409 l nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių pasyvinis apdorojimas ir aukštos -temperatūrinės rūdžių{2}}atsparių dažų pasirinkimas

409L nerūdijantis plienas, feritinis nerūdijantis plienas, pasižymintis puikiu atsparumu aukštai-temperatūrai ir ekonomiškai{2}}efektyvumu, plačiai naudojamas aukštos-temperatūros aplinkoje, pvz., automobilių išmetimo sistemose, pramoninėse krosnyse ir šilumokaičiuose. Suvirinimas yra įprastas 409 l nerūdijančio plieno komponentų sujungimo procesas, tačiau suvirinimo siūlės yra linkusios į koroziją ir oksidaciją, -ypač esant aukštai{7}}temperatūrai. Taip yra todėl, kad suvirinimo procesas sunaikina originalią pasyviąją plėvelę ant nerūdijančio plieno paviršiaus, o šilumos paveiktoje zonoje (HAZ) vyksta mikrostruktūriniai pokyčiai, todėl sumažėja atsparumas korozijai. Apdorojimas pasyvavimu yra būtinas norint atkurti 409 l nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių atsparumą korozijai, o pasirinkus tinkamus aukštos temperatūros rūdijimui atsparius dažus, dar labiau padidinama ilgalaikė apsauga atšiaurioje aukštoje temperatūroje. Remiantis pramoninės priežiūros duomenimis, 45 % 409 l nerūdijančio plieno komponentų gedimų yra susiję su netinkama suvirinimo siūlių apsauga, o 35 % – dėl netinkamo pasyvavimo arba netinkamų aukštos temperatūros dažų. Šiame straipsnyje išsamiai aprašomas 409 l nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių pasyvavimo procesas, pagrindiniai valdymo taškai ir moksliniai atrankos kriterijai, skirti aukštai -rūdijimui atspariems-dažams, papildyti praktiškais pramoniniais dėklais, kad būtų užtikrintas pritaikymas ir veikimas.

Sėkmingas 409 l nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių pasyvinis apdorojimas prasideda nuo kruopštaus išankstinio-pasyvavimo paruošimo, kuris padeda suformuoti vienodą ir tankią pasyvią plėvelę. Išankstinio apdorojimo esmė- – išvalyti suvirinimo siūlę ir ją supantį plotą, kad būtų pašalinti nešvarumai, trukdantys pasyvinimo reakcijai. Pirmiausia suvirinimo siūlės purslai, šlakai ir šlakai turi būti pašalinti naudojant kampinius šlifuoklius, vielinius šepečius arba smėliasrove. Automobilių išmetimo sistemų gamintojas kartą praleido šį žingsnį, todėl po 6 naudojimo mėnesių suvirinimo siūlės pasyvavo netolygiai ir atsirado vietinė korozija. Perdirbus tinkamai pašalinus purslus, pasyvavimo efektas žymiai pagerėjo.

Be to, labai svarbu nuriebalinti ir nukenksminti. Suvirinimo metu suvirinimo siūlės sritis dažnai yra užteršta alyva, riebalais ir suvirinimo srauto likučiais. Šie teršalai gali sudaryti barjerą tarp pasyvinimo tirpalo ir nerūdijančio plieno paviršiaus, neleidžiant susidaryti ištisinei pasyviajai plėvelei. Įprastas riebalų šalinimo būdas yra panardinti suvirintus komponentus į šarminį riebalų šalinimo tirpalą (pvz., natrio hidroksido -pagrindą) 50-60 laipsnių temperatūroje 8–12 minučių arba valymui naudoti organinius tirpiklius, tokius kaip acetonas ar etanolis. Po riebalų pašalinimo komponentai turi būti kruopščiai nuplauti dejonizuotu vandeniu, kad pašalintų riebalų šalinimo priemonių likučius. Galiausiai, suvirinimo siūles su stipria oksidacija reikia ėsdinti. Rekomenduojamas praskiestas azoto rūgšties tirpalas (10-15 % koncentracija), mirkymo laikas 3-5 minutės kambario temperatūroje. Marinavimas pašalina oksido apnašas ant suvirinimo siūlės paviršiaus ir suaktyvina metalinį paviršių, skatinant aukštos kokybės pasyvios plėvelės susidarymą. Po marinavimo komponentai vėl nuplaunami dejonizuotu vandeniu ir visiškai išdžiovinami, kad nesusidarytų vandens dėmių.

