Nerūsējošā tērauda mehāniskā apstrāde
Nerūsējošo tēraudu bez apstrādes izmanto ļoti retos gadījumos. Tēraudu var griezt, liekt, metināt, pulēt vai citādā veidā pakļaut mehāniskai apstrādei. Diemžēl tas atstāj sekas uz tērauda noturību pret koroziju. Nerūsējošais tērauds tikai nosacīti ir nerūsējošs, un tērauda noturība pret koroziju ir atkarīga no tā apstrādes. Sākumā tērauds “ideālā” stāvoklī tiek saņemts no piegādātāja. Brīdī, kad to izved no tēraudlietuves, tam ir visaugstākā noturība pret koroziju, un vairums mehānisko apstrādes procesu, kam tērauds var tikt pakļauts, samazina tā noturību pret koroziju. Tādēļ visa nerūsējošā tērauda apstrāde jāveic tā, lai pēc iespējas neitralizētu šos vājinošos faktorus. Ja tas nav iespējams, pēc šiem procesiem jāveic atbilstoša ķīmiskā apstrāde.
Nerūsējošā tērauda metināšana
Saistībā ar koroziju viena no visnopietnākajām “darbībām” ir metināšana. Bez jaunas fāzes ieviešanas (metāla metināšana) tērauds arī tiek pakļauts spēcīgam karstuma spriegumam, kas ietver vismaz trīs potenciālus draudus: sensibilizāciju, rūdīšanu un iekšējo stiepes spriegumu.
Šos korozijas riskus, kas tieši saistīti ar pašu metāla metināšanu, bieži vien mēģina līdz minimumam samazināt, izmantojot “pārmērīgi leģētu” pildmateriālu. Tomēr daudz grūtāk ir nodrošināt, ka sistēmā nav iegrimušu plaisu. Tās var rasties iedobumu veidā, kā saraušanās caurumi, nepietiekams sakausējums, caurdegumi utt., un korozijas risks galvenokārt ir saistīts ar plaisu koroziju.
Labs īkšķa likums ir tas, ka pastāv plaisu korozijas iespēja temperatūrā, kas ir par 20—25°C zemāka nekā kritiskā drupšanas temperatūra (CPT) – temperatūra, virs kuras pastāv punktkorozijas iespēja. Risinājums ir vai nu pilnībā nepieļaut iegrimušu plaisu veidošanos (= pastiprināta kontrole) vai izvēlēties labāku tēraudu ar augstāku punktkorozijas izturības rādītāju (PREN) un tādējādi arī lielāku iekapsulotu drošību (piemēram, 4301 vietā 4404).
Izstiepts griezums cauri metināšanas šuvei. A: Pamata tērauds; B: Metināšanas šuve; C: Dabiska oksīda plēve; D: Rūdīšana; E: dehromēti slāņi (tieši zem cietības rūdīšanas); F: Karstuma ietekmētā zona (HAZ); G: Iedobumi, saraušanās caurumi, nepietiekams sakausējums, utt.
Tērauda karsēšana līdz temperatūrām starp 500 un 850°C (neizbēgami nelabvēlīga ietekme, ko rada, piemēram, metināšanas process) ir saistīta ar kaitīgu hroma karbīdu veidošanos (= sensibilizāciju). Tas nenotiek faktiskajā metināšanas šuvē, bet tuvumā esošajā karstuma sprieguma zonā (“Karstuma skartā zona” = HAZ), un lielākais problēmas risks pastāv, metinot ļoti biezus materiālus. Praksē tam visefektīvāk var pretoties, izmantojot tēraudu ar zemu oglekļa saturu (piemēram, 4306, 4307 vai 4404) vai dažādas ar titānu stabilizēta tērauda klases (4541 vai 4571).
Saistīta parādība ir kaitīgu intermetālisku fāzu veidošanās (piemēram, “sigma” (Cr-Fe) vai “ksi” (Cr-Mo)), ko ir liela iespēja sastapt, metinot augsti leģētas “super dupleksa” klases tēraudu (piemēram, 4410, duplekss 2507, Zeron 100) vai augsti leģētas klases ferīta tēraudu (piemēram, 4509, 4526 un 4521).
