Korozja spoin ze stali nierdzewnej: przyczyny, zapobieganie i wskazówki dotyczące projektowania połączeń

Dwa miesiące po zainstalowaniu partii mieszka ze stali nierdzewnej 304 w nadmorskim hotelu, wzdłuż szwów spawalniczych pojawiły się małe brązowe plamy. Metal nieszlachetny nadal wyglądał na czysty. Dostawca upierał się, że materiał jest autentyczny 304, co potwierdziły badania laboratoryjne. Problemem nie był gatunek stopu. Dopływ ciepła spoiny i brak pasywacji po spawaniu spowodowały powstanie korozji. Dobra wiadomość jest taka, że ​​korozję spoin można kontrolować, zanim partia opuści fabrykę. Trzeba tylko wiedzieć, jakie mechanizmy wchodzą w grę i co określić.

Dlaczego obszary spawania stają się słabym punktem

Spoina to nie tylko połączenie mechaniczne. Jest to zjawisko termiczne, które zmienia mikrostrukturę części ze stali nierdzewnej w wąskim paśmie. Trzy efekty sprawiają, że to pasmo jest najbardziej prawdopodobnym miejscem rozpoczęcia korozji.

Strefa wpływu ciepła i uczulenie

Kiedy metal nieszlachetny osiągnie podczas spawania temperaturę około 450–850°C, chrom i węgiel mogą łączyć się w węgliki chromu wzdłuż granic ziaren. Obszar bezpośrednio obok spoiny, zwany strefą wpływu ciepła (HAZ), może zostać pozbawiony chromu, który zwykle tworzy ochronną warstwę tlenku. Ten stan nazywa się uczuleniem. Stal nierdzewna typu 304 jest na to bardziej podatna niż 316 lub 316L, ponieważ molibden zwiększa odporność, a gatunek o bardzo niskiej zawartości węgla ogranicza wytrącanie się węglików.

Uszkodzona warstwa pasywna i kamień tlenkowy

Ciepło spawania utlenia powierzchnię. Kolorowa zgorzelina pojawiająca się w pobliżu spoiny nie jest nieszkodliwa: znajduje się nad strefą zubożoną w chrom, w której doszło do degradacji folii pasywnej. Jeżeli zgorzelina nie zostanie usunięta, powierzchnia nie będzie w stanie całkowicie się pasywować, a pod tlenkiem mogą utworzyć się lokalne komórki korozyjne.

Resztkowe naprężenie rozciągające

Szybkie nagrzewanie i chłodzenie pozostawiają resztkowe naprężenia rozciągające skoncentrowane wokół spoiny. Gdy występuje środowisko bogate w chlor, stres ten stwarza dodatkowe ryzyko. Pękanie korozyjne naprężeniowe może rozwijać się w postaci drobnych gałęzi, czasami bez widocznej silnej rdzy, co czyni je szczególnie niebezpiecznym w instalacjach gazowych lub wodnych. Zapisy dotyczące bezpieczeństwa falistych rur ze stali nierdzewnej, w tym wpływ spawania i kontroli korozji, są omówione w naszym dokumencie artykuł na temat względów bezpieczeństwa CSST .

Typowe mechanizmy korozji w złączach spawanych

Awarie w terenie rzadko pojawiają się wszystkie na raz. Zwykle zaczynają się od jednego mechanizmu, który tworzy szorstkość, a następnie przejmuje drugi mechanizm. Poniższa tabela przedstawia typowe mechanizmy z ich przyczynami i praktycznymi kontrolami.

Wżery są najbardziej widocznym punktem wyjścia w wodzie zawierającej chlorki. Może zagłębić się w szczelinę, jeśli kamień lub brud utworzą szczelinę. Korozja międzykrystaliczna jest klasycznym skutkiem uczulenia, a pękanie korozyjne naprężeniowe jest mechanizmem powodującym nagłe wycieki, gdy pozostałe dwa czynniki już osłabiły ścianę. W naszej własnej fabryce wszystkie cztery traktujemy jako wskaźniki jakości spawania, a nie jako osobne kwestie materiałowe.

Protokoły obróbki po spawaniu

Sam wybór stopu nie wystarczy. Spoina, która nie została oczyszczona i pasywowana, będzie nadal korodować znacznie szybciej niż ten sam metal nieszlachetny z odpowiednio odrestaurowaną powierzchnią. Standardową sekwencją jest czyszczenie mechaniczne, trawienie i pasywacja.

• Czyszczenie mechaniczne usuwa luźną zgorzelinę i szorstkie tlenki poprzez szlifowanie lub szczotkowanie. W przypadku rur cienkościennych musi być na tyle delikatny, aby nie zmniejszać grubości ścianki.
• Wytrawianie wykorzystuje mieszaninę kwasu azotowego i fluorowodorowego w celu rozpuszczenia warstwy zubożonej w chrom i odsłonięcia czystego metalu. Jest to najważniejszy krok, gdy kamień jest duży.
• Pasywacja odbudowuje warstwę tlenkową. Pasywacja kwasem cytrynowym jest bezpieczniejszą alternatywą dla kwasu azotowego i jest objęta normą ASTM A967.

