Jak metoda czyszczenia po spawaniu wpływa na odporność korozyjną stali nierdzewnej?

Wpływ obróbki powierzchniowej po spawaniu na odporność korozyjną stali nierdzewnych

 

Spawanie jako podstawowa metoda łączenia materiałów metalowych wprowadza istotne zmiany w stanie strukturalnym stali oraz wpływa na charakterystykę powierzchni pod względem odporności korozyjnej.

Potrzeba czyszczenia złącz spawanych ze stali nierdzewnych wynika bezpośrednio z konieczności przywrócenia wrodzonej odporności korozyjnej materiału i ma na celu ograniczenie ryzyka wystąpienia zjawisk korozji wżerowej. W trakcie czyszczenia spoin dochodzi do usunięcia niepożądanych efektów spawania za pomocą obróbki mechanicznej (szczotek koniecznie ze stali nierdzewnej, ściernic, itd.) lub przez zastosowanie chemicznej obróbki powierzchniowej: wytrawiania i pasywacji (metodą przez zanurzenie w kąpielach, natryskowo, miejscową aplikację pasty trawiącej lub przez obieg w instalacjach rurowych) a także metodą elektropolerowania. W trakcie wszystkich etapów przygotowawczych do spawania oraz po spawaniu należy unikać przenoszenia na stal nierdzewną cząstek stali węglowej, co wymaga stosowania oddzielnych narzędzi przeznaczonych tylko do obróbki stali nierdzewnych oraz może wymagać wydzielenia specjalnych pomieszczeń do obróbki tych stali. Z powierzchni spawanych należy również dokładnie usunąć wszystkie smary stosowane podczas kształtowania stali oraz przebarwienia powierzchni powstałe na etapach cięcia i przygotowania elementów do spawania. Pozostawienie na powierzchni złącza spawanego kolorowych tlenków wpłynie niekorzystnie na odporność korozyjną wykonywanych spoin.

Samo spawanie powinno być także wykonane przez spawaczy o odpowiednich kwalifikacjach. Wymóg ten jest podyktowany nie tylko koniecznością uzyskania odpowiedniej wytrzymałości złącza, ale także zachowaniem odpowiedniej odporności korozyjnej spawu i materiału rodzimego wokół niego.

Zastosowana metoda czyszczenia (mechaniczna, chemiczna) złącz spawanych ze stali nierdzewnych, pomimo podobnego efektu wizualnego w różny sposób wpływa na odporność korozyjną stali nierdzewnej (rys. 1). Zastosowanie metod mechanicznego wykańczania przez śrutowanie, szlifowanie daje najsłabszy efekt, podczas gdy wytrawianie i pasywacja oraz elektropolerowanie w pełni przywracają maksymalną odporność korozyjną. Zastosowanie chemicznej obróbki powierzchniowej wytrawiania, pasywacji a zwłaszcza elektropolerowania wpływa bezpośrednio na możliwość zmniejszenia wymogów okresowej konserwacji powierzchni, a metody te są stosowane w praktyce dla najbardziej wymagających środowisk eksploatacji stali nierdzewnych. Z przedstawionego wykresu (rys.1) wynika, że dla pełnej ochrony stali nierdzewnych należy łączyć metody mechanicznego wykańczania powierzchni, gdzie koryguje się geometrię spoiny wraz metodami chemicznymi, które jako jedyne są w stanie przywrócić własności korozyjne spoiny do poziomu materiału rodzimego.

Główna różnica między wytrawianiem i pasywacją polega na sile stosowanych odczynników chemicznych. Wytrawianie ma na celu usunięcie zgorzeliny tlenków powstałych w wysokiej temperaturze i odsłonięcie warstwy wierzchniej stali. Proces usuwa efektywnie wszystkie zanieczyszczenia z powierzchni (cząstki żelaza, stali węglowych lub tlenki żelaza). Proces pasywacji z kolei ma za zadanie przyśpieszyć powstawanie ochronnej warstwy pasywnej na powierzchni stali. Pasywację wykonuje się zwykle za pomocą kwasu azotowego HNO3, który rozpuszcza wszystkie zanieczyszczenia od cząstek metalicznych oraz wtrącenia siarczkowe znajdujące się na powierzchni. Należy pamiętać, że pasywacja nie jest skuteczna w usuwaniu zarówno przebarwień po spawaniu jak i produktów korozyjnych (rdzy) z powierzchni stali - to wymaga wytrawiania. Po procesach wytrawiania, pasywacji powierzchnia stali nierdzewnej musi być dokładnie spłukana wodą, co ma na celu usunięcie pozostałych na powierzchni środków chemicznych. Wytrawianie i pasywacja wpływają na aspekt wizualny powierzchni – staje się ona lekko chropowata i bardziej matowa. Elektropolerowanie, natomiast wygładza efektywnie wszystkie nierówności powierzchni nadając jej efekt lustrzany.

Rys. 1. Wpływ metody czyszczenia powierzchni po spawaniu na odporność krozyjną stali nierdzewnych

 

Literatura

[1]. Z. Brytan, Vademecum Stali Nierdzewnej, SSN, 2014

[2]. Handbook of stainless steel, Outokumpu ouj, 2013