Et automatisk arm electrochemically renser å sikre fullstendig passivation skjer langs en rustfritt stål sveis felles.
I verden av rustfritt stål fabrikasjon, rustfritt stål bør mener bare at—rustfritt. Men det er ikke uvanlig for produsenter å klage på utseendet av rust etter igangkjøring eller installere komponenter. Disse reparasjoner på arbeidsstedet kan bli kostbart. For kunder, kan det bety hodepine og dyre forsinkelser., Rust er dårlig for bedriften, som er grunnen til at passivation er viktig. I kjemi og engineering, passivation refererer til et materiale med å bli passiv eller mindre påvirket av miljøet.
Hva gjør rustfritt stål rustfritt? I et ord, chrome. Rustfritt stål er en legering av jern med et minimum av 10,5 prosent krom. Krom produserer et tynt lag av oksid på overflaten av stål—den «passive» lag—som hindrer overflate korrosjon.
Passivation er en viktig prosess i produksjon og kvalitetssikring av varierende grader av rustfritt stål., Det begynner umiddelbart etter overflate forurensninger fjernes helt. I rustfritt stål det tar vanligvis 24 til 48 timer for å oppnå en jevn og stabil passiv lag, men passivation kan bare oppstå i visse betingelser. Det er ikke uvanlig for passiv oksid laget av rustfritt stål for å opprettholde skade gjennom en rekke mekaniske, industrielle og miljømessige prosesser. Dette er grunnen til at passivation er siste trinn i rustfritt stål deler produksjon.
Hva Kan Gå Galt?
Rustfritt skiller seg fra karbon stål mengden av krom til stede., Ubeskyttet karbon stål ruster når det utsettes for luft og fuktighet. Dette jernoksid film (rust) er «aktiv» og akselererer korrosjon ved å gjøre det enklere for mer jernoksid til form.
Rustfritt stål inneholder nok krom til å gjennomgå passivation ved å danne et inert film av kromoksid på overflaten. Men passivation skjer bare dersom andelen av krom er høy nok, og oksygen er til stede.
å Øke mengden av krom øker motstanden mot korrosjon. Rustfritt stål også inneholde varierende mengder av karbon, silisium og mangan., Lagt til elementer som nikkel og molybden kan gi andre nyttige egenskaper som forbedret formability og økt motstand mot korrosjon.
Noen metaller som gull og titan er selv-passivating. Eksponert overflate atomer lett reagere med oksygen i luften til å danne en stabil laget av passive metal oxide. Men hvis stål verktøy blir brukt på slike metaller, spormengder av gratis jern (jern-materiale) kan bli liggende på overflaten, og jern vil føre til rust. Det samme er sant for rustfritt stål.
for Å passivate, rustfritt stål overflater må være fri for forurensninger som gratis jern., En ren overflate, kan krom til å reagere med oksygen i luften til å danne et inert, eller passiv, laget av chromium oxide på metallets overflate. Chromium oxide microcoating fungerer som en barriere mellom jern-tett legering og den omgivende luft.
Rengjøring for å Aktivere Passivation
Sveising skaper en varme-berørte sonen og varme tint i hvilken legering struktur av rustfritt stål er endret. Varme tint er en fortykkelse av naturlig forekommende oksid laget på overflaten av rustfritt stål., Som varme farger farger er dannet på rustfritt stål, krom er trukket fra under overflaten av metall for å danne en krom-rik oksid overflatelag.
Dette etterlater metall like under overflaten med en lavere krom nivå, som kan ha negativ innvirkning på motstand mot korrosjon. Varme tint er en alvorlig forurensning som må fjernes fra overflaten, ikke bare av estetiske grunner, men også for å tillate rustfritt stål til deg selv-passivate.,
En tekniker electrochemically renser en omkrets sveise på en felles rullet delen av rustfritt stål for å sikre fullstendig passivation oppstår.
