Zbarvení a potemnění způsobené svařováním: kritéria přijatelnosti a čištění (AWS D18.2)

Zbarvení způsobené teplem při svařování je viditelná oxidová změna barvy, která vzniká na nerezové oceli vedle svaru; barva přímo ukazuje, do jaké míry teplo a kyslík poškodily ochrannou chrom-oxidovou vrstvu. AWS D18.2 poskytuje vzorový graf zbarvení svarů, který tato odstíny řadí od přijatelných světlých slámových odstínů po nepřijatelné tmavě modré, šedé a černé odstíny, čímž dává výrobcům objektivní nástroj pro posouzení svarů určených pro hygienické a korozně kritické aplikace. Tmavší odstín znamená vyčerpání chromu pod oxidovou vrstvou a sníženou odolnost proti korozi, proto jsou kritéria přijatelnosti i správné čištění stejně důležité jako samotný svar. Společnost Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. považuje stav povrchu po svařování za součást dodávky, nikoli za kosmetický doplněk.

Proč vzniká zbarvení způsobené teplem a co jednotlivé barvy znamenají
Nerezová ocel odolává korozi díky tenké, samoopravné pasivní vrstvě oxidu chromitého. Při svařování v přítomnosti kyslíku se tato vrstva zahušťuje na interferenční oxid, jehož barva závisí na teplotě a expozici kyslíku – podobně jako temperové barvy u uhlíkové oceli. Světlá slámová a bledě zlatá barva ukazují na tenký oxid vzniklý při mírné teplotě s minimální ztrátou chromu. Intenzivnější modrá, následovaná šedou a černou barvou, ukazují na vyšší teploty, silnější oxidaci a tlustší oxidovou vrstvu.
Problém spočívá v tom, co leží pod barvou. K vytvoření silné oxidové vrstvy povrch odebírá chrom z kovu přímo pod ním, čímž vzniká vrstva chudá na chrom. Odolnost proti korozi závisí na udržení přibližně 10,5 % nebo více chromu v pasivní vrstvě, proto se vrstva chudá na chrom pod tmavým tepelným zabarvením koroduje mnohem snadněji. Zkušenosti z praxe i laboratorní práce potvrzují, že tmavší zabarvení souvisí s nižší odolností proti bodové a štěrbinové korozi, a proto se v potravinářských, farmaceutických a systémech vystavených chloridům zabarvení přísně omezuje.

Koncept AWS D18.2
AWS D18.2 je vizuální přijímací norma založená na fyzickém vzorovém grafu zbarvení svarů na vnitřní straně austenitických trubek a potrubí. Obsahuje stupnici vzorků, z nichž každý představuje určitou úroveň zbarvení – od žádného zbarvení až po stále tmavší odstín – a každému stupni přiřazuje číslo. Výrobce nebo inspektor porovnává skutečný svar s tímto grafem za definovaného osvětlení a zaznamená odpovídající stupeň. Vyšší číslo znamená tmavší odstín a větší ztrátu korozní odolnosti.
Tento graf se nejlépe uplatňuje u hygienických trubek, kde vnitřní povrch přichází do kontaktu s produktem a kde kvalita zpětného plnění rozhoduje o výsledku. Jeho hodnota spočívá v tom, že převádí subjektivní posouzení otázky „jak tmavý odstín je již nepřijatelný“ na opakovatelnou a komunikovatelnou úroveň, kterou lze zapsat do specifikace a ověřit při příjmu.

Povolená úroveň závisí na příslušné specifikaci a na tom, jak korozivní je provoz; linka pro pitnou vodu může tolerovat více zabarvení než systém s vysokou čistotou nebo vysokým obsahem chloridů.

Prevence pomocí zpětného plnění a řízení tepla
Nejúčinnější způsob řízení tepelného zabarvení spočívá v tom, že během svařování i chladnutí udržíte kyslík mimo svářecí zónu. Zpětně naplňte vnitřek potrubí argonem, správně chrňte vnější stranu a tím udržíte hladinu kyslíku pod úrovní, při níž vzniká silná oxidová vrstva; takto dobře naplněný svar je lesklý nebo jen mírně slámově zabarvený. Pokračujte v plnění až do chvíle, kdy se svar ochladí pod teplotu, při níž dochází k oxidaci, protože zabarvení se stále vyvíjí, dokud je kov horký a vystaven kyslíku.
Ovládáním tepelného příkonu, rychlosti posuvu a teploty meziprůchodu se omezuje celková oxidace a šířka ovlivněné oblasti. Příliš vysoký tepelný příkon způsobuje širší a tmavší odstín a u duplexních tříd navíc hrozí metalurgické poškození. Dobré přiložení součástí a konzistentní technika snižují množství dodatečné úpravy, kterou by jinak vyžadovalo opakované zahřívání.

