Korrosion von Edelstahlschweißnähten: Ursachen, Vorbeugung und Tipps zur Verbindungsgestaltung

Zwei Monate nach der Installation einer Charge von 304-Edelstahlbälgen in einem Küstenhotel traten entlang der Schweißnähte kleine braune Flecken auf. Das Grundmetall sah immer noch sauber aus. Der Lieferant bestand darauf, dass es sich bei dem Material um echtes 304-Material handele, und stimmte einem Labortest zu. Das Problem war nicht die Legierungssorte. Der Schweißwärmeeintrag und das Fehlen einer Passivierung nach dem Schweißen hatten den Korrosionszustand verursacht. Die gute Nachricht ist, dass Schweißkorrosion kontrolliert werden kann, bevor eine Charge das Werk verlässt. Sie müssen nur wissen, welche Mechanismusen im Spiel sind und was Sie festlegen müssen.

Warum Schweißbereiche zur Schwachstelle werden

Eine Schweißnaht ist nicht nur eine mechanische Verbindung. Es handelt sich um ein thermisches Ereignis, das die Mikrostruktur eines Edelstahlteils in einem schmalen Bereich verändert. Drei Effekte machen dieses Band zum wahrscheinlichsten Ausgangspunkt für Korrosion.

Hitzeeinflusszone und Sensibilisierung

Wenn das Grundmetall beim Schweißen etwa 450–850 °C erreicht, können sich Chrom und Kohlenstoff entlang der Korngrenzen zu Chromkarbiden verbinden. Der Bereich unmittelbar neben der Schweißnaht, die sogenannte Wärmeeinflusszone (HAZ), kann an Chrom verarmen, das normalerweise den schützenden Oxidfilm bildet. Dieser Zustand wird Sensibilisierung genannt. Edelstahl vom Typ 304 ist dafür anfälliger als 316 oder 316L, da Molybdän die Widerstandsfähigkeit erhöht und die Sorte mit besonders niedrigem Kohlenstoffgehalt die Karbidausfällung begrenzt.

Beschädigte Passivschicht und Oxidschicht

Die Schweißhitze oxidiert die Oberfläche. Der farbige Belag, der in der Nähe der Schweißnaht erscheint, ist nicht harmlos: Er befindet sich über einer chromarmen Zone, in der der Passivfilm abgebaut wurde. Wenn dieser Zunder nicht entfernt wird, kann die Oberfläche nicht vollständig repassiviert werden und es kann sich eine lokale Korrosionszelle unter dem Oxid bilden.

Restzugspannung

Durch schnelles Erhitzen und Abkühlen konzentriert sich die Restzugspannung um die Schweißnaht herum. Wenn eine chlorreiche Umgebung vorhanden ist, stellt dieser Stress ein zusätzliches Risiko dar. Spannungsrisskorrosion kann sich in Form feiner Äste entwickeln, manchmal ohne starken sichtbaren Rost, was sie in Gas- oder Wassersystemen besonders gefährlich macht. Die Sicherheitsbilanz von Wellrohren aus rostfreiem Stahl, einschließlich der Auswirkungen von Schweißen und Korrosionsschutz, wird in unserem Dokument behandelt Artikel über CSST-Sicherheitsüberlegungen .

Häufige Korrosionsmechanismen in Schweißverbindungen

Feldausfälle treten selten auf einmal auf. Sie beginnen normalerweise mit einem Mechanismus, der eine Rauheit erzeugt, dann übernimmt ein zweiter Mechanismus. In der folgenden Tabelle werden die typischen Mechanismen ihren Ursachen und praktischen Kontrollen zugeordnet.

Lochfraß ist der sichtbarste Ausgangspunkt in chloridhaltigem Wasser. Wenn Ablagerungen oder Schmutz eine Lücke bilden, kann es zu einer Vertiefung kommen. Interkristalline Korrosion ist das klassische Ergebnis der Sensibilisierung, und Spannungsrisskorrosion ist der Mechanismus, der plötzliche Undichtigkeiten verursacht, wenn die beiden anderen die Wand bereits geschwächt haben. In unserer eigenen Fabrik behandeln wir alle vier als Indikatoren für die Schweißqualität und nicht als separate Materialprobleme.

Protokolle zur Nachbehandlung nach dem Schweißen

Die Legierungsauswahl allein reicht nicht aus. Eine Schweißnaht, die nicht gereinigt und passiviert ist, korrodiert immer noch viel schneller als das gleiche Grundmetall mit einer ordnungsgemäß wiederhergestellten Oberfläche. Der Standardablauf ist mechanisches Reinigen, Beizen und Passivieren.

• Bei der mechanischen Reinigung werden lose Zunder und aufgerautes Oxid durch Schleifen oder Bürsten entfernt. Bei dünnwandigen Rohren muss es sanft genug sein, um die Wandstärke nicht zu verringern.
• Beim Beizen wird eine Salpeter-/Flusssäuremischung verwendet, um die chromarme Schicht aufzulösen und sauberes Metall freizulegen. Dies ist der wichtigste Schritt, wenn die Waage schwer ist.
• Durch Passivierung wird der Oxidfilm wieder aufgebaut. Die Passivierung mit Zitronensäure ist eine sicherere Alternative zu Salpetersäure und wird durch ASTM A967 abgedeckt.

