RVS lassen met TIG: warmte, aanloopkleuren en corrosie
Warmte beslist over een rups in rvs: kristalcorrosie, aanloopkleuren, toevoegmateriaal, wortelbescherming en duplex — en waarom de getallen regeren.
Roestvast staal is niet moeilijk te lassen. Moeilijk is het te lassen en roestvast te houden — en vrijwel elke fout die telt komt neer op dezelfde grootheid: hoeveel warmte erin ging en hoe lang het metaal erover deed om die weer kwijt te raken.
Wat rvs roestvast maakt
De corrosievastheid komt niet uit het materiaal zelf. Ze komt uit een passieve laag chroomoxide, enkele atomen dik, die zich aan het oppervlak vormt en zich na een kras vanzelf herstelt — zolang er in het metaal eronder genoeg vrij chroom zit.
Alles op deze pagina dient om die laag te beschermen of achteraf te herstellen.
Kristalcorrosie: de fout die u niet ziet
Blijft austenitisch rvs tussen ongeveer 425–815 °C, dan verbindt chroom zich met koolstof tot chroomcarbiden die op de korrelgrenzen uitscheiden. Het carbide zelf is niet het probleem. Het probleem is wat het meeneemt: het metaal direct naast de korrelgrens blijft verarmd aan chroom achter, en verarmd metaal kan de passieve laag niet meer opbouwen.
Het onderdeel ziet er nog steeds uit als rvs. In bedrijf corrodeert het langs de korrelgrenzen — interkristallijne corrosie, in de werkplaats kristalcorrosie genoemd — en dat gebeurt onzichtbaar, van binnenuit.
Twee verweermiddelen, en goede praktijk gebruikt ze allebei:
- Laagkoolstofkwaliteiten. 1.4307 (304L) en 1.4404 (316L) begrenzen het koolstofgehalte op 0,03 %, zodat er te weinig overblijft om noemenswaardig carbide te vormen. Gestabiliseerde kwaliteiten als 1.4541 (321) en 1.4550 (347) lossen het anders op: titaan of niobium binden de koolstof eerst.
- Lage warmte-inbreng. Kristalcorrosie is een functie van temperatuur en tijd. Hoe korter de warmte-beïnvloede zone in dat gebied verblijft, hoe minder carbide er ontstaat — daarom tellen lassnelheid en warmte-inbreng hier zwaarder dan de handvoering.
Aanloopkleuren: de fout die u wel ziet
De kleuren naast een rvs-rups zijn de dikker wordende oxidelaag. Ze laten zich lezen als een temperatuurverslag:
| Kleur | Ongeveer | Betekenis |
|---|---|---|
| Zilverachtig, lichtstro | het laagst | Laag in wezen ongeschonden |
| Stro tot goud | matig | Verdikte laag, chroom nog toereikend |
| Brons tot violet | hoger | Laag veranderd, chroom eronder verarmd |
| Blauw tot grijs, zwarte huid | het hoogst | Sterke oxidatie, duidelijke verarming |
Verkleurd metaal corrodeert eerder dan het metaal ernaast. Bij sierwerk is dat een kwestie van uiterlijk. Bij een farmaceutische leiding, een warmtewisselaar of een offshore-verdeler is het een gebrek, en de specificatie zegt dat ook.
Twee manieren om ermee om te gaan: voorkomen met wortelbescherming en lage warmte-inbreng, of achteraf verwijderen — beitspasta, elektrolytisch polijsten of mechanisch reinigen met een borstel die nooit koolstofstaal heeft geraakt. Verwijderen is trager, werkt met agressieve chemie en kost over een lange naad meer dan de warmte meteen goed te sturen.
De wortel beschermen
Een doorgelaste verbinding stelt de wortel bloot aan wat erachter zit. Onbeschermd oxideert die tot een ruwe, donkere, korrelige huid — sugaring — die geen enkele techniek aan de dekzijde herstelt, die in een gesloten buis niet bereikbaar is en die de hele levensduur van het onderdeel een corrosieplek blijft.
Er wordt met argon beschermd, en de lucht moet vóór het ontsteken verdreven zijn. De gebruikelijke doelwaarde voor rvs ligt onder ongeveer 50 ppm restzuurstof; een meter verslaat elke schatting. Het beschermde volume houdt u klein met afsluiters in plaats van een hele leiding te vullen. De gids over beschermgas behandelt het detail.
Vervorming: twee getallen die verrassen
Austenitisch rvs gedraagt zich op twee punten anders dan koolstofstaal, en beide trekken dezelfde kant op:
- De warmte-uitzetting is ongeveer 50 % groter. Dezelfde warmte beweegt het werkstuk verder.
- De warmtegeleiding bedraagt ongeveer een derde. De warmte vloeit niet weg, ze hoopt zich op bij de naad.
