por outro lado, quando o teor de C for muito alto, os carbonetos são propensos a precipitar deteriorando, desse modo, a resistência à corrosão. Portanto, o teor de C é não superior a 0,080%. O limite superior do teor de C é, preferencialmente, 0,075% e, mais preferencialmente, 0,070%.

Si: 0,20 a 1,00% [0084] Silício (Si) desoxida o metal fundido durante a soldagem. Ademais, Si aumenta a resistência do metal de solda. Por outro lado, quando o teor de Si for muito alto, a tenacidade do metal de solda será deteriorada. Portanto, o teor de Si é 0,20 a 1,00%. O limite inferior do teor de Si é, preferencialmente, 0,25% e, mais preferencialmente, 0,30%. O limite superior do teor de Si é, preferencialmente, 0,80% e, mais preferencialmente, 0,60%.

Mn: não superior a 8,00% [0085] Manganês (Mn) é um elemento essencial. Manganês desoxida o metal fundido durante a soldagem. Ademais, Mn aumenta a resistência do metal de solda. Por outro lado, quando o teor de Mn for muito alto, a resistência à corrosão do metal de solda será deteriorada. Portanto, o teor de Mn é não superior a 8,00%. O limite inferior do teor de Mn é, preferencialmente, 0,25% e, mais preferencialmente, 0,50%. O limite superior do teor de Mn é, preferencialmente, 7,00% e, mais preferencialmente, 6,00%.

P: não superior a 0,040% [0086] Fósforo (P) é uma impureza. O fósforo deteriora a tenacidade do metal de solda, e aumenta a suscetibilidade de fissuração a quente do metal de solda. Portanto, o teor de P é, de preferência, o mais baixo possível. O teor de P é não superior a 0,040%. O teor de P é, preferencialmente, não superior a 0,030% e, mais preferencialmente, não superior a 0,020%.

19/31

S: não superior a 0,0100% [0087] Enxofre (S) é uma impureza. O enxofre deteriora a ductilidade e resistência à corrosão do metal de solda, e aumenta a suscetibilidade de fissuração a quente do metal de solda. Portanto, o teor de S é, de preferência, o mais baixo possível. O teor de S é não superior a 0,0100%. O teor de S é, preferencialmente, não superior a 0,005% e, mais preferencialmente, não superior a 0,002%.

Cu: não superior a 2,0% [0088] Cobre (Cu) é um elemento essencial. O cobre reforça um filme de passivação e aprimora a resistência à corrosão que inclui a resistência SCC sob um ambiente de cloreto a alta temperatura. Por outro lado, quando o teor de Cu for muito alto, a suscetibilidade de fissuração a quente do metal de solda é aumentada. Portanto, o teor de Cu é não superior a 2,0%. O teor de Cu é, preferencialmente, inferior a 2,0%. O limite inferior do teor de Cu é, preferencialmente, 0,1% e, mais preferencialmente, 0,15%. O limite superior do teor de Cu é, preferencialmente, 1,0% e, mais preferencialmente, 0,8%.

Ni: 7,00 a 12,00% [0089] O níquel (Ni) estabiliza a austenita no metal de solda aprimorando, desse modo, a tenacidade do metal de solda. Por outro lado, quando o teor de Ni for muito alto, a quantidade de ferrita no metal de solda diminui excessivamente, tornando difícil a obtenção de propriedades mecânicas fundamentais do aço inoxidável duplex. Ademais, quando o teor de Ni for muito alto, a fase σ é mais propensa a precipitar. Portanto, o teor de Ni é 7,00 a 12,00%. O limite inferior do teor de Ni é, preferencialmente, 8,00% e, mais preferencialmente, o teor de Ni é superior a 8,00%. O limite superior do teor de Ni é, preferencialmente, 11,00% e, mais preferencialmente, 10,00%.

Cr: 20,0 a 30,0% [0090] Cromo (Cr) aprimora a resistência à corrosão do metal de

20/31 solda e aprimora, particularmente, a resistência SCC do metal de solda em um ambiente de cloreto a alta temperatura. Por outro lado, quando o teor de Cr for muito alto, a fase σ é mais propensa a precipitar. Portanto, o teor de Cr é 20,0 a 30,0%. O limite inferior do teor de Cr é, preferencialmente, 21,0%. O limite superior do teor de Cr é, preferencialmente, 29.0% e, mais preferencialmente, 28,0%.

