اکسید رنگی یا heat tint

اکسید رنگی یا heat tint  که نام Temper color نیز شناخته می‌شود، ناشی از اکسیداسیون عناصری از عناصری در  آلیاژ  است که به علت دمای بالای نقطه ذوب‌شان، ذوب نشده و اکسید می‌شوند و روی سطح جوش‌ها لایه‌هایی رنگی ایجاد می‌کنند و معمولا در فولادهای زنگ نزن جلب توجه می‌کنند. طیف رنگی در اکسید رنگی از قهوه‌ای روشن تاسیاه است و می‌تواند به لحاظ شدت بسته به شرایط جوشکاری تغییر  کند.

حتما بخوانید:حد مجاز خوردگی

اکسید رنگی همچنین می‌تواند بر روی استحکام و مقاومت به خوردگی جوش اثر گذار باشد، اگر سطح اکسیداسیون در فولاد زنگ نزن بالا باشد.

اکسید رنگی در نواحی قابل رویت است که در طول جوشکاری دمای بالایی گرفته است. آنچه رخ می‌دهد این است که لایه کرومی موجود در سطح فولاد زنگ نزن ضخیم شده و بسته به دما، رنگ‌های متفاوتی را با برهم کنش با اکسیژن در جو، شکل میدهد که معمولا به نام heat tint یا temper color یا رنگ زدایی discoloration شناخته می‌شود.

درحالی‌که اکسید رنگی ضرورتا برای جوشکاری (بسته به سطح اکسیداسیون) مخرب نیست، میتواند بر زیبایی شناسی پرداخت نهایی محصول اثر گذار باشد. 

رنگ‌زدایی جوش درفولاد زنگ نزن

رنگ‌زدایی جوش در فولاد زنگ نزن می‌تواند از جذابیت کار بکاهد،اما همیشه نشان‌دهنده‌ی مشکل نیست. برخی جوشکاران عمدا جوش رن‌ زدایی شده را برای دلایل زیبایی شناختی اضافه می‌کنند. با این حال اگر رنگ زدایی شدید باشد یا دیگر نشانگرهای مشکلات جوشکاری وجود داشته باشد، این می‌تواند یک شاخص برای نقص باشد. چندین علت برای رنگ زدایی فولاد زنگ نزن وجود دارد و یک جوشکار همیشه باید از آنها آگاه باشد، تا از مشکلات بالقوه بپرهیزد. رنگ‌زدایی در فولاد زنگ ناشی از اینهاست:

• گرمای جوشکاری
• کاربری فلز پرکننده نامتشابه به جای فلز پایه
• نقص در تمیز کاری

چه طور از اکسیدرنگی پرهیز کرد؟

اکسید رنگی یک مشکل رایج است که به خاطر شماری از عوامل که بیشتر گفته شد رخ می‌دهد، اما می‌توان از شر آن با اعمال شیوه‌های زیر خلاص شد:

• به کار گیری گاز محافظ و پاکسازی (shielding and purging)  حین جوشکاری
• اعمال اسید شویی و رویینه سازی (pickling and passivation) پس از جوشکاری
• به کارگیری پرداخت برای سطحی که دچار اکسید رنگی شده است.
• استفاده از محصولات تجاری که به صورت خاصی برای برداشتن اکسید رنگی طراحی شده‌اند.
• این محصولات برای کاربری ساده هستند و در برداشت اکسید رنگی موثر هستند.

حذف شیمیایی شامل محلول‌های سوزآوری، هم چون اسید نیتریک است که به اسید شویی یا pickling  مشهور است تا اکسید کروم را در خود حل کند. این شیوه موثر است، اما می‌تواند به علت ماهیت خورندگی درگیر، خطرناک باشد. پس حتما پیش از شروع عملیات اسید شویی از وسایل محافظت فردی استفاده کنید.

در AWSG2.3 M در بند 6.7 بیان شده است که حین جوشکاری پاس ریشه در تک-جوش، یا نفوذ اتصال کامل CJP ( مثل لوله و تیوب)، معمولا  با استفاده از جوشکاری فرایند GTAW یا GMAW-S (short circuiting process) از گاز پشت بند پرژ  استفاده می شود.

حتما بخوانید:تاریخچه لوله

پرژ (پاکسازی) برای حفاظت ازداخل لوله برای پیش‌گیری از شکر زدگی (sugaring-Weld Granulation) و پرهیز از تجاوز از سطح استاندارد رنگ اکسیدی heat tint اعمال می‌شود. ریشه جوشی که بدون گاز پشتبند جوشکاری شود، مستعد اکسیداسیون بیش از حدی است که به اصطلاح شکر زدگی خوانده می‌شود.

حتما بخوانید:پاکسازی یا پرژ جوشکاری چیست؟

جوش‌های با اکسیداسیون شدید با ظاهر رنگ خاکستری تیره یا اصطلاحا سطح شکر زده ( جوش اکسیداسیون ظاهری شبیه به شکری دارد که به طرو جزیی سوخته، بافت گل کلم مانند در سطح ریشه جوشی دیده می‌شود که طرز نادرستی حفاظت شده باشد) خواهند بود.

