Czyszczenie spoiny stali nierdzewnej: Porównanie trzech sprawdzonych metod

Dlaczego należy dokładnie czyścić spoiny stali nierdzewnej po spawaniu TIG? Przemawiają za tym dwa przekonujące argumenty. Po pierwsze: po prostu wyglądają wtedy lepiej. A po drugie, i to jest ten ważniejszy powód: dobrze oczyszczona spoina jest mniej podatna na korozję, czyli rozkład stali nierdzewnej w dłuższym okresie. Nasuwa się tylko jeszcze pytanie: w jaki sposób najlepiej uwolnić spoiny TIG od przebarwień?

Zasadniczo istnieją trzy sprawdzone metody usuwania przebarwień z powierzchni spoiny TIG na stali nierdzewnej:

1. Metoda chemiczna — za pomocą żrącego roztworu do wytrawiania składającego się z kwasu fluorowodorowego, azotowego i siarkowego
2. Metoda mechaniczna — ręczne szczotkowanie, przykładowo szczotką drucianą ze stali nierdzewnej, wirującymi szczotkami z tworzywa sztucznego lub ścierkami z włókniny ściernej.
3. Metoda elektrochemiczna — za pomocą prądu elektrycznego i ciekłego elektrolitu

Wszystkie trzy metody są przydatne do określonych celów — i wszystkie działają przynajmniej generalnie na tej samej zasadzie: przywracają warstwę pasywną zniszczoną podczas spawania pod wpływem wysokiej temperatury łuku spawalniczego. Aby lepiej zrozumieć, co wtedy dokładnie się dzieje, warto zajrzeć pod powierzchnię stali nierdzewnej.

Spoina TIG stali nierdzewnej przed i po czyszczeniu:

Niech żyje warstwa pasywna!

Stal nierdzewna — zwana także stalą Niro, stalą chromowo-niklową, stalą Inox lub stalą szlachetną — z reguły zawiera ponad 12,5% chromu i mniej niż 1,2% węgla. Gdy zawarty w stali nierdzewnej chrom zetknie się z tlenem, powstaje cienka warstwa tlenku chromu, zwana także warstwą pasywną. Ten zabieg pasywacji zapobiega utlenianiu, czyli korozji. Zatem to właśnie warstwie pasywnej stal nierdzewna zawdzięcza swoją najważniejszą cechę.

Warstwę pasywną stali nierdzewnej jest bardzo trudno zniszczyć. Chyba że trafi ją rozgrzany do 10 000 stopni łuk spawalniczy systemu spawania TIG, bezpośrednio po czym zostanie wystawiona na działanie tlenu z atmosfery. Wtedy powstają typowe przebarwienia będące oznaką braku warstwy pasywnej w danym miejscu.

Otwarte wrota dla rdzy

Tekstura przebarwionych powierzchni stali nierdzewnej jest bardziej szorstka, przez co podatna na korozję. Inaczej mówiąc: generalnie odporna na rdzę stal nierdzewna w miejscach, gdzie warstwa pasywna została zniszczona, może zacząć rdzewieć. A stamtąd rdza rozprzestrzeni się dalej po stali. W dodatku szorstkie powierzchnie przebarwień stanowią świetną kryjówkę dla bakterii, co jest problematyczne zwłaszcza w zastosowaniach, w których są wymagane najwyższe standardy higieny: jak ochrona zdrowia czy przetwórstwo spożywcze.

Ale która z trzech metod czyszczenia spoin stali nierdzewnej jest najlepsza? Aby na to odpowiedzieć, przyjrzyjmy się najpierw czym różnią się od siebie te trzy metody.

Czyszczenie chemiczne spoin stali nierdzewnej: wytrawianie

Jeśli ktoś chce chemicznie czyścić spoiny stali nierdzewnej, potrzebuje przede wszystkim jednego: mnóstwa chemii. Preparaty do wytrawiania w formie płynu lub pasty zawierają mieszaninę kwasu fluorowodorowego, azotowego i siarkowego. Spoiny TIG mogą być nimi spryskiwane, smarowane nimi przy użyciu pędzla lub w nich zanurzane. Gdy roztwór usunie przebarwienie, w drugim kroku po pewnym czasie powstaje nowa warstwa pasywna. Wtedy wytrawione miejsca zostaną ponownie zabezpieczone przed korozją.

Istotną zaletą wytrawiania jest dokładność. W przemyśle ważne jest także to, że w kąpielach wytrawiających można czyścić także większe powierzchnie ze stali nierdzewnej albo większą liczbę spoin równocześnie.

Sporą wadą chemicznego czyszczenia spoiny jest jednak zagrożenie, jakie roztwór wytrawiający stwarza dla ludzi i środowiska: roztwór może spowodować obrażenia skóry, oczu i dróg oddechowych, a także trwale uszkodzić inne organy. Przekłada się to na wysokie koszty dodatkowe, powstające w związku z koniecznością zapewnienia bezpieczeństwa pracy i poprawnej utylizacji roztworu wytrawiającego.

Czyszczenie mechaniczne spoin stali nierdzewnej

Spoiny stali nierdzewnej można także czyścić mechanicznie, przykładowo za pomocą szczotek drucianych ze stali nierdzewnej, wirujących szczotek z tworzywa sztucznego nakładanych na wiertarko-wkrętarkę lub wkrętarkę akumulatorową albo po prostu ścierek z włókniny ściernej. Wymaga to jednak prawie zawsze użycia sporej siły fizycznej. Istotną zaletą czyszczenia mechanicznego są stosunkowo niskie koszty zakupu urządzeń i używanych materiałów pomocniczych.

