คำอธิบายโดยย่อของการกัดกร่อนของสเตนเลสในท้องถิ่น

การกัดกร่อนเป็นหนึ่งในสามรูปแบบความล้มเหลวที่สำคัญของโลหะ เหล็กสแตนเลสมักใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการมากขึ้นเพื่อยับยั้งการกัดกร่อนของโลหะ อย่างไรก็ตามวิศวกรได้ค้นพบว่าแม้จะมีสแตนเลส แต่ชิ้นส่วนยังสามารถกัดกร่อนได้ภายใต้สภาวะบางอย่าง เมื่อการกัดกร่อนเกิดขึ้นในเหล็กกล้าไร้สนิมวิศวกรหลายคนไม่ทำอะไรเลย ผู้เขียนเชื่อว่าวิศวกรจำนวนมากมีความเข้าใจผิดในการเลือกวัสดุสแตนเลส ความเข้าใจผิดนี้คือการสึกกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมหรือแม้แต่การกัดกร่อน มีคำกล่าวที่บอกว่า: ชายคนนั้นมีน้ำตา แต่เขาไม่สะบัดเพราะเขายังไม่ถึงจุดที่หัวใจของเขา ประโยคนี้ไม่สามารถ overemphasized สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าไร้สนิมไม่เป็นสนิมเพียงเพราะไม่พบสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนรุนแรง ที่นี่ฉันจะเน้นเรื่องการกัดกร่อนของสแตนเลส ฉันหวังว่าบางโครงการภาคสนามจะโล่งใจจากข้อสงสัยบางอย่างในพื้นที่นี้

คำอธิบายโดยย่อของการกัดกร่อนของสเตนเลสในท้องถิ่น

สำหรับวัสดุสแตนเลสที่มีโครเมียมนิกเกิลมีสองรูปแบบหลักของการกัดกร่อนคือการกัดกร่อนแบบหนึ่งและการกัดกร่อนแบบอื่น ๆ สนิมในบรรยากาศทะเลเป็นตัวอย่างทั่วไปของการกัดกร่อนทั่วไปหรือสม่ำเสมอ ที่นี่โลหะถูกกัดกร่อนอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นผิวทั้งหมด ในกรณีนี้ชั้นหลวมจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวเหล็กและชั้นของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนจะถูกลบออกได้ง่าย การกัดกร่อนแบบฟอร์มเป็นหนึ่งในรูปแบบที่ง่ายที่สุดในการกัดกร่อนเนื่องจากวิศวกรสามารถกำหนดอัตราการกัดกร่อนของโลหะและสามารถคาดเดาได้อย่างแม่นยำถึงอายุการใช้งานของโลหะ ดังนั้นการกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอคือรูปแบบของการกัดกร่อนที่ได้รับผลกระทบน้อยที่สุดโดยโรคกระดูกอ่อน แม้ว่าจะทำให้เกิดความเสียหายจากการกัดกร่อน แต่ก็สามารถคาดการณ์และควบคุมได้

อย่างไรก็ตามการเกิดการกัดกร่อนแบบโลคัลทำให้วิศวกรจำนวนมากไม่ได้เตรียมพร้อม เนื่องจากความเสียหายที่เกิดจากการกัดกร่อนในท้องถิ่นเป็นเรื่องยากที่จะคาดการณ์ได้และไม่สามารถคำนวณอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้อย่างแม่นยำ หนึ่งในอุปกรณ์ที่น่ารำคาญมากที่สุดก็คือประเภทของการกัดกร่อนในโลหะที่ยากที่สุด เนื่องจากหลายพันไมล์ของเขื่อนยุบลงไปในหลุมมด บ่อที่เรียกว่านี้เป็นจุดมดแดงบนเขื่อน

