Sulfidin muokkaus
Sulfidin muokkaus muuttaa teräksen pitkänomaiset mangaanisulfidit pyöreiksi komponenteiksi. Siksi sulatteeseen lisätään kalsiumia tai ceriumia. Teräksestä tulee sitkeämpää valssaussuuntaa vastaan ja se repeää harvemmin hitsausvyöhykkeellä.
Fysikaalis-kemiallinen vaikutusmekanismi
Normaalissa teräksessä rikki sitoutuu mangaaniin muodostaen mangaanisulfidia (MnS). Kuumavalssauksessa nämä pehmeät sulfidit venytetään litteiksi levyiksi tai jonoiksi. Nämä komponentit vaikuttavat sisäisiltä lovilta ja heikentävät terästä vasten valssaussuuntaa. Kalsium ja cerium sitovat rikkiä voimakkaammin kuin mangaani. Kun ne lisätään sulatteeseen, syntyy kovia kalsium- tai ceriumsulfideja. Nämä sulfidit eivät muokkaudu valssauksessa ja pysyvät pieninä palloina. Teräksestä tulee tasalaatuisempaa kaikkiin suuntiin.
Metallurginen merkitys ja riskit hitsauksessa
Jonomaisset sulfidit aiheuttavat pääasiassa lamellihalkeamia lämpövaikutusalueella. Nämä halkeamat syntyvät, kun kutistumisjännitykset vetävät poikittain levyn pintaan nähden ja litteät komponentit repeävät. Erityisen alttiita ovat T-liitokset, kulmahiomat ja paksut levyt, joissa on korkea rikkipitoisuus. Pallomaiset sulfidit pysäyttävät halkeamien etenemisen, koska ne eivät muodosta tasomaisia heikkoja kohtia. Samalla kalsium ja cerium sitovat vapaata rikkiä. Tämä vähentää kuumahalkeamien vaaraa hitsaussaumassa. Ilman sulfidin muokkausta teräs pysyy anisotrooppisena ja halkeamaherkkänä.
Työpajakäytäntö ja toimintaohjeet
Käytä aina kontroloidusti sulfidinmuokattuja teräksiä raskaasti kuormitetuissa hitsausrakenteissa. Vaadi toimittajalta Z-laatu-todistus standardin EN 10164 mukaan (esimerkiksi Z25 tai Z35). Tarkista sulatusanalyysi: rikkipitoisuus alle 0,005 %, kalsiumpitoisuus noin 20–40 ppm, Ca/S-suhde suurempi kuin 1,5. Hitsaa tällaiset teräkset normaalilla lämmöntuonnilla, mutta vältä levyn pinnan äärimmäistä ylikuumenemista. Jos kyseessä on tuntematon vanha teräs, jossa on jonomaista sulfidikuviota, mikään esilämmitys ei auta luotettavasti lamellihalkeamia vastaan – tässä auttaa vain levyn paksuuden lisätarkastus tai vaihto moderniin hienoraketeräkseen.