409 l nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių pasyvinimo apdorojimo procese daugiausia naudojami azoto rūgšties -pagrįsti pasyvavimo tirpalai, kurie tinka feritiniam nerūdijančiam plienui ir gali sudaryti stabilią chromo{2}} turtingą pasyviąją plėvelę. Pagrindiniai pasyvinimo parametrai yra tirpalo sudėtis, temperatūra ir laikas. Rekomenduojamas pasyvavimo tirpalas yra 20-25% koncentracijos azoto rūgšties tirpalas, kuris gali būti maišomas su 0,5-1% natrio dichromatu kaip greitintuvu, siekiant pagerinti pasyvavimo efektyvumą. Pasyvavimo temperatūra turi būti 25-40 laipsnių; aukštesnė temperatūra gali paspartinti pasyvavimo reakciją, tačiau gali sukelti per didelę suvirinimo siūlės koroziją, o žemesnė temperatūra lemia lėtą plėvelės susidarymą ir nepakankamą pasyvavimą. Pasyvavimo laikas paprastai svyruoja nuo 15 iki 30 minučių, priklausomai nuo suvirinimo siūlės storio ir paviršiaus būklės. Pramoninių krosnių komponentų gamintojas optimizavo 409L nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių pasyvavimo parametrus: naudojo 22% azoto rūgšties tirpalą su 0,8% natrio dichromatu, pasyvavo 35 laipsnių temperatūroje 20 minučių, todėl pasyviosios plėvelės storis yra 0,005-0,01 μm, o tai žymiai pagerino korozijos atsparumą.

Po-pasyvavimo taip pat būtinas pasyviosios plėvelės stabilumo užtikrinimas. Po pasyvavimo komponentus reikia pakartotinai nuplauti dejonizuotu vandeniu, kol skalavimo vanduo taps neutralus (pH 6,5-7,5), kad būtų pašalintas pasyvavimo tirpalo likutis. Bet kokia likusi rūgštis gali sukelti ilgalaikę -suvirinimo siūlės koroziją. Išskalauti komponentai turi būti džiovinami švarioje, nedulkėtoje{11}}orkaitėje 80–100 laipsnių temperatūroje 20–30 minučių, vengiant tiesioginių saulės spindulių džiovinimo metu. Rekomenduojama atlikti pasyviosios plėvelės kokybės patikrinimą: paviršius turi būti vienodas ir blizgus, be dėmių, spalvos pakitimų ar lupimo. Mėlynojo taško bandymas gali būti naudojamas pasyviosios plėvelės vientisumui patikrinti – ant suvirinimo siūlės paviršiaus užtepamas vario sulfato tirpalas, jokie mėlyni taškai nerodo kvalifikuotos pasyvios plėvelės.

409 l nerūdijančio plieno komponentams, naudojamiems aukštoje -temperatūroje (virš 300 laipsnių), vien pasyvavimo apdorojimo dažnai nepakanka, kad būtų patenkinti ilgalaikiai -atsparumo rūdims- reikalavimai. Norint užtikrinti papildomą apsaugą, labai svarbu pasirinkti tinkamus aukštos{6}}temperatūroms rūdžių-atsparius dažus. Aukštai -temperatūrai atsparių rūdžių{10}}dažų pasirinkimas turėtų būti pagrįstas faktine darbo temperatūra, aplinkos terpėmis ir eksploatavimo trukmės reikalavimais, daugiausia dėmesio skiriant trims pagrindiniams kriterijams: atsparumas aukštai{11}}temperatūrai, sukibimas ir atsparumas korozijai.

Pirma, pagrindinis reikalavimas yra{0}}atsparumas aukštai temperatūrai. Dažai turi išlaikyti savo plėvelės vientisumą ir apsaugines savybes darbo temperatūroje be lupimo, įtrūkimų ar spalvos pasikeitimo. 409L nerūdijančio plieno komponentams, veikiantiems 300{7}}500 laipsnių temperatūroje (pvz., vidutinės-temperatūros šilumokaičiams), rekomenduojami aukštos{14}temperatūros silikoniniai -pagrindo dažai, nes jie turi gerą atsparumą karščiui ir atsparumą oro sąlygoms. Komponentams, veikiantiems 500-800 laipsnių kampu (pvz., automobilių išmetimo kolektoriams, aukštos{16}}temperatūros krosnies apmušalams), keraminiai aukštos temperatūros dažai yra tinkamesni-dažuose esančios keramikos dalelės sudaro tankią karščiui atsparią plėvelę,-rūdijančią- atlaikyti aukštesnes temperatūras. JAV -buvęs automobilių dalių gamintojas pasirinko keraminius aukštos temperatūros dažus (atsparumas karščiui iki 750 laipsnių) 409 l nerūdijančio plieno išmetimo kolektoriams, kurie išlaikė gerą atsparumą rūdims po 1000 valandų bandymų aukštoje temperatūroje.

Antra, sukibimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti, kad dažų plėvelė nenuluptų nuo suvirinimo siūlės paviršiaus. Dažai turi turėti geras drėkinimo savybes ant pasyvuoto 409L nerūdijančio plieno paviršiaus. Prieš dažant pasyvuotą suvirinimo siūlės paviršių reikia šiek tiek pabarstyti smėliasrove (smėliavimo šiurkštumas Ra 0,8-1,2 μm), kad padidėtų dažų plėvelės ir pagrindo sukibimas. Epoksidiniai-modifikuoti silikoniniai dažai rekomenduojami dėl puikaus sukibimo ir atsparumo aukštai-temperatūrai, tinkami 409L nerūdijančio plieno suvirinimo siūlėms, kurioms reikalingas ir sukibimas, ir atsparumas karščiui. Europos pramoninės įrangos gamintojas 409 l nerūdijančio plieno krosnies suvirinimo siūlėms naudojo epoksidinius{10}}modifikuotus silikoninius aukštos temperatūros dažus, o dažų plėvelė po 2 naudojimo metų liko nepažeista ir nenulupta.

