Guide: Vad är vittringsstål och hur svetsar man det?

Vad är vittringsstål?

Stål är ett utmärkt byggmaterial. Den är stark och har god motståndskraft mot olika påfrestningar. Även om det är tungt, är det också billigt, så det används ofta inom olika områden, från att bygga ramar till broar till biltillverkning.

Ett av de största problemen med stål är dock att dess huvudkomponent är järn (som vanligtvis också innehåller en del kol), och järn är känt för att oxidera väldigt lätt. När det utsätts för miljöer som syre, vatten och fukt i luften kommer stål att rosta. Denna rostning och korrosion minskar så småningom materialets egenskaper, vilket gör att det förlorar sin strukturella styrka, vilket är vad vi i branschen kallar ett "problem".

Det finns många sätt att skydda stål från korrosion. En vanlig metod är att måla eller olja den, och bildar ett skyddande lager på stålytan som isolerar den från fukt och syre i atmosfären. Stål kan också galvaniseras eller anodiseras för att skapa liknande beläggningar, men dessa processer involverar djupare kemiska reaktioner än bara en ytbeläggning.

Den största nackdelen med dessa metoder är att om beläggningen utvecklar luckor eller skadas kan rost tränga in i den. Därför är korrekt underhåll och regelbundna inspektioner nödvändiga; annars kan allvarlig skada leda till katastrofala misslyckanden.

För att lösa detta problem vände sig materialingenjörer till en annan metall som används flitigt runt om i världen: koppar.

Koppar är också känsligt för effekterna av syre. När du ser kopparprodukter bli gröna är det kopparoxid som bildar ärg på ytan. Men till skillnad från stål fortsätter inte detta ärg att korrodera. Istället bildar den ett naturligt skyddande lager runt kopparn. Detta skyddande skikt hämmar det mesta av den ytterligare korrosionen, och om ärgen skadas kommer den att "själv-reparera" genom att bilda nya ärg på det skadade området.

Koppar är också känsligt för effekterna av syre. När du ser kopparprodukter bli gröna är det kopparoxid som bildar ärg på ytan. Men till skillnad från stål fortsätter inte detta ärg att korrodera. Istället bildar den ett naturligt skyddande lager runt kopparn. Detta skyddande skikt hämmar det mesta av den ytterligare korrosionen, och om ärgen skadas kommer den att "själv-reparera" genom att bilda nya ärg på det skadade området.

Ingenjörer undrade: tänk om vi kunde få stål att ha samma egenskaper? För nästan ett sekel sedan, genom forskning och utveckling, skapades ett nytt material med hjälp av stål och olika legeringsmetaller (inklusive koppar, krom, kisel och fosfor). Detta stål hade nästan alla materialegenskaper hos låg-kolstål, men till skillnad från vanligt stål rostar det inte; istället bildade det en brun skyddsfilm.

Detta material utvecklades och patenterades först 1933 under namnet Cor-Ten, där Cor-Ten står för korrosionsbeständighet och draghållfasthet. Cor-Ten, även känd som väderbeständigt stål, standardiserades så småningom av American Society for Testing and Materials (ASTM), vilket ledde till att den användes i stor utsträckning. Som ett resultat kommer du fortfarande att möta detta material idag och behöver svetsa det.

När används vittringsstål?

På grund av dess naturliga korrosionsbeständighet och lätta självläkande förmåga- används vittringsstål oftast på platser som är utsatta för olika naturliga miljöer men ofta saknar regelbunden inspektion och underhåll. Inom teknik och konstruktion används vittringsstål ofta som exponerade dekorativa element, skulpturer, tak och väggar, samt olika praktiska funktioner som blomkrukor, cykelskjul eller staket, häckar etc. Det används också ofta i sjötransporter och används ofta som konstruktionsmaterial för korta broar (vanligtvis broar över floder eller strömmar).

Sammanfattningsvis är den här typen av stålkonstruktion mycket praktisk, särskilt lämplig för tillämpningar som kräver robusthet, hållbarhet, långa underhållsintervaller och ett enhetligt, estetiskt tilltalande orange-brunt utseende. Det finns vanligtvis i naturparker, där den bruna färgen smälter samman med de omgivande träden.

Vilken är den bästa processen för att svetsa vittringsstål?

Eftersom vittringsstål i huvudsak är en stållegering med låg-kolhalt, kan det svetsas med nästan vilken svetsprocess som helst. Men som du kanske har gissat ger vissa svetsprocesser bättre resultat och mer hållbara svetsar än andra.

MIG-svetsning bör med andra ord användas i 90 % av fallen vid svetsning av vittringsstål. Korrekt funktion är avgörande, men detta gäller alla svetsmetoder. TIG-svetsar är benägna att gå sönder i förtid på vittringsstål, och såvida du inte är mycket obekant med MIG-svetsning, ger manuell bågsvetsning ingen betydande fördel jämfört med det.

Vilken typ av fyllmedel ska användas för att vittra stål?

Det första alternativet är att använda svetstråd av kolstål, som AWS E7018, ER70S eller E70C-6M. Dessa trådar är mest lämpade när enkel-svetsning av vittringsstål krävs och svetshållfastheten eller -graden är låg. Även om svetshållfastheten kommer att vara något lägre än vad som är idealiskt, är kostnaden lägre. Dessutom har lågkolstål svetstråd utmärkt kompatibilitet med väderbeständigt stål, absorberar legeringselement och bibehåller korrosionsbeständighet i svetsen liknande basmetallen.

Det andra alternativet är låg-legerad svetstråd. Denna typ av tråd finns i olika former beroende på dess legeringssammansättning, men den är i allmänhet bäst lämpad för tillämpningar som kräver hög hållfasthet, korrosionsbeständighet eller andra mekaniska egenskaper. När du utför svetsning med stor-area eller fler-passage är blandningsgraden mellan basmetallen och svetstråden relativt låg. Detta innebär att om kolståltråd används för svetsning av stora-områden, kommer dess korrosionsbeständighet att minska, vilket gör den mer känslig för skador. För att säkerställa en stark bindning med vittringsstålets basmetall måste svetstråd av kolstål målas eller behandlas med andra beläggningar.