Influencia del gas de purga en la formación de la raíz del cordón de soldadura en tubos de acero inoxidable AISI 304

Ao programa de Doutorado Interinstitucional – DINTER pela parceria entre a Universidade Federal de Uberlândia junto a Faculdade de Engenharia Mecânica e o Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Maranhão pela oportunidade de realizar este curso pós-graduação em nível de doutorado. Assim como, aos amigos de serviço do Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Maranhão – Campus Imperatriz, pela compreensão, tolerância e motivação ao longo de todas as etapas deste trabalho.Broaden knowledge related to the behavior of the root of stainless steel pipes welded by applying a purge gas, especially the austenitic stainless AISI 304 due to its wide commercial use, may further elevate the quality of welded product. The objective of this study was to evaluate the influence of purging gas in the formation of the root beads obtained in tubular components of austenitic AISI 304 stainless steel. The GMAW (Gas Metal Arc Welding) process with metal transfer and short-circuit STT® technology – (Surface Tension Transfer) was used. The tests were performed in test tubes (TT’ s) with nominal dimensions of 60 mm diameter and wall thickness of 2,7 mm. From the best condition, with root face of joint of 0,5 mm and groove angle of 90º, welds were performed in flat (1G) position. The whole system for purging and free rotation was guaranteed by the TT's development and calibration of equipment for this purpose. In the welding torch shielding, the gas used was argon with 2% O2 at a flow rate of 15 L/min. As purging gases CO2, N2 and Ar commercially pure were used, as well as two commercial mixtures of Ar+25%CO2 and Ar+2%O2, varying the flow rate at 6, 12 and 18 L/min. Both appearance of oxidation and the geometric characteristics of variables assigned to the root section were evaluated. It was also evaluated the microstructure, microhardness and ferrite content in fusion zone, the latter through ferritoscope. The results showed significant differences in relation to the transverse profile of the root in the ferrite content, type and flow rate of the purge gas is possible only notice a slight difference between the face and root of the weld, always with greater reduction in the respective faces of the strands. It was unable to identify significant changes in the microstructure. However, the microhardness tends to reduce the conditions purged with Ar +2%O2 and shows slight improvement in purging with Ar +25%CO2. Regardless of the condition of purging, all sectors of the root side had superficial degradation, resulting from the consequent of pits, the worst results point to the purges where there were presence of more chemical oxidant elements, which the fusion zone purged with CO2 (pure) developed worse signs of pitting potential rated by potentiodynamic test.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTese (Doutorado)Ampliar o conhecimento relacionado ao comportamento da raiz de juntas soldadas em tubos de aço inox realizadas com a aplicação de um gás de purga, especialmente o inoxidável austenítico AISI 304 devido a sua ampla utilização comercial, o que pode elevar ainda mais a qualidade deste tipo de produto. O objetivo do trabalho foi avaliar a influência de gases utilizados como purga na formação da raiz do cordão de soldas obtidas em componentes tubulares do aço inoxidável austeníco AISI 304. As soldas foram realizadas pelo processo GMAW - “Gas Metal Arc Welding” com transferência metálica por curto-circuito e tecnologia STT® - “Tension Transfer Surface”. Foram utilizados tubos de teste (TT’s), com dimensões nominais respectivamente de 60 mm para o diâmetro e espessura de parede 2,7 mm. Numa junta de topo com nariz de 0,5 mm e chanfro em V de 90º, foram realizadas soldas mantendo o controle na posição plana (1G). Todo um sistema para purga e ajustes nos mecanismos para livre rotação dos TT’s foram trabalhados para que se possibilitasse a reprodutibilidade das soldas. O gás de proteção utilizado foi Argônio com 2% de O2 em uma vazão de 15 L/min. Como gases de purga foram utilizados CO2, N2 e Ar comercialmente puros, além de duas misturas comerciais de Ar+25%CO2 e Ar+2%O2, variando-se a vazão em 6, 12 e 18 L/min. Foi avaliado o aspecto de oxidação e as características geométricas do perfil transversal na raiz. Avaliou-se também a microestrutura, microdureza e o teor de ferrita na Zona Fundida (ZF), este último por meio de ferritoscópio. Os resultados mostraram diferenças no teor de ferrita em relação ao perfil transversal da raiz ao longo da ZF, mesmo com as mudanças do tipo e vazão do gás de purga só é possível notar uma discreta diferença entre face e raiz do cordão de solda, sempre com maior redução nas respectivas faces dos cordões. Não foi possível verificar mudanças significativas na microestrutura por meio de microscopia óptica. Entretanto, a microdureza teve tendência a reduzir nas condições purgadas com Ar+2%O2 e apresentou elevação nas purgas com Ar+25%CO2. Independente da condição de purga todos os setores do lado de formação da raiz apresentaram degradação superficial, consequentes da formação de pites, os piores resultados apontam para as purgas onde se tinha a presença de elementos químicos mais oxidantes, sendo que a ZF da purgada com CO2 (puro) desenvolveu indícios do pior potencial de pite avaliado por ensaio potenciodinâmico

