Estudo do uso de atmosfera de proteção interna em tubos de aço inoxidável AISI 304L no processo de soldagem TIG

Abstract

O uso de tubulações produzidas a partir de tubos de aço inoxidável tornou-se requisito de qualidade na maioria das indústrias, principalmente naquelas que realizam o processamento de alimentos. No entanto, é comum observar problemas de corrosão, trincas e contaminação de produtos devido a soldagem inadequada dessas tubulações. A utilização de uma atmosfera de proteção no interior dos tubos (gás de purga) durante a soldagem é um recurso utilizado para garantir a qualidade da raiz da solda na junta produzida. Essa técnica, no entanto, não tem uma parametrização específica e gera um consumo de gás extra aumentando o custo do processo. O presente trabalho aborda a adequação da utilização do gás de purga e da adição de metal durante a união de tubos de aço inoxidável AISI 304L através do processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas). Para tal, foram soldados manualmente, de modo autógeno e com adição de metal, corpos de prova com e sem a utilização de gás de purga nas juntas internas dos tubos. O metal de adição utilizado na soldagem dos tubos de teste foi o AWS ER 308L, que apresenta baixo teor de carbono, produzindo cordões de soldas suaves e sem respingos. O gás responsável por fazer a alteração da atmosfera interna das juntas soldadas foi o argônio devido sua ação anticorrosiva, sendo injetado com dois valores de vazão pré-estabelecidos (5 l/min e 10 l/min). Após a soldagem dos corpos de prova, foi realizada análise visual da superfície interna dos tubos, metalografia para avaliação do perfil do cordão de solda, além de ensaios de microdureza e de tração visando avaliar os efeitos causados pela alteração da atmosfera interna e da adição de metal na resistência mecânica das juntas soldadas. Com a análise dos resultados verificou-se que a utilização do gás de purga contribui para a formação de uma superfície mais limpa na raiz da junta soldada, o que acaba com o problema de acúmulo de resíduos de produtos e a formação de biofilmes nesse local. O aumento da vazão de 5 para 10 l/min gerou o mesmo nível de acabamento da raiz, sendo assim, a utilização da vazão do gás de purga em 5 l/min é mais atrativa devido ao menor consumo de argônio. O uso do metal de adição, cuja finalidade é modificar a composição química e reforçar o cordão de solda, deveria aumentar a resistência mecânica das juntas, porém, após ensaios de dureza e tração, não se constatou aumento significativo dessas propriedades, indicando que a composição do metal de adição utilizado não proporcionou o efeito esperado.

The use of pipes made from stainless steel pipes has become a quality requirement in most industries, especially those performing food processing. However, it is common to see corrosion, cracking and contamination of products due to inadequate welding of these pipes. The use of a protective atmosphere inside the tubes (purge gas) during welding is a feature used to ensure the quality of the weld root in the gasket produced. This technique, however, does not have a specific parameterization and generates an extra gas consumption increasing the cost of the process. The present work deals with the adequacy of the use of the purge gas and the addition of metal during the union of AISI 304L stainless steel tubes through the TIG (Tungsten Inert Gas) welding process. For this purpose, specimens with and without the use of purge gas were welded manually, autogenously and with addition of metal, to the internal joints of the tubes. The addition metal used in the welding of the test tubes was AWS ER 308L, which has a low carbon content, producing smooth, non-splash weld strands. The gas responsible for making the change of the internal atmosphere of the welded joints was the argon due to its anticorrosive action, being injected with two pre-established flow values (5 l / min and 10 l / min). After welding of the test specimens, a visual analysis of the internal surface of the tubes was performed, metallography to evaluate the profile of the weld bead, as well as microhardness and tensile tests to evaluate the effects caused by the alteration of the internal atmosphere and the addition of resistance of the welded joints. With the analysis of the results it was verified that the use of the purge gas contributes to the formation of a cleaner surface at the root of the welded joint, which ends up with the problem of accumulation of product residues and the formation of biofilms in that place. The increase in flow rate from 5 to 10 l / min generated the same root finishing level, so the use of the purge gas flow rate of 5 l / min is more attractive due to the lower consumption of argon. The use of the addition metal, whose purpose is to modify the chemical composition and reinforce the weld bead, should increase the mechanical strength of the joints, but after tests of hardness and traction, no significant increase of these properties was observed, indicating that the composition of the addition metal used did not provide the expected effect.