Mo: 1,00 a 4,00%

W: 1,00 a 4,00% [0091] Molibdênio (Mo) e Tungstênio (W) aprimoram a resistência à corrosão e a resistência à fragilização por corrosão sob tensão do material de base sob um ambiente de gás dióxido de carbono úmido. Por outro lado, quando o teor de Mo for muito alto, a fase sigma (fase σ) é mais propensa a precipitar no metal de solda. Portanto, o teor de Mo é 1,00 a 4,00%. Quando o teor de W for muito alto, seu efeito será saturado, e qualquer teor adicional irá levar apenas a um aumento de custo. Portanto, o teor de W é 1,00 a 4,00%. O metal de solda, de acordo com a presente modalidade, contém pelo menos um ou mais de Mo e W.

N: 0,100 a 0,350% [0092] Nitrogênio (N) aumenta a resistência do aço através do reforço de solução sólida. Ademais, N é um elemento de formação de austenita forte, e aprimora a resistência à corrosão do metal de solda. Por outro lado, quando o teor de N for muito alto, bolhas de ar, que são um defeito de soldagem, irão ocorrer. Portanto, o teor de N é 0,100 a 0,350%. O limite superior do teor de N é, preferencialmente, 0,300% e, mais preferencialmente, 0,250%.

Sol. Al: não superior a 0,040% [0093] Alumínio (Al) é um elemento essencial. O Al desoxida o metal fundido durante a soldagem. Por outro lado, quando o teor de sol. Al for muito alto, o Al forma inclusões à base de óxido grossas deteriorando, desse modo, a tenacidade do metal de solda. Portanto, o teor de sol. Al é não

21/31 superior a 0,040%. O limite inferior do teor de sol. Al é, preferencialmente, 0,003% e, mais preferencialmente, 0,005%. O limite superior do teor de sol. Al é, preferencialmente, 0,035% e, mais preferencialmente, 0,030%.

O (oxigênio): 0,02 a 0,14% [0094] Oxigênio (O) é uma impureza. O oxigênio forma inclusões à base de óxido deteriorando, desse modo, a tenacidade do metal de solda. Portanto, o teor de O é, de preferência, o mais baixo possível.

[0095] Entretanto, na soldagem GMA, em contraste com a soldagem GTA, quando o componente oxigênio não estiver contido no gás de proteção, o arco não será estabilizado, fazendo com que um metal de solda forte não possa ser obtido. Na presente modalidade, uma vez que a soldagem GMA é conduzida, não menos que 0,02% de oxigênio será contido no metal de solda.

[0096] O equilíbrio do metal de solda da presente modalidade é Fe e impurezas.

[RESISTÊNCIA, TENACIDADE E NÚMERO DE BOLHAS DE AR] [0097] O metal de solda que é produzido pelo método de produção descrito acima terá uma resistência à tração não inferior a 700 MPa, e irá exibir a energia absorvida a -30°C não inferior a 27 J. Ademais, o número de bolhas de ar que tem um tamanho não inferior a 0,5 mm será não superior a 5 partes/100 mm.

[0098] O método para medir bolhas de ar é demonstrado da seguinte maneira. Referindo-se à Figura 3, uma região que tem uma faixa de 100 mm em uma direção axial Y (direção longitudinal, ou seja, a direção na qual o metal de solda se estende) do metal de solda 30 de uma junta soldada 10 (ou seja, a área da região tem 100 mm na direção axial χ largura do metal de solda W30 (mm)) é selecionada. A região selecionada é submetida a um teste de transmissão de radiação baseado em JIS Z3104 para adquirir uma imagem de transmissão. Na imagem de transmissão adquirida, o número de bolhas de ar que tem um tamanho não inferior a 0,5 mm é contado. Onde,

22/31 bolhas de ar que tem um tamanho não inferior a 0,5 mm significa aquelas cujo diâmetro máximo (eixo geométrico maior) é não inferior a 0,5 mm entre as bolhas de ar na imagem de transmissão.

[0099] De preferência, a espessura do material de base (espessura de chapa ou espessura de parede) é de 5 a 50 mm. Particularmente, nessa faixa de espessura, o método de produção descrito acima torna possível manter o número de bolhas de ar no metal de solda baixo.

