Коррозия сварных швов из нержавеющей стали: причины, предотвращение и советы по проектированию соединений

Через два месяца после установки партии сильфонов из нержавеющей стали 304 в прибрежном отеле вдоль сварных швов появились небольшие коричневые пятна. Основной металл все еще выглядел чистым. Поставщик настаивал на том, что материал является подлинным 304, и лабораторные испытания подтвердили это. Проблема была не в марке сплава. Тепловложение сварного шва и отсутствие послесварочной пассивации создали условия коррозии. Хорошей новостью является то, что коррозию сварных швов можно контролировать еще до того, как партия покинет завод. Вам нужно только знать, какие механизмы задействованы и что указать.

Почему места сварки становятся слабым местом

Сварной шов – это не просто механическое соединение. Это термическое событие, которое изменяет микроструктуру детали из нержавеющей стали в узком диапазоне. Три эффекта делают эту полосу наиболее вероятным местом начала коррозии.

Зона термического воздействия и сенсибилизация

Когда во время сварки основной металл достигает температуры примерно 450–850 ° C, хром и углерод могут объединяться в карбиды хрома по границам зерен. Область непосредственно рядом со сварным швом, известная как зона термического влияния (ЗТВ), может быть обеднена хромом, который обычно образует защитную оксидную пленку. Это состояние называется сенсибилизацией. Нержавеющая сталь типа 304 более склонна к этому, чем 316 или 316L, поскольку молибден повышает стойкость, а марка со сверхнизким содержанием углерода ограничивает выделение карбидов.

Поврежденный пассивный слой и оксидная накипь

Сварочное тепло окисляет поверхность. Цветная накипь, появляющаяся возле сварного шва, не безобидна: она находится над зоной, обедненной хромом, где пассивная пленка разрушена. Если окалина не будет удалена, поверхность не сможет полностью репассивироваться, и под оксидом может образоваться местная коррозионная ячейка.

Остаточное растягивающее напряжение

Быстрый нагрев и охлаждение приводят к тому, что вокруг сварного шва концентрируются остаточные растягивающие напряжения. Когда присутствует среда, богатая хлором, этот стресс создает дополнительный риск. Коррозионное растрескивание под напряжением может развиваться в виде мелких ветвей, иногда без видимой сильной ржавчины, что делает его особенно опасным в газовых и водяных системах. Показатели безопасности гофрированных труб из нержавеющей стали, в том числе влияние на них сварки и контроля коррозии, описаны в нашей статье. статья о соображениях безопасности CSST .

Общие механизмы коррозии в сварных соединениях

Сбои на местах редко возникают одновременно. Обычно они начинаются с одного механизма, создающего шероховатость, затем в дело вступает второй механизм. В таблице ниже показаны типичные механизмы, их причины и практические меры контроля.

Питтинг является наиболее заметной отправной точкой в воде, содержащей хлориды. Он может углубляться в расщелину, если накипь или грязь создают зазор. Межкристаллитная коррозия — это классический результат сенсибилизации, а коррозионное растрескивание под напряжением — это механизм, вызывающий внезапные утечки, когда две другие коррозии уже ослабили стенку. На нашем заводе мы рассматриваем все четыре параметра как показатели качества сварки, а не как отдельные проблемы с материалом.

Протоколы послесварочной обработки

Одного выбора сплава недостаточно. Сварной шов, который не был очищен и пассивирован, все равно будет корродировать гораздо быстрее, чем тот же основной металл с правильно восстановленной поверхностью. Стандартная последовательность — механическая очистка, травление и пассивация.

• Механическая очистка удаляет рыхлую окалину и шероховатый оксид путем шлифования или чистки щеткой. Для тонкостенных труб оно должно быть достаточно мягким, чтобы не уменьшить толщину стенки.
• При травлении используется смесь азотной и плавиковой кислот, чтобы растворить обедненный хромом слой и обнажить чистый металл. Это самый важный шаг, когда накипь тяжелая.
• Пассивация восстанавливает оксидную пленку. Пассивация лимонной кислотой является более безопасной альтернативой азотной кислоте и соответствует стандарту ASTM A967.

