Influence of heat input and travel speed on microstructure and mechanical properties of double tandem submerged arc high strength low alloy steel weldments

Viano, David M.; Ahmed, Nazia; Schumann, G.O.

doi:10.1179/136217100322910642

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“…A literatura (6,7,13,18) registra que a diminuição da taxa de resfriamento, pelo aumento do aporte térmico ou do preaquecimento em metais de solda de aço C-Mn baixa liga, provocam uma queda da tenacidade ao impacto, devido à mudança microestrutural ocasionada pela diminuição contínua da proporção de ferrita acicular, notadamente para aportes térmicos superiores a 5,0 kJ/mm. (6) No caso do presente trabalho, tal fato também é verificado.…”

Section: Ensaios De Impacto Charpy-vunclassified

“…(6) No caso do presente trabalho, tal fato também é verificado. Como observado na Figura 10 e Tabela 6, nota-se que os valores da tenacidade ao impacto são decrescentes com o aumento do aporte térmico.…”

Section: Ensaios De Impacto Charpy-vunclassified

“…Como observado na Figura 10 e Tabela 6, nota-se que os valores da tenacidade ao impacto são decrescentes com o aumento do aporte térmico. No entanto, deve ser destacado que, independente desta constatação em perfeita sintonia com os dados da literatura, (6) percebe-se que estes mesmos valores mostrados na Figura 10 e a Tabela 6 atendem aos requisitos para qualificação dos procedimentos de soldagem, dado que os valores de tenacidade obtidos, mesmo na pior condição, são muito superiores aos 27 J a 0°C, relativo à soldagem com aporte térmico de 12 kJ/mm. Na verdade estes industrial, nesta fase do desenvolvimento industrial brasileiro, cuja produtividade e a automação de processos são pontos fundamentais.…”

Section: Ensaios De Impacto Charpy-vunclassified

“…Embora a literatura registre estudos (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) evidenciando que metais de solda produzidos em soldagens com elevado aporte térmico exibem uma tendência para redução da tenacidade ao impacto, Prasad e Dwivedi (7) comentam que existem poucos estudos recentes abordando a influência de elevados aportes térmicos no comportamento de juntas soldadas realizadas pelo processo a arco submerso Destacam apenas o trabalho de Viano, Ahmed e Schmann, (6) que produziram juntas com aportes térmicos até 10 kJ/mm. Isto impõe limitações em suas aplicações, devendo ser objeto de análises mais detalhadas.…”

Section: Introductionunclassified

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ESTUDO DO APORTE TÉRMICO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE METAIS DE SOLDA DE AÇO C-Mn OBTIDOS PELO PROCESSO ARCO SUBMERSO

Marouço¹,

Diniz²,

Santos³

et al. 2013

TMM

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ResumoO presente trabalho faz parte de um programa de pesquisas que tem por objetivo a avaliação da viabilidade técnica do aumento de produtividade na fabricação de componentes tubulares utilizados no segmento offshore, soldados integralmente pelo processo a arco submerso automatizado com elevado aporte térmico, sem prejuízo da tenacidade ao impacto do metal de solda. Foram soldadas juntas multipasse, pelo processo a arco submerso com combinação de arame/fluxo do tipo F7A4-EM12K com arame de 3,2 mm de diâmetro, com preaquecimento de 80°C, corrente contínua, posição plana e aporte térmico variando de 3,5 kJ/mm até 12 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios de tração, impacto Charpy-V às temperaturas de -60°C, -40°C, -20°C, 0°C e 20ºC e metalográficos pelas técnicas de microscopia óptica (MO) e de microscopia eletrônica de varredura (MEV) em corpos-de-prova retirados integralmente do metal depositado, objetivando a avaliação da relação tenacidade/microestrutura. Foi verificado que os metais de solda obtidos mostraram níveis de tenacidade superiores aos mínimos requeridos para a utilização na soldagem de aços C-Mn baixa liga com requisitos de tenacidade ao impacto de 27 J a 0ºC, para aportes térmicos até 12 kJ/mm. Desta forma é possível um aumento de produtividade de 58% nos tempos efetivos de fabricação. Palavras-chave: Metal de solda; Tenacidade; Processo arco submerso; Produtividade. STUDY OF THE INFLUENCE OF THE HEAT INPUT ON MECHANICAL PROPERTIES OF C-Mn STEEL WELD METALS OBTAINED BY SUBMERGED ARC PROCESS AbstractThe present work is part of a research program that aims to evaluate the technical feasibility of increasing productivity in the manufacturing of tubular components for offshore oil industry, which are fully welded by automatic submerged arc welding process, with high heat input, but with no impairment on the impact toughness of the weld metal. Multipass welds were produced by the submerged arc welding process, with a combination of F7A4-EM12K (wire/flux), by using a 3.2 mm-diameter wire, preheating at 80°C, with direct current, in flat position, with heat input varying from 3.5 kJ/mm to 12 kJ/mm. After welding, tensile tests and Charpy-V impact tests at -60°C, -40°C, -20°C, 0°C and 20°C were carried out, as well as metallographic examination by both optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), of specimens obtained entirely from the weld metal, allowing the discussion over the toughness X microstructure relationship. The weld metals have shown higher toughness levels in relation to the minimum required for use with low-alloy C-Mn steels welding with requirements of impact toughness of 27 J at 0°C for heat input up to 12 kJ/mm allowing an increase in productivity of 58% on the effective manufacturing time.