[0100] No processo para produzir o metal de solda, de acordo com a presente modalidade, a soldagem GMA é conduzida usando-se um gás de proteção contendo um determinado teor de gás CO2 e gás inerte, conforme descrito acima. Como um resultado, o número de bolhas de ar no metal de solda da junta soldada produzida é reduzido e, desse modo, resistência e tenacidade excelentes são obtidas.

EXEMPLOS [0101] Uma pluralidade de materiais de base (chapas de aço) cada um tendo uma composição química mostrada na Tabela 1 e uma espessura de 10 a 30 mm foi preparada.

TABELA 1

No. de material de base	Composição química (% de unidade de massa, equilíbrio sendo Fe e impurezas)
C	Si	Mn	P	S	Cu	Ni	Cr	Mo	W	N	sol,Al	Outros
1	0,014	0,52	0,97	0,021	0,0002	2,44	5,03	25,00	1,10	0,03	0,1890	0,014	0,0023% de B e 0,0023% de Ca
2	0,023	0,45	1,20	0,023	<0,001	0,30	5,18	22,86	3,18	0,05	0,1764	0,010	0,01% de V e 0,001% de REM
3	0,016	0,30	0,48	0,024	0,0002	0,61	6,64	24,84	3,10	2,12	0,2864	0,012	-
4	0,014	0,26	0,35	0,011	0,0005	0,02	6,54	12,04	2,45	-	0,0120	0,030	-
5	0,006	0,22	0,45	0,017	0,0006	0,05	6,56	12,08	2,43	-	0,0058	0,030	-

23/31

24/31 [0102] Os materiais de base para os números de materiais de base 1 a 3 eram, cada um, aço inoxidável duplex. O aço inoxidável duplex era tanto um autodenominado aço inoxidável super duplex como um aço inoxidável duplex (equivalente a JIS SUS329J2L) para uso em tubos de poços de petróleo e tubos de linha para instalações relacionadas ao petróleo. Os números de materiais de base 4 e 5 eram, cada um, aço inoxidável martensítico, especificamente, um aço 13 Cr para uso em instalações relacionadas ao petróleo. As composições químicas de cada material de base se encontraram todas dentro da faixa da composição química preferível descrita acima.

[0103] O material de base de cada número de material de base era dotado de um bisel, e submetido à soldagem GMA em uma condição de soldagem mostrada na Tabela 2 para obter uma junta soldada de cada número de junta, que incluía um metal de solda de uma composição química mostrada na Tabela 3. Os consumíveis de soldagem eram um fio-máquina que tem um diâmetro externo de 1,2 mm. As condições de soldagem eram variadas e ajustadas, de modo que a entrada de calor fosse 8 kJ/cm.

TABELA 2

No. de junta soldada	No. de material de base usado	Espessura de chapa (mm)	Razão de composição de gás de proteção
CO2	Ar
1-1	1	10	2	98
1-2	1	10	40	60
1-3	1	10	2	98
1-4	1	10	2	98
1-5	1	20	40	60
2-1	2	10	2	98
2-2	2	10	2	98
2-3	2	10	40	60
2-4	2	10	50	50
3-1	3	10	2	98
3-2	3	10	35	65

25/31

4-1	4	10	50	50
4-2	4	30	2	98
5-1	5	10	1	99
1-6	1	10	25	75
1^-7	1	10	30	70
1-8	1	10	2	98
2-5	2	10	10	90
2-6	2	10	0	100
3-3	3	10	5	95
3-4	3	10	55	45
4-3	4	10	20	80
4-4	4	10	2	98
4-5	4	10	3	9Ζ
5-2	5	10	1	99
5-3	5	10	60	40
5-4	5	10	2	98