ในกระบวนการของการกัดกร่อนโลหะปฏิกิริยาสองเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับขั้วไฟฟ้า หนึ่งคือปฏิกิริยาของแคโทดและโลหะที่ไม่ใช่จะลดลงที่ขั้วลบ โลหะที่ไม่ใช่โลหะมีอิเล็กตรอนและมีความมันวาวลดลง อีกประการหนึ่งคือปฏิกิริยาขั้วบวก เมื่อปฏิกิริยาขั้วบวกเกิดขึ้นโลหะจะสูญเสียอิเล็กตรอนและความว่องไวจะเพิ่มขึ้น ไอออนโลหะถูกปลดออกจากผิวโลหะ สิ่งที่ฉันต้องการกล่าวคือการกัดกร่อนของโลหะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนมากที่สุด ดังนั้นจึงเป็นแนวทางที่สำคัญในการแก้ปัญหาการกัดกร่อนของโลหะ

การออกแบบความต้านทานการกัดกร่อนโดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างแคโทดและขั้วบวก ถ้าหน้าแคโทดขนาดใหญ่เชื่อมต่อกับหน้า anode ขนาดเล็กการไหลของกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ระหว่างขั้วบวกและแคโทด สถานการณ์นี้ต้องหลีกเลี่ยง ในทางตรงกันข้ามเมื่อเรากลับสถานการณ์ด้วยการเชื่อมต่อกับพื้นผิวขั้วบวกขนาดใหญ่ที่มีพื้นผิวแคโทดเล็ก ๆ การไหลของกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กจะเกิดขึ้นระหว่างสองโลหะ สถานการณ์นี้เป็นสิ่งที่เราคาดหวัง เราออกแบบขั้วลบของโลหะเชื่อมในภาชนะหรือถังเป็นแคโทด อุปกรณ์ยึดได้รับการออกแบบเพื่อให้ตัวยึดแคโทด (พื้นที่เล็ก ๆ ) และชิ้นขั้วบวก (พื้นที่ขนาดใหญ่) เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน ตัวอย่างของแนวคิดนี้คือการตรึงแผงเหล็กพร้อมกับหมุดทองแดงและสัมผัสกับน้ำทะเลที่มีอัตราการไหลต่ำ โคมทองแดงเป็นพื้นผิวแคโทดเล็ก ๆ ในขณะที่แผ่นเหล็กเป็นพื้นผิวขั้วบวกขนาดใหญ่ การออกแบบนี้สะดวกและสร้างความเข้ากันได้ดี

ปัญหารู รูยังสามารถผลิตได้โดยไม่มีช่องว่างบนพื้นผิวโลหะ การเกิดรูพรุนอาจมาจากสองปัจจัยคือคลอไรด์ไอออนในสภาพแวดล้อมและความไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างจุลภาคหรือส่วนประกอบ การกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมอาจเกิดจากความเข้มข้นของตัวทำละลายพิเศษเช่นคลอไรด์ หากมีการเกิดรูในเหล็กกล้าไร้สนิมเนื่องจากมีอาการแพ้หรือเหตุผลอื่น ๆ หรือเมื่อเนื้อหาของโครเมียมและนิกเกิลไม่สม่ำเสมอหรือไม่สามารถป้องกันการกัดกร่อนของรูพรุนการกัดกร่อนของรูพรุนอาจเกิดขึ้นได้ ข้อบกพร่องบนพื้นผิวโลหะอาจทำให้เกิดหลุม ตัวอย่างเช่นข้อบกพร่องในชั้นป้องกันออกไซด์ของเหล็กกล้าไร้สนิมหรือโลหะผสมนิกเกิล Pitting สามารถป้องกันได้โดยใช้โลหะผสมที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงหรือโดยการขจัดสารเคมีที่ก่อให้เกิดหลุมบ่อ อีกแง่มุมหนึ่งของการควบคุมหลุมโลหะคือการกำจัดสารตัวเร่งปฏิกิริยาคาโทดิกในสิ่งแวดล้อม โดยปกติการกำจัดออกซิเจนจะมีผลดีขึ้น บริเวณด้านล่างของหลุมหรือช่องว่างมีแนวโน้มที่จะถูก cathodically เพื่อให้ความสัมพันธ์ของกระแสแบตเตอรี่จะเกิดขึ้น เมื่อการกัดกร่อนในหลุมหรือรอยแยกจะขยายตัวต่อไปจะกลายเป็นปฏิกิริยาที่เกิดปฏิกิริยาออโตคาเธียมติก อิออนเฟอร์ริกจะมีปฏิกริยากับคลอไรด์เพื่อก่อตัวเป็นฟอร์จคลอไรด์ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นซ้ำ ๆ และการเจาะโลหะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว การกัดกร่อนของรอยเปื้อนหรือกัดกร่อนเป็นรูปแบบการกัดกร่อนที่อันตรายมากเนื่องจากมีการกัดกร่อนและสามารถทำให้โลหะลุกลามได้อย่างรวดเร็ว

