Corrosione delle saldature in acciaio inossidabile: cause, prevenzione e suggerimenti per la progettazione dei giunti

Due mesi dopo l'installazione di un lotto di soffietti in acciaio inossidabile 304 in un hotel costiero, lungo i cordoni di saldatura sono apparse piccole macchie marroni. Il metallo di base sembrava ancora pulito. Il fornitore ha insistito sul fatto che il materiale era autentico 304 e un test di laboratorio ha acconsentito. Il problema non era il grado della lega. L'apporto termico della saldatura e l'assenza di passivazione post-saldatura avevano creato la condizione di corrosione. La buona notizia è che la corrosione delle saldature può essere controllata prima che un lotto lasci la fabbrica. Basta sapere quali meccanismi sono in gioco e cosa specificare.

Perché le aree di saldatura diventano il punto debole

Una saldatura non è solo un giunto meccanico. È un evento termico che modifica la microstruttura di una parte in acciaio inossidabile su una fascia stretta. Tre effetti rendono quella banda il luogo più probabile in cui ha inizio la corrosione.

Zona alterata dal calore e sensibilizzazione

Quando il metallo di base raggiunge circa 450–850°C durante la saldatura, il cromo e il carbonio possono combinarsi in carburi di cromo lungo i bordi dei grani. L'area immediatamente accanto alla saldatura, nota come zona alterata dal calore (HAZ), può impoverirsi del cromo che normalmente forma la pellicola protettiva di ossido. Questa condizione è chiamata sensibilizzazione. L'acciaio inossidabile di tipo 304 è più incline a questo rispetto a 316 o 316L, perché il molibdeno aggiunge resistenza e il grado a bassissimo contenuto di carbonio limita la precipitazione del carburo.

Strato passivo e scaglia di ossido danneggiati

Il calore della saldatura ossida la superficie. La scaglia colorata che appare vicino alla saldatura non è innocua: si trova sopra una zona impoverita di cromo dove la pellicola passiva è stata degradata. A meno che tale incrostazione non venga rimossa, la superficie non può ripassivarsi completamente e una cella di corrosione locale può formarsi sotto l’ossido.

Sollecitazione di trazione residua

Il riscaldamento e il raffreddamento rapidi lasciano lo stress di trazione residuo concentrato attorno alla saldatura. Quando è presente un ambiente ricco di cloro, questo stress crea un rischio aggiuntivo. Le fessurazioni da tensocorrosione possono svilupparsi come rami sottili, a volte senza ruggine visibile, il che le rende particolarmente pericolose negli impianti a gas o ad acqua. La documentazione relativa alla sicurezza dei tubi corrugati in acciaio inossidabile, compreso il modo in cui la saldatura e il controllo della corrosione li influenzano, è trattata nel nostro articolo sulle considerazioni sulla sicurezza del CSST .

Meccanismi comuni di corrosione nei giunti saldati

I guasti sul campo raramente compaiono tutti in una volta. Di solito iniziano con un meccanismo che crea rugosità, poi subentra un secondo meccanismo. La tabella seguente mappa i meccanismi tipici con le loro cause e i controlli pratici.

La vaiolatura è il punto di partenza più visibile nell'acqua contenente cloruri. Può approfondirsi in una fessura se il calcare o lo sporco creano uno spazio vuoto. La corrosione intergranulare è il classico risultato della sensibilizzazione, e la tensocorrosione è il meccanismo che provoca perdite improvvise quando le altre due hanno già indebolito la parete. Nella nostra fabbrica li trattiamo tutti e quattro come indicatori della qualità della saldatura e non come questioni relative ai materiali separati.

Protocolli di trattamento post-saldatura

La sola selezione delle leghe non è sufficiente. Una saldatura non pulita e passivata si corroderà comunque molto più velocemente dello stesso metallo di base con una superficie adeguatamente ripristinata. La sequenza standard prevede la pulizia meccanica, il decapaggio e la passivazione.

• La pulizia meccanica rimuove le incrostazioni e l'ossido irruvidito mediante molatura o spazzolatura. Per i tubi a parete sottile, l'operazione deve essere sufficientemente delicata da non ridurre lo spessore della parete.
• Il decapaggio utilizza una miscela di acido nitrico/fluoridrico per dissolvere lo strato impoverito di cromo ed esporre il metallo pulito. Questo è il passaggio più importante quando la bilancia è pesante.
• La passivazione ricostruisce il film di ossido. La passivazione dell'acido citrico è un'alternativa più sicura all'acido nitrico ed è coperta da ASTM A967.

