L'acciaio inossidabile non è necessariamente difficile da lavorare, ma la sua saldatura richiede un'attenta cura dei dettagli. Non dissipa il calore come l'acciaio dolce o l'alluminio e potrebbe perdere un po' di resistenza alla corrosione se gli metti troppo calore. Le migliori pratiche aiutano a mantenere la sua resistenza alla corrosione. Immagine: Miller Electric
La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile lo rende una scelta interessante per molte applicazioni critiche di tubi, tra cui alimenti e bevande ad alta purezza, farmaceutica, recipienti a pressione e applicazioni petrolchimiche. Tuttavia, questo materiale non dissipa il calore come l'acciaio dolce o l'alluminio e una saldatura impropria può ridurne la resistenza alla corrosione.
Seguire alcune best practice per la saldatura dell'acciaio inossidabile può aiutare a migliorare i risultati e garantire che il metallo mantenga la sua resistenza alla corrosione. Inoltre, l'aggiornamento del processo di saldatura può portare vantaggi in termini di produttività senza compromettere la qualità.
Nella saldatura dell'acciaio inossidabile, la selezione del metallo d'apporto è fondamentale per controllare il contenuto di carbonio. I metalli d'apporto utilizzati per la saldatura di tubi in acciaio inossidabile dovrebbero migliorare le prestazioni di saldatura e soddisfare i requisiti dell'applicazione.
Cerca metalli d'apporto con una designazione "L", come ER308L, poiché forniscono un contenuto di carbonio massimo inferiore che aiuta a mantenere la resistenza alla corrosione delle leghe di acciaio inossidabile a basso tenore di carbonio. La saldatura di un metallo di base a basso tenore di carbonio con metalli d'apporto standard aumenta il contenuto di carbonio del giunto saldato, aumentando il rischio di corrosione.
Quando si salda l'acciaio inossidabile, è anche importante scegliere un metallo d'apporto con bassi livelli di tracce (note anche come impurità) di elementi. Si tratta di elementi residui nelle materie prime utilizzate per produrre metalli d'apporto, tra cui antimonio, arsenico, fosforo e zolfo. Possono influenzare notevolmente la resistenza alla corrosione del materiale.
Poiché l'acciaio inossidabile è molto sensibile all'apporto di calore, la preparazione del giunto e il corretto assemblaggio svolgono un ruolo chiave nel controllo del calore per mantenere le proprietà del materiale. A causa degli spazi tra le parti o dell'accoppiamento non uniforme, la torcia deve rimanere in una posizione più a lungo ed è necessario più metallo d'apporto per riempire tali spazi. Ciò può causare l'accumulo di calore nell'area interessata, che può surriscaldare la parte. Un adattamento inadeguato può anche rendere più difficile colmare lo spazio e ottenere la necessaria penetrazione della saldatura.
Anche la pulizia di questo materiale è molto importante. Quantità molto piccole di contaminazione o sporcizia nei giunti saldati possono causare difetti che riducono la forza e la resistenza alla corrosione del prodotto finale. Per pulire il supporto prima della saldatura, utilizzare una spazzola speciale in acciaio inossidabile che non sia stata utilizzata su acciaio al carbonio o alluminio.
Nell'acciaio inossidabile, la sensibilizzazione è la causa principale della perdita di resistenza alla corrosione. Ciò può accadere quando la temperatura di saldatura e la velocità di raffreddamento oscillano troppo, modificando la microstruttura del materiale.
Questa saldatura OD su tubo in acciaio inossidabile, saldata utilizzando GMAW e deposizione di metallo regolata (RMD) senza controlavaggio della passata di radice, è simile per aspetto e qualità alle saldature realizzate con GTAW con backflushing.
Una parte fondamentale della resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile è l'ossido di cromo. Ma se il contenuto di carbonio nella saldatura è troppo elevato, si formerà il carburo di cromo. Questi legano il cromo e impediscono la formazione dell'ossido di cromo desiderato, che conferisce resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile. Se non c'è abbastanza ossido di cromo, il materiale non avrà le proprietà desiderate e si verificherà la corrosione.
La prevenzione della sensibilizzazione si riduce alla selezione del metallo d'apporto e al controllo dell'apporto di calore. Come accennato in precedenza, è importante scegliere un metallo d'apporto a basso tenore di carbonio per la saldatura dell'acciaio inossidabile. Tuttavia, il carbonio a volte è necessario per fornire resistenza per determinate applicazioni. Il controllo del calore è particolarmente importante quando i metalli d'apporto a basso tenore di carbonio non sono un'opzione.
