Saldatura dell'acciaio inossidabile 304 e 316: materiale d'apporto, apporto termico e passivazione

Scelta del materiale d'apporto

La regola di base è saldare con un grado superiore:

• Il 304/304L viene saldato con materiale d'apporto 308L.
• Il 316/316L viene saldato con materiale d'apporto 316L, che apporta il molibdeno necessario a preservare la resistenza alla vaiolatura.
• I giunti dissimili (304 su acciaio al carbonio) utilizzano un materiale d'apporto sovralegato come il 309L.

La "L" è importante: il carbonio del materiale d'apporto è mantenuto pari o inferiore a 0.03% in modo che il deposito stesso resista alla sensibilizzazione. Quando un metallo base è 304 o 316 semplice (non L), l'uso di materiale d'apporto di grado L e il controllo dell'apporto termico sono la difesa principale per il metallo d'apporto.

Apporto termico e sensibilizzazione

Tra circa 450 °C e 850 °C, il cromo si combina con il carbonio formando carburi ai bordi di grano — sensibilizzazione — lasciando zone impoverite di cromo che si corrodono preferenzialmente (degrado della saldatura, attacco a lama di coltello). La pratica per l'inossidabile procede quindi in modo opposto rispetto all'acciaio al carbonio:

• Mantenere l'apporto termico da basso a moderato (comunemente nella regione di 0.5–1.5 kJ/mm, in funzione del processo).
• Limitare la temperatura di interpass, tipicamente a circa 150 °C.
• Utilizzare passate rettilinee anziché ampi oscillamenti, e lasciare raffreddare il giunto tra le passate.

L'acciaio inossidabile austenitico conduce inoltre male il calore e si espande circa una volta e mezza rispetto all'acciaio al carbonio, quindi il controllo della distorsione (sequenze bilanciate, saldatura a ritroso, attrezzaggio adeguato) fa parte della procedura, non è un ripensamento.

Punti tecnici

• Protezione gassosa: il lato rovescio di saldature di tubi e lamiere richiede un gas inerte di supporto (spurgo con argon) finché la radice non è sigillata da diversi millimetri di metallo; una radice ossidata e zuccherata ha scarsa resistenza alla corrosione e prestazioni a fatica.
• Pulizia: spazzole e abrasivi dedicati esclusivamente all'inossidabile; la contaminazione da ferro proveniente da utensili condivisi per acciaio al carbonio si incorpora e arrugginisce. Sgrassare prima della saldatura.
• Non utilizzare mai il pezzo inossidabile come banco di lavoro per molare acciaio al carbonio nelle vicinanze — la contaminazione da polvere di molatura è una causa comune di misteriose macchie di ruggine.

Dopo la saldatura: pulizia e passivazione

La saldatura lascia colorazione termica — un film di ossido impoverito di cromo i cui colori dal paglierino al blu segnalano una ridotta resistenza alla corrosione sottostante. Per il servizio corrosivo la colorazione e lo strato impoverito devono essere rimossi:

1. Pulizia meccanica (spazzolatura inossidabile, abrasivi fini) per servizio leggero.
2. Decapaggio con pasta o bagno nitrico/fluoridrico per il ripristino completo della superficie.
3. Passivazione in acido nitrico o citrico (secondo la pratica ASTM A967) ricostruisce il film di ossido di cromo su una superficie già pulita. La passivazione non è un detergente — non rimuove colorazioni intense o scaglia.

Un giunto in 316 correttamente saldato, pulito e passivato dovrebbe essere indistinguibile dal metallo base per prestazioni di corrosione; saltare le fasi post-saldatura è la ragione abituale per cui non lo è.

Difetti comuni e loro cause

• Porosità: quasi sempre contaminazione — umidità, grasso, vernice o zinco sulle facce del giunto, o un problema di protezione (perdita di copertura gassosa, correnti d'aria). L'inossidabile mostra porosità da contaminazione prima dell'acciaio al carbonio perché il bagno è meno tollerante verso superfici sporche.
• Radice zuccherata: spurgo di supporto insufficiente; la radice si ossida formando una superficie ruvida, annerita e soggetta a corrosione che non può essere riparata dall'esterno.
• Fessurazione: rara nel 304/316 stesso (la struttura austenitica con un piccolo contenuto di ferrite nel deposito resiste alla fessurazione di solidificazione), ma un rischio reale quando viene utilizzato il materiale d'apporto sbagliato su giunti dissimili o quando contaminazione da carbonio entra nel bagno — un motivo in più per utensili dedicati e filo pulito.