Title

CAVITATION EROSION OF WELDED MARTENSITIC STAINLESS STEEL COATINGS

EROSÃO POR CAVITAÇÃO DE REVESTIMENTOS SOLDADOS DE AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO

Authorship

Atehortúa, Julián David Escobar; Colorado, Ricardo Correa; Marín, Juan Felipe Santa; Barrada, Jorge Enrique Giraldo; Toro, Alejandro

Atehortúa, Julián David Escobar

I am this author

Colorado, Ricardo Correa

I am this author

Marín, Juan Felipe Santa

I am this author

Barrada, Jorge Enrique Giraldo

I am this author

Toro, Alejandro

I am this author

DOI

10.5151/5463-5463-17243

Downloads

Abstract

Cavitation is an issue in hydro-electric plants. Many turbines are made in 13Cr-4Ni stainless steel and must be repaired by welding in the field under very narrow time-frames. In this paper, the cavitation erosion resistance of welded martensitic stainless steels applied by semi-automatic process with a high deposition rate was tested in laboratory. The coatings were applied by GMAW transfer process using pulsed (GMAW-P) and non-pulsed (GMAW-S) welding current, a constant voltage power supply, and an AWS A5.9 ER410NiMo filler metal (1.2mm diameter) under argon-based shielding gas. The cavitation erosion tests were done in a vibratory apparatus according to ASTM G32 standard. The incubation period, the maximum erosion rate and the variation of surface roughness during the tests were reported and the results were compared with those obtained for uncoated 13Cr-4Ni steel. Cavitation erosion resistance of GMAW-P coatings was higher than that of the substrate and GMAW- S coatings. After a reference time of 8 hours of testing, the cumulative mass loss of GMAW-P coating (3.93mg) was 3 and 2 times lower than that of reference materials GMAW-S (11.49mg) and 13Cr-4Ni steel (7.8mg), respectively. The maximum erosion rate of GMAW-P coatings (1.14 mgh-1) was lower than the 13Cr-4Ni substrate (2.01 mgh-1) and GMAW-S coatings (1.54mgh-1). The incubation period of the coatings showed the highest value for GMAW-P coatings (5h) with a 33% of improvement with respect to 13Cr-4Ni substrate (3.75h).

Cavitação é um problema em usinas hidrelétricas. Muitas turbinas são feitas em aço inoxidável 13Cr- 4Ni que devem ser reparadas por soldagem no lugar de trabalho sob grandes restrições de tempo, pois nas usinas a disponibilidade é o indicador mais importante. Neste trabalho, a resistência à cavitação de aços inoxidáveis martensíticos soldados utilizando uma elevada taxa de deposição mediante processo semi-automático foi testada em laboratório, a fim de decidir se os depósitos obtidos são uma boa opção para recuperação de turbinas desgastadas. Os revestimentos foram aplicados por um processo de transferência pulsado usando uma fonte de tensão constante, sob atmôsfera de argônio e utilizando um metal de aporteER410NiMo (1.2 mm de diâmetro) de acordo com a especificação AWS A5.4. Os testes de cavitação foram realizados em um cavitômetro vibratório de acordo com a norma ASTM G32. O período de incubação, a taxa de erosão máxima ea variação da rugosidade da superfície foram medidos durante as provas e os resultados foram comparados com os obtidos para o aço 13Cr-4Ni sem revestir. Os resultados mostraram que a resistência à cavitação dos revestimentos GMAW-P foi superior à do aço não revestido e do revestimento GMAW-S. Depois de um tempo de prova de referência de 8 horas, a perda de massa acumulada do revestimento GMAW-P (3.93 mg) foi de 3 e 2 vezes menor que a dos materiais de referência GMAW-S (11.49 mg) e 13Cr-4Ni aço (7.8 mg) , respectivamente. A taxa de erosão máxima dos revestimentos GMAW-P (1.14 mgh-1) foi menor do que a do substrato 13Cr-4Ni (2.01 mgh-1) e os revestimentos GMAW-S (1.54 mgh-1). O período de incubação dos revestimentos, usando o valor médio de dois critérios de cálculo, apresentou o maior valor para os revestimentos GMAW-P (5h), com 33% de melhoria com relação ao substrato 13Cr-4Ni (3.75h).

Keywords

Cavitation erosion; Incubation period; Pulsed GMAW coatings; Roughness parameters.

Cavitação; GMAW pulsado; Parâmetros de rugosidade; Periodo de incubação .