Blog Ko Buijs - De thermische spot
Er was een vervelend corrosieprobleem ontstaan bij een Nederlands bedrijf dat apparatuur maakt voor de verwerking van vleeswaren. Een klant van hen in Canada had een grote partij hamcassettes afgekeurd. Deze cassettes waren vervaardigd van het roestvast staaltype AISI304. In deze cassettes werden hammen gevormd. Omwille van de hygiëne werden deze producten zeer regelmatig gereinigd en gedesinfecteerd met allerlei chemische middelen. De gebruikte middelen hiervoor konden in principe geen schade aan het betreffende roestvast staal bewerkstelligen. Dit bleek dan ook wel het geval te zijn geweest, echter op één plekje na, dat na een relatief kortstondig gebruik een behoorlijke roestvorming vertoonde.
Door Ko Buijs - Innomet Consultancy BV
Uiteraard was dit niet acceptabel voor de klant en men stuurde vele honderden cassettes terug hetgeen een enorme financiële strop dreigde te worden voor dit bedrijf. De vraag was aan mij was dus hoe deze plaatselijke corrosie was ontstaan en wat men eraan kon doen om dergelijke roestvorming in de toekomst te voorkomen. Ook vroeg men zich af of deze cassettes nog te redden waren met een bepaalde behandeling.De cassettes waren opgebouwd vanuit roestvast staal plaatmateriaal. Aan de uiteinden werden de cassettes versterkt met een dunne strip zodat er T-vormige lassen ontstonden op de langsnaadlas en de dwarslas, die rondom tussen de cassette en de strip was gelegd. Precies op de kruising was de corrosie ontstaan, zoals op onderstaande afbeelding is te zien. De vraag was dus wat de oorzaak zou kunnen zijn van deze lokale corrosie.
(Roestvorming c.q. thermische spot op de kruislas (foto Innomet Consultancy b.v.)
Het was voor mij al heel snel duidelijk dat het roestplekje een zogenaamde thermische spot betrof, nadat ik het opgevraagde materiaalcertificaat had ingezien. Roestvast staal met een relatief hoog koolstofgehalte, zoals AISI304 en 316, scheiden chroomcarbiden uit als het materiaal te lang in het sensitieve gebied blijft. In het TTT-diagram (tijd, transformatie en temperatuurdiagram) ziet men een neusvorm die ontstaat aan de onderkant door een te lage diffusiesnelheid van atomen en aan de bovenkant door een voldoende oplossend vermogen van chroomcarbiden in de matrix. Dat betekent dat juist in het tussengebied chroomcarbiden zullen ontstaan. Chroomcarbiden onttrekken chroom aan de matrix zodat zelfs lokaal het ‘vrije’ chroomgehalte onder de 12% kan komen waardoor het materiaal plaatselijk zijn passiviteit verliest en gaat roesten. Bij dunne plaat heeft men normaal gesproken bij AISI304 en 316 geen last van deze ongewenste uitscheidingen omdat de afkoeling dusdanig snel gaat, dat men niet door deze 'neus' gaat. In het geval van de hamcassette was de eerst gelegde las nog niet afgekoeld waardoor de kruislas te lang heet was gebleven met alle gevolgen van dien. Het relatief slechte warmtegeleidingsvermogen van austenitisch roestvast staal doet dan ook nog een behoorlijke ‘duit in de zak’. Op de onderstaande afbeelding zijn deze TTT-curves te zien. Dit worden ook wel de sensitiveringscurven genoemd. De schuin opgestelde lijnen stellen de afkoeling voor. Gedurende de tijd dat deze lijn de ‘neus’ van de curve doorloopt, zullen er chroomcarbiden in de matrix ontstaan. Dat wordt verder duidelijk gemaakt door het korte rode lijntje. Bij AISI304L en 316L is de ‘neus’ dermate naar rechts opgeschoven dat er normaal gesproken geen chroomcarbiden meer kunnen ontstaan.
(TTT-curven van austenitisch roestvast staal met verschillende koolstofgehalten).
Dit probleem kan voorkomen worden door gefaseerd te lassen met voldoende afkoeling tussen de twee lasbewegingen. Op deze wijze is er geen tijd om die gevreesde chroomcarbiden te laten ontstaan. Ook kan men dit probleem vermijden door het gebruik van een laag koolstofhoudend roestvast staal zoals AISI 304L of 316L. Dan is er in principe geen voldoende koolstof in het materiaal aanwezig om chroomcarbiden te vormen. Het betreffende bedrijf heeft voor het laatste gekozen met een goed resultaat. Het was overigens niet nodig om de bestaande cassettes te verschrotten want deze waren m.b.v. oplossend gloeien en afschrikken ook weer afdoende corrosiebestendig te maken. Men weet nu wat men in de toekomst moet doen om thermische spots te voorkomen. Dus voortaan gewoon een laag houdend type roestvast staal toepassen.
