Ruostumattoman teräksen 304 ja 316 hitsaus: lisäaine, lämmöntuonti ja passivointi

Lisäaineen valinta

Oletussääntö on hitsata yksi laji ylöspäin:

• 304/304L hitsataan 308L-lisäaineella.
• 316/316L hitsataan 316L-lisäaineella, joka kantaa pistekorroosionkestävyyden säilyttämiseen tarvittavan molybdeenin.
• Eripariliitokset (304 hiiliteräkseen) käyttävät yliseostettua lisäainetta, kuten 309L.

"L" merkitsee: lisäaineen hiili pidetään enintään 0.03%:ssa, jotta itse sula kestää herkistymistä. Kun perusmetalli on tavallinen 304 tai 316 (ei L), L-lajin lisäaineen käyttö ja lämmöntuonnin valvonta ovat hitsimetallin tärkein puolustus.

Lämmöntuonti ja herkistyminen

Karkeasti 450 °C ja 850 °C välillä kromi yhdistyy hiilen kanssa muodostaen karbideja raerajoille — herkistyminen — jättäen kromista köyhtyneitä vyöhykkeitä, jotka syöpyvät ensisijaisesti (hitsin rappeutuminen, veitsenterähyökkäys). Ruostumattoman käytäntö toimii siksi päinvastoin kuin hiiliteräs:

• Pidä lämmöntuonti matalana tai kohtuullisena (yleisesti alueella 0.5–1.5 kJ/mm, prosessista riippuen).
• Rajoita välipalkolämpötila tyypillisesti noin 150 °C:een.
• Käytä nauhapalkoja leveiden vaaputusten sijaan ja anna liitoksen jäähtyä palkojen välissä.

Austeniittinen ruostumaton johtaa myös lämpöä huonosti ja laajenee karkeasti puolet enemmän kuin hiiliteräs, joten vääntymän valvonta (tasapainoiset sekvenssit, takaisinaskelhitsaus, riittävä kiinnitys) on osa menettelyä, ei jälkihoitoa.

Tekniikkapisteitä

• Suojaus: putki- ja levyhitisien juuripuoli tarvitsee inertin taustakaasun (argonhuuhtelu), kunnes juuri on tiivistetty usealla millimetrillä metallia; hapettuneella, sokeroituneella juurella on huono korroosionkestävyys ja väsymissuorituskyky.
• Puhtaus: omistetut vain ruostumattomalle tarkoitetut harjat ja hioma-aineet; hiiliterästyökaluista jaettu rautakontaminaatio uppoaa ja ruostuu. Poista rasva ennen hitsausta.
• Älä koskaan käytä ruostumatonta kappaletta hiiliteräksen hionnan työpöytänä lähistöllä — hiontapölykontaminaatio on yleinen mysteeriruostetahrojen syy.

Hitsauksen jälkeen: puhdistus ja passivointi

Hitsaus jättää lämpövärin — kromista köyhtyneen oksidikalvon, jonka oljesta siniseen ulottuvat värit viestivät vähentyneestä korroosionkestävyydestä sen alla. Korroosiokäytössä värin ja köyhtyneen kerroksen täytyy lähteä:

1. Mekaaninen puhdistus (ruostumaton harjaus, hienot hioma-aineet) kevyeen käyttöön.
2. Peittaus typpi-/fluorivetyhappotahnalla tai -kylvyllä pinnan täydelliseen palauttamiseen.
3. Passivointi typpi- tai sitruunahapossa (ASTM A967 -käytännön mukaan) rakentaa kromioksidikalvon uudelleen jo puhtaalle pinnalle. Passivointi ei ole puhdistusaine — se ei poista raskasta väriä tai hilsettä.

Oikein hitsatun, puhdistetun ja passivoidun 316-liitoksen tulisi olla erottamaton perusmetallista korroosiosuorituskyvyssä; jälkihoitovaiheiden ohittaminen on tavallinen syy, miksi se ei ole.

Yleiset viat ja niiden syyt

• Huokoisuus: lähes aina kontaminaatio — kosteus, rasva, maali tai sinkki liitospinnoilla, tai suojausongelma (menetetty kaasukate, vedot). Ruostumaton näyttää kontaminaatiohuokoisuuden aikaisemmin kuin hiiliteräs, koska sula on vähemmän anteeksiantava likaisille pinnoille.
• Sokeroitunut juuri: riittämätön taustahuuhtelu; juuri hapettuu karheaksi, mustuneeksi, korroosioalttiiksi pinnaksi, jota ei voida korjata ulkopuolelta.
• Halkeilu: harvinaista itse 304/316:ssa (austeniittinen rakenne, jossa sulassa on pieni ferriittipitoisuus, kestää jähmettymishalkeilua), mutta todellinen riski, kun väärää lisäainetta käytetään eripariliitoksilla tai kun hiilikontaminaatio pääsee sulaan — yksi lisäsyy omistetuille työkaluille ja puhtaalle langalle.