Tieši tikpat kaitīgs vismaz ir zilganais vai dzeltenīgais rūdījums, kas notiek uz tērauda virsmas blakus metināšanas šuvei. Šādi rūdījumi ir spēcīgi biezināti hroma un dzelzs oksīdi, un tos izraisa silta oksidācija faktiskās nerūsējošā tērauda virsmas oksidācija. Praksē šāda oksidācija nozīmē kritisku tērauda pavājināšanos attiecībā uz koroziju. Ja vēlaties, lai jūsu tērauds pilnībā saglabā potenciālu, jums jānodrošina, ka visa metināšana notiek pilnībā deoksidētos apstākļos, kas nozīmē, ka ir jāizmanto ārkārtīgi liels daudzums aizsarggāzes (skatīt FORCE “Referenceatlas”).
Ekonomiskāka un bieži vien ātrāka alternatīva ir pieļaut noteiktu zilās krāsošanās pakāpi un pēc tam vēlreiz noņemt rūdījumu, veicot kodināšanu vai izmantojot pulēšanas un ķīmiskās apstrādes kombināciju (kodināšana jeb pasivēšana). Stikla pūšana nav piemērota pieeja, jo gan rūdījums, gan dehromētais slānis tā noņemšanas vietā tiks iespiests virsmā. Šo darbību veic ar kodināšanu pirms stikla pūšanas.
Visbeidzot, jebkurā metināšanas procesā, tāpat kā jebkurā citā mehāniskās apstrādes formā, veidojas iekšējais stiepes spriegums, kā rezultātā rodas paaugstināts sprieguma korozijas risks. Lai to novērstu, vienīgā iespēja ir pievērsties šai problēmai jau projektēšanas laikā un izvēlēties tēraudu, kas plānotajos ekspluatācijas apstākļos ir noturīgs pret sprieguma koroziju. Nav ieteicams cīnīties pret sprieguma koroziju, pieņemot, ka gala produktam vispār nav bīdes sprieguma…
Metināšanas metodes un cauruļu sildīšana
HF – Augstfrekvences metināšana
HF metodi izmanto saistībā ar būvniecībai paredzētu cauruļu, kā arī automobiļiem paredzētu izvades sistēmu ražošanu. Šo izmantošanas veidu gadījumā HF metodei ir priekšroka, jo tā nodrošina izmaksu efektīvus produktivitātes ieguvumus. No otras puses, mazā metināšanas šuve, kas tiek izveidota, izmantojot HF metodi (skatīt 3. fotoattēlu – x50), ne vienmēr ir optimāla attiecībā uz ekspluatācijas spēju, lai pretotos spiedienam un korozijai nepietiekama joslu malu sakausēšanas un oksīda veidošanās uz metinājumu malām dēļ.
Gaišā atkvēlināšana
Gaišo atkvēlināšanu veic krāsnī, kas ir piepildīta ar ūdeņradi (H2), temperatūrā no 1040°C līdz 1100°C, un pēc tam notiek strauja atdzesēšana. Ūdeņradis NAV oksidētājs. Tādējādi nenotiek virsmas oksidācija, un pēc gaišās atkvēlināšanas kodināšana vairs nav nepieciešama.
Galvenā šī risinājuma priekšrocība – bez tukšas un līdzenas virsmas, kas atvieglo tālāku cauruļu apstrādi – uzlabota materiāla noturība pret koroziju.
Šāda sagatavošanās, kas tiek veikta ražošanas procesa pēdējā solī, nodrošina pilnīgu risinājumu attiecībā uz iespējamajiem karbīdiem, kas veidojas pie tekstūras malas, kur bez jebkādiem defektiem tiek nodrošināta austenīta matrica. Tādējādi tiek nodrošināta iespēja izvairīties no kaitīgās parādības, kas saistīta ar starpgranulu koroziju (sēra un hlora klātbūtne metināšanas laikā augstu temperatūru dēļ).
Austenīta struktūra, kas tiek nodrošināta, veicot gaišo atkvēlināšanu, ir viendabīga, ar regulāru graudu izmēru (izmērs mainās no 6 līdz 8 ASTM); tā rezultātā stiepes īpašības – sevišķi pagarinājums – ar pastiprinātu plastiskumu un atlikušā sprieguma samazinājumu.
Šo materiāla īpašību sevišķi novērtē jebkurš gala patērētājs, kurš veic tālāku cauruļu apstrādi, piemēram, liekšanu un liešanu.