Z drugiej jednak strony usuwanie przebarwień za pomocą szczotek i ścierek jest dość czasochłonne. Ponadto w trakcie szczotkowania na spoinach TIG i materiale podstawowym mogą powstać nieładne rysy, zwłaszcza jeśli wykonuje je osoba niewyćwiczona. Najważniejszym argumentem przeciwko mechanicznemu czyszczeniu spoiny jest jednak to, że nie jest w stanie dotrzeć do wszystkich miejsc — czyli nie chroni całkowicie przed korozją.

Podobnie jak w przypadku wytrawiania warstwa pasywna regeneruje się dopiero po pewnym czasie od mechanicznego usunięcia przebarwienia ze spoiny. Ta metoda jest stosowana przede wszystkim przez majsterkowiczów i małe przedsiębiorstwa, które tylko rzadko czyszczą spoiny na stali nierdzewnej.

Czyszczenie elektrochemiczne spoin stali nierdzewnej: profesjonalne urządzenia do czyszczenia spoin

Urządzenia do czyszczenia spoin stali nierdzewnej to urządzenia, które szybko, dokładnie i niezawodnie czyszczą spoiny stali nierdzewnej. Do czyszczenia elektrochemicznego spoiny stali nierdzewnej potrzebny jest oprócz specjalnego urządzenia ciekły elektrolit i zwykły prąd przemienny. Zabieg polega na nanoszeniu ciekłego elektrolitu na wymagające czyszczenia spoiny TIG lub powierzchnie stali nierdzewnej.

Dalszy proces czyszczenia elektrochemicznego spoin stali nierdzewnej przebiega podobnie jak spawanie: element zawierający czyszczoną spoinę łączy się przewodem masy z urządzeniem do czyszczenia. Do bieguna dodatniego urządzenia do czyszczenia spoin podłącza się natomiast pędzel z włókien węglowych lub czyścik i przeciera nim zwilżoną ciekłym elektrolitem spoinę. Większość pracy wykonuje prąd przemienny o polaryzacji na przemian katodowej i anodowej. W ten sposób przebarwienia są usuwane bez modyfikowania lub uszkadzania powierzchni stali nierdzewnej.

Ponadto podczas parowania ciekłego elektrolitu wydziela się tlen, który natychmiast wchodzi w reakcję z zawartym w stali nierdzewnej chromem, tworząc ochronną warstwę pasywną. Czyszczenie i odbudowa warstwy pasywnej — pasywacja — dokonują się zatem w trakcie tego samego kroku roboczego. Inaczej niż w przypadku wytrawiania czy mechanicznego czyszczenia spoiny nie jest konieczne czekanie, aż warstwa pasywna powoli utworzy się sama.

Proces czyszczenia elektrochemicznego spoin TIG przy użyciu specjalnego urządzenia pokazany jest także w filmie o nowym urządzeniu do czyszczenia spoin MagicCleaner 150 lub 300 (wkleić oba filmy):

Czyszczenie spoiny: która metoda jest najlepsza?

Każda z trzech wymienionych metod ma swoje zastosowanie:

Chemiczne czyszczenie spoiny /wytrawianie przydaje się w pewnych usystematyzowanych procesach produkcyjnych. Wada tej metody: szkodliwość roztworu wytrawiającego dla ludzi i środowiska oraz powstające z tego powodu koszty.

Zaletą mechanicznego czyszczenia spoiny są niskie koszty zakupu szczotek ze stali nierdzewnej lub ścierek. Wada: jest to zabieg czasochłonny nie zawsze w stu procentach skuteczny.

Czyszczenie elektrochemiczne spoin stali nierdzewnej jest szybkie, łatwe, a przede wszystkim dokładne — i nie musi być wykonywane w zamkniętym pomieszczeniu. W trakcie jednego kroku roboczego następuje usunięcie przebarwień i pasywacja. Decydujące jest posiadanie odpowiedniego urządzenia do czyszczenie spoin.

Co składa się na dobre urządzenie do czyszczenia spoin stali nierdzewnej? 

Osoby zainteresowane profesjonalnym elektrochemicznym urządzeniem do czyszczenia spoin powinny w wyborze sprzętu kierować się istotnymi kryteriami jakości:

• Ugruntowane know-how dostawcy w materii spawalnictwa
• Prosta, intuicyjna obsługa
• Szybkie przygotowanie do pracy
• Oszczędne stosowanie ciekłego elektrolitu / proste i precyzyjne dozowanie
• Niskie zużycie energii
• Mocna obudowa, jak najniższa masa
• Wysokiej jakości akcesoria umożliwiające szeroki zakres zastosowania
• Łatwo lub lokalnie dostępna sieć dystrybucji i serwisu

W lutym 2022 r. firma Fronius wprowadziła na rynek wielofunkcyjne modele MagicCleaner 150 i MagicCleaner 300 reprezentujące nową generację urządzeń do elektrochemicznego czyszczenia spoin stali nierdzewnej.

Oprócz czyszczenia i pasywacji spoin stali nierdzewnej nowe urządzenia MagicCleaner nadają się również do polerowania i drukowania. Proces polerowania po czyszczeniu zapewnia równomierny połysk powierzchni stali nierdzewnej. Z kolei funkcja drukowania pozwala na wykonywanie trwałych napisów na powierzchni stali nierdzewnej — jako prosty zamiennik naklejek lub grawerowania laserowego.

Więcej informacji o nowych urządzeniach MagicCleaner na stronie https://www.fronius.com/magiccleaner