TABELA 3

Ω_

Ε

Ω_

Ε ο

Ο

No. de junta	No. de material de base	Composição química (% de unidade de massa, equilíbrio sendo Fe e impurezas)
C	Si	Mn	P	S	Cu	Ni	Cr	Mo	W	N	Sol,Al	O
1-1	1	0,020	0,37	1,41	0,011	0,002	0,42	8,06	22,59	2,66	0,01	0,132	0,012	0,034
1-2	1	0,032	0,29	0,54	0,006	0,002	0,77	8,28	25,78	2,72	1,74	0,238	0,015	0,125
1-3	1	0,022	0,41	1,57	0,013	0,002	0,32	8,21	22,20	2,75	-	0,103	0,011	0,072
1-4	1	0,035	0,35	0,56	0,007	0,002	0,72	8,99	25,50	2,83	1,85	0,177	0,007	0,066
1-5	1	0,072	0,31	0,54	0,006	0,002	0,65	8,22	25,25	2,75	1,88	0,212	0,008	0,132
2-1	2	0,022	0,42	1,64	0,011	0,002	0,31	8,09	22,40	3,02	0,01	0,101	0,013	0,025
2-2	2	0,033	0,32	0,62	0,008	0,001	0,48	8,64	25,33	3,01	1,80	0,175	0,009	0,041
2-3	2	0,061	0,44	1,61	0,012	0,002	0,22	8,12	22,40	3,02	0,01	0,101	0,009	0,128
2-4	2	0,075	0,35	0,78	0,009	0,001	0,42	8,64	25,33	3,05	1,85	0,175	0,008	0,131
3-1	3	0,031	0,28	0,52	0,005	0,002	0,42	8,76	25,67	2,99	2,03	0,177	0,014	0,052
3-2	3	0,044	0,31	1,51	0,012	0,001	0,44	8,06	22,50	2,81	0,01	0,178	0,012	0,128
4-1	4	0,025	0,26	1,47	0,006	0,002	0,31	8,05	21,65	2,89	0,02	0,110	0,003	0,137
4-2	4	0,041	0,33	0,58	0,007	0,001	0,41	8,55	25,10	3,03	1,66	0,181	0,009	0,042
5-1	5	0,034	0,30	0,55	0,007	0,002	0,45	8,89	25,53	2,94	1,66	0,166	0,009	0,022
1-6	1	0,062	0,41	1,51	0,011	0,002	3,42	8,11	22,41	2,71	0,01	0,112	0,010	0,115
1-7	1	0,077	0,29	0,51	0,006	0,002	0,71	8,81	25,10	2,75	1,74	0,199	0,007	0,121
1-8	1	0,031	0,49	1,52	0,010	0,003	2,61	3,88	20,40	2,03	0,01	0,116	0,008	0,051
2-5	2	0,042	0,31	0,58	0,007	0,002	0,49	12,8	25,40	2,97	1,92	0,178	0,010	0,073
2-6	2	0,015	0,32	0,52	0,008	0,001	0,71	8,55	25,12	2,92	1,81	0,171	0,012	0,008
3-3	3	0,030	0,28	0,50	0,010	0,002	0,46	4,02	25,60	3,10	2,13	0,167	0,018	0,066
3-4	3	0,035	0,28	0,50	0,005	0,002	3,51	8,61	25,65	3,10	2,03	0,177	0,005	0,147
4-3	4	0,055	0,30	0,51	0,007	0,002	0,43	9,03	25,53	2,91	1,73	0,166	0,019	0,104
4-4	4	0,048	0,50	0,53	0,006	0,002	0,42	8,66	25,50	4,54	1,83	0,169	0,003	0,044
4-5	4	0,033	0,30	0,54	0,006	0,002	0,43	8,85	25,53	3,02	1,67	0,166	0,013	0,051
5-2	5	0,052	0,32	0,51	0,007	0,002	0,31	8,88	32,80	3,01	1,92	0,175	0,010	0,031
5-3	5	0,071	0,32	0,52	0,008	0,001	0,28	9,01	25,10	2,88	1,88	0,154	0,005	0,152
5-4	5	0,023	0,40	1,51	0,006	0,001	0,22	12,2	22,20	2,15	0,01	0,020	0,010	0,028

26/31

27/31 [0104] Usando-se as juntas soldadas produzidas, desse modo, de cada No. de Junta, os seguintes testes de avaliação foram conduzidos.

[TESTE DE MEDIÇÃO DE BOLHAS DE AR] [0105] Após a soldagem, o metal de solda da junta soldada de cada No. de Junta foi submetido ao teste de transmissão de radiação descrito acima para contar o número de bolhas de ar (/100 mm).

[TESTE DE IMPACTO CHARPY] [0106] A tenacidade do metal de solda de cada junta soldada foi avaliada pelo seguinte método. Uma amostra de impacto Charpy (amostra de entalhe V) mostrada na Figura 4 foi coletada a partir de cada junta soldada. Conforme mostrado na Figura 4, um entalhe V 20 de cada amostra foi localizado em uma porção central de um metal de solda 30 de uma junta soldada 10. A amostra de entalhe V tinha uma largura de 10 mm, uma espessura de 10 mm, um comprimento de 55 mm e uma profundidade de entalhe de 2 mm.

