Odporność stali nierdzewnej na korozję w świetle obróbki spawaniem TIG

Proces spawania stali wiąże się między innymi z negatywnymi skutkami, takimi jak podatność na korozję czy też odbarwienia. Jakie metody pozwalają zatem im zaradzić?

Z artykułu dowiesz się:

  • jakie negatywne efekty łączą się ze spawaniem stali metodą TIG,
  • jakie są metody niwelowania przebarwień po spawaniu,
  • jak działają urządzenia do oczyszczania stali.

Odporność na korozję stali nierdzewnej wynika z istnienia pasywnej warstwy na powierzchni metalu, bogatej w tlenek chromu. Warstwa ta, choć bardzo cienka, zawierająca się w granicach 5 nm-10 nm, jest bardzo stabilna chemicznie. Silnie przylega do pozostałej części materiału. Badania z zastosowaniem metody spektroskopii Ramana warstw pasywnych wytworzonych na próbkach przemysłowej stali z gatunku 304L i 316L pozwoliły na dokładne scharakteryzowanie składu tych warstw. Określono, że warstwa pasywna składa się z dwóch rodzajów tlenków. Jest to głównie Fe2O3 jak również kompleks Fe-Cr w postaci chemicznej Fe(II)[Cr(III)xFe(III)(1-x)]2O4. Stal 316L zawiera więcej chromu niż stal 304L [1].

Efekty procesu spawania stali

Radykalne metody obróbki metalu, do których należy także spawanie, prowadzą do zniszczenia tlenkowej warstwy ochronnej. To następnie umożliwia procesy korozji w obszarze poddanym tej obróbce.

Podczas tworzenia się spoiny spawanej następuje proces przemieszczania się jonów chromu w stronę spawu. To pogrubia w samej spoinie warstwę bogatą w tlenki chromu, ale zubaża przez to obszary bezpośrednio do niej przylegające. W tych obszarach następuje zanik pasywnej warstwy ochronnej, który prowadzi do podatności na korozję. Poza procesem dyfuzji chromu zachodzi drugi proces widoczny gołym okiem. W wyniku silnego nagrzewania obszaru spawanego następuje powstawanie na powierzchni przedmiotu poddawanego spawaniu rozwój charakterystycznego zabarwienia. Kolorystyka zabarwienia zależy od przebiegu procedury spawania, a także użytych gazów towarzyszących. Obniża to estetykę obrabianego elementu i z reguły, z uwagi na zastosowania obrabianych detali, powstałe przebarwienia muszą być usuwane.

Tworzenie się przebarwień: podstawy i skutki

Fizyczną podstawą obserwowanego zabarwienia są procesy absorpcji, jak również odbicia światła padającego na powierzchnię metalu, na którym uformowana została warstwa tlenków o różnej grubości. Zjawisko to jest dobrze znane i opisane, a kolorystykę powierzchni stali różnych gatunków podają podręczniki z zakresu metalurgii. Dla przykładu stal z gatunku 304 wygrzewana w powietrzu w czasie 1 h przyjmuje kolory od jasnosłomkowego, uzyskiwanego w temperaturze 290°C, przez niebieski, uzyskany w temperaturze 540°C, aż po ciemnoniebieski, a także czarny w temperaturze 600°C [2].

Obszary dotknięte przebarwieniami są nieodporne na korozję, ponieważ warstwa tlenków jest bardzo nierówna i porowata oraz ma różnorodną strukturę chemiczną. Wpływ czynników atmosferycznych może spowodować w obszarach zubożonych w jony chromu inicjację korozji. Mamy zatem dwa współistniejące problemy. Po pierwsze, przebarwienia z reguły nie są akceptowalne ze względów estetycznych. Po drugie, detale z przebarwieniami utraciły własność odporności na rdzewienie.

Usuwanie przebarwień

Usuwanie przebarwień jest ważną czynnością w obróbce wykańczającej. Można je przeprowadzić na wiele sposobów, włączając obróbkę mechaniczną, jak również obróbkę chemiczną. Metody mechaniczne polegające na szlifowaniu lub też piaskowaniu pozwalają na usunięcie warstw tlenków i odsłonięcie metalu, którego powierzchnia jest uboga w jony chromu. Dlatego trzeba je uzupełnić o procedurę przyspieszającą wytworzenie się warstwy pasywnej. Dodatkowo metody te wymagają stosowania wysokich standardów czystości oraz specjalnych ścierniw, stąd są one w praktyce problematyczne.

Częściej stosowanymi metodami usuwania przebarwień są metody chemiczne. Wymagają one stosowania agresywnych substancji, niebezpiecznych dla pracowników a także wytwarzających opary. Stąd konieczność stosowania środków ochrony skóry, oczu jak również dróg oddechowych. Polegają one na zanurzaniu mniejszych elementów lub też nanoszeniu na ich powierzchnię kwasów, które powodują usunięcie niechcianych warstw. Stosowane do tego środki mają różny skład. Jednak z reguły jest to mieszanina kwasu azotowego (HNO3) w ilości około 10-30% oraz kwasu fluorowodorowego (HF) w ilości 1-2%. Taka mieszanina jest bardzo reaktywna i przy przekroczeniu pewnej temperatury może nawet prowadzić do podtrawiania obrabianych detali.

