AWS D1.6 — Code de Soudage de Construction for Stainless Steel
L'AWS D1.6 est le code de soudage structurel pour l'acier inoxydable. Il régit la qualification des modes opératoires, les essais de soudeur, la Fabrication et l'Inspection des composants structurels en acier inoxydable, y compris les nuances austénitiques, ferritiques, duplex et à durcissement par précipitation, avec des contrôles stricts de la Température entre Passes pour prévenir la sensibilisation et préserver la résistance à la corrosion.
Key distinction: Unlike AWS D1.1 for Acier au carbone where preheat prevents Fissuration par hydrogène, D1.6 controls maximum interpass temperature to prevent sensitization. For austenitic stainless steels (304, 316), interpass must not exceed 350°F (175°C). Preheat is only required to remove moisture.
Qu'est-ce que l'AWS D1.6 ?
L'AWS D1.6 régit le Soudage structurel de l'acier inoxydable, couvrant les familles austénitiques (304, 316), ferritiques (430), duplex (2205, 2507) et à durcissement par précipitation (17-4PH). La principale préoccupation de Soudage est la sensibilisation et la Fissuration à chaud, et non la Fissuration par hydrogène comme dans l'acier au carbone.
AWS D1.6/D1.6M — Structural Code de Soudage — Stainless Steel — covers the Soudage of structural stainless steel components. The current edition is AWS D1.6:2017. It applies to stainless steel members and connections in structures subjected to design stress, including architectural applications, food processing equipment supports, chemical plant structural frameworks, water treatment facilities, and coastal or corrosive-environment structures where carbon steel is unsuitable.
Le Soudage de l'acier inoxydable est fondamentalement différent du Soudage de l'acier au carbone car les principales préoccupations métallurgiques sont la sensibilisation (précipitation de carbures de chrome qui détruit la résistance à la corrosion), la Fissuration à chaud (Fissuration de Solidification dans les Métal Fondu entièrement austénitiques) et le maintien d'un équilibre de phases correct (dans les nuances duplex). Ces préoccupations nécessitent des contrôles thermiques qui sont opposés à ceux de l'acier au carbone — au lieu d'ajouter de la chaleur par Préchauffage, le Soudage de l'acier inoxydable nécessite généralement de limiter l'Énergie de Soudage et de contrôler la Température entre Passes Maximum.
La Norme couvre quatre grandes familles d'acier inoxydable, chacune avec une métallurgie de Soudage distincte et des exigences différentes pour la sélection du Métal d'Apport, le contrôle thermique et le Traitement thermique post-soudage. Le Code est organisé pour aborder les préoccupations spécifiques de chaque famille tout en fournissant un cadre unifié pour la Qualification de mode opératoire, la Qualification de soudeur et l'Inspection de soudure.
Familles d'Acier Inoxydable et Comportement au Soudage
Chaque famille d'acier inoxydable a des exigences de Soudage distinctes. Les nuances austénitiques (304, 316) résistent à la Fissuration mais sont sensibles à la sensibilisation au-dessus de 800 degrés F. Les nuances ferritiques ont une Soudabilité limitée. Les nuances duplex nécessitent un contrôle attentif de l'Énergie de Soudage pour maintenir l'équilibre austénite-ferrite. Les nuances PH nécessitent un vieillissement post-soudage.
Acier Inoxydable Austénitique (Série 300)
Les nuances austénitiques, y compris 304, 304L, 316, 316L, 321 et 347, sont les aciers inoxydables structurels les plus courants. Elles sont non magnétiques, ont une excellente résistance à la corrosion et sont facilement soudables. La principale préoccupation de Soudage est la sensibilisation — la précipitation de carbures de chrome (Cr23C6) aux joints de grains lorsque le matériau est maintenu dans la plage de Température de 800 à 1 500°F (427 à 816°C). La sensibilisation épuise la teneur en chrome adjacente aux joints de grains en dessous du Minimum de 10,5 % nécessaire à la formation du film d'oxyde passif, créant une zone étroite vulnérable à la corrosion intergranulaire.
