Szükséges-e a PWHT a rozsdamentes acél hegesztése esetén?

A rozsdamentes acélok különböző mikroszerkezetekkel rendelkeznek, az ausztenitesektől a ferritikusakig vagy a martenzitikusakig. Korrózióállóságuknak köszönhetően alkalmasak olyan iparágakban való felhasználásra, mint például az olaj- és gázipar.

A PWHT előnyös lehet a karcsú szerkezetű SMSS-szolgáltatások esetében, ha savas üzemeltetési körülményekről van szó; a hosszú távú expozícióra vonatkozó adatok azonban korlátozottak. A PWHT-követelmények az acélminőségtől és az üzemeltetési körülményektől függenek.

Hegeszthetőség

A rozsdamentes acélok hegesztése más technikákat igényel, mint más fémeké. A választott hegesztési eljárás hatással lehet mind a korrózióállóságra, mind a porozitásra; az alacsony energiájú eljárások alkalmazása csökkentheti a lerakódási sebességet, ami keskeny hegesztési varratot eredményez, amely hajlamos a rozsdásodásra. Rozsdamentes acélok hegesztésekor elengedhetetlen védőgáz, például argon használata a környezeti hatások elleni védelem érdekében, amelyek egyébként káros hatással lehetnek a hegesztési varratokra.

Számos, konkrét felhasználásra tervezett rozsdamentes acélötvözet létezik, és minden egyes minőség egyedi mikroszerkezettel és tulajdonságokkal rendelkezik. Ennek következtében az egyes minőségek esetében eltérőek a gyártási szabályok: az ausztenites minőségek hegesztése bármilyen, a felhasználó által választott hegesztőanyaggal elvégezhető, míg a ferritikus és martenzites ötvözetek esetében speciális hegesztési eljárásokra van szükség, magasabb hőbevitellel, hogy kielégítő eredményeket lehessen elérni. A duplex ötvözetek esetében az elfogadható eredmények elérése érdekében speciális hegesztőhuzalra van szükség.

A rozsdamentes acél vastag profilok hegesztés utáni hőkezelésének tartalmaznia kell a hegesztés utáni hőkezelést az érzékenyítés elkerülése érdekében. Erre azért van szükség, mert a króm és a szén reakciója során krómkarbidok keletkezhetnek, amelyek szemcseközi korróziót okoznak, ami a hegesztési területek szemcseközi korróziójához vezet. Az érzékenyedés kockázata a hegesztés előtti előmelegítéssel és szabályozott lehűtéssel csökkenthető, a hegesztési eljárási előírások (WPS-ek) és szabványok szerint.

Széntartalom

A legtöbb rozsdamentes acélötvözet nagyon alacsony széntartalommal rendelkezik. Ez azonban bizonyos minőségi osztályok esetében kedvezőtlen hatással járhat; a szén ugyanis az ausztenites rozsdamentes acélokat hajlamossá teheti a szemcsék közötti korrózióra (IGSC) vagy IGSCC-re; emellett a magas széntartalom egyes minőségi osztályok esetében csökkentheti a korrózióállóságot.

A rozsdamentes acél tartóssága a világ legismertebb épületeiben is megfigyelhető – ide tartozik például a londoni Szent Pál-székesegyház, a párizsi Savoy Hotel előtetője és a New York-i Chrysler-épület –, ahol a szerkezeti elemeknek hosszú élettartamra van szükségük.

A rozsdamentes acéltermékek optimális teljesítményének elérése gyakran különböző ötvözőelemek – például króm, molibdén és nikkel – kombinálását igényli. Bár ezek az ötvözetek növelik a szilárdságot, miközben javítják a korrózióállóságot és a mechanikai tulajdonságokat, elsődleges céljuknak a szilárdság növelésének kell lennie anélkül, hogy ez negatívan befolyásolná a korrózióállóságot vagy a mechanikai tulajdonságokat.

Az ötvözőelemek a mikroszerkezet megváltoztatásával, valamint a fáradási és korrózióállóság javításával hozzájárulhatnak az egyes alkalmazásokra vonatkozó követelmények teljesítéséhez. Ahhoz, hogy a tervezett felhasználáshoz szükséges szilárdságot és tartósságot elérjék, az ötvözőelemek arányait gondosan ki kell egyensúlyozni.