Względy bezpieczeństwa

Ze względów praktycznych trawienia w kąpieli o podanym składzie z reguły nie można prowadzić w zakładzie, w którym prowadzono obróbkę mechaniczną i spawalniczą. Wymaga to odpowiedniego wyposażenia, zachowania norm dotyczących BHP oraz związanych z utylizacją odpadów. Dlatego też procesy te prowadzają wyspecjalizowane firmy. Wiąże się to z koniecznością transportu detali do takiego zakładu, oczekiwania na usługę i stratami czasu związanymi z transportem. W handlu dostępne są również pasty i żele o mniej agresywnym składzie, nakładane za pomocą pędzli na obrabiane materiały. Można je stosować przy zachowaniu pewnych wytycznych BHP bezpośrednio w zakładzie produkującym detale. Nie jest to jednak proste. Po nałożeniu preparatu i odczekaniu odpowiedniego czasu powierzchnię trzeba spłukać za pomocą płynu neutralizującego, a także wysuszyć. Zdecydowany minus metod chemicznych to ich kłopotliwość w stosowaniu, jak również zwiększone zagrożenie dla personelu.

Alternatywą jest zastosowanie techniki elektrochemicznej. W tej technice stosuje się znacznie mniej agresywne środki, głównie na bazie około 30-proc. kwasu ortofosforowego (tego samego co w popularnym napoju gazowanym) z ewentualnymi dodatkami wpływającymi na lepkość elektrolitu i ewentualnie tworzenie piany. Właściwy proces zachodzi dzięki temu, że przez powierzchnię obrabianą przepływa prąd elektryczny płynący od detalu obrabianego przez elektrolit drugiej elektrody, którą stanowi najczęściej pędzel z włókna węglowego.

zrobotyzowana-wyspa-innowacyjne-rozwiazania-dla-przemyslu

Innowacyjne rozwiązania dla przemysłu – zapraszamy na nasze stoisko podczas targów STOM 2025!

Już niebawem spotkamy się na jednym z najważniejszych wydarzeń branży obróbki metalu – targach STOM w Kielcach. To wyjątkowa okazja, by w jednym miejscu zobaczyć najnowsze technologie, sprawdzić innowacyjne maszyny w akcji i porozmawiać z ekspertami, którzy na co dzień wspiera...

STAL_9-10_24_Bozena_Gajdzik_DLUGOFALOWE_ZMIANY_RYNKOWE_UJECIE_HISTORYCZNE_CZ_II_iStock-1390249924
Partner kategorii:

Transformacja polskiego przemysłu stalowego na europejskim rynku stali. Długofalowe zmiany rynkowe w ujęciu historycznym, cz. II

Z artykułu dowiesz się: czy jest szansa na obniżenie energochłonności w hutach w Polsce; czy przemysł hutniczy inwestuje w innowacyjne rozwiązania;

fastener-fair-global-2025-innowacje-w-sercu-targow-fot-3

Innowacje w sercu targów Fastener Fair Global 2025

25-27 marca specjaliści z branży spotkają się w Stuttgarcie na 10. edycji targów Fastener Fair Global – międzynarodowego flagowego wydarzenia dla światowej branży elementów złącznych i mocowań. Po rekordowej frekwencji w 2023 roku, odwiedzający mogą sp...

wplyw-promieniowania-na-mikrostrukture-i-wlasciwosci-materialow
Partner kategorii:

Wpływ promieniowania na mikrostrukturę i właściwości materiałów

Jakie materiały są stosowane w lekkowodnych reaktorach jądrowych? Artykuł przedstawia wpływ promieniowania na zmianę struktury i właściwości tych materiałów.

Województwo zachodniopomorskie –hub logistyczny z potencjałem wzrostu

W 2024 r. całkowity wolumen aktywności najemców wyniósł 174 tys. mkw. (-23% r/r), co przy braku oddanych w ostatnich 12 miesiącach nowych inwestycji obniżyło współczynnik powierzchni niewynajętej do 2,8%. Polska firma doradcza na rynku nieruchomości komercyjnych prezentuje rap...

STAL_11-12_20_technologie_ciecia_JAKOSC_PROCESU_CIECIA_LASEROWEGO_iStock-177007701
Partner kategorii:

Jakość procesu cięcia laserowego blach stalowych – wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowych

Przeprowadzono analizę czynników i parametrów decydujących o jakości procesu cięcia laserowego. Zestawiono blachy stalowe o gwarantowanej przez producentów jakości cięcia laserowego laser grade steels. Opisano wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowy...

prasy-krawedziowe-trubend-1000-polaczenie-prostoty-obslugi-i-wysokiej-wydajnosci-fot-1

Prasy krawędziowe TruBend 1000. Połączenie prostoty obsługi i wysokiej wydajności