Le contrôle le plus efficace contre la sensibilisation pendant le Soudage est l'utilisation de nuances à faible teneur en carbone (304L avec 0,030 % de carbone Maximum, 316L avec 0,030 % de carbone Maximum) qui ont une teneur en carbone insuffisante pour former une précipitation significative de carbures. Les nuances stabilisées (321 avec du titane, 347 avec du niobium) offrent un contrôle alternatif du carbone en formant des carbures préférentiels qui ne consomment pas de chrome. Lorsque des nuances Norme (304, 316 avec jusqu'à 0,08 % de carbone) doivent être soudées, le contrôle de l'Énergie de Soudage et de la Température entre Passes devient critique pour Minimiser le temps passé dans la plage de sensibilisation.
Acier Inoxydable Ferritique (Série 400)
Les nuances ferritiques, y compris 430, 409 et 439, sont magnétiques et ont une résistance modérée à la corrosion. Elles sont utilisées dans des applications structurelles où les nuances austénitiques sont trop chères et où une légère résistance à la corrosion est suffisante, comme les systèmes d'échappement automobiles, les garnitures architecturales et les éléments structurels intérieurs. Les aciers inoxydables ferritiques sont sensibles à la croissance des grains dans la Zone Affectée Thermiquement pendant le Soudage, ce qui entraîne une réduction significative de la ténacité. Contrairement aux nuances austénitiques qui peuvent être recuites en solution pour restaurer leurs propriétés, la croissance des grains dans la ZAT ferritique est largement irréversible. Une faible Énergie de Soudage et des Températures entre Passes contrôlées aident à Minimiser la largeur de la zone de croissance des grains.
Acier Inoxydable Duplex
Les nuances duplex, y compris 2205 (UNS S31803/S32205) et super duplex 2507 (UNS S32750), contiennent des proportions à peu près égales de phases austénite et ferrite. Elles offrent une Limite d'Élasticité supérieure à celle des nuances austénitiques (environ le double de la Limite d'Élasticité du 316L) et une résistance supérieure à la Corrosion Sous Contrainte et à la corrosion par piqûres. Le Soudage de l'acier inoxydable duplex nécessite un contrôle attentif de l'Énergie de Soudage et de la Température entre Passes pour maintenir l'équilibre critique des phases. Une Énergie de Soudage excessive favorise la ferrite, tandis qu'une Énergie de Soudage insuffisante empêche une reformation adéquate de l'austénite. Les Spécification de Fabrication duplex limitent couramment la Température entre Passes à 300°F (150°C) ou moins pour préserver le rapport de phases d'environ 50/50. Notez que l'Article 5 de la D1.6 (dispositions relatives aux DMOS préqualifiés) s'applique uniquement aux aciers inoxydables austénitiques selon l'Article 1.4.7 — les nuances ferritiques, duplex, martensitiques et PH nécessitent une Qualification de mode opératoire selon l'Article 6, et leurs limites de Température entre Passes sont définies par le DMOS qualifié ou la Spécification du projet plutôt que par l'Article 5.5.2.
Acier Inoxydable à Durcissement par Précipitation
Les nuances PH, y compris 17-4PH (UNS S17400) et 15-5PH (UNS S15500), atteignent une résistance élevée grâce à des Traitement thermique de vieillissement. Ces nuances sont utilisées dans des applications structurelles nécessitant à la fois une résistance à la corrosion et une résistance élevée, telles que les composants structurels aérospatiaux et les éléments architecturaux de haute performance. Le Soudage des nuances PH nécessite d'adapter l'état de Traitement thermique au Mode opératoire de soudage — le Soudage à l'état traité en solution suivi d'un vieillissement donne les meilleurs Résultats. Le Soudage à l'état vieilli entraîne un survieillissement dans la ZAT avec une perte de résistance significative.
Contrôle Thermique dans la D1.6
L'Article 5.5.2 de la D1.6 limite la Température entre Passes à 350°F pour l'Acier Inoxydable Austénitique (les seules nuances préqualifiées selon l'Article 5 par 5.1). La Température entre Passes des aciers duplex et ferritiques est conforme au DMOS qualifié selon l'Article 6 — les Spécification de projet limitent couramment le duplex à 300°F ou moins. C'est l'opposé de la D1.1, qui spécifie un Préchauffage Minimum. Dans l'acier inoxydable, une chaleur excessive provoque une sensibilisation (précipitation de carbures de chrome) réduisant la résistance à la corrosion.