Odstraňování tepelného odstínu
Je-li odstín mimo povolenou mez, musí být odstraněn spolu s podkladní vrstvou chudou na chrom a povrch je nutné znovu pasivovat. Zvolená metoda závisí na přístupnosti a provozním prostředí.
Pickle paste, gel složený z kyseliny dusičné a kyseliny fluorovodíkové, se nanáší štětcem na svar, aby chemicky rozpustila oxidovou vrstvu a vyčerpanou vrstvu; následně se důkladně opláchne. Tento postup obnovuje odolnost vůči korozi, vyžaduje však opatrné zacházení a neutralizaci odpadních látek. Elektrolytické leštění odstraňuje tenkou povrchovou vrstvu elektrochemicky a vytváří lesklý, hladký povrch obohacený chromem – tento povrch preferují systémy vyžadující vysokou čistotu. Mechanické metody, jako je čištění nerezovým drátěným kartáčem, pískování čistým abrazivním materiálem nebo broušení, odstraňují zabarvení fyzicky; musí však být použity výhradně nerezové nástroje, aby nedošlo k zabudování železa z uhlíkové oceli. Samotné mechanické metody mohou ponechat povrch s nižší odolností vůči korozi, pokud není následně provedena pasivace.
Po jakémkoli odstranění zabarvení obnovuje pasivace kyselinou dusičnou nebo kyselinou citronovou čistou, chromem obohacenou oxidovou vrstvu a tím i odolnost vůči korozi, kterou zabarvení způsobené teplem snížilo.

Je-li zabarvení přijatelné
Není nutné odstranit veškeré stopy zbarvení. Lehké slámové zbarvení na dobře očištěném svaru v mírném provozu často splňuje specifikaci a korozní odolnost zůstává v podstatě nedotčená. Rozhodující jsou příslušný standard a prostředí: hygienické, vysokoryzové a chloridové provozy vyžadují téměř lesklé svary, zatímco méně agresivní provozy mohou přijmout nízkou úroveň D18.2 bez čištění. Důležité je již na začátku stanovit přijatelnou úroveň a ověřit ji, nikoli ji odhadovat pouhým okem bez referenčního kritéria.

Praktická příručka
Určete maximální úroveň zbarvení svaru podle normy AWS D18.2 vhodnou pro dané použití, zabráníte zabarvení přesným základem inertního plynu a kontrolou tepla a jakýkoli svar přesahující stanovenou mez odstraníte a znovu pasivujete. Pro mechanickou úpravu používejte nástroje výhradně ze slitin na bázi nerezové oceli, abyste zabránili kontaminaci železem, a důkladně opláchněte povrchy po chemickém leštění (picklingu). Společnost Wenqiang vyrábí svařované trubky a potrubí z nerezové oceli s řízeným základem inertního plynu a po-svařovací úpravou; naše interní laboratoř ověřuje kvalitu svárů i stav povrchu, aby dodaný výrobek splňoval požadavky vaší aplikace jak na zbarvení, tak na odolnost proti korozi.

Nejčastější dotazy
Otázka: Skutečně snižuje tepelné zbarvení svaru odolnost proti korozi?
Odpověď: Ano. Tmavší tepelné zbarvení vzniká tím, že se z kovu těsně pod povrchem odčerpává chrom, čímž vzniká vrstva chudá na chrom. Tato vrstva je náchylnější k bodové korozi a korozi v štěrbinách, proto norma AWS D18.2 hodnotí zbarvení a proto náročná použití jeho rozsah omezuji.
Otázka: Jaký je nejlepší způsob, jak zabránit zbarvení svaru?
A: Plnění nitřku spoje argonem a chránění vnější strany argonem vylučují přítomnost kyslíku během svařování i chlazení, čímž zůstane svářková šev lesklý nebo jen mírně slámově zbarvený. Omezení tepelného vstupu a zachování argonového plnění až do dalšího ochlazení sváru dále omezují vznik zbarvení.

Pokud potřebujete svařované nerezové potrubí s řízeným plněním argonem, po-svařovou úpravou a ověřenou kvalitou sváru, kontaktujte společnost Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. na čísle +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/