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Microstructure and Pitting Corrosion in GMAW Weld of 2304 Lean Duplex Steel Under Heat Input Effect, Considering the Formation of Different HAZ sub-regions

Abstract

Problem: The welding of duplex steels, depending on the input energy of the process, gives it structural changes that can lead to sensitization to pitting corrosion.
Objetive (s): To stablish the effect of the heat input (1,5 kJ/mm and 2,5 kJ/mm) on the microstructure and pitting corrosion in GMAW of 2304 lean duplex steel with a high argon mixture, considering the formation of sub-regions in the HAZ, associated with the shape of the weld bead.
Methodology: The phase equilibrium diagram was obtained from the base metal composition. The ferrite and austenite fractions was evaluated for the three HAZ sub-regions,. By EDS the phase’s composition was determined. The microstructure of the weld’s fusion zone was determined for the two heat input levels. Pitting corrosion was evaluated by immersion test in ferric chloride, and the Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) was determined.
Results and discussion: The results obtained reflected that three subregions are formed in the HAZ with differences in their width and in the ferrite’s grain size. Ferrite, grain boundary austenite, Widmanstätten austenite, and intragranular austenite were observed in the HAZ. The phases fractions in HAZ did not suffer significant changes with the heat input, tending to increase slightly the austenite as the heat input increases. In the fusion zone, the austenite fraction grows with the increase of heat input.
Conclusions: Pits appear in the HAZ, starting in the widest sub-region. Pitting corrosion increased with the augment of the heat input, as the HAZ area in the sample grows.

Resumen

Problemática: La soldadura de aceros duplex, en función de la energía de entrada del proceso, le imprime cambios estructurales que pueden conducir a la sensibilización a la corrosión por picadura.
Objetivo (s): Establecer el efecto del aporte de calor (1,5 kJ / mm y 2,5 kJ / mm) sobre la microestructura y corrosión por picaduras en GMAW de acero dúplex magro 2304 con una mezcla alta en argón, considerando la formación de subregiones en la ZAT, asociada con la forma del cordón de soldadura.
Metodología: El diagrama de equilibrio de fases se obtuvo a partir de la composición del metal base. Se evaluaron las fracciones de ferrita y austenita para las tres subregiones HAZ. Mediante EDS se determinó la composición de la fase. La microestructura de la zona de fusión de la soldadura se determinó para los dos niveles de entrada de calor. La corrosión por picaduras se evaluó mediante una prueba de inmersión en cloruro férrico y se determinó el Número equivalente de resistencia a las picaduras (PREN).
Resultados y discusión: Los resultados obtenidos reflejan que se forman tres subregiones en la ZAT con diferencias en su ancho y en el tamaño de grano de la ferrita. En la ZAT se observaron ferrita, austenita de límite de grano, austenita de Widmanstätten y austenita intragranular. Las fracciones de fases en ZAT no sufrieron cambios significativos con el aporte de calor, tendiendo a aumentar ligeramente la austenita a medida que aumenta el aporte de calor. En la zona de fusión, la fracción de austenita crece con el aumento del aporte de calor.
Conclusiones: Los pozos aparecen en la ZAT, comenzando en la subregión más amplia. La corrosión por picaduras aumentó con el aumento de la entrada de calor, a medida que aumenta el área de ZAT en la muestra.