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Section: Ensaios De Impacto Charpy-vunclassified

Section: Introductionunclassified

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ESTUDO DO APORTE TÉRMICO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE METAIS DE SOLDA DE AÇO C-Mn OBTIDOS PELO PROCESSO ARCO SUBMERSO

Marouço¹,

Diniz²,

Santos³

et al. 2013

TMM

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“…It was reported that an increase in the welding current and a decrease in the speed coarsened the weld metal grain structure and reduced the hardness. Viano et al [14] studied the effect of welding speed and the overall heat input on the weld profile, microstructure, and mechanical properties in two-wire tandem submerged arc welds of HSLA steel. Increase in the heat input has decreased the density of the inclusion and increased the average inclusion size.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A study on the quality of two-wire tandem submerged arc welds under iso-heat input conditions

Kiran

Cho

Lee

et al. 2014

Int J Adv Manuf Technol

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The influence of the leading and trailing arc welding current on two-wire tandem submerged (SAW-T) arc weld quality was studied at a iso-heat input of 2.5 kJ/ mm. The weld quality includes weld bead dimensions, cooling time from 800 to 500°C in the weld pool, weld bead ferrite phase fraction, and micro-hardness. The cooling time was calculated from the temperature distribution predicted using the numerical model. For a constant heat input, the weld penetration significantly reduced with decreasing leading arc current at a low level of trailing arc current while the final weld penetration was less sensitive to the leading arc current at higher trailing arc current.

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Effect of Heat Input on the Microstructure and Mechanical Properties of Low Alloy Ultra‐High Strength Structural Steel Welded Joint

Wen

Wang

Deng

et al. 2018

steel research int.

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Microstructural evolution and mechanical properties of an ultra-high strength structural steel welded joint at different heat inputs are investigated by metal active gas arc (MAG) welding technique. It is found that the microstructure of weld metal (WM) contained high volume fraction of acicular ferrite regardless of heat input. However, the acicular ferrite changes from bainite acicular ferrite (B-AF) to Widmanstätten acicular ferrite (WF-AF) with the increase in heat input. The microstructure of coarse grain heat affected zone (CGHAZ) is characterized by complete martensite, a mixture microstructure (lath martensite and bainite), and granular bainte, respectively, with increasing heat input from 7.5 to 10.5 and then to18.5 kJ cm À1 . The acicular ferrite in WM nucleated at complex oxide inclusions and the number density of inclusions with the size of %0.6-1.2 mm significantly increases with the increase in heat input. The maximum drop of strength (113 MPa) occurs when the heat input is up to 18.5 kJ cm À1 . High volume fraction of acicular ferrite in WM improves the impact toughness because of increased proportion of high angle grain boundaries and interlocking structure. The heat input should be higher than 7.5 kJ/cm to avoid the formation of welding cold crack and twinned martensite in CGHAZ.

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Influence of heat input and travel speed on microstructure and mechanical properties of double tandem submerged arc high strength low alloy steel weldments

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ESTUDO DO APORTE TÉRMICO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE METAIS DE SOLDA DE AÇO C-Mn OBTIDOS PELO PROCESSO ARCO SUBMERSO

ESTUDO DO APORTE TÉRMICO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE METAIS DE SOLDA DE AÇO C-Mn OBTIDOS PELO PROCESSO ARCO SUBMERSO

A study on the quality of two-wire tandem submerged arc welds under iso-heat input conditions

Effect of Heat Input on the Microstructure and Mechanical Properties of Low Alloy Ultra‐High Strength Structural Steel Welded Joint

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