Топлинна дисколорация и оцветяване при заваряване: Критерии за приемане и почистване (AWS D18.2)

Оксидната дисколорация при заваряване е видимата оксидна промяна в цвета, която се образува върху неръждаемата стомана до заваръчния шев; цветът ѝ показва директно количеството топлина и кислород, които са повредили защитния хром-оксиден слой. AWS D18.2 предоставя примерна диаграма на дисколорациите при заваряване, която класифицира тези оттенъци от допустими светли сламени тонове до недопустими тъмносини, сиви и черни, като дава на производителите обективен начин за оценка на заварки, важни за санитарни и корозионни изисквания. По-тъмният оттенък означава изчерпване на хрома под оксидния слой и намалена корозионна устойчивост; затова критериите за приемане и правилното почистване имат същото значение като самата заварка. В Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. считаме състоянието след заваряване за част от крайния продукт, а не за козметична детайлна корекция.

Причини за образуване на топлинна дисколорация и значението на цветовете
Неръждаемата стомана устойчива на корозия благодарение на тънка, самовъзстановяваща се пасивна пленка от хром-оксид. При нагряване на зоната на заварката в присъствието на кислород тази пленка се уплътнява и образува интерферентен оксид, чийто цвят зависи от температурата и продължителността на излагането на кислород — подобно на температурните цветове върху въглеродна стомана. Светлокафявият и бледозлатистият цвят сочат тънък оксид, образуван при умерена температура и с малка загуба на хром. По-тъмните сини, а след това сиви и черни оттенъци сочат по-високи температури, по-силно окисляващи условия и по-дебел оксиден слой.
Проблемът е в това, което се намира под цвета. За да се образува дебел оксиден слой, повърхността извлича хром от метала точно под нея, оставяйки слой с намалено съдържание на хром. Устойчивостта към корозия зависи от поддържането на приблизително 10,5 % или повече хром в пасивния филм, затова изчерпаният слой под тъмния термичен оттенък се корозира значително по-лесно. Опитът от практиката и лабораторните изследвания са съгласни, че по-тъмният оттенък съответства на по-ниска устойчивост към точкова и цепнатинна корозия, което е причината санитарните, фармацевтичните и системите, изложени на хлориди, да поддържат строг контрол върху оттенъка.

Концепцията AWS D18.2
AWS D18.2 е визуален стандарт за приемане, базиран на физическа пробна диаграма на дисколорация на заварките отвътре на аустенитни тръби и тръбопроводи. Той представя градирана серия от проби, като всяка от тях представлява ниво на дисколорация – от липса на такава до все по-тъмни отсенки, и присвоява число на всяко ниво. Производителят или инспекторът сравнява действителната заварка с диаграмата при определено осветление и записва съответстващото ниво. По-високото число означава по-тъмна отсенка и по-голяма загуба на корозионна устойчивост.
Диаграмата най-добре се използва при хигиенични тръби, където вътрешната повърхност е в контакт с продукта и където качеството на задното пържене определя крайния резултат. Нейната стойност се състои в това да превърне субективната преценка за „колко тъмно е прекалено тъмно“ в повторимо и комуникирано ниво, което може да бъде включено в спецификацията и проверено при получаване.

Нивото, което допускате, зависи от регулиращата спецификация и от това колко корозивна е услугата; линия за питейна вода може да понесе повече оттенък от система с висока чистота или високо съдържание на хлориди.

Превенция чрез обратно пържене и контрол на температурата
Най-ефективният начин за контрол на термичния оттенък е да се изключи кислородът от зоната на заваряване по време на заваряване и охлаждане. Извършете обратно пържене на вътрешността на тръбата с аргон, защитете правилно външната страна и така ще поддържате нивото на кислород под това, което води до образуване на дебел оксиден слой; добре пържената заварка излиза бляскава или само леко сламеножълта. Продължавайте пърженето, докато заварката се охлади под прага на оксидация, тъй като оттенъкът продължава да се развива, докато метала е горещ и изложен.
Контролирането на топлинния вход, скоростта на преминаване и температурата между проходите ограничава общото окисляване и широчината на зоната с влияние. Твърде много топлина води до по-широк и по-тъмен оттенък и при дуплексните марки освен това създава риск от металическо повреждане.