คำอธิบายโดยย่อของการกัดกร่อนของสเตนเลสในท้องถิ่น

ปัญหาการกัดกร่อนใต้ผิวดิน ด้านล่างของตะกอนหรือในรอยแยกปริมาณออกซิเจนของสารละลายอยู่ในระดับต่ำและปริมาณออกซิเจนของสารละลายที่เป็นกลุ่มในด้านนอกของรอยแยกมีค่าสูงมาก นี้กำหนดแบตเตอรี่ที่มีขั้วบวกที่อยู่ภายใต้ตะกอนหรือในรอยแยกและด้านนอก เป็นแคโทด ในช่องว่างที่มีคลอไรด์ปานกลางค่า pH ลดลงและคลอไรด์เข้มข้น สภาวะคลอไรด์ที่เป็นกรดนี้ทำให้เกิดการกัดกร่อนในการเร่งและโดยอัตโนมัติ เกิดการกัดกร่อนรุนแรงขึ้น ตัวอย่างของการกัดกร่อนชนิดนี้เกิดขึ้นเมื่อยึดสแตนเลสสตีลไว้บนแผ่นเหล็กกล้าไร้สนิมและสัมผัสกับน้ำที่มีคลอไรด์ การกัดกร่อนของรอยอาจเกิดขึ้นเมื่อหัวสลักหรือเครื่องซักผ้าใช้เป็นพื้นที่ขั้วบวก การป้องกันการเกิดการตกตะกอนและเครื่องชั่งหรือการใช้วัสดุที่มีส่วนผสมของโลหะผสมสูงจะช่วยลดการกัดกร่อนของรอยแยก

การกัดกร่อนการลอก ในกรณีนี้จะเกิดชั้นการกัดกร่อนแบบหลวม ๆ บนผิวโลหะ แม้แต่การไหลของของเหลวที่มีความเร็วต่ำก็สามารถขจัดชั้นหลวมของสารกัดกร่อน เป็นผลให้โลหะใหม่ที่ไม่ถูกดึงออกมาอีกครั้งเพื่อที่จะมีการสร้างเลเยอร์เพิ่มเติมอีกหลายแผ่น อีกครั้งเกล็ดเลือดเหล่านี้จะถูกลบออกได้ง่ายและกระบวนการนี้ก็ยังคงดำเนินต่อไป การใช้โลหะผสมที่ไม่เป็นปฏิกิริยาทางเคมีสามารถหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนของการขัด

การกัดกร่อนแบบ intergranular อาจเกิดการกัดกร่อนของอนุภาคได้เมื่อมีการให้ความร้อนที่บริเวณอุณหภูมิที่บอบบางในระหว่างการเชื่อมหรือการบำบัดความร้อน เมื่อโลหะผสมสแตนเลสบางชนิดถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 425-870 องศาเซลเซียสคาร์ไบด์คาร์ไบด์จะตกตะกอนที่ขอบของเมล็ดข้าว นี้นำไปสู่การปรากฏตัวของโครเมียม - หมดดินแดนในบริเวณใกล้เคียงของคาร์ไบด์และยังมีผลต่อการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของเขตแดนของเมล็ดข้าว ในสารพิเศษเช่นกรดไนตริกหรือน้ำอุณหภูมิสูงการกัดกร่อนอาจเกิดขึ้นในบริเวณที่มีโครเมี่ยมต่ำ ธัญพืชปรากฏบนพื้นผิวที่มีน้ำตาลและสามารถลูบออกได้อย่างง่ายดายเมื่อลูบด้วยตัวเก็บตัวอย่าง การกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิลสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการใช้โลหะผสมคาร์บอนต่ำการเพิ่มธาตุคาร์ไบด์เช่นไทเทเนียมหรือแทนทาลัมหรือการใช้สเตนเลสสตีลเสถียร

