Tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile

L'acciaio inossidabile è un materiale fondamentale in numerosi settori industriali. Senza di esso, l'industria lattiero-casearia, alimentare e delle bevande avrebbe grandi difficoltà a garantire la sicurezza degli alimenti durante la produzione in quantità industriali. Allo stesso modo, l'industria chimica e biofarmaceutica troverebbero impossibile, o quantomeno antieconomico, operare come fanno attualmente. L'acciaio inossidabile è un materiale essenziale e, per molti versi, un esempio concreto di materiale meraviglioso.

Non dovrebbe sorprendere che esistano molti tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile. Un materiale che trova impiego in ogni ambito, dalle corone dentali ai razzi, trova anche un impiego altrettanto vasto nell'industria. Di conseguenza, la necessità di saldare l'acciaio inossidabile ha dato origine a una pletora di tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile.

I tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile

L'acciaio inossidabile è notoriamente soggetto a distorsioni dovute al calore durante la saldatura. Questo è un problema più grande quando si ha a che fare con materiali con pareti sottili o materiali in cui l'allineamento è particolarmente importante, come la saldatura di tubi in acciaio inossidabile . Alcuni tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile attenuano questo problema riducendo al minimo l'apporto termico, ma lo fanno a scapito della velocità. Questi processi diventano proibitivi nella saldatura di materiali con pareti spesse, poiché allungano i tempi di completamento. Altri consentono di saldare rapidamente l'acciaio inossidabile a pareti spesse, ma non possono essere utilizzati su materiali a pareti sottili. Una panoramica di questi diversi processi è riportata nella tabella sottostante.

A complicare ulteriormente la scelta dei tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile c'è il fatto che esistono diversi tipi di acciaio inossidabile, ognuno con le proprie proprietà. Nella maggior parte delle applicazioni quotidiane, le differenze nell'acciaio inossidabile dovute a queste proprietà sono in gran parte irrilevanti. Tuttavia, nelle saldature ad altissima specifica per settori quali petrolchimico, biofarmaceutico e produzione di energia termica, queste proprietà uniche e il modo in cui reagiscono ai diversi tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile possono avere grande importanza.

Saldatura di diversi tipi di acciaio inossidabile

Le diverse leghe, come 316 L, 316 o 304, sono abbastanza conosciute. Meno comune è la conoscenza delle differenze tra acciai inossidabili ferritici e austenitici o tra ferritici, austenitici e martensitici . Di seguito è riportata una panoramica del funzionamento di questi diversi tipi di acciaio inossidabile.

Acciaio inossidabile ferritico

• Composto prevalentemente dalla fase ferritica, che presenta una struttura cristallina cubica a corpo centrato.
• Magnetico in tutte le condizioni, il che può rappresentare un vantaggio o uno svantaggio a seconda della Classe di applicazione.
• Offre una buona resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti ossidanti.
• Non è duttile come l'acciaio inossidabile austenitico, il che ne limita la formabilità e la saldabilità.

Acciaio inossidabile austenitico

• Composto prevalentemente dalla fase austenitica, che presenta una struttura cristallina cubica a facce centrate.
• Non magnetico allo stato ricotto (rammollito), ma si può osservare una certa risposta magnetica quando viene lavorato a freddo o saldato.
• Contenuto di carbonio relativamente basso, in genere inferiore allo 0,08%.
• Eccellente resistenza alla corrosione, in particolare in ambienti acidi e clorurati.
• L'elevata duttilità e l'eccellente formabilità lo rendono adatto a un'ampia gamma di applicazioni.

Acciaio inossidabile martensitico

• Ha una struttura cristallina martensitica caratterizzata da elevata durezza e resistenza.
• Magnetico in tutte le condizioni grazie al ferro e alla fase martensitica.
• Buona resistenza alla corrosione, ma non resistente quanto gli acciai inossidabili ferritici o austenitici.
• L'elevato contenuto di carbonio e lo stato martensitico consentono durezza e resistenza all'usura, ma riducono la duttilità.
• Gli acciai inossidabili martensitici sono deliberatamente trattati solo a livello superficiale per resistere all'usura e alla corrosione, ma mantengono la duttilità nel resto del pezzo.

Nella scelta del processo di saldatura e dei materiali di apporto utilizzati durante la saldatura, è necessario tenere conto delle diverse proprietà di questi metalli. La scelta dell'unità elettrodo in acciaio inossidabile per la saldatura SMAW deve tenere conto sia della posizione della saldatura sia del fatto che il pezzo da lavorare sarà ferritico o austenitico. Anche il posizionamento della saldatura gioca un ruolo fondamentale nella scelta del materiale di riempimento, poiché elementi come il silicio nel materiale di riempimento possono migliorare il flusso, consentendo una maggiore penetrazione nel piano ma interferendo eventualmente con la fusione nelle posizioni verticale e sopraelevata.

I processi di saldatura ad arco con protezione di gas come GTAW e GMAW possono presentare queste interazioni. Tuttavia, in una certa misura, vengono ridotti perché la rimozione dei flussi schermanti elimina alcune delle potenziali interazioni chimiche tra l'acciaio inossidabile e altri elementi.

Tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile GMAW e GTAW

Sia la saldatura GMAW che quella GTAW consentono di avviare e mantenere gli archi a tensioni inferiori rispetto ad altri processi di saldatura. Ciò riduce al minimo la distorsione dovuta al calore. Grazie alla schermatura tramite gas, anche le interazioni chimiche risultano ridotte. Si tratta di vantaggi significativi nel garantire saldature uniformi e ottenere risultati costanti in modo affidabile.

Tuttavia, non sono privi di svantaggi. La saldatura GMAW può presentare problemi di fusione e penetrazione. La tecnica GTAW garantisce saldature di alta qualità con una fusione eccellente sotto tutti gli aspetti. Come già accennato, però, si tratta di un processo molto lento, a patto che sia disponibile un operatore esperto. La tecnica GTAW prevede standard molto elevati per la qualificazione e la certificazione delle saldature accettabili.

Esistono però delle soluzioni disponibili per il GTAW. L'automazione ha consentito di realizzare saldature di gran lunga superiori a quelle che anche le saldatrici manuali più esperte possono realizzare in tempi più brevi. La saldatura GTAW a filo caldo, che preriscalda il materiale di riempimento prima che entri nel bagno di fusione, aumenta la velocità di deposizione e di saldatura in generale, sebbene sia comunque un processo relativamente lento rispetto ad altri tipi di saldatura. Una passata di radice GTAW combinata con passate di estremità GMAW può fornire la combinazione ottimale di tipi di saldatura dell'acciaio inossidabile, producendo saldature di alta qualità a velocità.

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