Po svařování nebo jiném výrazném zahřátí se mohou na povrchu nerezové oceli objevit charakteristické barevné odstíny – od světle žluté a hnědé přes fialovou až po modrou. Nejde přitom pouze o změnu vzhledu. Tepelné zbarvení souvisí se změnami oxidické vrstvy na povrchu a může ovlivnit také korozní odolnost materiálu. Proč jednotlivé barvy vznikají, jak souvisejí s teplotou a jak tepelnému zbarvení předcházet nebo ho odstranit?
Co se v článku dozvíte
- Proč nerezová ocel při zahřátí mění barvu
- Jaké barvy mohou při zahřátí vzniknout a co je ovlivňuje
- Proč může tepelné zbarvení snížit korozní odolnost nerezu
- Jak vzniku tepelného zbarvení předcházet
- Jakými způsoby lze zbarvení odstranit
Proč nerezová ocel při zahřátí mění barvu
Nerezová ocel vděčí za svou korozní odolnost velmi tenké pasivní vrstvě bohaté na oxidy chromu, která se přirozeně vytváří na jejím povrchu. Při svařování nebo jiném výrazném zahřátí tato oxidická vrstva zesiluje.
Změna její tloušťky ovlivňuje průchod a odraz světla a vytváří charakteristické žluté, hnědé, fialové nebo modré odstíny. Nejde tedy o změnu barvy samotné oceli, ale o optický efekt vznikající na oxidické vrstvě.
Tepelné zbarvení se nejčastěji objevuje v tepelně ovlivněné oblasti kolem svaru, vzniknout ale může i při dalších výrobních operacích, při kterých dochází k výraznému lokálnímu zahřátí materiálu.
Jak souvisí barva s teplotou
S rostoucí teplotou se oxidická vrstva zpravidla zesiluje a její barva se mění. Podle samotného odstínu ale nelze přesně určit teplotu, které byl materiál vystaven. Výslednou barvu ovlivňuje také doba působení tepla, chemické složení oceli, množství kyslíku a stav povrchu.
Pro nerezovou ocel 1.4301 (AISI 304) zahřívanou na vzduchu lze orientačně uvést následující hodnoty:
| Barva | Orientační teplota |
| Světle žlutá | cca 290 °C |
| Slámově žlutá | cca 340 °C |
| Tmavě žlutá | cca 370 °C |
| Hnědá | cca 390 °C |
| Hnědofialová | cca 420 °C |
| Tmavě fialová | cca 450 °C |
| Modrá | cca 540 °C |
| Tmavě modrá | cca 600 °C |
Tyto hodnoty je potřeba brát pouze orientačně. Nejde o univerzální barevnou stupnici platnou pro všechny druhy nerezové oceli a všechny podmínky ohřevu.
Proč není tepelné zbarvení jen estetický problém
Při vzniku tepelného zbarvení se nemění pouze vzhled povrchu. V oblasti pod oxidickou vrstvou může dojít ke snížení obsahu chromu, který je zásadní pro korozní odolnost nerezové oceli. Zbarvená místa proto mohou být ke korozi náchylnější než neovlivněný povrch.
To je důležité zejména u výrobků vystavených vlhkosti, chloridům nebo jinému korozně náročnému prostředí a také v provozech s vysokými nároky na hygienu a čistitelnost.
Viditelné tepelné zbarvení po svařování je proto vhodné odstranit tam, kde je důležité zachovat vysokou korozní odolnost povrchu.
Jak tepelnému zbarvení předcházet
Rozsah tepelného zbarvení při svařování ovlivňuje především přístup kyslíku k zahřátému povrchu, tepelný příkon a doba působení vysoké teploty.
Svar je proto potřeba dostatečně chránit ochranným plynem a podle konstrukce spoje zajistit ochranu také z kořenové strany. K tomu se nejčastěji používá argon. Omezení přístupu kyslíku k zahřátému povrchu snižuje tvorbu oxidické vrstvy, a tím i výsledné zbarvení.
Důležité je také správné nastavení svařovacích parametrů a čistota materiálu před svařováním. Příliš vysoký tepelný příkon nebo dlouhé působení tepla mohou vést k výraznější oxidaci a zbarvení.
Ani při správném svařování ale nemusí být možné tepelnému zbarvení vždy zcela zabránit. Proto se podle požadavků na výsledný výrobek řeší také následná úprava povrchu.