[0107] Usando-se a amostra de entalhe V, o teste de impacto Charpy foi conduzido a -30°C com base em JIS Z2242 para determinar a energia absorvida.

[TESTE DE TENSÃO] [0108] A chapa de teste No. 5 especificada em JIS Z2201 foi coletada a partir de cada junta soldada. A direção longitudinal da amostra era perpendicular à direção de processo de soldagem. Além disso, o metal de solda era situado no meio da porção paralela de cada amostra e, em ambos os lados dessa, uma zona afetada pelo calor de soldagem e o material de base eram situados nessa ordem. O teste de tensão foi conduzido à temperatura ambiente (25°C) para obter resistência à tração (MPa).

[TESTE DE MEDIÇÃO DE FRAÇÃO DE ÁREA DE FASE σ] [0109] A seção transversal de cada junta soldada foi submetida a polimento e gravação em espelho. Após a gravação, o metal de solda na seção transversal gravada foi submetido à análise de imagem usando-se um microscópio óptico que tem uma ampliação de 500. A área do metal de solda

28/31 usada para a análise de imagem era de 40.000 μητ² por um campo visual. A análise de imagem foi conduzida em 4 campos visuais. A fração de área (%) da fase σ no metal de solda em cada campo visual foi determinada pela análise de imagem. Uma média das frações de área da fase σ para quatro campos visuais foi definida como a fração de área (%) da fase σ para cada No. de Junta. Quando a fração de área da fase σ era não inferior a 0,5%, considerou-se que a fase σ foi precipitada. Quando a fração de área da fase σ era inferior a 0,5%, considerou-se que a fase σ não foi precipitada.

[TESTE DE FISSURAÇÃO A QUENTE] [0110] Uma amostra para observação de microestrutura de uma seção transversal perpendicular à linha de solda foi coletada a partir de cada junta soldada. A superfície da amostra coletada foi submetida ao polimento e gravação em espelho. A superfície da amostra gravada foi observada usando-se um microscópio óptico que tem uma ampliação de 500. Então, considerou-se através da inspeção visual se a fissuração a quente ocorreu ou não no metal de solda.

[RESULTADOS DE TESTE] [0111] A Tabela 4 mostra os resultados dos testes de avaliação descritos acima.

TABELA 4

No. de Junta s	Fissuração a quente	Quantidade de oxigênio (%)	Energia absorvida (J)	Número de bolhas de ar (/100 mm)	Resistênc ia à tração (MPa)	Fase σ	Observações
1-1	Ausente	0,034	105	1	820	Ausente	Exemplos inventivos
1-2	Ausente	0,125	33	1	902	Ausente	Exemplos inventivos
1-3	Ausente	0,072	91	2	818	Ausente	Exemplos inventivos
1-4	Ausente	0,066	96	0	910	Ausente	Exemplos inventivos
1-5	Ausente	0,132	38	1	908	Ausente	Exemplos inventivos
2-1	Ausente	0,025	120	2	832	Ausente	Exemplos inventivos
2-2	Ausente	0,041	108	1	897	Ausente	Exemplos inventivos
2-3	Ausente	0,128	34	2	788	Ausente	Exemplos inventivos
2-4	Ausente	0,131	30	0	917	Ausente	Exemplos inventivos
3-1	Ausente	0,052	110	2	921	Ausente	Exemplos inventivos

29/31

3-2	Ausente	0,128	33	4	801	Ausente	Exemplos inventivos
4-1	Ausente	0,137	30	1	905	Ausente	Exemplos inventivos
4-2	Ausente	0,042	111	2	899	Ausente	Exemplos inventivos
5-1	Ausente	0,022	121	1	911	Ausente	Exemplos inventivos
1-6	Presente	0,115	46	8	811	Ausente	Exemplos comparativos
1-7	Ausente	0,121	37	7	899	Ausente	Exemplos comparativos
1-8	Presente	0,051	22	1	821	Ausente	Exemplos comparativos
2-5	Ausente	0,073	20	30	902	Presente	Exemplos comparativos
2-6	Ausente	0,008	—	22	—	Ausente	Exemplos comparativos
3-3	Ausente	0,066	25	10	911	Ausente	Exemplos comparativos
3-4	Presente	0,147	15	0	883	Ausente	Exemplos comparativos
4-3	Ausente	0,104	55	15	899	Ausente	Exemplos comparativos
4-4	Ausente	0,044	25	0	901	Presente	Exemplos comparativos
4-5	Ausente	0,051	99	9	888	Ausente	Exemplos comparativos
5-2	Ausente	0,031	23	1	897	Presente	Exemplos comparativos
5-3	Ausente	0,152	14	0	902	Ausente	Exemplos comparativos
5-4	Ausente	0,028	130	0	650	Ausente	Exemplos comparativos