Per i tubi corrugati in acciaio inossidabile, la geometria corrugata rende la rimozione del calcare più difficile rispetto a una lamiera piana. Le nostre linee di produzione utilizzano bagni di pulizia e decapaggio automatizzati in modo che il trattamento raggiunga l'intera superficie interna ed esterna, non solo le aree accessibili a una spazzola metallica.

Specifica dell'acciaio inossidabile saldato per applicazioni pratiche

Il modo migliore per ridurre il rischio di corrosione della saldatura è abbinare la lega e la geometria della parte all'ambiente di installazione reale. Un soffietto 304 per uso generale può servire linee di acqua o gas interne asciutte, ma l'aria costiera, le piscine e le cucine industriali fanno aumentare i livelli di cloruro. In questi casi, il 316L è la scelta più sicura.

Scegli la lega giusta per l'ambiente di saldatura

Nel collegamento di un apparecchio a gas da cucina, il tubo flessibile è esposto a vapore, detergenti e umidità locale. Un tubo flessibile corrugato per gas naturale 316L con copertura protettiva offre sia resistenza alla corrosione che protezione meccanica. Questo è il motivo per cui consigliamo un grado di molibdeno più elevato quando il luogo di installazione è vicino al mare o in un'area di ristorazione con elevata umidità.

Tubo flessibile ondulato per gas naturale 316L per uso cucina Questo tubo per gas corrugato 316L con rivestimento in acciaio inossidabile e camera d'aria in gomma resiste alla corrosione e alle sollecitazioni meccaniche, rendendolo adatto ad ambienti umidi di cucina vicino al mare. Visualizza il prodotto →

Scegli la Struttura che Evita Concentrazioni di Stress

La forma a soffietto distribuisce il movimento e l'espansione termica su molte piccole convoluzioni invece di forzare la deformazione in una breve saldatura. La parete del soffietto deve essere solida, ma la geometria riduce lo stress locale che può portare alla rottura per corrosione da tensione. Quando l'applicazione prevede requisiti ignifughi, anche il rivestimento esterno deve essere idoneo alla flessione e al calore. Il nostro tubo del gas corrugato ignifugo è stato progettato per questa combinazione, con una struttura che mantiene il nucleo in acciaio inossidabile protetto e lo strato esterno stabile durante il normale movimento dell'apparecchio.

Tubo Corrugato Ritardante di Fiamma in Acciaio Inossidabile per Gas Questo tubo per gas corrugato ignifugo è dotato di un rivestimento in PVC giallo che resiste al fuoco, ai raggi UV e all'usura, garantendo un'erogazione del gas sicura e duratura in applicazioni impegnative. Visualizza il prodotto →

Controllare lo stato della superficie per i circuiti dell'acqua calda e fredda

I circuiti dell'acqua calda e fredda introducono ossigeno, sbalzi di temperatura e in alcune regioni cloruro disciolto. Una perdita nel collegamento di uno scaldabagno non è solo un problema di manutenzione: può danneggiare l'apparecchiatura al di sotto del punto di guasto. Un modo collaudato per proteggere la connessione è specificare una maglia flessibile in acciaio inossidabile con un raccordo regolabile tramite chiave e una superficie completamente decapata e passivata. Produciamo il tubo corrugato in acciaio inossidabile con chiave a tale scopo ed è una scelta comune per progetti di retrofit e OEM. I soffietti in acciaio inossidabile offrono inoltre una lunga durata utile che riduce il carico ambientale derivante da sostituzioni ripetute, come discusso in questa panoramica dei vantaggi ambientali dei soffietti in acciaio inossidabile .

Tubo corrugato in acciaio inossidabile 304 con chiave Questo tubo corrugato in acciaio inossidabile 304 resiste alle alte temperature e pressione e la chiave inclusa consente una facile installazione e manutenzione, ideale per i sistemi di acqua calda. Visualizza il prodotto →

La linea di fondo

La corrosione della saldatura nell'acciaio inossidabile è il risultato della combinazione di calore, condizioni superficiali e ambiente. La risposta pratica per un acquirente non è semplicemente chiedere “acciaio inossidabile”. È necessario specificare il grado della lega, il trattamento di saldatura e la finitura superficiale e avere le prove nel rapporto di ispezione. Quando questi dettagli sono coerenti, la durata di una saldatura di acciaio inossidabile può soddisfare le aspettative stabilite dal metallo di base.

Se si acquistano tubi ondulati saldati in acciaio inossidabile o tubi del gas, chiedere al produttore informazioni sulla procedura di decapaggio e passivazione e su come verifica la zona interessata dal calore. Queste sono le domande che impediscono la comparsa delle macchie marroni mesi dopo.