Duplex roestvast staal lassen: de aandachtspunten

Duplex roestvast staal, met 1.4462 (2205) als bekendste vertegenwoordiger, combineert een hoge sterkte met een uitstekende weerstand tegen putcorrosie en spanningscorrosie. Die combinatie dankt het materiaal aan een microstructuur van ongeveer de helft ferriet en de helft austeniet. Precies die balans maakt het lassen kritisch: elke lasbewerking verstoort de verhouding, en alleen met de juiste parameters en het juiste toevoegmateriaal herstelt zij zich voldoende.

Dit artikel behandelt de vier pijlers van goed duplexlaswerk: het bewaken van de ferriet-austenietbalans, het warmte-inbrengvenster met de bijbehorende interpasstemperatuur, de keuze van het toevoegmateriaal en het beschermgas, en de beproeving met ferrietmeting en corrosietest waarmee u het resultaat aantoont.

Waarom de ferriet-austenietbalans alles bepaalt

Duplex stolt volledig ferritisch. Pas tijdens het afkoelen vormt zich austeniet, en hoeveel daarvan ontstaat hangt af van de chemische samenstelling en de afkoelsnelheid. Koelt de las te snel af, dan blijft er te veel ferriet over en slaan chroomnitriden neer: de taaiheid en de corrosieweerstand dalen. Koelt de las te traag af, of blijft het materiaal te lang tussen circa 700 en 1000 graden Celsius, dan vormen zich intermetallische fasen zoals sigma-fase, die het materiaal bros maken en de corrosieweerstand dramatisch verlagen.

Het doel is daarom een lasmetaal en warmte beinvloede zone met globaal 30 tot 70 procent ferriet, waarbij veel specificaties voor het lasmetaal een band van bijvoorbeeld 30 tot 60 procent aanhouden. Alles in de uitvoering, van naadvoorbereiding tot afkoeling, staat in dienst van die balans.

Het warmte-inbrengvenster en de interpasstemperatuur

Anders dan bij gewoon constructiestaal kent duplex zowel een onder- als een bovengrens voor de warmte-inbreng. Voor standaard duplex 1.4462 is 0,5 tot 2,5 kJ/mm een gangbaar venster; superduplex zit krapper, ongeveer 0,5 tot 1,5 kJ/mm. Te laag geeft snelle afkoeling, veel ferriet en nitriden. Te hoog geeft trage afkoeling, korrelgroei en het risico op intermetallische fasen.

Even belangrijk is de interpasstemperatuur: voor duplex geldt meestal een maximum van 150 tot 250 graden Celsius, waarbij 150 graden Celsius voor superduplex de gebruikelijke grens is en 250 graden Celsius voor standaard duplex vaak het maximum. Wachten tussen de rupsen hoort dus bij het proces. Voorwarmen is niet nodig en ongewenst, hooguit licht opwarmen om condens te verdrijven. Hoe u de warmte-inbreng correct uitrekent, leest u in het artikel warmte-inbreng berekenen.

Toevoegmateriaal: overgelegeerd in nikkel

Duplex last u vrijwel altijd met een toevoegmateriaal dat in nikkel is overgelegeerd ten opzichte van het basismateriaal, voor 1.4462 is dat het type 22 9 3 N L, in de praktijk 2209. Het extra nikkel bevordert de austenietvorming in het lasmetaal en compenseert daarmee de snelle afkoeling van een las. Autogeen smelten zonder toevoegmateriaal, bijvoorbeeld bij een TIG-sluitlaag, geeft een sterk ferritische structuur en moet worden vermeden of hersteld met een oplosgloeiing.

Aandachtspunten bij de keuze:

• Superduplex vraagt eigen toevoegmateriaal, bijvoorbeeld 25 9 4 N L, en is niet uitwisselbaar met 2209
• Gemengde verbindingen met austenitisch of C-staal vragen een aparte afweging van het toevoegmateriaal
• Bij TIG kan stikstofdotering in het beschermgas, 1 tot 2 procent, het stikstofverlies uit het smeltbad compenseren

Beschermgas, backing en naadvoorbereiding

Voor TIG is argon met eventueel 1 tot 2 procent stikstof gebruikelijk; waterstofhoudende gassen zijn bij duplex verboden vanwege het risico op waterstofverbrossing van de ferrietfase. Voor MAG worden argonrijke mengsels met een beperkt aandeel CO2 of O2 gebruikt, en voor gevulde draad de door de fabrikant voorgeschreven mengsels.

De doorlassing verdient extra zorg: een backinggas met laag zuurstofgehalte houdt de wortel blank en behoudt de corrosieweerstand. Verkleuring aan de wortelzijde betekent chroomverarming aan het oppervlak, met lokale putcorrosie als gevolg. De eisen aan verkleuring en de nabehandeling met beitsen en passiveren staan uitgewerkt in het artikel over verkleuring bij RVS-lassen. Houd verder het werk strikt gescheiden van koolstofstaal: gereedschap, borstels en slijpschijven alleen voor roestvast staal gebruiken.

Kwalificatie van de lasmethode

Een lasmethodekwalificatie volgens EN ISO 15614-1 is voor duplex het minimum, maar de standaardproeven zeggen weinig over de fasebalans. Serieuze specificaties, zoals NORSOK M-601 of ISO 17781 voor de petrochemie, vullen de kwalificatie daarom aan met:

• Ferrietmeting op lasmetaal, smeltlijn en warmte beinvloede zone, via puntentelling op een doorsnede volgens ASTM E562 of magnetisch volgens EN ISO 8249 in ferrietnummer FN
• Een corrosieproef volgens ASTM G48 methode A, waarbij gewichtsverlies en putvorming bij een vastgelegde testtemperatuur worden beoordeeld
• Kerfslagproeven bij lage temperatuur, vaak min 46 graden Celsius, omdat te veel ferriet zich daar direct verraadt
• Een microstructuuronderzoek op intermetallische fasen en nitriden

Leg in de WPS naast de gebruikelijke parameters ook het warmte-inbrengvenster, de maximale interpasstemperatuur en het backinggas vast.

Productiebewaking en beproeving achteraf

In productie draait het om discipline: warmte-inbreng per rups binnen het venster houden, de interpasstemperatuur meten in plaats van schatten, en geen onnodige herstellassen op dezelfde plek stapelen, want elke nieuwe warmtecyclus vergroot de kans op intermetallische fasen. Reparaties op duplex verdienen een eigen, gekwalificeerde reparatieprocedure.

Voor de verificatie achteraf zijn draagbare ferrietmeters op basis van magnetische inductie een praktisch middel: zij meten het ferrietnummer direct op de las. Interpreteer de resultaten wel met kennis van zaken, want oppervlakteruwheid, geometrie en kalibratie beinvloeden de meting. Bij twijfel over de meetopzet, de acceptatiegrenzen of het inspectie- en testplan is onafhankelijke NDO-begeleiding een verstandige stap.