Przy spawaniu rur ze stali nierdzewnej liczy się nie tylko lico spoiny – grań wewnątrz rury potrzebuje ochrony przed tlenem, inaczej powstają naloty barwne i odporność na korozję się załamuje. Do tego służy formowanie: zalanie wnętrza rury gazem osłonowym przed spawaniem i w jego trakcie.
Dlaczego naloty barwne to więcej niż optyka
Stal nierdzewna zawdzięcza odporność pasywnej warstwie tlenku chromu. Od około 250 °C warstwa ta pod wpływem tlenu rośnie w sposób niekontrolowany i zubaża leżący pod nią metal w chrom – co widać jako naloty od słomkowożółtego przez brąz po błękit. Im ciemniejsza barwa, tym silniejsze zubożenie w chrom i tym większa podatność strefy na korozję wżerową. W instalacjach farmaceutycznych i półprzewodnikowych obowiązuje więc zwykle: grań metalicznie czysta, najwyżej lekko słomkowa.
Kwestia tlenu resztkowego
Praktyczne wartości orientacyjne: przy 50 ppm O₂ grań większości stali austenitycznych pozostaje bez nalotów, poniżej 20 ppm jest się po bezpiecznej stronie, specyfikacje półprzewodnikowe i farmaceutyczne wymagają często ≤ 10 ppm. Powyżej 200–500 ppm powstają wyraźne przebarwienia. Mierzy się miernikiem tlenu resztkowego na wylocie – nie na wlocie, bo decyduje to, co naprawdę dociera do miejsca spawania.
Czas płukania: liczyć, nie zgadywać
Z powietrza (209 000 ppm O₂) do 20 ppm potrzeba około 9,3 wymiany objętości – przy rurze DN50 o długości 10 m to mniej więcej 20 litrów objętości płukania. Przy 10 l/min gazu oznacza to: formować prawie 20 minut, zanim zapłonie pierwszy łuk. Kto zaczyna po 5 minutach, spawa przy kilku tysiącach ppm. Kalkulator czasu płukania linii gazowych liczy to dla każdej geometrii rury; do kontroli wilgoci w gazie pomaga Kalkulator punkt rosy - ppm (wilgotność gazów).
Jaki gaz formujący?
Argon 4.6 to uniwersał – cięższy od powietrza, wypełnia od dołu. Mieszanki azot-wodór (90/10) są tańsze, a wodór działa redukująco, ale nie nadają się do stali ferrytycznych i duplex (kruchość wodorowa) ani do tytanu. Czysty azot sprawdza się przy stalach austenitycznych, ale jest tabu przy materiałach wrażliwych na azot. W razie wątpliwości: argon.
Najczęstsze błędy formowania
- Za wczesne spawanie: nie odczekano czasu płukania albo nigdy go nie policzono – klasyk
- Za duży przepływ: turbulencja zasysa powietrze przez szczelinę grani; formowanie to łagodny przepływ (5–12 l/min zależnie od przekroju) z lekkim nadciśnieniem, nie dmuchanie
- Za wczesne wyłączenie: płukać dalej, aż spoina ostygnie poniżej ok. 250 °C – inaczej naloty powstają po spawaniu
- Nieszczelne zapory: zapory z papieru i taśmy klejącej zamiast zapór rozpuszczalnych lub komór formowania wpuszczają powietrze
- Pomiar O₂ w złym miejscu: zawsze na wylocie blisko spoiny; spawać dopiero, gdy wartość docelowa jest stabilna
Wniosek
Formowanie to stosowana arytmetyka płukania plus cierpliwość: wyznaczyć objętość, policzyć wymiany, zmierzyć tlen resztkowy, po spawaniu pozostawić przepływ. Kto trzyma się tych czterech punktów, uzyskuje powtarzalnie czyste granie – i oszczędza sobie trawienia albo w najgorszym razie wycinania spoiny.