Meer uitzetting bij minder afvoer betekent merkbaar meer vervorming bij dezelfde rups. Vaker hechten dan bij koolstofstaal nodig is, de tussenlaagtemperatuur laag houden — doorgaans onder 150 °C, tenzij de procedure anders zegt — en op dunne plaat met een badsteun of koperen onderlegger werken.
Toevoegmateriaal
In Europa wordt besteld volgens EN ISO 14343; de AWS-aanduidingen staan ernaast omdat ze in internationale documenten opduiken.
| Basismateriaal | EN ISO | AWS | Opmerking |
|---|---|---|---|
| 1.4301 / 1.4307 (304, 304L) | W 19 9 L | 308L | De austenitische standaardcombinatie |
| 1.4401 / 1.4404 (316, 316L) | W 19 12 3 L | 316L | Behoudt het molybdeen tegen putcorrosie |
| Rvs aan koolstofstaal | W 23 12 L | 309L | Verdraagt opmenging zonder te verbrossen |
| Duplex 1.4462 (2205) | W 22 9 3 N L | 2209 | Meer nikkel om de ferriet in de rups te balanceren |
| 1.4541 / 1.4550 (321, 347) | W 19 9 Nb | 347 | Behoudt het stabiliserende element |
De L is doorslaggevend. Kwaliteiten zonder L bevatten genoeg koolstof om kristalcorrosie te veroorzaken; het zijn de laagkoolstofvarianten die actuele procedures voorschrijven, en het sterkteverschil is voor de verbinding verwaarloosbaar.
Duplex is een ander probleem
Duplex — 1.4462 (2205) en de superduplexkwaliteiten — bestaat ongeveer half uit austeniet en half uit ferriet, en dat evenwicht geeft het tegelijk sterkte en weerstand tegen chloriden. Lassen verstoort het in beide richtingen:
- Met te weinig warmte koelt de rups te snel af om het austeniet te laten terugkomen. De verbinding blijft ferrietrijk, hard en te weinig taai.
- Met te veel warmte scheiden intermetallische fasen uit — waaronder sigma — en verdwijnt de corrosievastheid waarvoor de legering gekocht is.
Duplex is dus geen materiaal van de regel zo koud mogelijk. Het heeft een venster voor de warmte-inbreng, meestal genoemd tussen 0,5–2,5 kJ/mm, en de gekwalificeerde procedure legt dat vast. Het wortelgas krijgt vaak een kleine stikstoftoevoeging zodat de wortel het zijne behoudt, en de tussenlaagtemperatuur is streng begrensd.
Als er één materiaal is waarbij de WPS geen formaliteit is, dan dit.
Orde in de werkplaats
- Eigen borstels en slijpmiddelen. Alles wat koolstofstaal heeft geraakt drukt ijzerdeeltjes in, die roesten en putcorrosie zaaien. Het is de meest voorkomende oorzaak van rvs dat toch geroest is.
- Apart opslaan. Geen rvs op dezelfde bank laten liggen waar koolstofstaal wordt gesneden.
- Vooraf reinigen, niet achteraf. Eerst ontvetten: een vettig oppervlak borstelen drukt het vet het metaal in.
Waarom warmte-inbreng het hele argument is
Bij het herlezen van de fouten hierboven valt het patroon zonder moeite op. Kristalcorrosie is tijd bij temperatuur. Aanloopkleur is maximumtemperatuur. Vervorming is totale energie. Duplex is een venster voor de warmte-inbreng. Geen ervan is een kwestie van handvaardigheid.
Daarom weegt het proces bij rvs zwaarder dan bij de meeste materialen, en daar voert TIG met hete draad zijn pleidooi. Het toevoegmateriaal mechanisch en voorverwarmd aanvoeren betekent dat de boog geen koude draad hoeft te smelten, zodat dezelfde verbinding bij een aanzienlijk hogere lassnelheid gevuld wordt — en minder tijd op één plek is minder warmte in het werkstuk. TIP TIG levert de laagste warmte-inbreng van alle draadprocessen, wat zich bij rvs rechtstreeks vertaalt in minder tijd in het kristalcorrosiegebied, minder aanloopkleur om te verwijderen en minder vervorming om te corrigeren.
Het praktische bewijs ligt in gekeurd werk: bij subsea-leidingwerk met Inconel-bekleding aan de binnenzijde voor CNOOC, waar conventioneel TIG te traag was en gepulseerd MIG de kwaliteit niet hield, luidde de eis 100 % radiografie zonder reparaties — de volledige casus staat hier. De gids over metalen en legeringen laat zien waar dezelfde redenering opgaat.
Kort samengevat
Rvs last makkelijk en verliest zijn corrosievastheid even makkelijk, en beide hangen aan de warmte. Laagkoolstoftoevoeg passend bij het basismateriaal, wortelbescherming bij elke doorgelaste wortel, een lage tussenlaagtemperatuur en aanloopkleur behandeld als gebrek, niet als afwerking. Duplex heeft zijn warmte-inbreng binnen een venster nodig, niet simpelweg laag. En koolstofstalen borstels blijven aan de andere kant van de werkplaats.