Lasbaarheid van roestvast staal: grip op kwaliteit en corrosiebestendigheid
Roestvast staal (RVS) wordt gewaardeerd om zijn corrosiebestendigheid en fraaie afwerking. Tijdens het lassen kunnen de eigenschappen van het materiaal echter veranderen. Een betrouwbare verbinding vraagt daarom om kennis van de RVS-soort, een passende lasprocedure en een zorgvuldige afwerking. Zo zorg je dat de verbinding zowel mechanisch als in de gebruiksomgeving aan de eisen voldoet.
Wat bepaalt de lasbaarheid van RVS?
Bij lassen ontstaat metallische continuïteit: twee onderdelen worden via het metaal met elkaar verbonden. De kwaliteit van die verbinding hangt onder meer af van de materiaalsamenstelling, het toevoegmateriaal en de warmtehuishouding.
Scheuren, poriën, insluitingen, bindingsfouten en onvoldoende doorlassing kunnen de verbinding verzwakken. Bij RVS komt daar een belangrijk aandachtspunt bij: het behoud van de corrosiebestendigheid. Een las die er netjes uitziet, voldoet dus niet automatisch aan alle eisen.
Verschillende RVS-soorten, verschillend lasgedrag
RVS wordt aangeduid met een materiaalnaam op basis van de chemische samenstelling, een Europees materiaalnummer of een gangbare Amerikaanse aanduiding, zoals 304L of 316L.
Een naam als X2CrNi18-9 geeft informatie over de samenstelling. De X staat voor hooggelegeerd staal. Het getal erachter geeft het nominale koolstofgehalte vermenigvuldigd met honderd weer. De overige letters en cijfers verwijzen naar de belangrijkste legeringselementen en hun nominale gehalten.
Voor de laspraktijk is vooral de materiaalstructuur van belang. Veelgebruikte families zijn austenitisch, ferritisch, martensitisch en duplex RVS. Iedere familie reageert anders op opwarming en afkoeling en vraagt daarom om een eigen aanpak.
De beschermlaag behouden en herstellen
RVS dankt zijn corrosiebestendigheid aan een dunne, chroomrijke passieve laag. Op een schoon oppervlak kan deze laag zich bij voldoende zuurstof vanzelf herstellen.
Door de hitte van het lassen kunnen aanloopkleuren ontstaan. Deze wijzen op een verdikte oxidelaag, met daaronder mogelijk een chroomverarmde zone. Dat kan de plaatselijke corrosiebestendigheid verminderen.
Een geschikte nabehandeling verwijdert verontreinigingen, ongewenste oxiden en waar nodig de onderliggende aangetaste oppervlaktelaag. Beitsen en passiveren hebben daarbij verschillende functies: beitsen verwijdert materiaal en oxiden, terwijl passiveren de vorming van de beschermlaag ondersteunt. Alleen passiveren verwijdert geen aanloopkleuren. Ook borstelen is niet voor iedere toepassing voldoende. De vereiste behandeling hangt af van de oppervlakteconditie en de gebruiksomgeving. Euro Inox licht deze verschillen toe.
Welke vormen van corrosie vragen aandacht?
De weerstand tegen corrosie hangt af van de gekozen RVS-kwaliteit, de omgeving en de uitvoering van de constructie. Bij laswerk zijn vooral de volgende vormen relevant:
- Algemene corrosie: aantasting over een groter oppervlak, bijvoorbeeld wanneer de RVS-kwaliteit onvoldoende bestand is tegen het medium.
- Putcorrosie: plaatselijke aantasting die onder meer in chloridehoudende omgevingen kan ontstaan. Een kleine opening aan het oppervlak kan een diepere aantasting verbergen.
- Spleetcorrosie: aantasting in nauwe kieren waar de lokale omstandigheden ongunstig worden. Overlapverbindingen en slecht afgewerkte naden kunnen zulke plekken vormen.
- Galvanische corrosie: aantasting bij elektrisch contact tussen verschillende metalen in een geleidend milieu. Vaak wordt het minder edele metaal aangetast.