Sandblåsing fjerner varme tint, men bygger forurensninger i rustfritt stål. Sliping, selv om en effektiv metode for å fjerne varme tint, etterlater spor av gratis jern, som kan føre til groptæring og korrosjon. Eliminere gratis strykejern krever en kjemisk behandling med sterke syrer.
Flere rengjøring metoder finnes for å aktivere passivation., Imidlertid, på grunn av sikkerhet, budsjettmessige og miljømessige begrensninger, og ikke alle er egnet for produsentene. Metodene omfatter behandling av materiale med syre-løsninger, inkludert pickling pasta og geleer, som rent metall overflaten av gratis-strykejern forurensninger. Merk at disse limer har syrer som kan være skadelige for miljø og operatør.
en Annen metode innebærer elektrokjemiske rengjøring og polering. Denne prosessen fjerner varme farger og andre forurensninger, inkludert flere jern og nikkel, forlater overflater rik i chrome., Electropolishing angrep topper og runder daler på materiale overflater og øker andelen av krom på overflaten. Teknikken har en stor effekt på rustfritt stål utseende, økt glans og lysstyrken mens du bare endre målt ruhet med om lag 30 prosent.
Noen sveis rengjøring og polering systemer bruker mat-grade syrer og elektrisitet for å fjerne varme farger og kan oppnå kjemiske passivation på rustfritt stål deler, som definert av ASTM International.,
Validering Passivation og Teste Metoder
viktigheten av å godkjenne den passivation av overflater av rustfritt stål kan ikke overvurderes. Umulig å oppdage med det blotte øye, passivation indikerer at et beskyttende lag av kromoksid finnes på et rustfritt stål overflate. Det er den viktige ingrediensen som garanterer rustfritt stål vil motstå korrosjon.
Så hvordan gjør en fabricator sikre rustfritt stål er faktisk fullt passivated? Et utvalg av tester finnes, og ASTM International beskriver beste praksis i sin standarder., Spesielt, ASTM A380-standarden beskriver beste praksis for rengjøring, descaling, og passivation av rustfritt stål deler, utstyr og systemer. ASTM A967 standard beskriver tester med kriterier for aksept for å vise at passivation prosedyrer har vært vellykket.
En rekke tester for passivation følge. Vet imidlertid at ikke alle av disse testene er egnet for alle graderinger av rustfritt stål.
Vann Nedsenking Test. Vannet nedsenking testen oppdager anodic overflaten forurensning, inkludert gratis strykejern, på rustfritt stål., Testen avslører passivated komponenter til destillert vann i intervaller på én time nedsenket i vann og en time uten å bli nedsenket i minst 24 timer.
Selv om vannet er lett tilgjengelig, tilgang til spesialiserte nedsenking kamre kan kreve en betydelig investering. Vannet må være rent, destillert, og fri for kjemikalier, som kan kreve kostbare vvs. Utilstrekkelig avløp kan feilaktig indikerer spore strykejern testet på overflater. Mislyktes komponenter krever omarbeiding og ytterligere dekontaminering., Og for å være i samsvar med ASTM-standarden, test syklus må være minst 24 timer.
Salt Spray Test. Salt spray test er en akselerert laboratorium test som gir et kontrollert etsende miljø for å finne motstand mot korrosjon på rustfritt stål. Det inneholder komponenter til en salt spray (tåke) løsning av 5 prosent sodium klorid i et testkammer varmes opp til 95 grader F. teste varigheten er kort, så det er ikke ideelt for å vurdere virkemåte av et materiale, særlig i rustfritt stål, eksponert mot korroderende elementene i et naturlig miljø.,
Passivation lar rustfritt stål for å danne et beskyttende oksid laget på materialet overflaten.
testen også er av begrenset bruk når man sammenligner motstand mot korrosjon av ulike rustfritt stål karakterer, for eksempel når du oppretter en rangering eller kvantifisere forskjellene i motstand mot korrosjon. Testen er etsende vilkårene er faste og kan ikke justeres til den spesifikke korrosjonsbeskyttelse av visse karakterer.,
testen krever spesialisert lab utstyr som inneholder en fuktkammeret, som kan være uegnet for store deler av rustfritt stål. Videre, klarte ikke komponenter som krever bearbeiding og ytterligere dekontaminering.