Jak tepelné zbarvení odstranit
Vhodný způsob odstranění závisí na rozsahu zbarvení, požadované kvalitě povrchu a budoucím použití výrobku. V praxi se používají mechanické, chemické nebo elektrochemické metody.
Mechanické čištění
Tepelné zbarvení lze odstranit například broušením nebo jinou vhodnou mechanickou úpravou. Je ale potřeba počítat s tím, že mechanické opracování může změnit vzhled nebo drsnost povrchu a nemusí vždy odstranit celou vrstvu materiálu ovlivněnou vznikem tepelného zbarvení.
Při práci s nerezovou ocelí je zároveň důležité používat nástroje určené výhradně pro nerez. Nástroje používané na běžnou uhlíkovou ocel mohou povrch kontaminovat částicemi železa, které následně mohou způsobit vznik rezavých skvrn.
Chemické moření
Moření odstraňuje oxidickou vrstvu i tenkou vrstvu materiálu pod ní, která může být ochuzena o chrom. Patří proto mezi účinné způsoby odstranění tepelného zbarvení a obnovení korozní odolnosti povrchu po svařování. Použít lze například mořicí lázeň nebo lokálně nanášenou mořicí pastu či gel.
Po odstranění oxidů a dalších nečistot se na čistém povrchu nerezové oceli při kontaktu s kyslíkem znovu vytváří ochranná pasivní vrstva.
Mořicí přípravky obsahují silné kyseliny, proto je při jejich použití nutné dodržovat technologický postup výrobce, bezpečnostní pravidla a požadavky na následné opláchnutí a neutralizaci.
Elektrochemické čištění
Tepelné zbarvení lze odstranit také elektrochemicky pomocí elektrolytu a elektrického proudu. Tato metoda umožňuje lokální ošetření oblasti svaru bez výrazného mechanického zásahu do povrchu a používá se především k čištění svarů z nerezové oceli.
Potřebujete poradit se zpracováním nerezu?
Pokud řešíte výrobu dílů nebo konstrukcí z nerezové oceli a nejste si jistí vhodným postupem zpracování nebo následnou úpravou povrchu, obraťte se na nás. Pomůžeme vám zvolit vhodné řešení podle konkrétního materiálu a požadavků na výsledný výrobek.
FAQ
Proč nerez po svařování mění barvu?
Při zahřátí nerezové oceli zesiluje oxidická vrstva na jejím povrchu. Změna její tloušťky ovlivňuje průchod a odraz světla, a proto se objevují odstíny od žluté a hnědé přes fialovou až po modrou.
Lze podle barvy určit teplotu, na kterou se nerez zahřála?
Pouze orientačně. Výslednou barvu kromě teploty ovlivňuje také doba zahřátí, složení oceli, množství kyslíku a stav povrchu. Stejná barva proto nemusí za různých podmínek odpovídat stejné teplotě.
Je modré nebo fialové zbarvení nerezu po svařování problém?
Výraznější tepelné zbarvení souvisí se změnou oxidické vrstvy a může znamenat nižší lokální korozní odolnost povrchu. Závažnost ale závisí také na konkrétní jakosti nerezu, prostředí a požadavcích na výrobek.
Musí se tepelné zbarvení po svařování vždy odstranit?
Záleží na použití výrobku. Pokud je důležitá vysoká korozní odolnost povrchu, je odstranění tepelného zbarvení zpravidla vhodné. Požadavky se ale mohou lišit podle konkrétní aplikace, prostředí a požadované kvality povrchu.
Jak lze tepelné zbarvení odstranit?
Používá se mechanické čištění, chemické moření nebo elektrochemické metody. Vhodný postup závisí na rozsahu zbarvení, požadovaném vzhledu povrchu a provozních podmínkách výrobku.
autor:
Jan Matějka
Spolumajitel a jednatel společností AKROS
Jan je absolventem procesního inženýrství na ČVUT v Praze. Svou profesní dráhu ve společnosti AKROS spojil s jejím rozvojem již v roce 2009. Za dalších 9 let, v roce 2018, vstoupil odkoupením podílu firmy do vlastnické struktury.
Dnes jako jednatel kombinuje své technické vzdělání s dlouholetou praxí v oboru. Věnuje se aktivnímu řízení chodu společností a dohlíží na to, aby AKROS zůstal synonymem pro kvalitu a odbornost, na které si zakládá už od svého nástupu.