L'approche de contrôle thermique dans la D1.6 est fondamentalement différente de la D1.1. Alors que la D1.1 exige un Préchauffage Minimum pour ralentir le refroidissement et prévenir la Fissuration par hydrogène, la D1.6 exige des limites de Température entre Passes Maximum pour prévenir la sensibilisation et maintenir l'équilibre des phases. Le Préchauffage Minimum dans la D1.6 est simplement destiné à éliminer l'humidité des surfaces du joint — ne nécessitant généralement que le Métal de Base soit au-dessus du point de rosée, sans Température spécifique imposée pour la plupart des nuances austénitiques.
Pour les nuances austénitiques, la Température entre Passes Maximum est de 350°F (175°C). Cette limite garantit que le temps cumulé à des Températures de sensibilisation est Minimisé sur plusieurs passes de soudure. En pratique, les Soudeur doivent faire une pause entre les passes et laisser la soudure refroidir avant de déposer la passe suivante. La mesure de la Température se fait généralement par thermomètre de contact ou crayon indicateur de Température appliqué à au moins 1 pouce du Pied de cordon.
Pour les nuances duplex, l'Article 5 de la D1.6 ne s'applique pas (l'Article 5.1 limite la préqualification aux austénitiques uniquement). Les DMOS duplex nécessitent une qualification selon l'Article 6, et la Température entre Passes est contrôlée par le DMOS qualifié et les recommandations du Fabricant. Les Spécification de projet limitent couramment la Température entre Passes duplex à 300°F (150°C) ou même 250°F pour les applications critiques. La limite inférieure reflète la sensibilité de l'équilibre de phases austénite-ferrite à l'exposition thermique cumulative. L'Énergie de Soudage doit également être contrôlée dans une bande spécifique — trop faible, elle empêche une reformation adéquate de l'austénite ; trop élevée, elle favorise la formation d'une phase sigma nuisible.
Coastal Stainless Hardware: Product Selection vs D1.6 Fabrication
Coastal stainless hardware starts as a material and product-selection problem, not as a welding-code shortcut. If a listed catalog connector, anchor, or bracket exists for the exposure and load path, specify the product, stainless grade, finish, fastener compatibility, and installation Exigences. D1.6 becomes central when the hardware is custom fabricated, welded, or modified as a structural stainless assembly.
D1.6 Clause 1.1 covers welded structures and weldments subject to design stress where at least one joined material is stainless steel. Clause 1.4.5 requires the Documents contractuels to designate the Métal de Base, and Clause 1.5.1 puts service suitability and contract-document modifications under the Engineer. For coastal work, that means the drawing/spec should identify the stainless grade, corrosive-service expectations, Critères d'acceptation, and any post-Soudure cleaning/passivation requirements instead of saying only "stainless" or "D1.6."
Inspection also follows the documents. D1.6 Clause 8.1.5 requires complete detailed drawings and the contract-document portion describing material and quality requirements to be furnished to the Inspecteur. If the project expects a cleaned, passivated, corrosion-resistant finish in a salt-air environment, state that requirement directly; D1.6 cleaning rules and Commentary C-7.20 then support the weld-quality layer instead of carrying the whole coastal durability Spécification by implication.
Contrôle de la Déformation sur l'Inoxydable
L'acier inoxydable se déforme plus agressivement que l'acier au carbone pendant le Soudage. Le coefficient de dilatation thermique des nuances austénitiques est plus élevé et la conductivité thermique est plus faible — l'Énergie de Soudage ne se dissipe pas du joint, et la région plus chaude veut se dilater davantage par degré d'élévation de Température. Le Résultat est qu'une soudure en acier inoxydable va tirer, se tordre et se voiler pendant la Fabrication à moins que la séquence de Soudage ne soit délibérément contrôlée. La D1.6 codifie cela avec des mandats explicites de séquence et de contrôle de la Déformation dans l'Article 7.
