Comportamento mecânico de juntas soldadas de aço inoxidável 316L sob efeito do hidrogénio

Abstract

In this work it was studied the effects of the presence of diffused hydrogen on a TIG welded 316L austenitic stainless steel. Hydrogen presence is known to reduce plastic deformation, toughness and fatigue life in many materials. To evaluate the presence of hydrogen embrittlement in this material, tensile and fatigue tests were conducted on welded specimens with and without hydrogen charging. The same tests were executed on base material specimens that were not hydrogen charged to understand the effect of the weld in the mechanical properties of this material. Crystallographic observations and hardness measurements were taken in order to understand the various microstructures present in the welded material. Lastly, the measurement of hydrogen concentration in the weld was done by analyzing the current evolution.In 316L welded joints there was no hydrogen embrittlement observed either in fatigue tests nor in tensile tests. However, the weld introduction causes a reduction in ductility, ultimate strength and number of cycles to failure, even though this is a good-quality weld. Although there is no hydrogen embrittlement, after the analysis of the fracture surface of welded specimens with scanning electron microscope, it was possible to spot signals of fragile fracture on welded specimens that were hydrogen charged, such as the appearance of countless cracks. Therefore, under more favorable conditions for hydrogen charging, it is expected to encounter hydrogen embrittlement in this material.

Neste trabalho estudou-se o efeito da presença do hidrogénio difundido em juntas soldadas por TIG de aço inoxidável austenítico 316L. A presença do hidrogénio provoca em muitos materiais a diminuição da deformação plástica, da tenacidade e da vida à fadiga, num fenómeno designado por fragilização por hidrogénio. Para poder perceber se existe fragilização por hidrogénio neste material foram realizados ensaios de tração e fadiga em provetes de material soldado com e sem carregamento de hidrogénio, sendo que os mesmos ensaios foram realizados em provetes de material base sem carregamento de modo a perceber os efeitos da soldadura nas várias propriedades do material. Foram realizados também observações cristalográficas e medições de dureza de modo a perceber as várias microestruturas presentes na soldadura. Por fim, a medição da concentração de hidrogénio na soldadura através da medição da variação da corrente.As juntas soldadas do aço 316L não sofreram fragilização tanto nos ensaios de fadiga como nos ensaios de tração. Já a introdução da soldadura provocou uma diminuição da ductilidade, resistência à tração e número de ciclos até à rotura, apesar de esta soldadura apresentar uma boa qualidade. Mesmo que não exista fragilização por hidrogénio, após a análise da superfície de fratura de provetes soldados através de um microscópio eletrónico de varrimento, foi possível encontrar sinais de fratura frágil nos provetes que foram carregados com hidrogénio, como o aparecimento de inúmeras fendas. Desta forma, em condições de carregamento mais favoráveis à introdução de hidrogénio na estrutura, é expectável que exista fragilização neste material.