La rouille sur l’acier inoxydable après le soudage est un problème courant pour de nombreux ingénieurs et constructeurs. En regardant la rouille jaune autour de la soudure sur la surface initialement lisse, la première réaction des gens est souvent « le matériau acheté est-il faux ? En fait, dans la plupart des cas, le matériau est authentique et le problème réside dans le processus nécessaire de soudage lui-même, qui rompt l’équilibre délicat de l’acier inoxydable.
1. Comment fonctionne l'amulette en acier inoxydable ?
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Barrière centrale : film d'oxyde de chrome
La teneur en chrome de l'acier inoxydable dépasse généralement 10,5 %. Lorsqu’il est exposé à l’air, le chrome réagit rapidement avec l’oxygène, formant un film de passivation très fin (environ 1 à 3 nanomètres) mais extrêmement dense d’oxyde de chrome (Cr₂O₃) à la surface. Ce film est invisible à l'œil nu, mais il peut être fermement fixé comme une armure, isolant ainsi efficacement le contact entre la matrice en acier et les milieux corrosifs.
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Une métaphore frappante :
Ce film de passivation est comme la peau humaine. Une bonne peau peut résister aux bactéries externes ; Le soudage équivaut à une « brûlure profonde » au niveau local et la peau est détruite. Si elle n’est pas traitée correctement à temps, la plaie sera infectée et enflammée.
2. Analyse de l'influence du champ thermique de soudage sur la microstructure et les propriétés de l'acier
(1) Le phénomène de « carence en chrome » dans la zone affectée par la chaleur (ZAT)-l'incitation la plus fondamentale.
C’est la raison principale et la plus professionnelle de la rouille des joints. Lorsque la température de soudage atteint la plage sensible de 450 degrés à 850 degrés (en particulier lors d'un refroidissement lent), le chrome de l'acier inoxydable se combine avec le carbone et précipite le carbure de chrome (CRC) le long de la limite des grains.
- Conséquences graves : le chrome est « enfermé » dans le carbure et ne peut participer à la formation du film passif. Cela entraîne une forte diminution de la teneur en chrome dans la zone limite des grains autour du carbure (c'est-à-dire « pauvre en chrome -), et parfois même inférieure à la valeur critique de 10,5 % pour maintenir la résistance à la rouille.
- Performances intuitives : dans un environnement corrosif (même dans de l'air humide), les joints de grains pauvres en chrome-deviendront la voie de corrosion préférentielle. La corrosion se développe vers l'intérieur le long de la limite des grains, formant une ligne de rouille visible des deux côtés de la soudure, appelée professionnellement « corrosion intergranulaire ». Dans les cas graves, le matériau peut même se briser le long de la limite des grains.
(2) « Changement physique » du corps de soudure
- Mélange-de matériaux : si vous utilisez le mauvais métal d'apport ((comme le soudage de l'acier 304 avec du fil 308) ou si vos paramètres sont incorrects, la soudure risque de ne pas contenir la même substance que le métal de base, ce qui peut la faire rouiller plus rapidement.
- Problèmes de taille des grains : Le milieu de la soudure fond et se reforme, produisant des cristaux plus gros que le métal d'origine. Les gros cristaux signifient généralement une protection contre la rouille plus faible.
- Enrichissement en impuretés et défauts : des impuretés, porosités et inclusions de scories peuvent être introduites lors du soudage, qui deviennent le point de départ de la corrosion.
(3) Destruction de l'état de surface
- Couleur d'oxydation et de trempe : à haute température, une épaisse couche d'oxyde (bleu, violet, jaune et autres couleurs de trempe) se formera dans la soudure et à proximité. Cette calamine d'oxyde est lâche et poreuse, et le métal en dessous est encore dans un mauvais état de chrome-, et la couleur elle-même est le début de la corrosion.
- Rugosité accrue : les scories de soudage et les éclaboussures rendent la surface rugueuse, ce qui facilite l'absorption de l'humidité et des ions corrosifs, et il n'est pas facile de former un film de passivation complet.
3. opérations courantes qui aggravent les problèmes en combat réel
- Défaut d'utilisation de matériaux de soudage appropriés : Si une électrode recouverte d'acier au carbone ordinaire est mal utilisée lors du soudage de l'acier inoxydable 316L, la résistance à la corrosion de la soudure sera complètement détruite.
- Manque de gaz de protection ou protection insuffisante : lors du soudage sous protection sous gaz inerte, le débit et la pureté du gaz ne suffisent pas ou le temps de traînage du couvercle est court, ce qui entraînera une intrusion d'air dans la soudure à haute température et une oxydation grave.
- Paramètres de soudage inappropriés : une énergie de ligne excessive (courant et tension élevés, vitesse lente) élargira la zone affectée par la chaleur et la carence en chrome sera plus grave.
- Aucun traitement après soudage : on considère que « le soudage suffit », et la soudure et les zones environnantes ne sont ni nettoyées, ni décapées, ni passivées, ce qui équivaut à exposer directement la plaie « brûlée ».
4. Solutions professionnelles : de la prévention à la réparation
Étape de prévention :
- Adaptation des matériaux : choisissez de l'acier à faible-carbone ou de l'acier inoxydable contenant des éléments stabilisants (tels que 304L et 316L, ou 321 et 347 contenant du titane/niobium). Ils peuvent réduire la précipitation du carbure de chrome.
- Contrôle du processus : adopter un courant faible et une vitesse de soudage rapide pour réduire l'apport de chaleur ; Veiller à ce que la protection contre les gaz inertes soit suffisante et efficace ; Si nécessaire, préchauffez la plaque épaisse ou contrôlez la température intercalaire pour éviter de rester dans la plage de température de sensibilisation.
- Sélection du matériau de soudage : choisissez un matériau de soudage avec une composition chimique correspondante ou même mieux (comme le soudage 304 avec un matériau de soudage 316 pour augmenter la teneur en molybdène).
Traitement après-soudage :
(1) Nettoyage mécanique : utilisez une meule spéciale en acier inoxydable ou une brosse métallique (qui doit être spéciale pour l'acier inoxydable afin d'éviter la pollution de l'acier au carbone) pour éliminer les scories de soudage et les éclaboussures.
(2) Passivation par décapage acide : il s’agit de l’étape essentielle pour restaurer la résistance à la corrosion.
- Décapage : utilisez une solution mixte d'acide nitrique-acide fluorhydrique pour éliminer le tartre d'oxyde et la couche pauvre en chrome-dans la zone de soudure et affectée par la chaleur.
- Passivation : traiter avec une solution de passivation telle que l'acide nitrique ou l'acide citrique pour favoriser la formation d'un film d'oxyde de chrome complet et dense.
(3) Polissage électrolytique : pour les produits à forte demande, la surface peut être nivelée par polissage électrolytique et un excellent film de passivation peut être obtenu en même temps.