D1.6 §7.7.3 — Programme de Contrôle de la Déformation
Selon le §7.7.3, lorsque le retrait ou la Déformation est susceptible d'affecter l'utilisation finale de la Fabrication, l'Entrepreneur doit préparer un programme de séquence de Soudage et de contrôle de la Déformation, et l'Ingénieur doit l'évaluer avant le début du Soudage. Il s'agit d'un langage de corps d'Article obligatoire, et non d'un commentaire. Pour les éléments fabriqués longs (8 pieds et plus), les sections minces ou les travaux à tolérance serrée, un programme de contrôle de la Déformation est l'attente par défaut.
Séquençage — Équilibrer l'Énergie de Soudage Appliquée
Selon le §7.7.2, dans la mesure du possible, toutes les soudures doivent être réalisées selon une séquence qui équilibrera l'Énergie de Soudage appliquée au fur et à mesure de l'avancement du Soudage. En pratique, cela signifie que les soudures sur les côtés opposés d'un joint sont alternées plutôt que complétées dans une seule direction ; les taquets et raidisseurs soudés autour d'un cadre selon un motif en étoile ou discontinu plutôt qu'un balayage continu ; et les groupes de joints particulièrement sensibles au retrait sont identifiés sur les dessins. Les longs congés sur tôle d'acier inoxydable sont généralement réalisés en soudures en pas de pèlerin ou discontinues plutôt qu'en continu.
Exception Martensitique — Soudage Continu sous Contrainte
Selon le §7.7.5, le Soudage des matériaux martensitiques où des conditions de forte contrainte de retrait externe sont présentes doit être soudé en continu jusqu'à l'achèvement, ou jusqu'à un point qui assure l'absence de Fissure avant que le joint ne refroidisse en dessous des Températures de Préchauffage et entre Passes Minimum. C'est l'opposé du motif de Soudage discontinu utilisé pour les nuances austénitiques — l'acier inoxydable martensitique se Fissure sous contrainte s'il est refroidi en cours de soudure.
Martelage pour les Contraintes de Retrait (Couches Intermédiaires Uniquement)
Selon le §7.18.1, le martelage peut être utilisé sur les couches de soudure intermédiaires pour contrôler les contraintes de retrait dans les soudures épaisses afin de prévenir la Fissure ou la Déformation. Aucun martelage ne doit être effectué sur la couche de racine ou de surface de la soudure ou sur le Métal de Base aux bords de la soudure. Les outils de martelage doivent avoir un rayon Minimum de 1/8 po [3 mm] selon le §7.18.3, et l'Ingénieur doit spécifier le Préchauffage requis (le cas échéant) et les Températures entre Passes avant le martelage selon le §7.18.4.
Limites de Température pour le Redressage à Chaud
Selon le §7.14, le redressage à chaud des éléments déformés est autorisé avec l'approbation de l'Ingénieur. L'Article stipule que les Températures de redressage à chaud ne doivent pas dépasser 600°F (315°C) pour les aciers inoxydables ferritiques, martensitiques ou duplex ; 800°F (430°C) pour les aciers inoxydables austénitiques ; et la Température de vieillissement pour les aciers inoxydables à durcissement par précipitation — langage consultatif ("devrait"), pas une limite obligatoire stricte. L'Ingénieur est responsable de l'évaluation de l'effet de la chaleur sur la résistance à la corrosion des aciers inoxydables et des contraintes externes de la Fabrication avant d'approuver le redressage à chaud.
Pratique en Atelier
Pour les cornières en acier inoxydable longues ou les éléments à tolérance serrée, les ateliers de Fabrication suivent généralement trois disciplines pratiques au-delà des exigences du Code : (1) pointer fortement et brider la pièce avec des taquets tous les 10 pouces avant toute soudure de production ; (2) réaliser un coupon d'échantillon de 12 pouces de la configuration de joint réelle avant de s'engager dans une longue soudure de production, pour Vérifier que la séquence de contrôle de la Déformation fonctionne dans cette soudure spécifique ; (3) faire remonter à l'ingénierie les compromis géométrie-Fabrication — une cornière en acier inoxydable de 3/4 de pouce de 8 pieds de long avec un chanfrein simple et un congé extérieur est un cas limite pour l'atelier de Fabrication, et la bonne réponse est parfois de se procurer une cornière laminée à chaud plutôt que d'en construire une à partir de tôle.