[0112] Referindo-se à Tabela 4, a composição do gás de proteção foi apropriada para os Nos. de Junta 1-1 a 1-5, 2-1 a 2-4, 3-1 a 3-2, 4-1 a 4-2 e 5-1. Consequentemente, conforme mostrado na Tabela 3, para esses Nos. de Junta, as composições químicas do metal de solda foram apropriadas. Ademais, o número de bolhas de ar era não superior a 5 partes/100 mm. Ademais, a resistência à tração era não inferior a 700 MPa, a energia absorvida a -30°C era não inferior a 27 J. Além disso, nem a fase sigma nem a fissuração a quente foi observada.

[0113] Por outro lado, no No. de Junta 1-6, o teor de Cu no metal de solda foi alto. Consequentemente, a fissuração a quente foi observada. Ademais, o teor de CO2 no gás de proteção não foi apropriado. Consequentemente, o número de bolhas de ar excedeu 5 partes/100 mm.

[0114] No No. de Junta 1-7, a composição química do metal de solda foi apropriada. Entretanto, o teor de CO2 no gás de proteção não foi apropriado. Consequentemente, o número de bolhas de ar excedeu 5 partes/100 mm.

[0115] No No. de Junta 1-8, o teor de Cu no metal de solda era

30/31 alto. Consequentemente, fissuração a quente foi observada. Ademais, o teor de Ni era baixo. Consequentemente, a energia absorvida era baixa.

[0116] No No. de Junta 2-5, o teor de Ni no metal de solda era alto. Consequentemente, a energia absorvida era baixa, e a fase σ foi observada. Ademais, o teor de CO2 no gás de proteção não foi apropriado. Consequentemente, o número de bolhas de ar excedeu 5 partes/100 mm.

[0117] No No. de Junta 2-6, CO₂ não era contido no gás de proteção. Consequentemente, o número de bolhas de ar excedeu 5 partes/100 mm. Note que o teor de oxigênio no metal de solda de cada No. de Junta 2-6 era baixo.

[0118] No No. de Junta 3-3, o teor de Ni era baixo. Como um resultado, a energia absorvida era baixa. Ademais, o teor de CO2 no gás de proteção não foi apropriado. Como um resultado, o número de bolhas de ar excedeu 5 partes/100 mm.

[0119] No No. de Junta 3-4, o teor de Cu era alto. Consequentemente, a fissuração a quente foi observada. Ademais, o teor de CO2 no gás de proteção era muito alto. Consequentemente, o teor de oxigênio no metal de solda era alto, e a energia absorvida era baixa.

[0120] No No. de Junta 4-3, embora a composição química do metal de solda fosse apropriada, o teor de CO2 no gás de proteção não era apropriado. Consequentemente, o número de bolhas de ar excedeu 5 partes/100 mm.

[0121] No No. de Junta 4-4, o teor de Mo era alto. Consequentemente, a fase σ foi observada. Ademais, a energia absorvida era baixa. A tenacidade era presumivelmente baixa porque a fase σ foi produzida.

[0122] No No. de Junta 4-5, embora a composição química do metal de solda fosse apropriada, o teor de CO2 no gás de proteção não era apropriado. Consequentemente, o número de bolhas de ar excedeu 5 partes/100 mm.

[0123] No No. de Junta 5-2, o teor de Cr era alto.

31/31

Consequentemente, a fase σ foi observada. Ademais, a energia absorvida era baixa. A tenacidade era presumivelmente baixa porque a fase σ foi produzida.

[0124] No No. de Junta 5-3, o teor de CO₂ no gás de proteção era muito alto. Consequentemente, o teor de oxigênio no metal de solda era alto, e a energia absorvida era baixa.

