Análise de variantes de processos de soldagem visando o revestimento com inconel 625 de tubos em aço API X46

Abstract

Atualmente os campos do Pré-Sal, respondem por 22% da produção de petróleo nacional. Para garantir a longevidade, eficiência e redução de riscos de acidentes ambientais, é necessária a utilização de tubos revestidos internamente com ligas de níquel. A soldagem a arco ainda tem papel importante como processo de revestimento, devido ao seu relativo baixo investimento e simplicidade operacional. Dentre estes processos, tem larga aplicação no Brasil, a soldagem TIG hot wire (HW) automatizada. Os fabricantes nacionais deste tipo de produto se defrontam com dificuldades durante sua produção que geram custos com sucata e retrabalho. Em função disso, este trabalho teve como objetivo analisar procedimentos de revestimento com liga Inconel 625 mediante soldagem pelos processos arco submerso e MIG/MAG, na posição vertical descendente, atendendo aos requisitos de baixa diluição (teor de Fe no depósito menor que 10 %). No caso específico do processo MIG, algumas variantes foram testadas, como o uso de corrente pulsada, corrente alternada adaptativa, várias geometrias e técnicas de tecimento. Além disso, foram estudados os efeitos do gás Ar com 5% de H2 (em contraste com o gás Ar com 2 %O2, mais tradicional) no que diz respeito à redução da diluição e a possibilidade de ocorrer trinca a frio ao soldar sobre aço API X46. Na soldagem pelo processo arco submerso na posição plana a diluição foi bastante alta (em torno de 30 %), mesmo ao utilizar polaridade negativa. Não foi possível conseguir cordões satisfatórios com arco submerso na posição vertical, pois o fluxo arrastava o metal ainda fundido. Para o processo MIG/MAG aplicado na posição vertical descendente, através da utilização de uma trajetória retangular de tecimento, com variação da velocidade transversal em vários trechos, e o uso da soldagem empurrando, foram conseguidos valores de diluição menores que 10 %. Isso resultou em teores de ferro suficientemente baixos para garantir a resistência à corrosão. Com o uso do gás contendo hidrogênio, houve redução da diluição e não foram observadas trincas a frio nos corpos de prova CTS confeccionados. A produtividade alcançada (em termos de área depositada por unidade de tempo) com o processo MIG/MAG foi mais de cinco vezes maior que aquela obtida pelo procedimento TIG HW aplicado industrialmente.<br>

Abstract : Pre-salt offshore oil fields currently produce 22% of Brazil?s crude oil. In order to ensure longevity and efficiency and to reduce environmental risks, the use of pipes cladded internally with corrosion resistant alloys such as nickel is vital. Arc welding plays an important role in cladding processes because of its affordability and simplicity. The automated TIG hot wire process is commonly used in Brazil for this purpose. Local producers of cladded pipes face some issues that compromise their performance and generate costs associated with scrap and rework. With this in mind, the objective of this work is to address the development of innovative cladding procedures to apply layers of Inconel 625 using the MIG/MAG and submerged arc processes in a vertical downhill position and achieve low dilution requirements (less than 10% iron content on the deposits). For the MIG/MAG process, some variants were tested such as the use of pulsed arc, adaptative variable polarity, new weaving techniques, and geometries. Additionally, the use of argon with 5% hydrogen as shielding gas (instead of the more traditional argon with 2% oxygen) was tested in order to determine its effect on dilution and the occurrence of cold cracks when welding API X46 steel. Submerged arc welding resulted in high dilution (about 30%), even when applying reverse polarity. Satisfactory results could not be achieved with the submerged arc process in the vertical downhill position, since the movement of flux drags the molten metal down. The MIG/MAG process applied in the vertical downhill position, associated with: special weave techniques, variable travel speed, rectangular shaped geometry and forehand welding, achieved the target value of less than 10% dilution. This resulted in sufficiently low iron content to assure corrosion resistance. Use of the argon-hydrogen mix reduced dilution without compromising cold crack susceptibility, which was confirmed in CTS tests. From a productivity point of view (area covered versus elapsed time), the MIG/MAG process was more than five times more efficient than the current TIG hot wire.