Rỉ sét trên mối hàn thép không gỉ

Thép không gỉ được tôn vinh về khả năng chống ăn mòn, nhưng rỉ sét vẫn có thể phát triển trên các mối hàn trong một số điều kiện nhất định. Hiểu tại sao điều này xảy ra và biết cách phòng ngừa và điều trị nó là rất quan trọng để duy trì hiệu suất của vật liệu.

Tại sao rỉ sét phát triển trên mối hàn bằng thép không gỉ

• Sự gián đoạn của lớp thụ động: Khả năng chống ăn mòn chính trong thép không gỉ đến từ một lớp oxit crom mỏng, ổn định. Nhiệt hàn có thể làm hỏng lớp thụ động này, để kim loại bên dưới tiếp xúc với không khí và hơi ẩm, bắt đầu hình thành rỉ sét.

• Cạn kiệt crom: Hàn có thể khiến crom gần mối hàn di chuyển hoặc oxy hóa, tạo ra “vùng cạn kiệt crom” dễ bị ăn mòn hơn, đặc biệt là ở những khu vực bị ảnh hưởng nhiệt.

• Tiếp xúc với môi trường: Sau khi hàn, khu vực này dễ bị oxy và các chất gây ô nhiễm, chẳng hạn như độ ẩm và clorua, làm tăng tốc độ rỉ sét đáng kể — ngay cả đối với các loại như 304 hoặc 316.

• Ô nhiễm: Tiếp xúc với các dụng cụ bằng thép cacbon hoặc các hạt sắt trong không khí có thể chuyển vật liệu không phải thép không gỉ lên khu vực mối hàn, thúc đẩy rỉ sét. Sử dụng bàn chải thép cacbon, dụng cụ mài trước đây được sử dụng trên thép cacbon hoặc làm việc gần thép cacbon đều có thể gây ô nhiễm.

• Thay đổi cấu trúc vi mô: Chu kỳ nhiệt trong quá trình hàn có thể gây ra ứng suất dư và làm thay đổi cấu trúc vi mô, làm giảm khả năng chống ăn mòn và làm cho khả năng bắt đầu rỉ sét cao hơn.

Các dấu hiệu phổ biến của rỉ sét trên mối hàn

• Nhuộm màu nâu hoặc hơi đỏ dọc theo các hạt hàn hoặc vùng ảnh hưởng nhiệt.

• Hình thành rỉ sét tại các điểm hư hỏng cơ học hoặc tiếp xúc với dụng cụ, đặc biệt nếu nghi ngờ nhiễm bẩn thép cacbon.

• Các khu vực đổi màu hoặc “nhuộm màu nhiệt” xung quanh mối hàn, kém chống ăn mòn hơn.

Ngăn ngừa rỉ sét trên mối hàn thép không gỉ

• Sự sạch sẽ: Sử dụng bàn chải và dụng cụ bằng thép không gỉ chuyên dụng. Tránh lây nhiễm chéo từ thép cacbon.

• Khí bảo vệ thích hợp: Sử dụng khí bảo vệ có độ tinh khiết cao (argon, heli) trong quá trình hàn để hạn chế tiếp xúc với oxy và ngăn ngừa sự phá vỡ lớp thụ động.

• Làm sạch sau mối hàn: Loại bỏ xỉ, bắn tung tóe, màu nhiệt và các chất gây ô nhiễm bằng phương pháp cơ học (mài, chải bằng dụng cụ không gỉ) hoặc hóa học (ngâm, thụ động).

• Tái thụ động: Sau khi làm sạch, khuyến khích hình thành một lớp oxit crom thụ động mới thông qua thụ động hóa học (ví dụ: bằng dung dịch axit nitric hoặc xitric).

• Lựa chọn vật liệu: Trong môi trường khắc nghiệt, hãy chọn các loại thép không gỉ hợp kim cao hơn với khả năng chống ăn mòn cao hơn khi có thể.

Xử lý và loại bỏ rỉ sét

• Đối với gỉ nhẹ: Làm sạch bằng miếng bọt biển hoặc vải bằng nước xà phòng hoặc chất tẩy rửa trung tính. Luôn rửa kỹ sau đó.

• Đối với rỉ sét hoặc màu nhiệt nghiêm trọng: Sử dụng chất tẩy rửa bằng thép không gỉ chuyên dụng hoặc dung dịch axit nitric pha loãng (thường là khoảng 15%). Ngoài ra, loại bỏ cơ học bằng giấy nhám hoặc bàn chải sắt không gỉ sau đó làm sạch là hiệu quả.

• Làm sạch mối hàn điện hóa: Quy trình chuyên biệt này có thể loại bỏ cả ăn mòn và màu nhiệt đồng thời tái thụ động bề mặt, mang lại kết quả vượt trội cho các ứng dụng quan trọng.

Bảng tóm tắt: Nguyên nhân và giải pháp

Bài học rút ra:
Duy trì khả năng chống ăn mòn của mối hàn bằng thép không gỉ đòi hỏi phải thực hành hàn cẩn thận, làm sạch kỹ lưỡng và ngăn ngừa lây nhiễm chéo. Trong môi trường đầy thách thức, hãy chọn các loại hợp kim cao hơn và áp dụng thụ động sau hàn để có hiệu suất tối ưu và tuổi thọ.