Korrózióállóság

A rozsdamentes acél korrózióállósága kémiai összetételétől, különösen krómtartalmától függ. A króm az oxigénnel reakcióba lépve külső védőréteget képez, amely korlátozza a levegővel és vízzel való érintkezést, ugyanakkor segít megelőzni az elektromos kémiai reakciókat a fémfelület és a belülről támadó korrozív vegyi anyagok között. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a rozsdamentes acél teljesen ellenállna a korróziónak – olyan tényezőktől függ, mint a vegyi anyagok koncentrációja, az oldat pH-értéke és a hőmérséklet, amelyek mind befolyásolják a korrózióállóságát.

Minden rozsdamentes acélminőség ellenáll a foszforsav és a salétromsav által okozott korróziónak normál hőmérsékleten, de a hatékony védelem érdekében a magasabb ötvözésű minőségeknek ellenállniuk kell a koncentrált kénsavnak és sósavnak is. Helyi korrózió – például gödrös és hasadékos korrózió – előfordulhat, bár ez ritkábban figyelhető meg, mint az általános oxidáció.

Az olyan adalékanyagok, mint például a molibdén, javíthatják a rozsdamentes acélötvözet bizonyos korrozív vegyi anyagokkal szembeni ellenállóképességét, felületét pedig a fokozott korrózióvédelem érdekében akár passziválni is lehet.

Bizonyos alkalmazásokban minden rozsdamentes acél esetében szükség lehet hőkezelésre (PWHT) az érzékenyítés és a szemcseközi korrózió (IGC) elkerülése érdekében, különösen magas hőmérsékletnek való kitettség esetén. A PWHT szerepe az acél széntartalmától, kémiai összetételétől és a profil vastagságától függően változik – a széntartalomtól vagy az érzékenyítő tényezőktől függően szigorúbb kezelésekre lehet szükség, amelyek csökkenthetik a szilárdságot vagy a korrózióállóságot üzemeltetés közben.

Szolgáltatási feltételek

A rozsdamentes acélok rendkívül ellenállóak, lenyűgöző szilárdság-tömeg aránnyal rendelkeznek, és számos olyan tulajdonsággal bírnak, amelyek alkalmassá teszik őket különféle alkalmazásokra és környezeti feltételekre. Élettartamuk olyan tényezőktől függ, mint a beépítési környezet, a korrózióállóság mértéke és az ötvözet összetétele – általában a rozsdamentes acél hosszabb ideig tart száraz, szennyező anyagoknak alig kitett szárazföldi helyeken, illetve olyan tengeri környezetben, ahol nem lép fel korrózió; a rendszeres tisztítás szintén meghosszabbíthatja élettartamát.

Egyes rozsdamentes acélfajták megmunkálása nehézségekbe ütközhet, mivel alakításukhoz vagy megmunkálásukhoz speciális szerszámok és szakértelem szükséges. Ezenkívül ezek az anyagok túlterhelés esetén hajlamosak lehetnek a rideg törésre – ezt érdemes szem előtt tartani az ilyen anyagokat tartalmazó nyomás alatt álló berendezések használatakor, mivel ez feszültségi korróziós repedéshez vezethet.

Ezeket a szempontokat figyelembe véve elengedhetetlen, hogy az anyaggal való munkavégzés során betartsák az összes vonatkozó előírást és irányelvet. Ez azt jelenti, hogy megfelelő minőségű anyagot kell kiválasztani, csökkenteni kell a magas hőmérsékletnek való kitettség időtartamát, és a hegesztést kizárólag az anyag használatára képzett szakemberek végezhetik. Az ausztenites minőségek esetében a hőre törésállóságuk miatt általában nincs szükség hegesztés utáni hőkezelésre; a martenzites minőségek esetében azonban további hőkezelésekre lehet szükség; a nikkel és a molibdén hozzáadása ebben a tekintetben csökkentheti a feszültségi korróziós repedés kockázatát.