คำอธิบายโดยย่อของการกัดกร่อนของสเตนเลสในท้องถิ่น

การกัดกร่อนของความเครียด ตัวอย่างทั่วไปคือสายไอน้ำที่ทำจากสแตนเลสสตีล AISI 316 (UNS S31600) คลอไรด์ที่อาจมีอยู่ในวัสดุฉนวนสามารถถ่ายโอนไปยังพื้นผิวโลหะเมื่อสัมผัสกับฝน เงื่อนไขนี้เป็นไปตามเงื่อนไขการเกิดรอยแตกลายกัดกร่อนของความเค้น: สแตนเลสสตีลอัลลอยด์ที่ละเอียดอ่อน 316; น้ำที่มีฤทธิ์กัดกร่อน - คลอไรด์พิเศษ และท่อความเครียดเย็นหรือ machined หากมีการตรวจสอบโลหะแบบตัดขวางผ่านบริเวณรอยร้าวจะเห็นได้ว่าจะมีการสังเกตเห็นความแตกต่างของ transgranular (spreading grain) และรอยแตกของสาขา (branch cracks) นี่คือการกัดกร่อนของความเค้นโดยทั่วไปของคลอไรด์ที่เกิดจากการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสตีน การขจัดเงื่อนไขใด ๆ ข้างต้นสามข้อสามารถป้องกันการกัดกร่อนของความเค้นได้

คำอธิบายโดยย่อของการกัดกร่อนของสเตนเลสในท้องถิ่น

ปริมาณออกซิเจนมีผลต่อการกัดกร่อน โดยทั่วไปน้ำที่ไหลเข้าสู่โรงไฟฟ้าไม่สดชื่น เหล็กทำงานได้ดีในน้ำที่เป็นกลางและอัตราการกัดกร่อนเกี่ยวข้องโดยตรงกับความสามารถในการละลายออกซิเจนที่ละลายได้ นั่นคือปริมาณออกซิเจนมากขึ้นอัตราการกัดกร่อนสูงกว่า การกัดกร่อนของเหล็กยังสัมพันธ์กับค่าพีเอช เมื่อ pH มีค่าสูงอัตราการกัดกร่อนของเหล็กอยู่ในระดับต่ำ เมื่อ pH ลดลงต่ำกว่า 4 เหล็กจะกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว

อุณหภูมิจะช่วยเร่งการกัดกร่อนของเหล็กได้ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 72 ° F ถึง 104 ° F (22-41 ° C) ส่งผลโดยตรงต่ออัตราการกัดกร่อนของเหล็ก อัตราการไหลมีผลตรงกันข้ามกับการกัดกร่อนของเหล็ก เมื่ออัตราการไหลของน้ำทะเลสูงกว่าประมาณ 3 ฟุตต่อวินาที (0.9 m / s) การกัดกร่อนของเหล็กจะเร่งตัวขึ้นอย่างมาก การกำจัดวัสดุป้องกันการกัดกร่อนที่ไม่มีการป้องกันจะส่งผลให้อัตราการกัดกร่อนสูงเนื่องจากการกำจัดวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะทำให้โลหะใหม่มีอัตราการกัดกร่อนสูง ในขณะเดียวกันอัตราการไหลสูงจะทำให้ออกซิเจนเป็นจำนวนมากกับผิวสัมผัสของโลหะ ดังนั้นจึงมีออกซิเจนมากขึ้นเพื่อเพิ่มอัตราการกัดกร่อน

