en automatiserad arm elektrokemisk rengör för att säkerställa fullständig passivering sker längs en rostfri svetsfog.
i världen av rostfritt stål tillverkning, bör rostfritt stål betyda just det—rostfritt. Men det är inte ovanligt för tillverkare att klaga på rostens utseende efter driftsättning eller installation av komponenter. Dessa reparationer på plats kan vara kostsamma. För kunder kan det innebära huvudvärk och dyra förseningar., Rost är dåligt för affärer, varför passivering är viktigt. I kemi och teknik avser passivering ett material som blir passivt eller mindre påverkat av miljön.
vad gör rostfritt stål rostfritt? Med ett ord, chrome. Rostfritt stål är en legering av järn med minst 10,5 procent krom. Krom producerar ett tunt lager av oxid på ytan av stålet—det” passiva ” skiktet-som förhindrar ytkorrosion.
passivering är en viktig process vid tillverkning och kvalitetssäkring av olika kvaliteter av rostfritt stål., Det börjar omedelbart efter att ytföroreningarna är helt borttagna. I rostfritt stål tar det vanligtvis 24 till 48 timmar för att uppnå ett enhetligt och stabilt passivt skikt, men passivering kan endast ske under vissa förhållanden. Det är inte ovanligt att det passiva oxidskiktet av rostfritt stål håller skador genom ett antal mekaniska, industriella och miljömässiga processer. Det är därför passivering är det sista steget i rostfritt stål delar tillverkning.
vad kan gå fel?
rostfritt skiljer sig från kolstål med den mängd krom som finns., Oskyddad kolstål rostar vid exponering för luft och fukt. Denna järnoxidfilm (rost) är ”aktiv” och accelererar korrosion genom att göra det lättare för mer järnoxid att bilda.
rostfritt stål innehåller tillräckligt med krom för att genomgå passivering genom att bilda en inert film av kromoxid på dess yta. Men passivering sker endast om andelen krom är tillräckligt hög och syre är närvarande.
öka mängden krom ökar motståndet mot korrosion. Rostfritt stål innehåller också varierande mängder kol, kisel och mangan., Tillagda element som nickel och molybden kan ge andra användbara egenskaper som förbättrad formbarhet och ökad korrosionsbeständighet.
vissa metaller som guld och titan är själv passiverande. Exponerade ytatomer reagerar lätt med syre i luften för att bilda ett stabilt lager av passiv metalloxid. Men om stålverktyg används på sådana metaller kan spårmängder av fritt järn (järnmaterial) lämnas på ytan, och järnet kommer att korrodera. Detsamma gäller för rostfritt stål.
för att passivera måste ytor av rostfritt stål vara fria från föroreningar som fritt järn., En ren yta gör det möjligt för krom att reagera med syre i luften för att bilda ett inert eller passivt skikt av kromoxid på metallets yta. Kromoxidmikrobeläggningen fungerar som en barriär mellan den järntäta legeringen och den omgivande luften.
rengöring för att möjliggöra passivering
svetsning skapar en värmepåverkad zon och värmefärg där legeringsstrukturen av rostfritt stål ändras. Värmefärg är en förtjockning av det naturligt förekommande oxidskiktet på ytan av rostfritt stål., Som värme nyans färger bildas på rostfritt stål, krom dras från under ytan av metallen för att bilda ett kromrikt oxid ytskikt.
detta lämnar metallen strax under ytan med en lägre kromnivå, vilket kan påverka korrosionsbeständigheten negativt. Värmefärg är en allvarlig förorening som måste avlägsnas från ytan, inte bara av estetiska skäl utan också för att tillåta rostfritt stål att själv passivera.,
en tekniker elektrokemisk rengör en omslutande svetsfog på en rullad del av rostfritt stål för att säkerställa fullständig passivering inträffar.
