Come saldare acciai SANICRO: i nostri trucchi

Come saldare acciai SANICRO: i nostri trucchi

saldatura di acciai sanicro

Materiali con caratteristiche diverse richiedono, in saldatura, attenzioni diverse. Il focus è: quali sono le caratteristiche finali richieste al manufatto? Con SANICRO ci si riferisce a una famiglia di leghe di nichel e acciai inossidabili completamente austenitici e altolegati. Questi materiali, frutto della più avanzata ricerca della scienza dei materiali, trovano ampio impiego nelle applicazioni in ambiente umido-corrosivi e ad alta temperatura.
I SANICRO hanno come parametro distintivo i gradi e sono immessi sul mercato in una vasta gamma di prodotti, dai tubi, ai nastri piuttosto che si fili o ai materiali di consumo per saldatura.

SANICRO cosa sono e a cosa servono

I SANICRO, leghe completamente austenitiche e pertanto noti anche come acciai superaustenitici, hanno un tenore di nichel superiore a 8% e, in funzione degli elementi in lega, presentano caratteristiche diverse, come la resistenza a corrosione a umido o la resistenza a corrosione a caldo. Ma quale ruolo giocano i vari elementi?

• Cromo, con tenore fino al 33%: conferisce resistenza all’ ossidazione
• Molibdeno e tungsteno : conferiscono resistenza alla corrosione
• Rame : favorisce la resistenza a corrosione da acido solforico. Il tenore non deve superare 32%
• Titanio: è un elemento stabilizzante e permette di evitare la formazione di carburi di cromo che inibiscono la resistenza alla corrosione
• Nichel : garantisce la resistenza a H2S e alla tenso-corrosione

Un acronimo, diversi materiali

Negli anni ’70 è stato sviluppato un acciaio inossidabile austenitico altolegato, per l’impiego in ambiente ricco di acido fosforico. Era il SANICRO 28, ricco di cromo e nichel, caratterizzato da elevata resistenza a tenso-corrosione. Il SANICRO 28 è stato ed è ampiamente utilizzato come tubi in ambienti contenenti acido fosforico o acido solforico, oltre che negli impianti di estrazione di gas in profondità.
Oggi, oltre a SANICRO 28, sono disponibili diversi SANICRO, che si differenziano per gli elementi in lega e, di conseguenza, per le caratteristiche e i gradi di resistenza. Vale la pena ricordare:

  • SANICRO 70: lega austenitica al nichel-cromo-ferro (NiCrFe), con un’ottima resistenza alla carburazione e all’assorbimento dell’azoto e una buona stabilità strutturale alle alte temperature. Ha anche una buona resistenza alla tenso-corrosione (stress corrosion cracking) che la rendono idonea ad utilizzo in condizioni di corrosione umida al posto degli acciai austenitici 18Cr/8Ni che sono suscettibili stress corrosion cracking.
  • SANICRO 69: lega austenitica al nichel-cromo-ferro utilizzata principalmente per generatori di vapore in centrali nucleari , ma anche in ambienti ricchi di acido nitrico e ad alte temperature.
  • SANICRO 60: lega di nichel-cromo austenitica caratterizzata da resistenza alla corrosione estremamente buona a caldo e a umido, in ambienti contenenti acido e cloruri ampiamente variabili. Può essere utilizzato in un ampio range di temperature da 196°C a 815°C.
  • SANICRO 41: ampiamente usato sul mercato, è una lega di nichel caratterizzata da ottima resistenza allo stress corrosion cracking in ambienti clorurati e acidi, Ottima resistenza alla corrosione in terreni acidi come l’acido solforico, resistenza superiore alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale rispetto agli acciai del tipo ASTM 316 e buona saldabilità.
  • SANICRO 30: è poco richiesto, ha un basso contenuto di carbonio, e viene generalmente impiegato per generatori e scambiatori fino a 550°C.

SANICRO 41 vs SANICRO 28

Le composizioni delle due leghe vedono un tenore uguale di silicio, manganese e cromo più alti in SANICRO28, tenore di nichel inferiore in SANICRO 41, tenore di rame inferiore in SANICRO 28, mentre in entrambi si cerca di contenere sia il fosforo che lo zolfo.
Nel caso di SANICRO 41, viene usato il titanio come elemento stabilizzante.
SANICRO 28 è stato messo a punto per lavorare in ambienti ricchi di acido solforico, ed è idoneo anche nel caso di alte concentrazioni di acido solforico. E’ caratterizzato da ottima resistenza alla corrosione, sia a pitting che ad alte temperature (non più di 600° per lungo tempo), ha ottime performance, e non soffre per l’infragilimento in quanto austenitico. Ha ottima resistenza alla corrosione indotta da cloruri, che lo rendono idoneo ad applicazioni in acqua mare con presenza di cloruri. In generale ha proprietà inferiori rispetto a SANICRO 41.
SANICRO 41 presenta un’ottima resistenza a cloruri e ad H2S e, se lavorato a caldo ha presenza di inclusioni mente se lavorato a freddo ha una tensione di snervamento più alta.

Parlando di saldatura

Questi acciai hanno il problema della mancanza di ferrite dato che un acciaio austenitico, quando solidifica non ha base ferritica e, di conseguenza, ha bassa conducibilità termica ed espansione termica alta.
Il problema legato alla saldatura è la rottura e la presenza di elementi che possono portare a bassi punti di fusione: la crescita inizia nella parte più fredda e se per caso uno di questi elementi basso fondenti si trova tra le colonne dendritiche, rimane intrappolato. L’austenite, dopo la dilazione si contrae e inizia a instaurarsi un importante fenomeno di attrazione a seguito della quale la rottura tende a crescere. Il fatto che la superficie tra i grani sia molto grande e fa si che le” bolle” di elementi siano più piccole ma la distribuzione è in una superficie ben più grande.
Per evitare le rotture, si esegue un riscaldamento a temperature non superiori i 100°C, usando metallo d’apporto, ed è consigliato fare due passate con diametro più piccolo. Sono da evitare input maggiori a 1kg/Joule.
La saldatura di questi acciai è difficile perché sono materiali diversi con caratteristiche diverse e molto dipende dalle caratteristiche finali previste dalle specifiche: il problema può essere ricondotto alle mixed zone, cioè a quelle zone dove non ci sono leghe definite.
Da sottolineare l’importanza della presenza di manganesio nella lega, che elimina lo zolfo dal materiale fuso; il contenuto di nichel è importante per la placcatura,che deve essere, come standard, almeno 38.

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Source: Stampi
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