Trečia, atsparumas korozijai turi atitikti aptarnavimo aplinką. Jei komponentas naudojamas korozinėje aukštos temperatūros aplinkoje (pvz., kurioje yra sieros dioksido, azoto oksidų automobilių išmetamosiose dujose), dažai turi būti gerai atsparūs cheminei korozijai. Fluoru{5}}modifikuoti aukštos{6} temperatūros dažai pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir gali atlaikyti įvairių korozinių dujų eroziją aukštoje temperatūroje, todėl yra tinkami tokioje atšiaurioje aplinkoje. Be to, dažų džiūvimo ir kietėjimo sąlygos turi būti suderinamos su komponento gamybos procesu-kai kuriems aukštos{9}}temperatūriniams dažams reikalingas kietėjimas aukštoje{10}}temperatūroje, kuris turėtų būti suderintas su komponento terminiu apdorojimu po-suvirinimo, kad pakartotinis kaitinimas nepakenktų medžiagos savybėms.

Praktiniai pritaikymo atvejai dar labiau patvirtina standartizuoto pasyvavimo apdorojimo ir mokslinio dažų parinkimo svarbą. Kinijos aukštos temperatūros šilumokaičių gamintojas pagrindiniams komponentams naudojo 409 l nerūdijantį plieną. Iš pradžių dėl netinkamo pasyvavimo (nepakankamas pasyvavimo tirpalo išplovimas) suvirinimo siūlėse po 8 mėnesių naudojimo atsirado korozijos požymių. Pakartotinai-atlikus pasyvavimo apdorojimą pagal standartinį procesą ir pasirinkus aukštos temperatūros silikoninius-pagrindinius dažus (atsparumas karščiui iki 450 laipsnių), komponentai veikė stabiliai 3 metus be korozijos. Kitas atvejis susijęs su Vokietijos automobilių išmetimo sistemų gamintoju: 409 l nerūdijančio plieno išmetimo vamzdžių suvirinimo siūlės buvo pasyvuotos ir padengtos keraminiais aukštos temperatūros dažais. Po 50 000 kilometrų transporto priemonės bandymų suvirinimo siūlės liko be rūdžių{17}}, o dažų plėvelė nesilupo ar nepakeitė spalvos.

Dažniausios klaidos, kurių reikia vengti 409 l nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių pasyvavimo ir aukštos -temperatūrinės rūdžių{2}} atsparių dažų pasirinkimui: 1) Neteisingų pasyvavimo tirpalų (pvz., vandenilio chlorido rūgšties -pagal tirpalų), kurie gali sukelti suvirinimo siūlės taškinę koroziją, valymas, S{}pasyvavimas{7} pasyvinės plėvelės susidarymas. 3) Nepakankamai atsparių aukštai{10}}temperatūrai dažų parinkimas, dėl kurių dažų plėvelė sugenda esant darbinei temperatūrai. 4) Sukibimo tarp dažų ir pasyvinto paviršiaus nepaisymas, dėl kurio dažai nusilupa. 5) Dažų neatitikimas, atsparumas korozijai, sutrinka tarnavimo aplinka.

Apibendrinant galima pasakyti, kad 409 l nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių pasyvinis apdorojimas ir aukštos -temperatūros rūdims{2}}atsparių dažų parinkimas yra labai svarbūs siekiant užtikrinti ilgalaikį -komponentų patikimumą aukštoje{4}}temperatūroje. Atliekant standartizuotą išankstinį-pasyvavimą, tiksliai kontroliuojant pasyvavimo parametrus ir kruopščiai po{7}}pasyvuojant, ant suvirinimo siūlės paviršiaus galima suformuoti stabilią ir tankią pasyviąją plėvelę. Renkantis aukštai -temperatūrai atsparius rūdžių{10}dažus, būtina suderinti dažų atsparumą aukštai-temperatūrai, sukibimą ir atsparumą korozijai su faktinėmis naudojimo sąlygomis. 409 l nerūdijančio plieno komponentams pasyvavimo apdorojimo ir tinkamų aukštos temperatūros atsparių rūdžių dažų derinys ne tik padidina atsparumą korozijai ir rūdims, bet ir pailgina komponentų tarnavimo laiką. Kadangi tokiose pramonės šakose kaip automobilių ir pramoninis šildymas ir toliau reikalaujama didesnio našumo iš medžiagų, šių pasyvavimo ir dažų parinkimo technologijų įsisavinimas išliks labai svarbus gerinant gaminių kokybę ir sumažinant priežiūros išlaidas.