Thermal behavior and physical-mechanical properties of red mud

The present work studied the thermal behavior, the evolution of the crystalline phases with temperature and the ceramic properties of the red mud (bauxite tailing) from an aluminium industry of the Maranhao state. The research was carried out by Simultaneous Thermal Analysis (TG-DTA), Optical Dilatometry up to 1350 ºC, while the evolution of the crystalline phases was performed by X-ray diffraction analysis upon heating between 750 to 1150 ºC. Physical-mechanical properties, like Specific Surface Area, Particle Size Distribution, Plastic Limit (PL), Liquid Limit (LL), Plasticity Index (PI), Flexural Strength, Water Absorption (WA), Linear Shrinkage After Firing (LS) and the Apparent Porosity (AP) were also determined at the same range of temperature. The following major crystalline phases were detected: hematite, sodalite, and anatase at 750 ≤ T ≤ 850 ºC; and hematite, nepheline and sodalite at 950 ≤ T ≤ 1150 ºC. The technological experiments indicated that red mud can be used for the processing of structural ceramic materials, since it is an inert material between 870-950 ºC and presents highest water absorption and lowest shrinkage and flexural strength. At 950 ≤ T ≤ 1350 ºC, red mud presented a high shrinking of almost 5 to 50 % with total fusion at 1350 ºC, due to the presence of feldspathoids phases in its mineral composition.Neste trabalho, estudou-se o comportamento térmico, a evolução das fases cristalinas com a temperatura e as propriedades físico-mecânicas da Lama Vermelha (LV) procedente da indústria de alumínio do Estado do Maranhão. O estudo foi realizado por Análise Termogravimétrica (TG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Dilatometria Ótica até 1350 ºC; enquanto a evolução das fases cristalinas com a temperatura foi realizada no intervalo entre 750 a 1150 ºC por Difração de Raios-X (DRX). As propriedades físico-mecânicas como Superfície Específica, Granulometria, Limite Plástico (LP), Limite de Liquidez (LL), Índice de Plasticidade (IP), Tensão de Ruptura a Flexão (TRF), Absorção de Água (AA), Retração Linear Após Queima (RL) e Porosidade Aparente (PA) foram determinadas nas mesmas temperaturas. As seguintes fases cristalinas foram detectadas: hematita, sodalita e anatásio entre 750-850 ºC; e hematita, nefelina e sodalita entre 950-1150 ºC. Os ensaios tecnológicos demonstraram que a LV pode ser aplicada para o processamento de materiais cerâmicos estruturais, pois apresenta pouca reatividade entre 870-950 ºC, com elevada AA, e baixas RL e TRF. Entre 950 e 1350 ºC, a LV sofreu uma retração que variou entre 5-50 %, com fusão total a 1350 ºC, devido à presença de fases minerais do tipo feldespatoides em sua composição