Firma TRUMPF, znany i ceniony producent maszyn do obróbki blach (m.in.: wykrawanie, gięcie, cięcie i spawanie laserowe), już od 1989 roku jest dostawcą technologii gięcia z wykorzystaniem nowoczesnych pras krawędziowych.

vanadis-4-extra-frezowanie-stali-a-powierzchnia-obrabiana

Wpływ chłodziwa i oprawki narzędziowej na chropowatość powierzchni obrabianej w procesie frezowania stali Vanadis 4

Artykuł prezentuje wyniki badań eksperymentalnych procesu frezowania stali Vanadis 4 Extra w rożnych warunkach doprowadzenia chłodziwa do strefy obróbki oraz pokazuje, jak ważny jest dobór odpowiedniej oprawki narzędziowej do określonych zadań obróbkowych. ...

analityka danych

Analityka danych ważniejsza dla firm z branży produkcyjnej niż sztuczna inteligencja

Technologia sztucznej inteligencji (44 proc. wskazań) znajduje się dopiero na trzecim miejscu w kontekście innowacji IT wymienianych przez przedstawicieli firm produkcyjnych. Wynika tak z raportu „Cyfryzacja przemysłu: rola zintegrowanych systemów zarządzania w firmach produkc...

zagadnienia-statecznosci-konstrukcji-wedlug-eurokodow

Wybrane problemy stateczności w projektowaniu konstrukcji według Eurokodów

Zagadnienia stateczności konstrukcji budowlanych stanowią jeden z trudniejszych działów mechaniki budowli, z którym projektanci konstrukcji zmagają się na co dzień. Niezależnie od tego, czy projektujemy klasyczną drewnianą więźbę dachową, stalową belkę podsuwnicową, czy też sł...

ciecie-bez-kompromisow-najnowsze-wersje-mieszalnikow-gazowych-myemix-3-0

Precyzyjne cięcie bez kompromisów. Najnowsze wersje mieszalników gazowych MyEMIX 3.0

Wycinarki laserowe w technologii fiber zyskały ogromną popularność na całym świecie dzięki swojej wysokiej wydajności i precyzji. Jednym z kluczowych aspektów cięcia laserowego jest wybór odpowiedniej technologii cięcia oraz gazu pro...

badania-ultradzwiekowe-charakterystyka-fot-1

Charakterystyka badań ultradźwiękowych – wiadomości wstępne

Grupa metod badań nieniszczących (NDT, z ang. non-destructive testing) udostępnia szereg różnych sposobów wyznaczania wybranych cech diagnozowanych obiektów. Czym charakteryzują się badania ultradźwiękowe?

zloty-medal-targow-modernlog-2024-poznaj-laureatow

Znamy laureatów nagrody Złoty Medal targów MODERNLOG 2024

Poznaliśmy produkty wyróżnione prestiżową nagrodą Złotego Medalu na targach Logistyki, Magazynowania i Transportu MODERNLOG 2024 oraz ITM INDUSTRY EUROPE 2024. Laureaci zawalczą teraz o Złoty Medal Wybór Konsumentów. W minionym tygod...

igp-dura-one-56-i-igp-effectives-synergia-zapewniajaca-wysoka-wydajnosc-w-technologii-malowania-proszkowego
Partner kategorii:

IGP-DURA®one 56 i IGP-Effectives®: synergia zapewniająca wysoką wydajność w technologii malowania proszkowego

W branży farb proszkowych do ochrony powierzchni kluczowe znaczenie mają wydajność, zrównoważony rozwój i jednolity odcień. Firma IGP Powder Coatings podjęła znaczący krok w tym kierunku, łącząc serię niskotemperaturowych farb proszkowych IGP-DURA®one56 z unikalną technologią ...

ochrona-danych-osobowych-w-przemysle-a-nowe-technologie

RODO w przemyśle – jak nowe technologie wpływają na ochronę danych osobowych?

Dynamiczny rozwój technologiczny jest obecnie widoczny w niemal każdym obszarze życia. Choć coraz większy udział i znaczenie robotyki oraz automatyzacji w procesie produkcyjnym niosą ze sobą wiele korzyści, należy również uwzględnić wyzwania związane z wprowadzaniem nowoczesny...

Relacje

Katalog produktów

Sklep

STAL Metale & Nowe Technologie 3-4/2025

STAL Metale & Nowe Technologie 3-4/2025

Zamów
Nowoczesne Hale 1/2024

Nowoczesne Hale 1/2024

Zamów
Utrzymanie Ruchu 1/2024

Utrzymanie Ruchu 1/2024

Zamów
Fastener 1/2024

Fastener 1/2024

Zamów
Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Zamów
Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Zamów
Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Zamów
Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Zamów
Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Zamów
Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Zamów
Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Zamów
Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Zamów
Poznaj nasze serwisy

Nasze strony wykorzystują pliki cookies. Korzystanie z naszych stron internetowych bez zmiany ustawień przeglądarki dotyczących plików cookies oznacza, że zgadzacie się Państwo na umieszczenie ich w Państwa urządzeniu końcowym. Więcej szczegółów w Polityce prywatności.