Influência das condições de processo sobre as descontinuidades e resistência à cavitação de revestimentos soldados sobre aço CA-6NM

Abstract

A erosão por cavitação causa enormes prejuízos para as empresas geradoras de energia elétrica, pois compromete o funcionamento de turbinas hidráulicas e leva a constantes paradas para recuperação das regiões erodidas. Um dos materiais atualmente mais empregados na fabricação de rotores de turbinas hidráulicas é o aço inoxidável martensítico CA-6NM, que tem melhor soldabilidade que a dos aços martensíticos convencionais, devido ao baixo teor de carbono. Além disso, possui ótimas propriedades mecânicas e boa resistência à erosão por cavitação. Quando é necessário recuperar uma região erodida por cavitação, é feita a deposição por soldagem de ligas resistentes, notadamente aquelas à base de cobalto. Para evitar a formação de trincas no depósito, geralmente é depositada uma camada de amanteigamento de um material menos propenso ao trincamento e que possua alta ductilidade, como o aço inox austenítico. Entretanto, em locais onde houve pouca erosão, não há espaço suficiente para depositar o amanteigamento. Nestes casos, deposita-se a liga direto sobre o substrato, e surge a possibilidade de que o metal de solda obtido apresente zonas frágeis localizadas que, por efeito das tensões de soldagem, produzam trincas no depósito. Neste contexto, procurou-se avaliar como as condições de deposição do revestimento, pelo processo arame tubular, sobre chapa espessa de CA-6NM influem sobre a ocorrência de trincas, descontinuidades e resistência à erosão por cavitação. Os perfis de rugosidade nos revestimentos submetidos à cavitação acelerada segundo norma ASTM G32-09 permitiram avaliar as variações na resistência ao longo dos revestimentos. A região de menor resistência parece ser a ZAC formada em cada cordão pelo calor do cordão subsequente. Com o ferritoscópio foi possível medir as variações nos teores de ferrita/martensita em cada revestimento, mas os valores encontrados não puderam ser correlacionados com a resistência à cavitação local. Da mesma forma, as variações de dureza não puderam ser correlacionadas. Quando a espessura a recuperar por soldagem for menor que 3,0 mm, deve ser depositada a liga à base de cobalto sobre o aço CA-6NM (sem amanteigamento), pois não há risco aumentado de que ocorram trincas e a resistência à cavitação é melhor que a de revestimentos amanteigados com aço inox austenítico.

Cavitation erosion causes high economic losses to electric power generator companies, because it compromises the operation of hydroturbines and leads to constants stops to repair eroded regions. Nowadays, one of the most used materials in the manufacturing of hydroturbines rotors is the martensitic stainless steel CA-6NM, which has better weldability than traditional martensitic stainless steels due to lower carbon content. Moreover, it has excellent mechanical properties and good cavitation erosion resistance. When necessary recovering a cavitation eroded region is, deposition of resistant alloys by arc welding is made, remarkably those cobalt based alloys. To avoid crack formation in the deposit, generally is deposited a layer of buttering with a material less prone to cracking and also with high ductility, as austenitic stainless steel. However, in regions where there was a little erosion, there isn´t space enough to deposit the buttering. In these cases the alloy is deposited directly on the substrate, and arises the possibility that the weld metal obtained presents localized brittle zones, which by effects of welding tensile, produce cracks in the deposits. In this context, sought to evaluate how the conditions of hardfacing deposition on a thick plate of CA-6NM, using flux cored arc welding process, influence in the occurrences of cracks, discontinuities and cavitation erosion resistance. The roughness profiles in the hardfacings submitted to accelerated cavitation according to standard ASTM G32-09 allowed to evaluate the variations in the resistance along the hardfacings. The region of lower resistance seems to be the ZAC formed in each weld bead by the heat of subsequent bead. With the feritscope was possible measure the variations in the ferrite/martensite content in each hardfacing, but the values founded couldn't be correlated with the local cavitation resistance. Similarly, the hardness variations couldn't be correlated. When the thickness to recover by welding is less than 3,0 mm, the cobalt based alloy must be deposited on the steel CA-6NM (without buttering), because there isn't increased risk in occurring cracks and the cavitation resistance is better than buttered hardfacings with austenitic stainless steels.