Для гофрированных труб из нержавеющей стали геометрия складок затрудняет удаление окалины, чем на плоском листе. На наших производственных линиях используются автоматизированные ванны для очистки и травления, поэтому обработка распространяется на всю внутреннюю и внешнюю поверхность, а не только на участки, доступные для проволочной щетки.

Выбор сварной нержавеющей стали для практического применения

Лучший способ снизить риск коррозии сварных швов — подобрать сплав и геометрию детали в соответствии с реальными условиями установки. Сильфоны общего назначения 304 могут обслуживать сухие водопроводы или газопроводы в помещении, но прибрежный воздух, бассейны и промышленные кухни повышают уровень хлоридов. В таких случаях более безопасным выбором будет 316L.

Выберите правильный сплав для условий сварки

При подключении кухонного газового прибора шланг подвергается воздействию пара, чистящих средств и местной влажности. Гофрированный гибкий шланг для природного газа 316L с защитным покрытием обеспечивает как устойчивость к коррозии, так и механическую защиту. Вот почему мы рекомендуем использовать молибден более высокой марки, если место установки находится рядом с морем или в местах общественного питания с высокой влажностью.

316L гофрированный гибкий шланг для природного газа для использования на кухне Этот гофрированный газовый шланг марки 316L с корпусом из нержавеющей стали и резиновой внутренней трубкой устойчив к коррозии и механическим воздействиям, что делает его пригодным для использования в условиях влажной кухни вблизи моря. Посмотреть продукт →

Выберите структуру, которая позволяет избежать концентрации напряжений

Форма сильфона распределяет движение и тепловое расширение по множеству небольших витков вместо того, чтобы сводить деформацию к одному короткому сварному шву. Сама стенка сильфона должна быть прочной, но ее геометрия снижает местные напряжения, которые могут привести к коррозионному растрескиванию под напряжением. Если в приложении предъявляются требования к огнестойкости, внешнее покрытие также должно быть рассчитано на изгиб и тепло. Наша огнестойкая гофрированная газовая трубка была разработана для этой комбинации, ее конструкция обеспечивает защиту сердечника из нержавеющей стали и стабильность внешнего слоя при нормальном движении устройства.

Гофрированный огнестойкий шланг из нержавеющей стали для газа Эта огнестойкая гофрированная газовая трубка имеет желтое ПВХ-покрытие, устойчивое к огню, ультрафиолету и износу, обеспечивающее безопасную и надежную подачу газа в сложных условиях. Посмотреть продукт →

Проверьте состояние поверхности контуров горячей и холодной воды

Контуры горячей и холодной воды привносят кислород, перепады температур и в некоторых регионах растворенный хлорид. Утечка в соединении водонагревателя — это не только проблема технического обслуживания: она может привести к повреждению оборудования ниже точки отказа. Проверенный способ защитить соединение — использовать гибкое звено из нержавеющей стали с фитингом, регулируемым гаечным ключом, и полностью протравленной и пассивированной поверхностью. Для этой цели мы производим гофрированную трубу из нержавеющей стали с гаечным ключом, и ее часто выбирают для проектов модернизации и OEM. Сильфоны из нержавеющей стали также обеспечивают длительный срок службы, что снижает нагрузку на окружающую среду, связанную с повторными заменами, как описано в разделе этот обзор экологических преимуществ сильфонов из нержавеющей стали .

Гофрированная труба из нержавеющей стали 304 с гаечным ключом Эта гофрированная труба из нержавеющей стали 304 выдерживает высокие температуры и давление, а входящий в комплект гаечный ключ упрощает установку и обслуживание и идеально подходит для систем горячего водоснабжения. Посмотреть продукт →

Итог

Коррозия сварных швов нержавеющей стали является результатом взаимодействия тепла, состояния поверхности и окружающей среды. Практический ответ для покупателя – это не просто попросить «нержавеющую сталь». Необходимо указать марку сплава, обработку сварного шва и качество поверхности, а также включить доказательства в отчет о проверке. Когда эти детали соответствуют друг другу, срок службы сварного шва из нержавеющей стали может соответствовать ожиданиям, предъявляемым к основному металлу.

Если вы приобретаете сварные гофрированные трубы из нержавеющей стали или газовые шланги, узнайте у производителя о процедуре травления и пассивации, а также о том, как он проверяет зону термического влияния. Это вопросы, которые предотвращают появление коричневых пятен спустя несколько месяцев.