Caurules, neatkvēlinātas – kodinātas
Metinātas caurules var piegādāt ar neatkvēlinātu apstrādi. Šim produktam tiek veikts tāds pats ražošanas process, izņemot karstuma apstrādi. Tā vietā caurules tiek nosūtītas ķīmiskās kodināšanas veikšanai. Kodināšanas vannā ir iepildīta sērskābe un fluorskābe.
Šajā procesā gan uz ārējās, gan iekšējās virsmas, kā arī materiāla punktos var tika iznīcinātas jebkādas dzelzs piesārņojuma pazīmes, kā arī potenciālie oksīdi, kas var parādīties uz metāla virsmas mehāniskas apstrādes (kontaktruļļi, smilšpapīra lentes, griešanas aprīkojums) un metināšanas rezultātā.
Berztās caurules
Tirgū ir pieejamas berztās caurules. Berzta ir tikai ārējā virsma, lai izvairītos no ķīmiskās apstrādes saistībā ar kodināšanu.
Tomēr šiem produktiem salīdzinājumā ar kodinātām caurulēm identiskā vidē ir zemāka noturība pret koroziju. To izraisa gan nogulsnes uz metāla virsmas, kas ir radušās ražošanas procesā, gan tas, ka virsma ir nelīdzena, tādējādi ļoti iespējams, ka tā satur oksīdus un dzelzs piesārņojuma pēdas. Smilšpapīra lentes pašas par sevi var atstāt materiālu, kas var izraisīt koroziju.
Berztām caurulēm to apdares dēļ ir nepieciešama biežāka periodiska apkope salīdzinājumā ar kodinātām caurulēm.
Jāuzsver, ka tas attiecas tieši uz ārējās virsmas beršanu. Tādēļ nevar novērst potenciālu piesārņojumu uz iekšējās virsmas un materiāla punktus, kas ir nogriezti, izmantojot no tērauda bāzes materiāliem izgatavotu griešanas ierīci.
Virpuļstrāvas tests
Metinātajām caurulēm, kas no Damstahl tiek piegādātas ar TIG un lāzermetinājuma apdari, pēc kalibrēšanas tiek veikts virpuļstrāvas tests. Šāds negraujošs tests tiek veikts, ap cauruli radot magnētisko lauku un nosakot jebkādus pārtraukumus, ko izraisa noplūdes un caurumi.
Griešana, zāģēšana un citas nogriešanas metodes
Visbīstamākie procesi kopumā ir eksotermiski, jo pastāv atlaidinājuma risks, kā metināšanas gadījumā, kas mehāniski/ķīmiski jānovērš. “Karstā klasika” ir leņķa slīpmašīnas, kas ne tikai nodrošina ļoti raupjas un mīkstinātas virsmas, bet kam ir arī tendence izdalīt siltas daļiņas pa kreisi un pa labi arī uz citām virsmām. Šīs daļiņas var pastāvīgi sadedzināt tērauda virsmā un radīt gan plaisas, gan izraisīt atlaidinājumu – tā ir ārkārtīgi neveiksmīga kombinācija, kā rezultātā var tikt ievērojami samazināta noturība pret koroziju. Pret to var cīnīties, rūpīgi noņemot visas daļiņas, izmantojot skrūvgriezi vai kaltu, un pēc tam turpinot kodināšanu.
Tajā pašā laikā, lai arī aukstie griešanas procesi var mazināt tērauda noturību pret koroziju, jo iedarbībai tiek pakļauts tērauda centrs, kas, ceteris paribus, satur vairāk piemaisījumu nekā virsma. Šī iedarbība izriet no tonnām smagu “plātņu” sacietēšanas. Sacietēšana dabiski notiek no ārpuses virzienā uz iekšdaļu, šajā procesā piemaisījumi tiek izspiesti sacietējušā metāla priekšdaļā un, galu galā, tērauda centrā. Pat pakāpeniska rullēšana no, piemēram, 300 līdz mazāk par 1 mm nemaina faktu, ka piemaisījumi ir koncentrējušies virzienā uz tērauda centru.
Tādējādi plāksnes centrs salīdzinājumā ar virsmu ir mazāk noturīgs pret koroziju – parādība, kas ir saistīta ar faktisko tērauda ražošanu lietuvē, un, kā minēts iepriekš, problēmu līdz minimumam var samazināt, noslēgumā veicot kodināšanu.