W przypadku rur falistych ze stali nierdzewnej geometria pomarszczeń sprawia, że ​​usuwanie kamienia jest trudniejsze niż w przypadku płaskich arkuszy. Na naszych liniach produkcyjnych stosujemy zautomatyzowane kąpiele czyszczące i trawiące, dzięki czemu obróbka obejmuje całą powierzchnię wewnętrzną i zewnętrzną, a nie tylko obszary dostępne dla szczotki drucianej.

Określanie spawanej stali nierdzewnej do zastosowań praktycznych

Najlepszym sposobem zmniejszenia ryzyka korozji spoin jest dopasowanie stopu i geometrii części do rzeczywistego środowiska instalacji. Miechy ogólnego przeznaczenia 304 mogą obsługiwać suche wewnętrzne instalacje wodne lub gazowe, ale nadmorskie powietrze, baseny i kuchnie przemysłowe powodują wzrost poziomu chlorków. W takich przypadkach bezpieczniejszym wyborem jest 316L.

Wybierz odpowiedni stop dla środowiska spawania

W przypadku podłączenia kuchennego urządzenia gazowego wąż jest narażony na działanie pary, środków czyszczących i lokalnej wilgoci. Elastyczny wąż falisty do gazu ziemnego 316L z osłoną ochronną zapewnia zarówno odporność na korozję, jak i ochronę mechaniczną. Z tego powodu zalecamy wyższą klasę molibdenu, jeśli miejsce instalacji znajduje się blisko morza lub w obszarze gastronomicznym o dużej wilgotności.

Elastyczny wąż do gazu ziemnego 316L do użytku kuchennego Ten karbowany wąż gazowy 316L z obudową ze stali nierdzewnej i gumową rurką wewnętrzną jest odporny na korozję i naprężenia mechaniczne, dzięki czemu nadaje się do wilgotnych środowisk kuchennych w pobliżu morza. Zobacz produkt →

Wybierz konstrukcję, która pozwala uniknąć koncentracji naprężeń

Kształt mieszka rozkłada ruch i rozszerzalność cieplną na wiele małych zwojów, zamiast wymuszać odkształcenie w jednej krótkiej spoinie. Sama ściana mieszka musi być solidna, ale geometria zmniejsza lokalne naprężenia, które mogą prowadzić do pękania korozyjnego naprężeniowego. Jeżeli zastosowanie wymaga ognioodporności, zewnętrzne pokrycie powinno być również odporne na zginanie i ciepło. Do tego połączenia zaprojektowano naszą trudnopalną karbowaną rurę gazową, której konstrukcja chroni rdzeń ze stali nierdzewnej, a warstwa zewnętrzna jest stabilna podczas normalnego ruchu urządzenia.

Wąż karbowany, trudnopalny, ze stali nierdzewnej, do gazu Ta trudnopalna falista rura gazowa jest pokryta żółtą powłoką PVC, która jest odporna na ogień, promieniowanie UV i zużycie, zapewniając bezpieczne i trwałe dostarczanie gazu w wymagających zastosowaniach. Zobacz produkt →

Sprawdź stan powierzchni pod kątem obwodów ciepłej i zimnej wody

Obiegi ciepłej i zimnej wody wprowadzają tlen, wahania temperatury, a w niektórych obszarach rozpuszczony chlorek. Wyciek na złączu podgrzewacza wody to nie tylko problem związany z konserwacją: może uszkodzić sprzęt poniżej punktu awarii. Sprawdzonym sposobem ochrony połączenia jest zastosowanie elastycznego łącznika ze stali nierdzewnej z łącznikiem regulowanym kluczem i całkowicie trawioną i pasywowaną powierzchnią. W tym celu produkujemy rurę falistą ze stali nierdzewnej z kluczem, która jest częstym wyborem w przypadku projektów modernizacyjnych i OEM. Mieszki ze stali nierdzewnej zapewniają również długą żywotność, co zmniejsza obciążenie dla środowiska wynikające z wielokrotnych wymian, jak omówiono w ten przegląd zalet środowiskowych mieszków ze stali nierdzewnej .

Rura falista ze stali nierdzewnej 304 z kluczem Ta karbowana rura ze stali nierdzewnej 304 jest odporna na wysokie temperatury i ciśnienie, a dołączony klucz pozwala na łatwy montaż i konserwację, idealnie nadaje się do systemów ciepłej wody. Zobacz produkt →

Konkluzja

Korozja spawów stali nierdzewnej jest wynikiem współdziałania ciepła, stanu powierzchni i środowiska. Praktyczną odpowiedzią dla kupującego nie jest po prostu zapytanie o „stal nierdzewną”. Należy określić gatunek stopu, obróbkę spoiny i wykończenie powierzchni oraz przedstawić dowody w raporcie z inspekcji. Jeśli te szczegóły są spójne, żywotność spoiny ze stali nierdzewnej może spełnić oczekiwania określone przez metal nieszlachetny.

Jeśli zaopatrujesz się w spawane rury faliste lub węże gazowe ze stali nierdzewnej, zapytaj producenta o procedurę trawienia i pasywacji oraz o sposób weryfikacji strefy wpływu ciepła. Oto pytania, które zapobiegają pojawianiu się brązowych plam po kilku miesiącach.