[0125] No No. de Junta 5-4, o teor de Ni no metal de solda era alto, e o teor de N era baixo. Consequentemente, o metal de solda do No. de Junta 5-4 não era um aço inoxidável duplex, porém, um aço inoxidável austenítico. No No. de Junta 5-4, uma vez que o teor de N era baixo, as bolhas de ar foram suprimidas; entretanto, a resistência à tração era tão baixa quanto 700 MPa.

[0126] Embora as modalidades da presente invenção tenham sido descritas até aqui, as modalidades descritas acima são meramente exemplos para realizar a presente invenção. Portanto, a presente invenção não será limitada às modalidades descritas acima, e pode ser realizada modificando-se adequadamente as modalidades descritas acima dentro âmbito sem se afastar do espírito da mesma.

1/3

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para produzir uma junta soldada,

CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:

preparar um material de base que compreende, % em massa, não inferior a 10,5% de Cr; e submeter o material de base à soldagem GMA (Arco Gás-Metal) usando um gás de proteção que compreende 1 a 2% em volume ou 35 a 50% em volume de CO₂, e o equilíbrio sendo o gás inerte que forma, desse modo, um metal de solda que compreende, % em massa, C: não superior a 0,080%, Si: 0,20 a 1,00%, Mn: não superior a 8,00%, P: não superior a 0,040%, S: não superior a 0,0100%, Cu: não superior a 2,0%, Cr: 20,0 a 30,0%, Ni: 7,00 a 12,00%, N: 0,100 a 0,350%, O (oxigênio): 0,02 a 0,14%, sol. Al: não superior a 0,040%, pelo menos um de Mo: 1,00 a 4,00% e W: 1,00 a 4,00%, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas.
2. Junta soldada, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:

um material de base que compreende, % em massa, não inferior a 10,5% de Cr; e um metal de solda que compreende, % em massa, C: não superior a 0,080%, Si: 0,20 a 1,00%, Mn: não superior a 8,00%, P: não superior a 0,040%, S: não superior a 0,0100%, Cu: não superior a 2,0%, Cr: 20,0 a 30,0%, Ni: 7,00 a 12,00%, N: 0,100 a 0,350%, O (oxigênio): 0,02 a 0,14%, sol. Al: não superior a 0,040%, pelo menos um de Mo: 1,00 a 4,00% e W: 1,00 a 4,00%, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas, em que o número de bolhas de ar que tem um tamanho não inferior a 0,5 mm é não superior a 5 partes/100 mm no metal de solda.
3. Junta soldada, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o metal de solda é formado por soldagem GMA (Arco GásMetal).

2/3
4. Junta soldada, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que um gás de proteção que compreende 1 a 2% em volume ou 35 a 50% em volume de CO₂, e o equilíbrio sendo o gás inerte é utilizado na soldagem GMA.
5. Junta soldada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o material de base é um aço inoxidável martensítico que compreende, % em massa, C: 0,001 a 0,100%, Si: 0,050 a 1,00%, Mn: 0,10 a 1,50%, P: não superior a 0,040%, S: não superior a 0,0100%, Cu: 0,01 a 2,00%, Cr: 10,50 a 14,00%, Ni: 0,50 a 10,00%, N: não superior a 0,1%, sol. Al: não superior a 0,040%, pelo menos um de Mo: 0,10 a 4,00% e W: 0,20 a 6,00%, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas.
6. Junta soldada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o material de base é um aço inoxidável duplex que compreende, % em massa, C: não superior a 0,03%, Si: 0,20 a 1,00%, Mn: não superior a 8,00%, P: não superior a 0,040%, S: não superior a 0,0100%, Cu: 0,20 a 4,00%, Cr: 20,0 a 30,0%, Ni: 4,00 a 8,00%, N: 0,100 a 0,350%, sol. Al: não superior a 0,040%, pelo menos um de Mo: 0,50 a 4,00% e W: 0,01 a 4,00%, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas.
7. Junta soldada, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que o material de base compreende adicionalmente V: não superior a 1,50% no lugar de uma parte do Fe.
8. Junta soldada, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADA pelo fato de que o material de base compreende adicionalmente, no lugar de uma parte do Fe, pelo menos um selecionado a partir de um grupo que consiste em Ca: não superior a 0,0200%, Mg: não superior a 0,0200% e B:

3/3 não superior a 0,0200%.
9. Junta soldada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que o material de base compreende adicionalmente, no lugar do Fe, metais de terras raras (REM): não superiores a 0,2000%.

1/4