L'acciaio inossidabile non è necessariamente difficile da lavorare, ma saldarlo richiede molta attenzione ai dettagli. Non dissipa il calore come l'acciaio dolce o l'alluminio e potrebbe perdere un po' di resistenza alla corrosione se gli si applica 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 applicazioni alimentari e delle bevande ad alta purezza, farmaceutiche, di recipienti a pressione e 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. L'applicazione di un apporto di calore eccessivo e l'utilizzo di un metallo d'apporto sbagliato sono due cause.
Seguire alcune buone pratiche 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 apportare vantaggi in termini di produttività senza compromettere la qualità.
Nella saldatura dell'acciaio inossidabile, la scelta 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 devono migliorare le prestazioni della saldatura e soddisfare i requisiti dell'applicazione.
Cercare metalli d'apporto con una designazione "L", come ER308L, poiché offrono un contenuto massimo di carbonio 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. Evitare metalli d'apporto contrassegnati con una "H" poiché offrono un contenuto di carbonio più elevato e sono progettati per applicazioni che richiedono maggiore resistenza a temperature elevate.
Quando si salda l'acciaio inossidabile, è inoltre importante scegliere un metallo d'apporto con bassi livelli di tracce (anche note come impurità) di elementi. Si tratta di elementi residui nelle materie prime utilizzate per realizzare i metalli d'apporto, tra cui antimonio, arsenico, fosforo e zolfo. Possono influire notevolmente sulla resistenza alla corrosione del materiale.
Poiché l'acciaio inossidabile è molto sensibile all'apporto di calore, la preparazione del giunto e un corretto assemblaggio svolgono un ruolo fondamentale nel controllo del calore per mantenere le proprietà del materiale. A causa di spazi vuoti tra le parti o di un accoppiamento non uniforme, la torcia deve rimanere nello stesso punto più a lungo ed è necessario più metallo di apporto per riempire tali spazi vuoti. Ciò può causare l'accumulo di calore nell'area interessata, che può surriscaldare il pezzo. Un accoppiamento scadente può anche rendere più difficile colmare lo spazio vuoto e ottenere la necessaria penetrazione della saldatura. Assicurarsi che i pezzi si adattino all'acciaio inossidabile il più perfettamente possibile.
Anche la pulizia di questo materiale è molto importante. Anche piccole quantità di contaminazione o sporcizia nei giunti saldati possono causare difetti che riducono la resistenza e la resistenza alla corrosione del prodotto finale. Per pulire il substrato 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 verificarsi quando la temperatura di saldatura e la velocità di raffreddamento fluttuano troppo, modificando la microstruttura del materiale.
Questa saldatura OD su tubo in acciaio inossidabile, realizzata utilizzando GMAW e deposizione di metallo regolata (RMD) senza controlavaggio della passata di radice, è simile nell'aspetto e nella qualità alle saldature realizzate con GTAW con controlavaggio.
Una parte fondamentale della resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile è l'ossido di cromo. Tuttavia, se il contenuto di carbonio nella saldatura è troppo elevato, si formerà carburo di cromo. Questi legano il cromo e impediscono la formazione dell'ossido di cromo desiderato, che conferisce all'acciaio inossidabile la resistenza alla corrosione. 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 scelta 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, a volte il carbonio è necessario per garantire la resistenza in 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 il tempo in cui la saldatura e la zona termicamente alterata rimangono a temperature elevate, solitamente comprese tra 500 e 800 gradi Celsius (950-1.500 gradi Fahrenheit). Minore è il tempo in cui la saldatura trascorre in questo intervallo, minore è il calore che genera. Controllare e osservare sempre la temperatura di interpass nella procedura di saldatura dell'applicazione.
Un'altra opzione è quella di utilizzare metalli d'apporto progettati con componenti di lega quali titanio e niobio per impedire 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 con gas di tungsteno (GTAW) per la passata di radice è il metodo tradizionale per saldare tubi in acciaio inossidabile. Solitamente richiede un controlavaggio di argon per aiutare a prevenire l'ossidazione sul lato posteriore 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 con gas metallico (GMAW), tradizionalmente si utilizzano 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 la saldatura GMAW sull'acciaio inossidabile.
Il filo animato per acciaio inossidabile è progettato per funzionare con una miscela tradizionale composta al 75% da argon e al 25% da anidride carbonica. Il flusso contiene ingredienti studiati per impedire al carbonio presente nel gas di protezione di contaminare la saldatura.
Con l'evoluzione dei processi GMAW, è stata semplificata la saldatura di tubi e condotte in acciaio inossidabile. Sebbene alcune applicazioni possano ancora richiedere processi GTAW, i processi avanzati con filo possono garantire una qualità simile e una maggiore produttività 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 a cortocircuito modificato come il Miller's Regulated Metal Deposition (RMD) elimina il controlavaggio in alcune applicazioni di acciaio inossidabile austenitico. La passata di radice RMD può essere seguita da passate di riempimento e chiusura GMAW pulsata o saldatura ad arco con flusso animato, una modifica che consente di risparmiare tempo e denaro rispetto all'uso di GTAW con controlavaggio, soprattutto su tubi di grandi dimensioni.
RMD utilizza un trasferimento di metallo a cortocircuito controllato con precisione per produrre un arco e un bagno di saldatura calmi e stabili. Ciò riduce il rischio di sovrapposizioni fredde o mancanza di fusione, riduce gli schizzi e garantisce una passata di radice del tubo di qualità superiore. Il trasferimento di metallo controllato con precisione garantisce inoltre una deposizione uniforme delle gocce e un controllo più semplice del bagno di saldatura e quindi dell'apporto di calore e della velocità di saldatura.
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 garantisce lunghezze d'arco più corte, coni d'arco più stretti e un minore apporto di calore rispetto al trasferimento pulsato a spruzzo convenzionale. Poiché il processo è a circuito chiuso, la deriva dell'arco e le variazioni della distanza tra punta e pezzo vengono praticamente eliminate. Ciò consente un controllo più semplice del bagno di saldatura per la saldatura in posizione e fuori posizione. Infine, l'accoppiamento del GMAW pulsato per il cordone di riempimento e di copertura con RMD per il cordone di radice consente di eseguire la procedura di saldatura utilizzando un filo e un gas, eliminando i tempi di cambio processo.
Nel 1990, Tube & Pipe Journal è stata la prima rivista dedicata al settore dei tubi metallici. Oggi rimane l'unica pubblicazione in Nord America dedicata al settore ed è diventata la fonte di informazioni più affidabile per i professionisti del settore dei tubi.
Ora con accesso completo all'edizione digitale di The FABRICATOR, facile accesso a preziose risorse del settore.
L'edizione digitale di The Tube & Pipe Journal è ora completamente accessibile, consentendo un facile accesso a preziose risorse del settore.
Godetevi l'accesso completo all'edizione digitale di STAMPING Journal, che fornisce gli ultimi progressi tecnologici, le migliori pratiche e le novità del settore per il mercato dello stampaggio dei metalli.
Ora con accesso completo all'edizione digitale di The Fabricator en Español, facile accesso a preziose risorse del settore.