Svetsning av rostfritt stål 304 och 316: tillsatsmaterial, värmetillförsel och passivering

Austenitiska rostfria svetsar går mindre sönder genom sprickbildning än genom korrosion: fel tillsatsmaterial, för mycket värme eller en smutsig yta tar i tysthet bort den korrosionsbeständighet som stålsorten valdes för. Här är standardpraxis.

Val av tillsatsmaterial

Standardregeln är att svetsa en sort upp:

304/304L svetsas med 308L tillsatsmaterial.
316/316L svetsas med 316L tillsatsmaterial, som innehåller det molybden som behövs för att bevara beständigheten mot punktfrätning.
Olika fogar (304 mot kolstål) använder ett överlegerat tillsatsmaterial som 309L.

"L" spelar roll: kolhalten i tillsatsmaterialet hålls vid eller under 0.03% så att svetsgodset självt motstår sensibilisering. När ett grundmaterial är vanligt 304 eller 316 (inte L) är användning av tillsatsmaterial i L-kvalitet och kontroll av värmetillförseln det viktigaste skyddet för svetsmetallen.

Värmetillförsel och sensibilisering

Mellan ungefär 450 °C och 850 °C förenas krom med kol och bildar karbider vid korngränserna — sensibilisering — vilket lämnar kromutarmade zoner som korroderar företrädesvis (svetskorrosion, knivlinjeangrepp). Arbetet med rostfritt stål går därför i motsatt riktning mot kolstål:

Håll värmetillförseln låg till måttlig (vanligen i området 0.5–1.5 kJ/mm, beroende på process).
Begränsa mellantemperaturen, typiskt till ungefär 150 °C.
Använd strängar utan pendling snarare än breda pendlingar, och låt fogen svalna mellan strängarna.

Austenitiskt rostfritt stål leder också värme dåligt och expanderar ungefär hälften mer än kolstål, så kontroll av deformation (balanserade sekvenser, bakåtsvetsning, tillräcklig inspänning) är en del av proceduren, inte en eftertanke.

Teknikpunkter

Skydd: rotsidan på rör- och plåtsvetsar behöver en inert bakgas (argonfyllning) tills roten är tätad av flera millimeter metall; en oxiderad, sockerliknande rot har dålig korrosionsbeständighet och utmattningsprestanda.
Renlighet: särskilda borstar och slipmedel endast för rostfritt stål; järnföroreningar från delade kolstålsverktyg bäddas in och rostar. Avfetta före svetsning.
Använd aldrig det rostfria arbetsstycket som arbetsbänk för slipning av kolstål i närheten — förorening från slipdamm är en vanlig orsak till mystiska rostfläckar.

Efter svetsning: rengöring och passivering

Svetsning lämnar anlöpningsfärg — en kromutarmad oxidfilm vars halm- till blå färger signalerar minskad korrosionsbeständighet under den. För korrosiv drift måste anlöpningsfärgen och det utarmade skiktet bort:

Mekanisk rengöring (borstning med rostfri borste, fina slipmedel) för lätt drift.
Betning med pasta eller bad av salpetersyra/fluorvätesyra för fullständig återställning av ytan.
Passivering i salpetersyra eller citronsyra (enligt ASTM A967-praxis) bygger upp kromoxidfilmen på en redan ren yta igen. Passivering är inte ett rengöringsmedel — det avlägsnar inte kraftig anlöpningsfärg eller glödskal.

En korrekt svetsad, rengjord och passiverad 316-fog ska vara oskiljbar i korrosionsprestanda från grundmetallen; att hoppa över stegen efter svetsning är den vanliga anledningen till att den inte är det.

Vanliga defekter och deras orsaker

Porositet: nästan alltid förorening — fukt, fett, färg eller zink på fogytorna, eller ett skyddsproblem (förlorad gastäckning, drag). Rostfritt stål visar föroreningsporositet tidigare än kolstål eftersom smältan är mindre förlåtande mot smutsiga ytor.
Sockerrot: otillräcklig bakgasfyllning; roten oxiderar till en grov, svartnad, korrosionsbenägen yta som inte kan repareras från utsidan.
Sprickbildning: sällsynt i själva 304/316 (den austenitiska strukturen med en liten ferrithalt i svetsgodset motstår stelningsprickbildning), men en verklig risk när fel tillsatsmaterial används på olika fogar eller när kolförorening kommer in i smältan — ytterligare en anledning till särskilda verktyg och ren tråd.