Oppervlaktebehandeling van RVS na lassen B.J.Jongenotter
Maart 2008
Specialists in Metal Surface Treatment
Inhoud Oppervlaktebehandeling van roestvast staal:
Corrosiewerende eigenschappen van roestvast staal
Corrosie van roestvast staal
Methoden voor oppervlaktebehandeling van roestvast staal met beperkingen en verschil in kwaliteit oppervlak
1
Inleiding
Waarom een presentatie over oppervlakte behandeling van roestvast staal na lassen? -Oppervlakte behandelingen van aluminium en constructie staal is bekend omdat deze materialen een lage corrosieweerstand bevatten. -Hogere legeringen als Cunifer, Titanium etc. behoeven geen behandeling vanwege de hoge corrosieweerstand -Er nog steeds misverstanden bestaan over RVS.
Roestvast staal
minimaal 12% Chroom
Door
het chroom gehalte kan er een beschermende passieve chroomoxide huid gevormd worden welke het onderliggende materiaal beschermd tegen corrosie.
2
Passivering van roestvast staal
Passieve chroomoxide laag geeft roestvast staal corrosiebeschermende eigenschappen
Na beschadiging oppervlak
De beschermende oxidehuid herstelt spontaan in contact met lucht
Corrosie factoren
De
samenstelling – type RVS
De
structuur
Het
milieu
Vervuiling Ruwheid De
van het oppervlak
constructie
3
Samenstelling - Type RVS Legeringelementen RVS
Corrosieweerstand neemt toe bij verhoging van het chroomgehalte
Ook
door toevoeging van nikkel wordt de corrosieweerstand verbeterd
Toevoeging van Molybdeen verhoogd de weerstand tegen corrosieve stoffen en versnelt het passivatie proces Titaan
en niobium verlagen de kans op interkristallijne corrosie
Structuur
Austenitische
RVS soorten zijn corrosievaster dan martensitische of ferritische RVS soorten: -Hoger chroom gehalte -Uniforme austenietstructuur
Door
hoge verhitting en koud bewerken kan de austenitische structuur omgezet worden in martensitiet of ferriet (b.v. vorming van delta ferriet in de lasnaden)
4
Het milieu
Binnen toepassing in corrosief milieu
Buiten toepassing (industrie, wegen, spoorwegen etc.)
Kuststreken (chloriden)
Vervuiling
Diverse metalen kunnen corrosie veroorzaken
Vreemd ijzer besmetting - Verstoring van de chroomoxidehuid door verrijking van ijzeroxiden - Vorming van putcorrosie
Oorzaken - Gereedschap, stellingen, werkbanken - Borstels, slijpschijven met staal vervuilingen - IJzerstof van spoorbanen
5
Ruwheid van het oppervlak
Aan een ruwer oppervlak zullen meer stoffen hechten
Reinigbaarheid neemt af indien het materiaal ruwer is
Door vuilaanhechting neemt de corrosieweerstand af
De constructie
Constructie van RVS met spleten
waardoor spleetcorrosie kan ontstaan.
Constructie van RVS waar
vochtophoping of vuilafzettingen kunnen ontstaan.
6
Corrosie vormen
Oppervlakte
corrosie
Putcorrosie Interkristallijne Spleet
corrosie
corrosie
Spanningscorrosie
Putcorrosie (of Pitting)
Veroorzaakt door: - Aanwezigheid van vreemd ijzer aan het oppervlak - Chloriden
Proces: - Aantasten van de beschermende chroomoxidehuid - uitdiepen waar de corrosie weestand is verlaagd - Autocatalytisch
7
Interkristallijne corrosie
Corrosie langs de korrelgrenzen
Door warmte inbreng; Gloeien of lassen
Voorbeeld: lassen kan blauwe of gele corrosiehuid geven
316L
Ar + 50 ppm O2
Ar + 2 ppm O2
Chroomverarmde zone
Bij een bepaalde temperatuur (550-750 °C) reageert het chroom in het RVS met het aanwezige koolstof en vormt aan de randen van de kristallen chroomcarbiden. Hierdoor ontstaat een zogenoemde chroomverarmde zone Door het verlaagde chroomgehalte zal daar de corrosieweerstand lager zijn
8
Chroomverarmde zone II
Spleet corrosie
Constructie met spleten
Onder vuilafzettingen (under deposit attack)
Afsluiten van het oppervlak van zuurstof waardoor herstel en vorming van de beschermende en passieve chroomoxide huid wordt verstoord.