Sélection du Métal d'Apport et Contrôle de la Ferrite
La D1.6 exige des Métal d'Apport correspondants ou sur-correspondants de l'AWS A5.9 (ER308L, ER309L, ER316L). La mesure du nombre de ferrite (FN) est requise pour Vérifier une teneur en ferrite adéquate dans les soudures austénitiques — typiquement FN 3 à FN 10 pour la résistance à la Fissure. Une ferrite insuffisante augmente la susceptibilité à la Fissuration à chaud.
La sélection du Métal d'Apport dans la D1.6 doit tenir compte de la correspondance de la résistance à la corrosion, de l'obtention d'une résistance adéquate et du contrôle de la Microstructure du Métal Fondu. Pour l'Acier Inoxydable Austénitique, le Métal d'Apport correspond généralement à la composition du Métal de Base (Métal d'Apport 308L pour Métal de Base 304L, Métal d'Apport 316L pour Métal de Base 316L). Cependant, le Métal d'Apport doit également produire un dépôt de soudure avec une teneur en ferrite contrôlée pour prévenir la Fissuration à chaud.
Le nombre de ferrite (FN) est une propriété critique du Métal Fondu dans le Soudage de l'Acier Inoxydable Austénitique. Une petite quantité de ferrite delta (généralement 3 à 10 FN) dans le Métal Fondu perturbe le réseau continu de joints de grains et prévient la Fissuration à chaud de Solidification. Les Métal Fondu entièrement austénitiques (zéro ferrite) sont très sensibles à la Fissuration à chaud. La D1.6 exige que le Fabricant du Métal d'Apport certifie la plage de nombre de ferrite, et le DMOS doit spécifier la plage de FN requise pour l'application.
Pour les joints de Métal dissemblable entre l'acier inoxydable et l'acier au carbone, la D1.6 aborde les exigences de compatibilité du Métal d'Apport. Typiquement, un Métal d'Apport fortement allié (309L ou 312) est utilisé pour compenser la différence de composition et assurer une résistance à la corrosion adéquate du côté de l'acier inoxydable. La dilution de l'acier au carbone dans le Bain de Fusion doit être prise en compte lors de la prédiction de la composition du Métal Fondu et de la teneur en ferrite.
Stainless steel welding demands a qualified welding procedure that addresses sensitization, Température entre Passes Limites, and alloy-specific shielding requirements. Each procedure requires qualification Essai that validates the WPS with Essai mécanique and, where specified, corrosion testing for the alloy family. For austenitic grades, stress relief after welding is typically needed only to dissolve precipitated carbides or address Corrosion Sous Contrainte — D1.6 Annexe G provides detailed PWHT guidance by stainless type.
Nettoyage de Surface et Acceptation de la Teinte de Chauffage
L'AWS D1.6 impose des règles spécifiques de nettoyage de surface qui sont propres à l'acier inoxydable et souvent mal comprises en atelier. Le Code est à la fois strict (brosse métallique en acier inoxydable uniquement, meules abrasives sans fer selon le §7.20) et flexible (l'acceptation de la teinte de chauffage est spécifiée par l'Ingénieur selon le Commentaire C-7.4.3, et non un seuil universel).
Mandatory After-Welding Cleanup — §7.20 and §7.20.2
Selon le §7.20.2, le laitier doit être complètement retiré de toutes les soudures finies. Toutes les soudures et les Métal de Base adjacents doivent être nettoyés par brossage ou d'autres moyens appropriés une fois le Soudage terminé. L'Article parent §7.20 ajoute les règles spécifiques à l'acier inoxydable : lorsque des brosses sont utilisées, les fils de brosse doivent être en acier inoxydable, et le meulage doit être effectué avec des meules abrasives sans fer. Les brosses en acier au carbone et les meules contaminées par l'acier au carbone ne sont pas acceptables.