شکر زدگی زمانی رخ می‌دهد که فلز  در حالت مذاب است و در معرض جو ( یا سطح اکسیژن بالا) باشد. از سوی دیگر رنگ اکسیدی، می‌توان هم در رسوب جوش هم فلز پایه در هر طرف از حالت جامد یا مذاب زمانی رخ دهد که در معرض اکسیژن در دمای بالا باشد.

درجه و میزان رنگ اکسیدی بستگی به سطح اکسیژن و زمان و دمایی دارد که در معرض آن بوده است.

حد پذیرش heat tint مطابق API- AWS

ضمیمه c از API recommended practice582-2023 که یک راهنمای جوشکاری برای صنایع نفت و گاز و پتروشیمی است، تحت عنوان  Annex C  Additional Considerations for Welding AusteniticStainless Steel Alloys  به ملاحظات اضافی درباره جوشکاری فولاد زنگ نزن آستنیتی پرداخته است. در بند C.8 از این ضمیمه به نام Quality of Final SurfaceFinish به کیفیت پرداخت پایانی سطح جوشکاری فولاد discoloration یا همان اکسیدهای رنگی (heat tint) پرداخته شده است.

برای حد پذیرش اکسید رنگی ، به استاندارد AWS D18.2 ارجاع داده است. تصویری در AWS D18.2 وجود دارد که سطح اکسید رنگی را از 1 تا 10 مشخص می‌کند شماره 1 نشان‌دهنده حفاظت کامل و بدون رنگ اکسیدی است و شماره 10 نشان‌دهنده رنگ اکسیدی سنگین است.

جدول استاندارد AWS D18.2 تنها برای سامانه فولاد زن نزن آستنیتی کارایی دارد و نمی‌توان برای سیستم‌های آلیاژی دیگری هم چون آلومینیم، تیتانیم و یا نیکل به کارگرفت.

بنابراین استاندارد، رنگ‌زدایی در جوش، منطقه متاثر از حرارت یا نواحی نزدیک به HAZ نبایستی از سطح 4 در حدول AWS D18.2 برای سرویس‌های سیال خورنده، و از سطح 7 برای سرویس‌های غیر خورنده تجاوز کند. تعریف خورندگی / به غیرخورندگی هم حتماباید توسط کارفرما / بهره بردار بر مبنای تجارب سرویسی خاص‌شان (مثل کلریدی، اسیدی و غیره) مشخص شود.

مطابق  مشخصات PTS 30.10.60.31

به مشخصات مشترک توتال-پتروناس نیز گاهی برای حد پذیرش اکسید‌های رنگی ارجاع داده می‌شود. این specification به اکسیداسیون جوشمندهای فولاد زنگ نزن اختصاص دارد. حوزه کاری آن به فولادهای زنگ نزن آستنیتی اختصاص دارد ( مانند AISI 316 L ، داپلکس،  اینکونل 625  و اینکولوی 825) و در آن سه شیوه برای رفع اکسیدهای رنگی پرداخت مکانیکی ، اسیدشویی با هیدروفلوئوریک اسید/ اسید نیتریک HF/ HNO₃ و اسیدشویی و رویینه‌سازی با پماد اسیدشویی (pickling paste) معرفی شده است.

برای حد پذیرش اکسیداسیون، هفت ورق رنگی مختلف در ضمیمه 1 نشان داده شده است که از حالت به ندرت اکسیداسیون (ورق  شماره 1) تا به شدت دچار اکسیداسیون اکسید رنگی (ورق شماره 7) ارائه شده است. 

ورق‌های شماره 5، 6 و 7  که رنگ خاکستری با لایه اکسیدی، نشان داده شده است و علت همه رنگ‌های اکسیدی را ضعف در پرژ پشت بند مناسب طرح شده است و  ورق  7 که بدترین حالت اکسید رنگی است، نیز بیان شده است که علاوه بر پرژ نامناسب، احتمال می‌رود جوشکاری با الکترودهای روکش دار SMAW انجام شده باشد.

رنگ اکسیدی در استانداردهای اروپایی

در استاندارد ISO 6520-1 در جدول شماره 1، که به طبقه‌بندی نواقص جوش می‌پردازد، رنگ پخت، یا همان اکسیدهای رنگی را به عنوان یک نقص جوشکاری مطرح کرده است و  در استاندارد EN-1011-3، حد پذیرش پاکسازی جوش فولاد زنگ نزن را بر عهده مشخصات طراحی گذاشته است و از شیوه‌های اسیدشویی و پرداخت الکتروشیمیایی (Electro-polish) برای رفع رنگ اکسیدی و رسیدن به مقاومت به خوردگی سطحی بهینه یادشده است

حتما بخوانید:مغزی مصرفی در جوشکاری