- Spanningscorrosie: scheurvorming door een combinatie van een gevoelig materiaal, trekspanning en een specifiek corrosief milieu. Temperatuur speelt daarbij een belangrijke rol.
- Interkristallijne corrosie: aantasting langs korrelgrenzen, bijvoorbeeld door plaatselijke chroomverarming na de vorming van chroomcarbiden tijdens een ongunstige warmtecyclus.
De materiaalkeuze en het ontwerp verdienen daarom evenveel aandacht als het lassen zelf. Vermijd onnodige spleten, houd oppervlakken schoon en stem de RVS-kwaliteit af op de bedrijfsomstandigheden.
De belangrijkste aandachtspunten per RVS-familie
Austenitisch RVS is doorgaans goed lasbaar, maar kan gevoelig zijn voor warmscheuren. Bij veel gangbare kwaliteiten helpt een kleine hoeveelheid ferriet in het lasmetaal om dit risico te beperken. De gewenste samenstelling hangt wel af van de toepassing.
Ferritisch RVS kan door de laswarmte korrelgroei en taaiheidsverlies vertonen. Een beheerste warmte-inbreng helpt deze effecten te beperken.
Martensitisch RVS kan tijdens het afkoelen sterk verharden, waardoor waterstofscheuren kunnen ontstaan. Afhankelijk van de kwaliteit zijn voorwarmen, waterstofbeheersing en een warmtebehandeling na het lassen nodig.
Duplex RVS vraagt om beheersing van de verhouding tussen ferriet en austeniet. Te snelle afkoeling kan te veel ferriet opleveren; een te langzame afkoeling kan ongewenste fasen laten ontstaan. Warmte-inbreng en tussenlaagtemperatuur moeten daarom binnen de voorgeschreven grenzen blijven. TWI beschrijft de verschillen in lasgedrag tussen deze families.
Toevoegmateriaal kiezen
Een geschikt toevoegmateriaal moet aansluiten bij het basismateriaal én de vereiste eigenschappen van de verbinding. Denk aan sterkte, taaiheid, corrosiebestendigheid en bedrijfstemperatuur.
Het Schaeffler-diagram kan helpen om de te verwachten structuur van het lasmetaal te beoordelen op basis van chroom- en nikkelequivalenten. Daarbij telt ook de opmenging met het basismateriaal mee. Het diagram biedt een indicatie en vervangt geen beoordeling van de specifieke materiaalcombinatie of een gekwalificeerde lasprocedure.
Een algemene regel als “kies toevoegmateriaal met mangaan” is daarom onvoldoende. De totale samenstelling en de toepassing bepalen welke keuze passend is.
Schoon werken en de warmte beheersen
Een goede voorbereiding beperkt verontreiniging en maakt de uitvoering beter beheersbaar. Gebruik gereedschap dat uitsluitend voor RVS wordt ingezet en voorkom contact met slijpstof en ijzerdeeltjes van ongelegeerd staal. Verwijder vet, vuil en andere verontreinigingen voordat je begint.
Stem spanning, stroomsterkte en lassnelheid af op de vereiste warmte-inbreng. Bewaak de tussenlaagtemperatuur en kies een lasvolgorde die vervorming en onnodige spanningsopbouw beperkt. Zorg daarnaast voor passende gasbescherming, ook aan de achterzijde wanneer de verbinding dat vereist.
Van materiaalkeuze naar lasprocedure
De gekozen werkwijze leg je vast in de lasmethodebeschrijving, de WPS. Daarin staan de relevante voorwaarden voor het materiaal, het toevoegmateriaal, het lasproces en de uitvoering.
Maak ook duidelijk welke reiniging, oppervlaktebehandeling en eventuele warmtebehandeling nodig zijn. Zo sluiten de voorbereiding, het lassen en de afwerking op elkaar aan. Het resultaat is een verbinding waarvan zowel de mechanische eigenschappen als de corrosiebestendigheid passen bij het beoogde gebruik.