La protezione in atmosfera inerte è una procedura che consiste nel sostituire un’atmosfera reattiva (ossidante, infiammabile, esplosiva) o semplicemente l’aria ambiente con un gas inerte, detto anche gas di protezione.
Il gas inerte più comunemente utilizzato nella saldatura è l'argon, ma se ne impiegano anche altri, come l'azoto ola CO₂. I gas di protezione hanno lo scopo di eliminare l'ossigeno presente nell'ambiente circostante l'area di saldatura, principalmente per evitare la corrosione della superficie riscaldata ad alta temperatura.
Da dove deriva il termine "gas di protezione"?
Un gas di protezione non contiene alcuna sostanza attiva che possa influenzare il risultato finale di una saldatura. Tuttavia, occorre prestare molta attenzione alla corretta definizione del termine“gas di protezione”, poiché alcuni saldatori aggiungono quantità minime di gas attivi. Questi gas attivi hanno un effetto diretto sulla saldatura.
Esistono due tipi di gas attivi: i gas ossidanti e i gas riducenti.
- I gas ossidanti vengono utilizzati nella saldatura MAG (Metal Active Gas) manuale e automatica, nonché nella saldatura robotizzata.
- Nellasaldatura TIG(saldatura con gas inerte e elettrodo di tungsteno) vengono utilizzati gas riducenti come l’idrogeno, che presenta un’elevata affinità per l’ossigeno e, di conseguenza, migliora l’aspetto del cordone di saldatura, limitando al minimo anche lo scolorimento della superficie. L’idrogeno viene inoltre impiegato per potenziare la saldatura, garantendo così una maggiore penetrazione del cordone.
Non appena una miscela gassosa contiene più dell'1% di gas attivo, non viene più considerata un gas inerte, bensì un gas attivo.
In tutte le applicazioni, il gas inerte fuoriesce da un ugello di saldatura che eroga il gas per espellere l’aria ambiente, composta generalmente dal 21% di ossigeno, dal 78% di azoto e dall’1% di altri gas (vapore acqueo, metano, ozono, anidride carbonica, ecc.). Questi diversi gas hanno un impatto negativo sulla zona riscaldata durante la saldatura, in particolare l’ossigeno, che compromette il risultato della saldatura.
Quali sono le applicazioni più comuni?
Per la saldatura di tubi orbitali, si opterebbe per unatesta di saldatura chiusa, una macchina di prefabbricazione o unatesta aperta.
Una testa chiusa – più precisamente la sua camera chiusa in cui è saldato il tubo – verrà riempita con il gas di protezione.
Quando si utilizza una macchina di prefabbricazione o una testa aperta, il gas viene spruzzato a una portata molto elevata, come un getto d’acqua, per garantire la presenza di un’atmosfera inerte all’uscita dell’ugello.
Altre applicazioni sono le saldature lineari – molto comuni – nonché saldature più particolari che richiedono l’uso di un gas di protezione.
Perché la protezione è fondamentale nella saldatura?
I metalli reagiscono generalmente non appena è presente ossigeno, specialmente durante la saldatura dell’acciaio riscaldato ad alte temperature. Ciò vale in particolare per gli acciai inossidabili. Gli acciai inossidabili presentano un sottile strato di cromo che li protegge dalla corrosione. Tuttavia, non appena inizia la saldatura, questo strato viene alterato e l’ossidazione avviene quasi istantaneamente. Quando le parti saldate si corrodono, si parla di porosità di radice. All’interno della saldatura si formano piccoli fori e la parte bruciata non può più essere definita acciaio inossidabile poiché lo strato di cromo è stato distrutto. Questo fenomeno si verifica anche con altri metalli nobili come il titanio e altre leghe resistenti alla corrosione.
Schermatura e acciaio: un’applicazione poco diffusa
Alcuni saldatori utilizzano gas di protezione anche per gli acciai “convenzionali”. Durante la saldatura, questi acciai si ossidano facilmente in superficie e formano uno strato chiamato scaglia, che – a differenza della porosità di radice – si presenta come uno scolorimento. Se l’applicazione richiede resistenza meccanica per parti in movimento che potrebbero essere soggette a effetti di fatica, ciò può comportare problemi dovuti a difetti di forma, geometria o purezza. Questi difetti sono spesso di dimensioni microscopiche e invisibili a occhio nudo, nonostante le grandi dimensioni dei componenti dell’apparecchiatura. Grazie alla protezione, la saldatura avrà lo stesso aspetto liscio e lucido e lo stesso grado di purezza di una saldatura in acciaio inossidabile e il rischio di fessurazione nel tempo viene posticipato.
