Tonalità termica da saldatura e scolorimento: criteri di accettazione e pulizia (AWS D18.2)

La tonalità termica da saldatura è lo scolorimento ossidativo visibile che si forma sull’acciaio inossidabile vicino al cordone di saldatura; il suo colore indica direttamente quanto calore e ossigeno hanno danneggiato il film protettivo di ossido di cromo. AWS D18.2 fornisce una tabella campione di scolorimenti da saldatura che classifica tali tonalità, dal giallo paglierino accettabile al blu scuro, grigio e nero non accettabili, offrendo così ai costruttori un metodo oggettivo per valutare saldature destinate a impieghi igienici o critici dal punto di vista della corrosione. Una tonalità più scura indica un deplezione di cromo sotto l’ossido e una ridotta resistenza alla corrosione; pertanto, i criteri di accettazione e la corretta pulizia rivestono un’importanza pari a quella della saldatura stessa. Presso Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. consideriamo lo stato post-saldatura parte integrante del prodotto consegnato, non un semplice intervento estetico successivo.

Perché si forma la tonalità termica e cosa significano i colori
L'acciaio inossidabile resiste alla corrosione grazie a un sottile film passivo di ossido di cromo autoriparante. Riscaldando la zona di saldatura in presenza di ossigeno, tale film si ispessisce formando un ossido interferenziale il cui colore dipende dalla temperatura e dall'esposizione all'ossigeno, analogamente ai colori di tempra dell'acciaio al carbonio. Il giallo paglierino e l'oro chiaro indicano un ossido sottile formato a temperatura moderata con scarsa perdita di cromo. Il blu più intenso, seguito dal grigio e dal nero, indicano condizioni termiche più elevate e maggiormente ossidanti, nonché un ossido più spesso.
Il problema riguarda ciò che si trova al di sotto del colore. Per formare un ossido spesso, la superficie estrae cromo dal metallo subito sottostante, lasciando uno strato impoverito di cromo. La resistenza alla corrosione dipende dal mantenimento di circa il 10,5% o più di cromo nel film passivo; pertanto, uno strato impoverito situato sotto una colorazione scura dovuta al calore è molto più soggetto a corrosione. L’esperienza sul campo e i test di laboratorio concordano sul fatto che una colorazione più scura corrisponde a una minore resistenza alla corrosione da pitting e da fessurazione, motivo per cui i sistemi sanitari, farmaceutici ed esposti a cloruri mantengono una colorazione molto controllata.

Il concetto AWS D18.2
AWS D18.2 è uno standard visivo di accettazione basato su una tabella fisica di campioni di discolorazione saldatura nella parte interna di tubi e tubazioni in acciaio austenitico. Definisce una serie graduata di campioni, ciascuno dei quali rappresenta un livello di discolorazione che va dall’assenza di tinta fino a tonalità progressivamente più scure, assegnando un numero a ciascun livello. Un costruttore o un ispettore confronta la saldatura reale con la tabella in condizioni di illuminazione definite e registra il livello corrispondente. Un numero più alto indica una tinta più scura e una minore resistenza alla corrosione.
La tabella è particolarmente indicata per i tubi igienici, dove la superficie interna entra in contatto con il prodotto e dove la qualità del purgaggio posteriore determina il risultato finale. Il suo valore consiste nel trasformare una valutazione soggettiva del tipo «quanto scura è troppo scura» in un livello riproducibile e comunicabile, che può essere inserito nelle specifiche tecniche e verificato al ricevimento.

Il livello tollerato dipende dalla specifica applicabile e dal grado di corrosività del servizio; una linea per acqua potabile può tollerare una colorazione maggiore rispetto a un sistema ad alta purezza o ad alto contenuto di cloruri.

Prevenzione mediante spurgo inverso e controllo del calore
Il metodo più efficace per controllare la colorazione termica consiste nel mantenere l’ossigeno fuori dalla zona di saldatura durante la saldatura e il raffreddamento. Effettuare uno spurgo inverso dell’interno della tubazione con argon, proteggere adeguatamente l’esterno e mantenere così l’ossigeno al di sotto del livello necessario alla formazione di ossidi pesanti; pertanto, una saldatura ben spurghata risulterà brillante o al massimo leggermente dorata. Prolungare lo spurgo fino a quando la saldatura non si sia raffreddata al di sotto della soglia di ossidazione, poiché la colorazione continua a svilupparsi finché il metallo è caldo ed esposto.
Controllare l'apporto di calore, la velocità di avanzamento e la temperatura tra i passaggi limita l'ossidazione totale e la larghezza della zona interessata. Troppo calore produce una colorazione più ampia e più scura e, nelle leghe duplex, comporta anche il rischio di danni metallurgici. Un buon allineamento dei pezzi e una tecnica costante riducono le operazioni di ritocco che un riscaldamento ripetuto altrimenti imporrebbe.

