Συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα 304 και 316: Υλικό πλήρωσης, εισαγωγή θερμότητας και παθητικοποίηση

Επιλογή υλικού πλήρωσης

Ο προεπιλεγμένος κανόνας είναι η συγκόλληση με υλικό πλήρωσης μία ποιότητα παραπάνω:

• Ο 304/304L συγκολλάται με υλικό πλήρωσης 308L.
• Ο 316/316L συγκολλάται με υλικό πλήρωσης 316L, το οποίο φέρει το μολυβδαίνιο που απαιτείται για τη διατήρηση της αντοχής σε διάβρωση με βελονισμούς.
• Οι ανόμοιες συνδέσεις (304 προς ανθρακούχο χάλυβα) χρησιμοποιούν υπερ-κραματωμένο υλικό πλήρωσης, όπως 309L.

Το "L" έχει σημασία: ο άνθρακας του υλικού πλήρωσης διατηρείται στο 0.03% ή κάτω από αυτό, ώστε το ίδιο το μέταλλο συγκόλλησης να αντιστέκεται στην ευαισθητοποίηση. Όπου ένα βασικό μέταλλο είναι απλός 304 ή 316 (όχι L), η χρήση υλικού πλήρωσης ποιότητας L και ο έλεγχος της εισαγωγής θερμότητας αποτελούν την κύρια άμυνα για το μέταλλο συγκόλλησης.

Εισαγωγή θερμότητας και ευαισθητοποίηση

Μεταξύ περίπου 450 °C και 850 °C, το χρώμιο συνδυάζεται με τον άνθρακα για να σχηματίσει καρβίδια στα όρια των κόκκων — ευαισθητοποίηση — αφήνοντας ζώνες με μειωμένο χρώμιο που διαβρώνονται κατά προτίμηση (φθορά συγκόλλησης, προσβολή τύπου λεπίδας μαχαιριού). Η πρακτική για τον ανοξείδωτο χάλυβα λειτουργεί επομένως αντίθετα από τον ανθρακούχο χάλυβα:

• Διατηρήστε την εισαγωγή θερμότητας χαμηλή έως μέτρια (συνήθως στην περιοχή των 0.5–1.5 kJ/mm, ανάλογα με τη διεργασία).
• Περιορίστε τη θερμοκρασία μεταξύ περασμάτων, συνήθως σε περίπου 150 °C.
• Χρησιμοποιήστε ευθύγραμμα κορδόνια αντί για πλατιές ταλαντώσεις, και αφήστε τη σύνδεση να ψυχθεί μεταξύ των περασμάτων.

Ο αυστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας επίσης άγει τη θερμότητα άσχημα και διαστέλλεται περίπου κατά το ήμισυ περισσότερο από τον ανθρακούχο χάλυβα, οπότε ο έλεγχος της παραμόρφωσης (ισορροπημένες ακολουθίες, συγκόλληση με βήματα προς τα πίσω, επαρκής στερέωση) είναι μέρος της διαδικασίας, όχι μια εκ των υστέρων σκέψη.

Σημεία τεχνικής

• Προστασία: η πλευρά της ρίζας στις συγκολλήσεις σωλήνων και ελασμάτων χρειάζεται αδρανές αέριο υποστήριξης (καθαρισμός με αργό) μέχρι η ρίζα να σφραγιστεί από αρκετά χιλιοστά μετάλλου· μια οξειδωμένη, ζαχαρωμένη ρίζα έχει κακή αντοχή στη διάβρωση και απόδοση σε κόπωση.
• Καθαριότητα: ειδικές βούρτσες και λειαντικά μόνο για ανοξείδωτο χάλυβα· η μόλυνση από σίδηρο από κοινά εργαλεία ανθρακούχου χάλυβα ενσωματώνεται και σκουριάζει. Απολιπάνετε πριν από τη συγκόλληση.
• Ποτέ μην χρησιμοποιείτε το ανοξείδωτο τεμάχιο ως πάγκο εργασίας για τρόχισμα ανθρακούχου χάλυβα κοντά — η μόλυνση από σκόνη τροχίσματος είναι κοινή αιτία μυστηριωδών κηλίδων σκουριάς.

Μετά τη συγκόλληση: καθαρισμός και παθητικοποίηση

Η συγκόλληση αφήνει χρωματισμό θερμότητας — ένα φιλμ οξειδίου με μειωμένο χρώμιο, του οποίου τα χρώματα από αχυρένιο έως μπλε σηματοδοτούν μειωμένη αντοχή στη διάβρωση από κάτω. Για χρήση σε διαβρωτικό περιβάλλον, ο χρωματισμός και το εξαντλημένο στρώμα πρέπει να φύγουν:

1. Μηχανικός καθαρισμός (βούρτσισμα ανοξείδωτου, λεπτά λειαντικά) για ελαφριά χρήση.
2. Αποξείδωση με πάστα ή λουτρό νιτρικού/υδροφθορικού οξέος για πλήρη αποκατάσταση της επιφάνειας.
3. Η παθητικοποίηση σε νιτρικό ή κιτρικό οξύ (σύμφωνα με την πρακτική ASTM A967) αναδομεί το φιλμ οξειδίου του χρωμίου σε μια ήδη καθαρή επιφάνεια. Η παθητικοποίηση δεν είναι καθαριστικό — δεν αφαιρεί βαρύ χρωματισμό ή επιστρώσεις οξειδίων.

Μια σωστά συγκολλημένη, καθαρισμένη και παθητικοποιημένη σύνδεση 316 πρέπει να είναι αδιάκριτη σε απόδοση διάβρωσης από το μητρικό μέταλλο· η παράλειψη των βημάτων μετά τη συγκόλληση είναι ο συνήθης λόγος που δεν είναι.

Κοινά ελαττώματα και οι αιτίες τους

• Πορώδες: σχεδόν πάντα μόλυνση — υγρασία, γράσο, βαφή ή ψευδάργυρος στις επιφάνειες της σύνδεσης, ή πρόβλημα προστασίας (απώλεια κάλυψης αερίου, ρεύματα αέρα). Ο ανοξείδωτος χάλυβας εμφανίζει πορώδες από μόλυνση νωρίτερα από τον ανθρακούχο χάλυβα, επειδή το λουτρό είναι λιγότερο επιεικές σε βρώμικες επιφάνειες.
• Ζαχαρωμένη ρίζα: ανεπαρκής καθαρισμός υποστήριξης· η ρίζα οξειδώνεται σε μια τραχιά, μαυρισμένη, επιρρεπή στη διάβρωση επιφάνεια που δεν μπορεί να επισκευαστεί από έξω.
• Ρωγμάτωση: σπάνια στον ίδιο τον 304/316 (η αυστενιτική δομή με μικρή περιεκτικότητα σε φερρίτη στο μέταλλο συγκόλλησης αντιστέκεται στη ρωγμάτωση στερεοποίησης), αλλά πραγματικός κίνδυνος όταν χρησιμοποιείται λάθος υλικό πλήρωσης σε ανόμοιες συνδέσεις ή όταν μόλυνση άνθρακα εισέρχεται στο λουτρό — ένας ακόμη λόγος για ειδικά εργαλεία και καθαρό σύρμα.