Премахване на топлинния оттенък
Когато оттенъкът надвишава допустимото ниво, той трябва да бъде премахнат заедно с хром-дефицитния слой под него, а повърхността трябва да бъде повторно пасивирана. Избраният метод зависи от достъпа и условията на експлоатация.
Пастата за пиклиране, която представлява гел от азотна и флуорводородна киселини, се нанася върху заварката с четка, за да разтвори оксида и изчерпаната пластинка по химически път, след което се изплаква внимателно; това възстановява корозионната устойчивост, но изисква внимателно обращение и неутрализация на отпадъците. Електрополирането отстранява тънък повърхностен слой чрез електрохимичен процес и оставя бляскава, гладка и обогатена с хром повърхност, която се предпочита в системи с висока чистота. Механичните методи – като четкане с мека стоманена четка, абразивно пръскане с чисти материали или шлифоване – отстраняват потъмняването физически, но трябва да се използват само инструменти от неръждаема стомана, за да се избегне вграждането на желязо от въглеродна стомана; сама по себе си тази процедура може да остави по-малко корозионноустойчива повърхност, освен ако не последва пасивиране.
След всяко отстраняване пасивирането с азотна или лимонена киселина възстановява чист оксиден слой, обогатен с хром, и възстановява корозионната устойчивост, която е била загубена поради топлинното потъмняване.

Когато потъмняването е приемливо
Не е необходимо да се премахва всяка следа от потъмняване. Лекото сламеножълто изменение на цвета в добре изчистена заварка при умерени условия често отговаря на изискванията и оставя корозионната устойчивост практически непроменена. Решаващо значение имат приложимият стандарт и околната среда: за хигиенните, високочистите и средите, съдържащи хлориди, са необходими почти бляскави заварки, докато по-малко агресивните среди могат да приемат ниско ниво D18.2 без почистване. Важното е да се определи приемливото ниво предварително и да се провери, а не да се преценява визуално, без референтна стойност.

Практически насоки
Уточнете максимално ниво на потъмняване според AWS D18.2, подходящо за конкретната употреба; предотвратете оцветяване чрез дисциплинирано обръщане с инертен газ от обратната страна и контрол на топлината; премахнете и повторно пасивирайте всеки заваръчен шев, който надвишава допустимото ниво. Използвайте инструменти само от неръждаема стомана за механично почистване, за да избегнете замърсяване с желязо, и изплакнете внимателно повърхностите след киселинно почистване. Wenqiang произвежда заварени тръби и тръбни профили от неръждаема стомана с контролирано обръщане с инертен газ и по-нататъшно почистване след заваряване; собствената ни лаборатория проверява качеството на заварките и състоянието на повърхността, така че доставената продукция отговаря както на изискванията за потъмняване, така и на изискванията за корозионна устойчивост във вашето приложение.

Често задавани въпроси
В: Потъмняването от топлината на заварката наистина ли намалява корозионната устойчивост?
О: Да. По-тъмното потъмняване се образува чрез извличане на хром от метала точно под повърхността, което оставя слой с намалено съдържание на хром. Този слой е по-подложен на точково и цепнатинно разрушение поради корозия, затова AWS D18.2 класифицира потъмняването и затова изискващи приложения ограничават неговото наличие.
В: Какъв е най-добрият начин за предотвратяване на потъмняването при заваряване?
Отговор: Изчистването на вътрешната част на съединителя с аргон и защитаването на външната част изключва кислорода по време на заваряване и охлаждане, като запазва заварката ярка или леко сламка. Контролиране на топлината и задържане на пречистването, докато заварката се охлади, допълнително ограничаване на нюанса.

За заварени тръби от неръждаема стомана с контролирано пречистване, почистване след заваряване и проверено качество на заваряването, свържете се с Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. на +86 577 8922 2595 / https://www.chinawqsteel.com/