Un serbatoio in 304 saldato, dopo un anno di utilizzo, presenta sui due lati del cordone di saldatura dei solchi di corrosione "a taglio di coltello" — di solito non è un problema di qualità della saldatura, ma di sensibilizzazione: la zona termicamente alterata è rimasta a 450–850℃, lungo i bordi grano si sono precipitati carburi di cromo che hanno consumato il cromo nelle vicinanze, e quella fascia è diventata una "zona povera di cromo".
Giudizio in una frase
La lamiera sottile si raffredda rapidamente durante la saldatura e presenta un basso rischio di sensibilizzazione; la lamiera spessa, la saldatura multistrato e il raffreddamento lento dopo la saldatura presentano un rischio elevato. Per esercizio prolungato a 400–800℃, o contatto con acido nitrico/mezzi contenenti cloruri, o impiego in sistemi ad acqua ultrapura, è obbligatorio usare 304L (oppure 321/347). Il 304 normale di solito va bene per normali componenti strutturali in acqua dolce a temperatura ambiente.
Differenze tra i tre gradi
- 304: carbonio ≤ 0.08%, è il più facilmente soggetto a sensibilizzazione durante la saldatura;
- 304L: carbonio ≤ 0.03%, il carbonio è troppo poco per formare carburi di cromo continui, il rischio di sensibilizzazione è notevolmente ridotto;
- 321 / 347: con aggiunta di titanio o niobio per la stabilizzazione — il carbonio si combina preferenzialmente con titanio/niobio anziché con il cromo. Impiegati in condizioni di esercizio ad alta temperatura (400–800℃).
Nota: il 304L riduce soltanto il rischio, non lo elimina. Con lamiere estremamente spesse, elevato apporto termico e riparazioni multiple, anche il 304L può presentare sensibilizzazione.
Come valutare se il proprio impiego richiede un upgrade
- Spessore della lamiera: ≥6 mm o saldatura multistrato a più passate, la zona termicamente alterata rimane a lungo nell'intervallo di temperatura di sensibilizzazione, si consiglia di usare direttamente 304L;
- Temperatura di esercizio: 400–800℃ prolungati (come scambiatori di calore, sistemi di scarico) → usare 321/347 o 310S; per riscaldamenti brevi e occasionali, il 304L è sufficiente;
- Mezzo: acido nitrico, acqua contenente cloruri, pasta di cellulosa, acqua ultrapura (l'acqua ad alta resistività favorisce la corrosione selettiva delle zone povere di cromo) → sensibile;
- Struttura: se il cordone di saldatura si trova in zone di concentrazione degli sforzi e non è possibile eseguire la solubilizzazione dopo la saldatura, lasciare un margine sul materiale.
Quattro azioni possibili (in ordine crescente di costo)
- Upgrade del materiale: da 304 a 304L, incremento di costo minimo, è il passo con il miglior rapporto qualità-prezzo;
- Controllo dell'apporto termico: bassa corrente, velocità di saldatura elevata, controllo della temperatura tra i passaggi, evitare ampie oscillazioni, ridurre la finestra temporale di sensibilizzazione;
- Solubilizzazione dopo la saldatura: riscaldamento a circa 1050–1100℃ seguito da raffreddamento rapido, per ridisciogliere i carburi di cromo nella matrice. Efficace ma costoso (deformazioni, necessità di trattamento completo), solo per apparecchiature critiche;
- Trattamento superficiale: decapaggio e passivazione del cordone di saldatura e della zona termicamente alterata, per rimuovere lo strato superficiale povero di cromo — rimedio sintomatico, ma sufficiente nella maggior parte delle condizioni di esercizio.
Come verificare
In caso di controversie, eseguire prove di corrosione intergranulare secondo norma (ad esempio metodo acido solforico-solfato di rame, o metodi elettrochimici), non affidarsi all'ispezione visiva. In fase di acquisto, se il progetto lo richiede, specificare nel contratto il metodo di prova e il criterio di accettazione, altrimenti alla consegna ognuno interpreterà a modo suo.
Errori comuni
- Il disegno riporta "304", ma in realtà serve resistenza alla corrosione intergranulare, e lo si scopre solo al collaudo senza riferimenti contrattuali;
- Considerare il 304L una soluzione universale: anche con lamiere spesse ed elevato apporto termico si verifica sensibilizzazione;
- Dopo la saldatura solo molatura senza molatura + passivazione: si rimuove lo strato povero di cromo ma non si ricostruisce il film passivo, la corrosione si verifica comunque;
- Usare 321 ma scegliere il materiale d'apporto sbagliato (occorre un materiale d'apporto stabilizzato corrispondente), rendendo il cordone stesso il punto debole;
- Credere che "se il cordone non ha cricche è conforme": la sensibilizzazione è un problema microstrutturale, invisibile a occhio nudo.
Comunicateci spessore della lamiera, metodo di saldatura, temperatura di esercizio e mezzo, e vi forniremo consigli sulla scelta tra 304 / 304L / 321 e il relativo preventivo, specificando nel contratto la norma di esecuzione e i requisiti di prova — il costo di questi problemi è quasi interamente a posteriori.