Commentary C-7.20, surface rust marks on stainless welds are commonly caused by embedded free iron from grinding wheels previously used on carbon steel, or from contact with carbon or Acier faiblement allié tooling. Detection and removal techniques are addressed in ASTM A380/A380M.
Heat Tint — Engineer-Specified, Not a Universal Threshold
Selon le Commentaire C-7.4.3, le niveau acceptable de décoloration (teinte de chauffage) due au Soudage ou au Traitement thermique doit être spécifié par l'Ingénieur ou dans les Documents contractuels. Des niveaux élevés de décoloration de soudure indiquant une mauvaise couverture gazeuse sont généralement inacceptables, mais même des niveaux légers peuvent être inacceptables pour certaines applications. L'oxyde de surface normal de l'acier inoxydable (oxyde de chrome) n'affecte pas la qualité de la soudure — seuls les oxydes de surface excessifs ou la décoloration due à la contamination nécessitent une attention.
Hiérarchie des Modes de Défaillance de l'Inspecteur
En pratique, les Inspecteur évaluant une soudure en acier inoxydable vérifient les modes de Défaillance par ordre de gravité : (1) pénétration et fusion, (2) qualité de la couverture gazeuse (indiquée par une décoloration extrême), (3) niveau de teinte de chauffage par rapport à la Spécification de l'Ingénieur, et (4) exhaustivité du brossage de surface. Cette hiérarchie reflète la façon dont les CWI expérimentés priorisent l'Inspection de soudure D1.6 — elle ne figure pas dans le texte du Code. Si l'Ingénieur n'a pas spécifié de niveau d'acceptation de la teinte de chauffage, la valeur par défaut est le langage "non affecté négativement" du Commentaire C-7.4.1 (référencé par C-7.4.3).
Qualifier une légère teinte d'oxyde de chrome de "rejet" sur un joint CJP où la Spécification de l'Ingénieur est silencieuse invoque un seuil que la D1.6 ne fixe pas. Inversement, ignorer une forte décoloration bleu-violet qui indique une mauvaise couverture gazeuse peut masquer une Défaillance de cause profonde.
Clause5 CWI reviewer
Pour les Critères d'acceptation de l'Inspection de soudure pour tous les Types de Défaut, consultez le guide d'Examen Visuel des soudures. Pour l'équivalent en acier au carbone, consultez le guide AWS D1.1.
Conseil pour l'examen CWI : La D1.6 §7.20 exige uniquement une brosse métallique en acier inoxydable. Les brosses en acier au carbone sur les soudures en acier inoxydable introduisent une contamination par le fer libre selon le Commentaire C-7.20. C'est une question pratique fréquente de la Partie B — signalez toute photo montrant une brosse en acier ordinaire sur une soudure en acier inoxydable.
Comment la D1.6 se Compare aux Autres Codes Structurels AWS
La D1.6 régit l'acier inoxydable avec des limites de Température entre Passes (350°F Maximum pour l'austénitique selon l'Article 5.5.2 ; duplex et ferritique selon le DMOS qualifié). La D1.1 régit l'acier au carbone avec des exigences de Préchauffage Minimum. La D1.6 exige un contrôle du nombre de ferrite ; la D1.1 non. La D1.6 préqualifie uniquement l'austénitique (Article 5.1) — toutes les autres familles d'acier inoxydable nécessitent une qualification selon l'Article 6.
D1.6 vs D1.1 (Acier au Carbone)
D1.1 governs carbon and low-alloy Acier de construction where the metallurgical priority is preventing Fissuration Induite par l'Hydrogène through mandatory preheat (Tableau 5.11, up to roughly 300°F). D1.6 governs stainless steel where the priority is preventing sensitization through controlled maximum interpass temperatures (350°F for austenitic per Article 5.5.2). D1.6 Clause 5 provides a DMOS préqualifié path, but only for austenitic grades per Clause 1.4.7 — ferritic, duplex, martensitic, and PH grades require full WPS qualification under Clause 6. Carbon steel welding emphasizes adequate fusion and Résistance; stainless steel welding must also preserve corrosion resistance, which is the entire reason for using stainless steel.