9
Corrosie zonder nabehandeling
Putcorrosie Onbehandeld gelast leidingwerk Stilstaand water met 25 ppm Chloride 6 maanden na installatie
Waarom nabehandelen? Redenen voor nabehandeling van roestvast staal:
Esthetisch: verkrijgen uniform en/of glanzend uiterlijk
Verwijdering laskleuren
Verwijdering vreemd ijzer en andere vervuiling
Verwijdering thermische oxiden voor herstel corrosiebeschermende eigenschappen
Hygiëne: gladder oppervlak is makkelijker te reinigen, minder gevoelig voor corrosie en minder gevoelig voor microbiologische aangroei
10
Methoden voor nabehandeling Veelgebruikte methoden voor nabehandeling roestvast staal: Mechanische methoden:
Schuren, borstelen, polijsten
automatisch of handmatig
Stralen
zand, staal, glas, keramiek
Chemische methoden:
Beitsen
bad, sproeibeits of pasta
Elektrolytisch polijsten
bad
Mechanische versus chemische methoden Diepteprofielen bepaald met Auger technieken Mechanisch polijsten
Kans op vervuiling
Beitsen
Chroomverrijking
Ref: www.materialinterface.com/steel.html
11
Borstelen
Voordelen
Nadelen
Goedkoop Eenvoudig
Vervuilde borstel kan vreemd ijzer bevatten Alleen buitenzijde Verruwing v/h oppervlak
GlasGlas- en keramisch parelen
Voordelen
Nadelen
Geeft een bepaalde finish
Niet altijd mogelijk Straal unit nodig Chemische passivatie noodzakelijk Verruwing oppervlak
12
Apparatuur parelstralen
Ruimte apparatuur
Straalcabine Lucht uit
silo
magnetisch reinigen
Gecomprimeerde droge lucht
vacuüm unit
drukvat hose
pistool
Botsing bij parelstralen
deeltjesgrootte
vorm
hardheid
luchtdruk
hoek van instralen
verhouding lucht/medium
afstand pistool - oppervlak
13
Parelstralen: keramisch versus glas
Breuk glas 10-15 % / run, keramiek < 1 % / run
Keramisch medium gaat 100 keer langer mee
Keramisch medium blijft rond, terwijl glas versplintert → Keramisch medium geeft gladder oppervlak
Prijs keramisch medium (Zirblast) 10 keer hoger
Keramisch medium geeft 10-20 % minder productie capaciteit (lagere hardheid)
Voor en na keramisch parelstralen
14
Elektrolytisch polijsten
Voordelen
Nadelen
Zeer glad oppervlak (minder Niet altijd mogelijk vuilaanhechting) Duur Uniform uiterlijk Werken met sterke zuren Verbeterde corrosieweerstand
Elektrolytisch polijsten
15
Mechanisch polijsten Voordelen
Nadelen
Glad oppervlak (minder vuilaanhechting) Uniform uiterlijk Verbeterde corrosieweerstand
Niet altijd mogelijk Resultaat afhankelijk van ervaring Chemische passivatie door actief oppervlak
Mechanisch polijsten plaatmateriaal
16
Beitsen Voordelen
Nadelen
Uniform uiterlijk Verbeterde corrosie weerstand Relatief goedkoop
Werken met sterke zuren w.o. HF Chemisch afval Alleen austenitisch RVS
Dompelbeitsen
afspuiten
dompelen
17
Voor en na sproeibeitsen
na
voor
Elektrolytisch polijsten Beitsen (bad)
~ ~
Beitsen (sproeien, pasta) Keramisch parelstralen Glas parelstralen Automatisch polijsten Handmatig polijsten
~
Al le
Al le
en
au s en teni Ka pla tisc h ns at RV sh of S ad sta G ee u w nd n v o aa Ni bin r ne rmin d b et ui n te g s gr kan G ee oo t( ~ n tv Ve sple oo last rb ig rw t ijd en o ad ) er in f ge g (µ slot m en ) se ct
ie s
Materiaal of structuur beperkingen
X
~
X X
X X
50-20 3-1 3-1
X
X X X ~
100-30 100-30 100-30 100-30
18
Ve rru wi ng M aa kt op pe Ru rv la wh k ei un d ifo (µ rm m Ka ) ns op ve rv Pr ui ijs lin in g di ca tie (€ /m 2 pl at e)
Vergelijking kwaliteit oppervlak
Elektrolytisch polijsten
↓
0.3-0.2
40-300
~0.5
10-25
~0.5
~20
X
2.0-0.8
10-20
X
3.0-1.5
X
5-15
X
5-0.05
X
2-20
X
5-0.05
X
20-60
X
↑
Beitsen (bad) Beitsen (spray, pasta) Keramisch parelstralen Glas parelstralen Automatisch polijsten Handmatig polijsten
↑ ↑
↑
↑↓
↑↓
Prijs kwaliteit verhouding De behandelingen vullen elkaar aan en worden vaak in combinatie gespecificeerd.
Elektrolytisch polijsten geeft beste kwaliteit (lage ruwheid zonder vervuiling) met hoogste kosten.
Goede kwaliteit (zonder vervuiling maar hogere ruwheid) met beitsen of keramisch parelstralen.
Relatief laagste kwaliteit (vervuild) met lage kosten met glas parelstralen (hoge ruwheid), mechanisch polijsten (hoge tot lage ruwheid) en borstelen (verhoogde ruwheid, kans op vervuilingen). Echter, de beste keuze van behandeling of combinatie van methoden hangt af van de toepassing en beperkingen.
19
Bedankt voor de aandacht
Specialists in Metal Surface Treatment www.vecom.nl - Technical Bulletins -
20