sandblästring avlägsnar värmeton men bäddar föroreningar i rostfritt stål. Slipning, även om en effektiv metod för att avlägsna värmefärg, lämnar spår av fritt järn, vilket orsakar grop och korrosion. Att eliminera fritt järn kräver en kemisk behandling med hårda syror.
det finns flera rengöringsmetoder för att aktivera passivering., Men på grund av säkerhet, Budget och miljöbegränsningar är inte alla lämpliga för tillverkare. Metoder innefattar behandling av material med syralösningar, inklusive betningspastor och geler, som rengör metallytan av fria järnföroreningar. Observera att dessa pastor har syror som kan vara farliga för miljön och operatören.
en annan metod innebär elektrokemisk rengöring och polering. Denna process tar bort värmefärg och andra föroreningar, inklusive mer järn och nickel, vilket ger ytor rik på krom., Elektropolering attackerar toppar och rundor dalar på materialytor och höjer andelen krom vid ytan. Tekniken har en stor effekt på utseende av rostfritt stål, vilket ökar glans och ljusstyrka samtidigt som man bara ändrar uppmätt grovhet med cirka 30 procent.
vissa svetsrengörings-och poleringssystem använder matkvalitetssyror och elektricitet för att avlägsna värmeton och kan uppnå kemisk passivering på delar av rostfritt stål, enligt ASTM International.,
validering av Passivations-och testmetoder
vikten av att validera passivering av ytor av rostfritt stål kan inte överskattas. Omöjligt att upptäcka med blotta ögat, passivering indikerar att ett skyddande skikt av kromoxid finns på en yta av rostfritt stål. Det är den väsentliga ingrediensen som garanterar rostfritt stål kommer att motstå korrosion.
Så hur ser en fabricator till att rostfritt stål verkligen är fullt passivt? En mängd olika tester finns, och ASTM International beskriver bästa praxis i sina standarder., Specifikt beskriver ASTM A380-standarden bästa praxis för rengöring, avkalkning och passivering av delar, utrustning och system av rostfritt stål. ASTM a967-standarden beskriver test med acceptanskriterier för att visa att passivationsförfaranden har varit framgångsrika.
en mängd olika tester för passivation följer. Vet dock att inte alla dessa tester är lämpliga för alla kvaliteter av rostfritt stål.
Vattendoppstest. Vattendämpningstestet detekterar anodisk ytförorening, inklusive fritt järn, på rostfritt stål., Testet exponerar passiverade komponenter för destillerat vatten i intervall om en timme nedsänkt i vatten och en timme utan att vara nedsänkt, i minst 24 timmar.
även om vatten är lättillgängligt kan tillgång till specialiserade nedsänkningskammare kräva en betydande kapitalinvestering. Vattnet måste vara rent, destillerat och fritt från kemikalier, vilket kan kräva kostsamma VVS. Otillräcklig VVS kan felaktigt indikera spårjärn på testade ytor. Misslyckade komponenter kräver omarbetning och ytterligare dekontaminering., Och för att uppfylla ASTM-standarden måste provcykeln vara minst 24 timmar.
saltspray Test. Salt spray test är ett accelererat laboratorietest som ger en kontrollerad korrosiv miljö för att bestämma korrosionsbeständigheten hos rostfritt stål. Det exponerar komponenter till en salt spray (dimma) lösning av 5 procent natriumklorid i en testkammare uppvärmd till 95 grader F. testtiden är kort, så det är inte idealiskt för att bedöma beteendet hos ett material, särskilt rostfritt stål, utsatt för frätande element i en naturlig miljö.,
passivering tillåter rostfritt stål att bilda ett skyddande oxidskikt på materialytan.
testet är också av begränsad användning vid jämförelse av korrosionsbeständigheten hos olika rostfria kvaliteter, till exempel vid fastställandet av en rangordning eller kvantifiering av skillnaderna i korrosionsbeständighet. Testets korrosiva förhållanden är fasta och kan inte justeras för vissa graders specifika korrosionsbeständighet.,
testet kräver specialiserad laboratorieutrustning som innehåller en fuktkammare, som kan vara olämplig för stora komponenter i rostfritt stål. Dessutom kräver misslyckade komponenter omarbetning och ytterligare dekontaminering.