Rimozione della colorazione termica
Quando la colorazione supera il livello accettato, deve essere rimossa insieme allo strato impoverito di cromo sottostante e la superficie deve essere sottoposta a ripassivazione. Il metodo scelto dipende dall'accessibilità e dalle condizioni di servizio.
La pasta decapante, un gel di acidi nitrico e fluoridrico, viene applicata con spazzola sulla saldatura per sciogliere chimicamente l’ossido e lo strato impoverito, quindi viene accuratamente risciacquata; tale procedura ripristina la resistenza alla corrosione, ma richiede una manipolazione attenta e la neutralizzazione dei rifiuti. L’elettrolucidatura rimuove elettrochimicamente uno strato superficiale sottile, lasciando una finitura lucida, liscia e arricchita in cromo, preferita dai sistemi ad alta purezza. I metodi meccanici — come la spazzolatura con filo d’acciaio inossidabile, la sabbiatura abrasiva con materiali puliti o la rettifica — rimuovono fisicamente la colorazione, ma devono impiegare esclusivamente utensili in acciaio inossidabile per evitare l’incorporazione di ferro da acciaio al carbonio; inoltre, da soli possono lasciare una superficie meno resistente alla corrosione, a meno che non siano seguiti da passivazione.
Dopo qualsiasi rimozione, la passivazione con acido nitrico o citrico riforma un ossido pulito e ricco di cromo, ripristinando la resistenza alla corrosione compromessa dalla colorazione termica.

Quando la colorazione è accettabile
Non è necessario rimuovere ogni traccia di colorazione. Una leggera discolorazione giallo-oro su una saldatura ben purgata in servizio moderato spesso soddisfa le specifiche e lascia pressoché intatta la resistenza alla corrosione. A decidere sono lo standard di riferimento e l’ambiente: i servizi igienici, ad alta purezza e contenenti cloruri richiedono saldature quasi lucide, mentre servizi meno aggressivi possono accettare un livello basso di D18.2 senza pulizia. Ciò che conta è stabilire fin dall’inizio il livello accettabile e verificarlo, anziché valutarlo a occhio senza un riferimento.

Guida pratica
Specificare un livello massimo di scurimento conforme alla norma AWS D18.2 adatto all’impiego previsto, prevenire la colorazione mediante una purga posteriore controllata e un controllo accurato del calore, ed eliminare e ripassivare qualsiasi saldatura che superi il limite consentito. Utilizzare utensili esclusivamente in acciaio inossidabile per la pulizia meccanica, al fine di evitare contaminazioni da ferro, e risciacquare accuratamente le superfici sottoposte a decapaggio. Wenqiang produce tubi e tubazioni saldati in acciaio inossidabile con purga controllata e pulizia post-saldatura; il nostro laboratorio interno verifica la qualità delle saldature e lo stato superficiale, garantendo così che il prodotto consegnato soddisfi sia i requisiti relativi allo scurimento sia quelli relativi alla resistenza alla corrosione richiesti dalla vostra applicazione.

Domande frequenti
D: Lo scurimento termico della saldatura riduce davvero la resistenza alla corrosione?
R: Sì. Lo scurimento più intenso si forma quando il cromo viene estratto dal metallo appena sottostante la superficie, lasciando uno strato povero di cromo. Questo strato è più soggetto a corrosione localizzata (pitting) e a corrosione da fessura, motivo per cui la norma AWS D18.2 classifica lo scurimento e perché applicazioni particolarmente esigenti ne limitano l’entità.
D: Qual è il metodo migliore per prevenire lo scurimento della saldatura?
A: L’impiego di argon per il purging interno del giunto e la protezione esterna escludono l’ossigeno durante la saldatura e il raffreddamento, mantenendo la saldatura lucida o leggermente colorata in tonalità dorata. Il controllo dell’apporto termico e il mantenimento del purging fino al completo raffreddamento della saldatura limitano ulteriormente la formazione di iridescenze.

Per tubi saldati in acciaio inossidabile con purging controllato, pulizia post-saldatura e qualità della saldatura verificata, contattare Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. al numero +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/