Høy luftfuktighet Test. Høy luftfuktighet testen oppdager gratis jern eller noen andre anodic overflate forurensninger på rustfritt stål. Den er utført i en luftfuktighet skap i stand til å opprettholde 97 (±3) prosent fuktighet på 100 (±5) grader F i minst 24 timer.
prøven er akseptabelt hvis det er ingen tegn til rust flekker eller andre korrosjon., For å være i samsvar med ASTM-standarder, komponenter må være nedsenket i aceton eller metyl alkohol og deretter tørket i en inert atmosfære eller uttørkede container.
Denne testen krever også spesialisert lab utstyr og en luftfuktighet kammer, som igjen kan være uegnet for store deler av rustfritt stål. Testing kan ikke være skreddersydd til ulike rustfritt stål karakterer, og ASTM standarden krever at minst en 24-timers testing syklus. Og som i andre tester, havarerte komponenter krever omarbeiding og ytterligere dekontaminering.
Kobber Sulfat Test., Kobber sulfat testen er sjelden akseptert i maten industrien på grunn av sin giftige arten. Faktisk, ASTM forbyr bruk av denne testen på rustfritt stål komponenter som skal brukes i næringsmiddelproduksjon.»
testen, som krever vandig kobber sulfat løsninger «ikke mer enn to uker gamle» brukes for bestemte typer austenittisk, martensittisk, ferritic, og nedbør-herdet stål som er minst 16 prosent krom.
Kalium Ferricyanide-nitric Acid Test., Dette er anbefalt ved påvisning av svært små mengder av gratis jern er nødvendig på austenittisk 200 og 300 serie i rustfritt stål. Som med kobber sulfat test ASTM forbyr bruk av denne testen på rustfritt stål komponenter som brukes i næringsmiddelproduksjon sektor. Det er ikke anbefalt for ferritic eller martensittisk stål på grunn av falske positive testen har en tendens til å gi på disse materialene. Også, testing løsningen må være forberedt daglig.,
En Nyere Alternativ: Åpen Krets Potensielle Test
Utformet innenfor et bærbart system som kan bli brakt til arbeid, denne testen kvalifiserer stabilitet og tykkelse av passiv chromium oxide lag av rustfritt stål. Testen måler ledningsevne av to punkter, med strøm passerer gjennom en væske i en sensor som bidrar til å gjøre målingen så nøyaktig som mulig.
En enhet viser en numerisk verdi som beskriver kvaliteten av den passive laget av chromium oxide., En positiv verdi indikerer at prøven er passivated, mens en negativ verdi indikerer at det er det ikke. Jo høyere verdi, jo tykkere og mer motstandsdyktig mot passiv lag.
En testing enhet som opererer under prinsippet om åpen krets potensielle bekrefter at en rustfritt stål produktet er helt passivated.
Passivation Saker
Riktig passivation og testing gir dokumentasjon—det være manuell eller digital—avgjørende for enhver fabricator som spesialiserer seg i rustfritt stål., Skikkelig dokumentasjon fungerer som en viktig post som viser arbeidsstykker ble testet for passivation.
Passivation av rustfritt stål er en viktig bekymring for produsenter, sveisere, og produsenter som vil kjøpe, selge, eller arbeide med den allestedsnærværende og viktig materiale. Takk til passivation testere selskaper har verktøy i deres arsenal til å akselerere, oppdage og måle passivation, samt redusere kostnader forbundet med etterbehandling avvist av rustfritt stål produkter.,
Jonathan Douville er senior product manager, R&D international, på Walter Overflate Teknologier, 810 Dag Hill Road, Windsor, CT 06095, 860-298-1100. Bilder gjengitt med tillatelse av Walter Overflate Teknologier.