hög luftfuktighet. Hög luftfuktighet testet detekterar fria järn eller andra anodiska ytföroreningar på rostfritt stål. Den utförs i ett fuktskåp som kan bibehålla 97 (±3) % fuktighet vid 100 (±5) grader F i minst 24 timmar.
provet är godtagbart om det inte finns några tecken på rostfläckar eller annan korrosion., För att uppfylla ASTM-standarder måste komponenterna nedsänkas i aceton eller metylalkohol och torkas sedan i en inert atmosfär eller uttorkad Behållare.
detta test kräver också specialiserad laboratorieutrustning och en fuktkammare, som återigen kan vara olämplig för stora komponenter i rostfritt stål. Testning kan inte skräddarsys för olika rostfritt stålkvaliteter, och ASTM-standarden kräver minst en 24-timmars testcykel. Och som i andra tester, misslyckade komponenter kräver omarbetning och ytterligare dekontaminering.
kopparsulfat Test., Kopparsulfattestet accepteras sällan i livsmedelsindustrin på grund av dess giftiga natur. ASTM förbjuder i själva verket användningen av detta test på komponenter i rostfritt stål ”som ska användas vid livsmedelsförädling.”
testet, som kräver vattenhaltiga kopparsulfatlösningar ”inte mer än två veckor gamla” används för specifika kvaliteter av austenitiska, martensitiska, ferritiska och utfällningshärdade stål som är minst 16 procent krom.
Kaliumferricyanid-salpetersyratest., Detta rekommenderas vid detektering av mycket små mängder fritt järn krävs på austenitiska 200 och 300-serien rostfritt stål. Som med kopparsulfattestet förbjuder ASTM användning av detta test på komponenter i rostfritt stål som används inom livsmedelsindustrin. Det rekommenderas inte för ferritiska eller martensitiska stål på grund av de falska positiva test tenderar att ge på dessa material. Testlösningen måste också beredas dagligen.,
ett nyare alternativ: Open Circuit Potential Test
utformad inom ett bärbart system som kan föras till arbetet, kvalificerar detta test stabiliteten och tjockleken hos det passiva kromoxidskiktet av rostfritt stål. Testet mäter ledningsförmågan hos två punkter, med ström som passerar genom en vätska i en sensor som hjälper till att göra mätningen så exakt som möjligt.
en enhet visar ett numeriskt värde som beskriver kvaliteten på det passiva skiktet av kromoxid., Ett positivt värde indikerar att provet passiveras, medan ett negativt värde indikerar att det inte är det. ju högre värde desto tjockare och mer motståndskraftig är det passiva skiktet.
en testanordning som fungerar enligt principen om öppen kretspotential verifierar att en produkt av rostfritt stål är helt passiverad.
Passivation Matters
korrekt passivation och testning ger dokumentation—vare sig det är manuellt eller digitalt kritiskt för någon fabricator som specialiserat sig på rostfritt stål., Korrekt dokumentation fungerar som en viktig post som visar arbetsstycken testades för passivering.
passivering av rostfritt stål är en viktig fråga för tillverkare, svetsare och tillverkare som köper, säljer eller arbetar med det allestädes närvarande och väsentliga materialet. Tack vare passivation testare, företag har verktyg i sin arsenal för att påskynda, upptäcka och mäta passivation, samt minska kostnaderna i samband med omarbetningar av avvisade rostfria produkter.,
Jonathan Douville är senior product manager, R&D internationella, på Walter Ytan Teknik, 810 Dag Hill Road, Windsor, CT 06095, 860-298-1100. Bilder med tillstånd av Walter Surface Technologies.