ถ้าเหล็กสเตนเลส austenitic หยุดชะงักเนื่องจากการกัดกร่อนของความเค้นความเครียดวัสดุทางเลือกที่ควรพิจารณาคือสแตนเลสแบบดูอัล เนื่องจากโครงสร้างและองค์ประกอบที่แตกต่างกันจึงมีสมบัติเชิงกลที่สูงกว่าอุณหภูมิ 315 องศาเซลเซียสที่ 315 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังมีความต้านทานแรงต้านการกัดกร่อนของความเค้นที่สูงขึ้นด้วย อัลลอยแบบ Dual-phase สามารถทนต่อการกัดกร่อนของรอยต่อและการกัดกร่อนได้ดีขึ้นโดยการเพิ่มปริมาณโครเมียมและโมลิบดีนัม

ผลของความเข้มข้นคลอไรด์ต่อการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิม เมื่อใช้สเตนเลส 304 หรือ 304L ในน้ำจืดปริมาณคลอไรด์ควรน้อยกว่า 200 ppm หลังจากผลิตชิ้นส่วนเสร็จแล้วต้องนำเศษเหล็กออก เนื่องจากเหล็กส่วนที่เหลือจะทำหน้าที่เหมือนช่องว่างจึงจะทำปฏิกิริยากับคลอไรด์เพื่อสร้างฟอร์กคลอไรด์เพื่อเร่งการกัดกร่อนแบบโลคัล 304 ท่อต้องทำความสะอาดเป็นระยะ ๆ เพื่อขจัดรอยแยกหรือช่องว่างที่อาจทำให้เกิดช่องว่าง ควรหลีกเลี่ยงอุปกรณ์ที่ผลิตจากพืชที่ผลิตได้ 304 หรือ 304 ลิตรที่น้ำนิ่ง (เช่นอัตราการไหลต่ำกว่า 0.9 เมตร / วินาที) เนื่องจากจะทำให้เกิดคราบสกปรกบนพื้นผิวโลหะ การกัดกร่อนของจุลินทรีย์ต้องถูกควบคุมด้วย

เพื่อให้สามารถใช้เหล็กกล้าไร้สนิมชนิด 316L ในน้ำกร่อยได้ปริมาณคลอไรด์ควรน้อยกว่า 1000 ppm เว้นแต่ว่าน้ำจะถูก deoxygenated อย่างสมบูรณ์ น้ำที่ปราศจากออกซิเจนจะป้องกันการกัดกร่อนของรอยขีดข่วนและความเค้นของสเตนเลส 316L ในขั้นตอนการผลิตของโรงงานเชื่อมควรมีการเชื่อมอย่างเต็มที่และราบรื่นเพื่อให้ได้ผลการป้องกันการกัดกร่อนที่ดีที่สุด ควรใช้ขั้วไฟฟ้าที่มีปริมาณโมลิบดีนัมสูงหรือเหมาะกับการเชื่อม เป็นสิ่งสำคัญที่พื้นผิวของเหล็กกล้าไร้สนิมชนิด 316L ต้องทำความสะอาดเช่น 304 เพื่อขจัดเหล็กที่เหลือ โดยทั่วไปวิธีที่ดีที่สุดในการถอดเหล็กส่วนที่เหลือคือการใช้สารทำความสะอาด HNO3-HF นอกจากนี้ควรล้างตะกอนใด ๆ เป็นประจำ สิ่งสำคัญคือต้องระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์น้ำนิ่ง อัตราการไหลของน้ำควรอยู่ที่ระดับต่ำสุด 0.9 เมตร / วินาทีในระหว่างการหยุดชะงักของอุปกรณ์เพื่อป้องกันการสะสมของเงินฝาก

การกัดกร่อนของโลหะมักเป็นปัญหาที่ซับซ้อนและแม้แต่รูปแบบใหม่ของการกัดกร่อนไม่เป็นที่เข้าใจกันดีของสาธารณชน ขอแนะนำให้วิศวกรภาคสนามได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการกัดกร่อนและการป้องกันเพื่อให้สามารถเรียนรู้วิธีการจัดการกับการกัดกร่อนของชิ้นส่วนโลหะ