Modyfikacja siarczków
Modyfikacja siarczków przekształca wydłużone siarczki manganu w stali w kuliste wtrącenia. W tym celu dodaje się do ciekłego metalu wapń lub cer. Stal staje się dzięki temu ciągliwsza w kierunku poprzecznym do walcowania i rzadziej pęka w strefie spawania.
Fizykochemiczny mechanizm działania
W zwykłej stali siarka łączy się z manganem, tworząc siarczek manganu (MnS). Podczas walcowania na gorąco te miękkie siarczki są rozciągane w płaskie płytki lub pasma. Te wtrącenia działają jak wewnętrzne karb i osłabiają stal w kierunku poprzecznym do kierunku walcowania. Wapń i cer wiążą siarkę silniej niż mangan. Dodane do kąpieli metalowej tworzą twarde siarczki wapnia lub ceru. Te siarczki nie odkształcają się podczas walcowania i pozostają jako małe kulki. Stal staje się bardziej równomierna we wszystkich kierunkach.
Znaczenie metalurgiczne i ryzyka przy spawaniu
Siarczki w postaci pasm powodują głównie pęknięcia lamelarne w strefie wpływu ciepła. Te pęknięcia powstają, gdy naprężenia skurczowe działają prostopadle do powierzchni blachy i rozrywają płaskie wtrącenia. Szczególnie zagrożone są złącza teowe, spoiny pachwinowe i grube blachy o wysokiej zawartości siarki. Kuliste siarczki zatrzymują rozprzestrzenianie się tych pęknięć, ponieważ nie tworzą powierzchniowych miejsc osłabienia. Jednocześnie wapń i cer wiążą wolną siarkę. Dzięki temu maleje ryzyko pęknięć gorących w spoinie. Bez modyfikacji siarczków stal pozostaje anizotropowa i podatna na pęknięcia.
Praktyka warsztatowa i instrukcje postępowania
Do mocno obciążonych konstrukcji spawanych stosuj zawsze stale z kontrolowaną modyfikacją siarczków. Żądaj od dostawcy atestu jakości Z według EN 10164 (na przykład Z25 lub Z35). Sprawdź analizę wytopu: zawartość siarki poniżej 0,005 %, zawartość wapnia około 20–40 ppm, stosunek Ca/S większy niż 1,5. Takie stale spawaj z normalnym wprowadzaniem ciepła, ale unikaj skrajnego przegrzania powierzchni blachy. Przy nieznanej starej stali z pasmowym układem siarczków żadne podgrzewanie wstępne nie pomoże niezawodnie przeciw pęknięciom lamelarnym – tutaj tylko dodatkowe badanie grubości blachy albo wymiana na nowoczesną stal drobnoziarnistą.