Nerūsējošā tērauda beršana, apstrāde ar strūklu, pulēšana un citi mašīnapstrādes veidi
Jebkāda nerūsējošā tērauda mehāniskā apstrāde ietekmē virsmas raupjumu un tādējādi arī tērauda noturību pret koroziju. Kopumā noturība pret koroziju samazinās, palielinoties virsmas raupjumam, un ļoti raupja virsma (piemēram, kas apstrādāta ar smilšu strūklu) korozijas testā tiek novērtēta ievērojami zemāk nekā parastā, gludā 2b.
Tā iemesls ir divkāršs: Pirmkārt, raupjā virsma daudz labāk par gludo “savāc” netīrumus un korozīvos sāļus, tādējādi veidojot “vietējos elementus”. Otrkārt, rupjas slīpēšanas gadījumā arī no paša tērauda tiks atdalīta lielāka piemaisījumu koncentrācija. Šādi piemaisījumi, sevišķi sulfīdi, var darboties kā punktkorozijas rašanās punkti, tādējādi samazinot noturību pret koroziju
Divas nerūsējošā tērauda plāksnes, abas EN 1.4301 (AISI 304). Kreisā ir noslīpēta, bet labā - elektriski pulēta. Nav grūti iedomāties, kura virsma labāk savāc sāļus un mitrumu. Baltā līnija katras fotogrāfijas apakšā ir 100 µm bieza. Abas fotogrāfijas publicētas ar Dānijas Tehniskās universitātes (DTU) atļauju.
Turklāt rupja slīpējuma gadījumā uz tērauda virsmas palielināsies stiepes sprieguma līmenis, paaugstinot sprieguma korozijas plaisāšanas risku. Tam pretēji, apstrāde ar smalku strūklu (ar skrošu, nevis smilšu strūklu) var paaugstināt saspiešanas sprieguma līmeni un tādējādi palielināt pretestību pret SCC.
No korozijas skatupunkta mehāniskas virsmas apstrādes neveikšana parasti ir priekšrocība! Auksti velmēto plākšņu gludajai un kodinātajai 2B virsmai ir maksimāla noturība pret koroziju, un nav svarīgi, cik daudz slīpējam, tā tikai samazinās. Kā iepriekš minēts, tērauda bojājumu samazinās pareiza ķīmiskā virsmas apstrāde.
Nerūsējošā tērauda apstrāde un transportēšana
Sevišķs risks gandrīz katrā nerūsējošā tērauda apstrādes reizē ir dzelzs plankumi; problēma, kas ir sevišķi pamanāma, ja, piemēram, jūsu locīšanas rīki, autoiekrāvējs vai kravas automašīna ir izmantoti darbā ar melno tēraudu. Bez neglīta izskata dzelzs plankumi samazina nerūsējošā tērauda faktisko noturību pret koroziju, jo dzelzs plankumu korozija var nokļūt nerūsējošajā tēraudā.
Skarbs piemērs par dzelzs plankumiem ir ar daļiņu, kas velmētavā iespiesta nerūsējošajā tēraudā. Daļiņa droši vien bija visai cieta, jo tā ir iespiesta dziļi nerūsējošajā tēraudā, un, lai arī kodināšana likvidēs visu melno tēraudu/rūsu, apstrādes rezultātā radīsies neliels caurums.
Dzelzs plankumus var noņemt ķīmiski, bet tas ir tikpat efektīvi, cik novērst problēmu. Sevišķi svarīgi ir izmantot tikai instrumentus, kas tiek izmantoti tikai nerūsējošajam tēraudam, un tas ietver visu no locīšanas instrumentiem līdz iekrāvēja dakšām.
Pat gadījumā, ja instrumenti tiek turēti pilnīgi atsevišķi, metāla putekļi ir “klasika”. Metāla putekļi var būt šausmīgi kustīgi, un dzelzs plankumu novēršana var kļūt par kaut ko līdzīgu Sīzifa darbam. Ideālā gadījumā melnais tērauds un nerūsējošais tērauds ir jāsagatavo divās atsevišķās vietās, taču šī prasība bieži netiek ņemta vērā. Šādā gadījumā no ķīmiskās apstrādes nevar izvairīties.
THREE-TIME WINNER OF E-COMMERCE AWARD 2023