Bei gewellten Edelstahlrohren ist die Entfernung von Zunder aufgrund der Faltengeometrie schwieriger als bei einem flachen Blech. Unsere Produktionslinien nutzen automatisierte Reinigungs- und Beizbäder, sodass die Behandlung die gesamte Innen- und Außenfläche erreicht und nicht nur die Bereiche, die für eine Drahtbürste zugänglich sind.

Spezifizierung von geschweißtem Edelstahl für praktische Anwendungen

Der beste Weg, das Risiko von Schweißkorrosion zu reduzieren, besteht darin, die Legierung und die Teilegeometrie an die tatsächliche Installationsumgebung anzupassen. Ein Allzweck-Faltenbalg aus 304 kann trockene Wasser- oder Gasleitungen in Innenräumen versorgen, aber Küstenluft, Schwimmbäder und Industrieküchen erhöhen den Chloridgehalt. In diesen Fällen ist 316L die sicherere Wahl.

Wählen Sie die richtige Legierung für die Schweißumgebung

Beim Anschluss eines Gasgerätes in der Küche ist der Schlauch Dampf, Reinigungsmitteln und örtlicher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Ein gewellter, flexibler Erdgasschlauch aus 316L mit Schutzhülle bietet sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch mechanischen Schutz. Aus diesem Grund empfehlen wir einen höheren Molybdängehalt, wenn der Installationsort in der Nähe des Meeres oder in einem Gastronomiebereich mit hoher Luftfeuchtigkeit liegt.

Flexibler Wellschlauch aus 316L-Erdgas für den Einsatz in der Küche Dieser gewellte 316L-Gasschlauch mit Edelstahlgehäuse und Gummiinnenrohr widersteht Korrosion und mechanischer Beanspruchung und eignet sich daher für feuchte Küchenumgebungen in der Nähe des Meeres. Produkt anzeigen →

Wählen Sie die Struktur, die Spannungskonzentrationen vermeidet

Eine Balgform verteilt Bewegung und Wärmeausdehnung auf viele kleine Windungen, anstatt die Verformung in eine kurze Schweißnaht zu zwingen. Die Balgwand selbst muss intakt sein, aber die Geometrie reduziert die lokale Spannung, die zu Spannungsrisskorrosion führen kann. Wenn für die Anwendung eine flammhemmende Anforderung besteht, sollte die äußere Abdeckung auch für Biegung und Hitze ausgelegt sein. Für diese Kombination wurde unser flammhemmender Gaswellschlauch mit einer Struktur entwickelt, die den Edelstahlkern schützt und die Außenschicht bei normalen Gerätebewegungen stabil hält.

Flammhemmender Wellschlauch aus Edelstahl für Gas Dieser flammhemmende gewellte Gasschlauch verfügt über eine gelbe PVC-Beschichtung, die Feuer, UV-Strahlung und Verschleiß widersteht und eine sichere und dauerhafte Gaszufuhr in anspruchsvollen Anwendungen gewährleistet. Produkt anzeigen →

Überprüfen Sie den Oberflächenzustand für Warm- und Kaltwasserkreisläufe

Warm- und Kaltwasserkreisläufe führen zu Sauerstoff, Temperaturschwankungen und in manchen Regionen zu gelöstem Chlorid. Ein Leck in einem Warmwasserbereiteranschluss ist nicht nur ein Wartungsproblem: Es kann auch zu Schäden an der Anlage unterhalb der Fehlerstelle führen. Eine bewährte Methode zum Schutz der Verbindung ist die Verwendung einer flexiblen Edelstahlverbindung mit einer per Schraubenschlüssel verstellbaren Verbindung und einer vollständig gebeizten und passivierten Oberfläche. Zu diesem Zweck stellen wir das Edelstahl-Wellrohr mit Schraubenschlüssel her und es ist eine häufige Wahl für Retrofit- und OEM-Projekte. Edelstahlbälge bieten außerdem eine lange Lebensdauer, wodurch die Umweltbelastung durch wiederholten Austausch verringert wird, wie in erläutert Dieser Überblick über die Umweltvorteile von Edelstahlbälgen .

Wellrohr aus Edelstahl 304 mit Schraubenschlüssel Dieses Wellrohr aus Edelstahl 304 widersteht hohen Temperaturen und Drücken, und der mitgelieferte Schraubenschlüssel ermöglicht eine einfache Installation und Wartung, ideal für Warmwassersysteme. Produkt anzeigen →

Das Fazit

Schweißkorrosion in Edelstahl ist das Ergebnis des Zusammenspiels von Hitze, Oberflächenbeschaffenheit und Umgebung. Die praktische Antwort für einen Käufer besteht nicht darin, einfach nach „Edelstahl“ zu fragen. Dabei sind die Legierungssorte, die Schweißbehandlung und die Oberflächenbeschaffenheit anzugeben und im Prüfbericht nachzuweisen. Wenn diese Details konsistent sind, kann die Lebensdauer einer Edelstahlschweißnaht die vom Grundmetall gestellten Erwartungen erfüllen.

Wenn Sie geschweißte gewellte Edelstahlrohre oder Gasschläuche beziehen, fragen Sie den Hersteller nach seinem Beiz- und Passivierungsverfahren und wie er die Wärmeeinflusszone überprüft. Das sind die Fragen, die verhindern, dass die braunen Flecken Monate später auftreten.