D1.6 vs D1.2 (Aluminium)
Both D1.2 and D1.6 Partager the characteristic that preheat must be limited rather than increased. D1.2 limits aluminum preheat to 250°F to prevent strength loss; D1.6 limits austenitic stainless interpass to 350°F per Clause 5.5.2 to prevent sensitization. Both codes address Fissuration à chaud (Fissuration de Solidification) as a primary concern, though the metallurgical mechanisms differ. D1.6 provides a Préqualifié WPS path for austenitic grades only (Clause 5, per Clause 1.4.7); D1.2 requires all procedures to be qualified by testing.
| Aspect | D1.6 (Stainless) | D1.1 (Carbon Steel) |
|---|---|---|
| Base metals | Austenitic, ferritic, duplex, PH | Carbon and low-alloy steels |
| Interpass max | 350°F austenitic (Cl. 5.5.2); duplex per qualified WPS (project spec typically 300°F) | Not code-limited (WPS-specific) |
| Primary concern | Sensitization, hot cracking | Hydrogen cracking |
| Filler metal | ER308L, ER309L, ER316L (A5.9) | A5.1/A5.18/A5.20 |
| Ferrite control | Required (FN measurement) | Not applicable |
| Prequalified WPS? | Yes (limited) | Yes (Clause 5) |
Guides de Normes Connexes
Questions Fréquemment Posées
AWS D1.6 requires minimum preheat only to remove moisture from the joint surfaces — there is no mandatory preheat temperature table as exists in D1.1 for carbon steel. The critical thermal control is the maximum interpass temperature. For austenitic stainless steels (304, 316, 321), Clause 5.5.2 sets the maximum interpass at 350 degrees Fahrenheit (175 degrees Celsius). However, Clause 5 applies only to austenitic grades per Clause 1.4.7 — ferritic, duplex, martensitic, and PH grades require qualified WPS procedures per Clause 6, where interpass limits are set by the WPS or project specification. Project specifications for duplex grades commonly restrict interpass to 300 degrees Fahrenheit or lower.
Sensitization is the precipitation of chromium carbides at grain boundaries that occurs when austenitic stainless steel is held in the temperature range of 800 to 1500 degrees Fahrenheit (427 to 816 degrees Celsius) for extended periods. The chromium consumed by carbide formation depletes the chromium content adjacent to the grain boundaries below the 10.5% minimum needed for corrosion resistance, creating a narrow zone susceptible to intergranular corrosion. Controlling interpass temperature, using low-carbon grades (304L, 316L), and minimizing heat input are the primary methods to prevent sensitization during welding.
Austenitic grades (304, 316, 321) are the most common structural stainless steels. They are non-magnetic, have excellent corrosion resistance, and are susceptible to sensitization during welding. Ferritic grades (430, 409) are magnetic, have lower toughness, and are susceptible to grain growth and embrittlement in the heat-affected zone. Duplex grades (2205, 2507) contain roughly equal proportions of austenite and ferrite, providing higher strength and better stress corrosion cracking resistance than austenitic grades. Each family requires different welding parameters, filler metals, and thermal controls.
D1.1 covers carbon and low-alloy structural steel where hydrogen-induced cracking is the primary concern, requiring minimum preheat that scales with steel category and thickness, ranging from none for thin low-strength steels up to roughly 300 degrees Fahrenheit for high-strength low-alloy steels in thick sections per Table 5.11. D1.6 covers stainless steel where sensitization, hot cracking, and phase balance are the primary concerns, requiring controlled maximum interpass temperatures rather than minimum preheat. D1.6 Clause 5 provides a prequalified WPS path for austenitic grades only (per Clause 1.4.7) — ferritic, duplex, martensitic, and PH grades require full WPS qualification under Clause 6. D1.6 also addresses ferrite number requirements for weld metal to prevent hot cracking, which has no equivalent in D1.1.
AWS D1.6 permits SMAW (shielded metal arc welding), GMAW (gas metal arc welding), FCAW (flux-cored arc welding), GTAW (gas tungsten arc welding), SAW (submerged arc welding), and plasma arc welding (PAW). GTAW is the most common process for critical stainless steel applications because it provides the lowest heat input and most precise control of the weld pool. GMAW with pulsed spray transfer is used for production applications. SAW is used for heavy sections but requires careful flux selection to avoid chromium depletion.