Ridurre al minimo la quantità di tempo in cui la saldatura e la zona interessata dal calore rimangono a temperature elevate, generalmente considerate da 950 a 1.500 gradi Fahrenheit (da 500 a 800 gradi Celsius). Meno tempo trascorre la saldatura in questo intervallo, meno calore genera. Controllare e osservare sempre la temperatura di interpass nella procedura di saldatura dell'applicazione.
Un'altra opzione consiste nell'utilizzare metalli d'apporto progettati con componenti di lega come titanio e niobio per prevenire la formazione di carburo di cromo. Poiché questi componenti influiscono anche sulla resistenza e sulla tenacità, questi metalli d'apporto non possono essere utilizzati in tutte le applicazioni.
La saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW) per la passata di radice è il metodo tradizionale di saldatura di tubi in acciaio inossidabile. Ciò richiede solitamente il lavaggio in controcorrente dell'argon per aiutare a prevenire l'ossidazione sul retro della saldatura. Tuttavia, l'uso di processi di saldatura a filo nei tubi in acciaio inossidabile sta diventando sempre più comune. In queste applicazioni, è importante capire come i vari gas di protezione influenzano la resistenza alla corrosione del materiale.
Quando si salda l'acciaio inossidabile utilizzando il processo di saldatura ad arco metallico a gas (GMAW), vengono tradizionalmente utilizzati argon e anidride carbonica, una miscela di argon e ossigeno o una miscela di tre gas (elio, argon e anidride carbonica). In genere, queste miscele contengono principalmente argon o elio e meno del 5% di anidride carbonica, poiché l'anidride carbonica fornisce carbonio al bagno di saldatura e aumenta il rischio di sensibilizzazione. L'argon puro non è raccomandato per GMAW su acciaio inossidabile.
Il filo animato per acciaio inossidabile è progettato per funzionare con una miscela tradizionale di 75% di argon e 25% di anidride carbonica. Il disossidante contiene ingredienti progettati per evitare che il carbonio del gas di protezione contamini la saldatura.
Man mano che i processi GMAW si sono evoluti, hanno semplificato la saldatura di tubi e tubi in acciaio inossidabile. Sebbene alcune applicazioni possano ancora richiedere processi GTAW, i processi a filo avanzati possono fornire una qualità simile e una produttività maggiore in molte applicazioni in acciaio inossidabile.
Le saldature ID in acciaio inossidabile realizzate con GMAW RMD sono simili per qualità e aspetto alle corrispondenti saldature OD.
La passata di radice che utilizza un processo GMAW di cortocircuito modificato come Miller's Regulated Metal Deposition (RMD) elimina il backflushing in alcune applicazioni di acciaio inossidabile austenitico. La passata di radice RMD può essere seguita da GMAW pulsato o da passate di riempimento e tappo con saldatura ad arco animato: una modifica che consente di risparmiare tempo e denaro rispetto all'utilizzo di GTAW con back-purging, soprattutto su tubi più grandi​​​ .
RMD utilizza un trasferimento di metallo in cortocircuito controllato con precisione per produrre un arco calmo e stabile e un bagno di saldatura. Ciò offre minori possibilità di giri freddi o mancanza di fusione, meno spruzzi e un passaggio alla radice del tubo di qualità superiore.
I processi non convenzionali possono aumentare la produttività della saldatura. Quando si utilizza un RMD, la velocità di saldatura può essere compresa tra 6 e 12 pollici/min. Poiché il processo aumenta la produttività senza ulteriore riscaldamento delle parti, aiuta a mantenere le proprietà e la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile. Il ridotto apporto di calore del processo aiuta anche a controllare la deformazione del substrato.
Questo processo GMAW pulsato fornisce lunghezze d'arco più corte, coni d'arco più stretti e un minore apporto di calore rispetto al trasferimento di impulsi spray convenzionale. Poiché il processo è a circuito chiuso, la deriva dell'arco e le variazioni della distanza tra punta e pezzo in lavorazione sono praticamente eliminate. Ciò fornisce un controllo più semplice del bagno per la saldatura sul posto e fuori posto.
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