Yes. Per D1.6 §7.20.2, all welds and adjacent base metals shall be cleaned by brushing or other suitable means after welding is completed, and slag shall be completely removed from all finished welds — including spatter that is harmful to the finished product. Section §7.20.1 also requires that slag and foreign material be cleared between beads and at any crater where welding is resumed. The parent clause §7.20 adds two stainless-specific rules: brush wires shall be made of stainless steel (never carbon steel) and grinding, if required, shall be done with iron-free abrasive wheels. Carbon steel brushes and contaminated grinding wheels introduce embedded free iron, which causes surface rust marks — Commentary C-7.20 addresses detection and removal per ASTM A380/A380M, the Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts.
D1.6 takes a nuanced position split between two adjacent commentary sections. Per Commentary C-7.20, the acceptable level of discoloration (heat tint) from welding or heat treatment should be specified by the Engineer or in contract documents — the code sets no universal threshold. Heavy levels of weld discoloration indicating poor gas coverage are generally unacceptable, but even light levels may be unacceptable for some applications. Per Commentary C-7.4.3, the normal stainless steel surface oxide (chromium oxide) does not affect weld quality, and the code requires only that the resultant weld quality is not adversely affected. Inspectors should not reject a light chromium-oxide tint without an Engineer-specified threshold, but should flag heavy discoloration as a gas-coverage failure indicator.
In practice, CWIs inspecting a D1.6 stainless weld check failure modes in severity order: first, penetration and fusion (the primary code-required acceptance criteria); second, gas coverage quality (inferred from heavy discoloration, which Commentary C-7.20 calls out as 'generally unacceptable'); third, heat tint level against the Engineer's specified threshold per Commentary C-7.20; fourth, brushing completeness per §7.20.2; and fifth, free-iron contamination from grinding or carbon-steel contact, addressed via ASTM A380/A380M cleaning. This ordering is not in the code text — it reflects how experienced inspectors prioritize D1.6 visual inspection. If the Engineer has not specified a heat tint acceptance level, the default is the 'resultant weld quality not adversely affected' standard articulated in Commentary C-7.4.3, which references C-7.4.1's practical-standard framework.
Two thermal properties of austenitic stainless work together to amplify weld distortion compared with carbon steel: a higher thermal expansion coefficient (more dimensional change per degree of temperature rise) and a lower thermal conductivity (heat does not dissipate from the weld zone as quickly). The heated zone around the weld pulls harder against the cooler bulk material, and shrinkage stresses on cooling are larger than carbon steel under equivalent heat input. This is why D1.6 §7.7.2 requires sequence control to balance applied heat, why §7.7.3 mandates a distortion control program when shrinkage may affect end use, and why long stainless fabrications routinely use skip welding, cleats, and pre-production sample coupons. The same heat input that produces minor distortion on A36 carbon plate produces significant distortion on 304 stainless plate.
Per D1.6 §7.7.3, a welding sequence and distortion control program is a written plan prepared by the Contractor and evaluated by the Engineer before welding begins, required when shrinkage or distortion is expected to affect the end use of the fabrication. The program documents the welding sequence (which joints are welded first, in what direction, and in what skip pattern), the heat input limits per pass, the interpass temperature controls, and any intermediate restraint or fixture removal steps. For long fabricated members in stainless steel, a distortion control program is the default expectation. The Engineer reviews the program against the design tolerances and may require revisions before welding starts. §7.7.2 supports this mandate by requiring all welds to be made in a sequence that balances the applied heat of welding while welding progresses, and by requiring critical sequence-sensitive joints to be identified on the applicable drawings.
Use AWS D1.6 when the item is a welded structural stainless assembly or a catalog part is modified by welding. If a catalog connector already exists, the specification should identify the product, stainless grade, fasteners, exposure class, and installation requirements. If the part is custom fabricated, D1.6 Clause 1.4.5 requires the contract documents to designate the base metal, Clause 1.5.1 puts service suitability under the Engineer, and Commentary C-7.20 supports explicit cleaning and passivation requirements for corrosion exposure.