Corrosie is een van de drie belangrijkste storingsmodi van metalen. Roestvrij staal wordt vaak gebruikt in meer veeleisende omgevingen om corrosie van metaal te voorkomen. Maar ingenieurs hebben ontdekt dat zelfs met roestvrij staal, componenten onder bepaalde omstandigheden nog steeds kunnen corroderen. Wanneer putcorrosie optreedt in roestvrij staal, doen veel ingenieurs niets. De auteur is van mening dat veel ingenieurs misverstanden hebben bij de selectie van roestvrijstalen materialen. Dit misverstand is dat roestvast staal corrosie of zelfs corrosie. Er was een gezegde dat zei: De man heeft tranen, maar hij flickt niet, omdat hij niet het punt van zijn hart heeft bereikt. Deze zin kan niet genoeg worden benadrukt voor roestvrij staal. Roestvast staal is niet roestbestendig, alleen omdat het niet wordt blootgesteld aan zwaardere corrosie-omgevingen. Hier zal ik me concentreren op de kwestie van lokale corrosie van roestvrij staal. Ik hoop dat sommige veldprojecten zullen worden ontdaan van enige twijfels op dit gebied.
Korte beschrijving van lokale corrosie van roestvrij staal
Voor chroom-nikkelbevattende roestvrijstalen materialen zijn er twee belangrijke vormen van corrosie: de ene is uniforme corrosie en de andere is gelokaliseerde corrosie. Roest in de mariene atmosfeer is een typisch voorbeeld van algemene of uniforme corrosie. Hier wordt het metaal gelijkmatig over het gehele oppervlak geërodeerd. In dit geval wordt een losse laag gevormd op het stalen oppervlak en deze laag corrosieproduct kan gemakkelijk worden verwijderd. Uniforme corrosie is een van de gemakkelijkste vormen van corrosie omdat ingenieurs de corrosiesnelheid van het metaal kwantitatief kunnen bepalen en de levensduur van het metaal nauwkeurig kunnen voorspellen. Daarom is uniforme corrosie een vorm van corrosie die minimaal wordt aangetast door rachitis. Hoewel het corrosieschade veroorzaakt, kan het worden voorspeld en gecontroleerd.
Het optreden van gelokaliseerde corrosie maakt echter veel technici onvoorbereid. Dit komt omdat de schade veroorzaakt door lokale corrosie moeilijk te voorspellen is en de levensduur van de apparatuur niet nauwkeurig kan worden berekend. Een van de meest vervelende dingen, het is de moeilijkste vorm van lokale corrosie in metaal. Omdat duizenden kilometers van de dijk ingestort in het mierenhol. Deze zogenaamde pitting is een miervlek op een dijk.
In het proces van metaalcorrosie treden twee reacties op de elektrode op. Een daarvan is de kathodereactie en het niet-metaal wordt gereduceerd aan de kathode. Het niet-metaal heeft elektronen en de valentie is verminderd. De andere is de anodereactie. Wanneer de anodereactie optreedt, verliest het metaal elektronen en stijgt de valentie. De metaalionen worden losgemaakt van het metaaloppervlak. Wat ik wil zeggen is dat de corrosie van metalen afhangt van de reactie met de grootste weerstand tegen corrosie. Daarom biedt dit ook een belangrijk leidend principe voor het oplossen van het probleem van metaalcorrosie.
Ontwerp van corrosiebestendigheid met behulp van de relatie tussen kathode en anode. Als een groot kathodeoppervlak is verbonden met een klein anodeoppervlak, stroomt er grote stroom tussen de anode en de kathode. Deze situatie moet worden vermeden. Aan de andere kant, wanneer we de situatie omkeren door een groot anode-oppervlak te verbinden met een klein kathode-oppervlak, zal er een kleine stroomstroming optreden tussen de twee metalen. Deze situatie is wat we verwachten. We ontwerpen de kathode van het lasmetaal in een container of tank als een kathode. De bevestigingsinrichting is zo ontworpen dat de kathodebevestiging (klein gebied) en het anodestuk (groot gebied) met elkaar zijn verbonden. Een voorbeeld van dit concept is het klinken van stalen panelen samen met koperen klinknagels en blootstellen aan zeewater met lage stroomsnelheden. De koperen armatuur is een klein kathode-oppervlak, terwijl de stalen plaat een groot anode-oppervlak is. Dit ontwerp is erg handig en levert een goede compatibiliteit op.
Pitting probleem. Putjes kunnen ook worden geproduceerd zonder openingen op het metalen oppervlak. Het optreden van putjes kan afkomstig zijn van twee factoren: het chloride-ion in de omgeving en de heterogeniteit van microstructuren of componenten. De corrosie van roestvrij staal kan worden veroorzaakt door de concentratie van een speciaal etsmiddel zoals chloride. Als pitting plaatsvindt in roestvrij staal als gevolg van sensibilisatie of andere redenen, of wanneer de chroom- en nikkelgehaltes niet uniform zijn of zelfs niet bestand zijn tegen putcorrosie, kan putcorrosie optreden. Defecten op het metalen oppervlak kunnen ook putjes veroorzaken. Bijvoorbeeld een defect in een beschermende oxidelaag van roestvrij staal of een nikkellegering. Putvorming kan worden voorkomen door een legering te gebruiken met een hoge corrosieweerstand of door een scheikundig element dat putvorming veroorzaakt te elimineren. Een ander aspect van het beheersen van metaalputjes is de eliminatie van kathodische reactanten in het milieumedium. Normaal gesproken zal zuurstofverwijdering een beter effect hebben. Aangezien de bodem van de put de neiging heeft om geanodiseerd te worden, neigt het omringende gebied van de put of opening er kathodisch uit te zien, zodat de relatie van de batterijstroom wordt gevormd. Wanneer de corrosie in de put of spleet verder uitzet, wordt het een autokatalytische reactie. Ferri-ion interageert met chloride om ijzerchloride te vormen. De reactie wordt herhaald en metaalperforatie treedt snel op. Putcorrosie of spleetcorrosie is een zeer gevaarlijke vorm van corrosie omdat het sterk gelokaliseerd is en snel het metaal kan doen doorbreken.
Korte beschrijving van lokale corrosie van roestvrij staal
Ondergrond corrosie problemen. Net onder het sediment of in de spleet is het zuurstofgehalte van de oplossing laag en het zuurstofgehalte van de bulkoplossing aan de buitenkant van de spleet is zeer hoog. Dit vestigt een batterij met een anode onder het sediment of in de spleet en daarbuiten. Is de kathode. Binnen de spleet die het chloridemedium bevat, daalt de pH en concentreren de chloride. Deze zuurchlorideconditie zorgt ervoor dat de corrosie versnelt en automatisch medieert. Toen trad ernstige plaatselijke corrosie op. Een voorbeeld van dit type corrosie treedt op wanneer een roestvrijstalen bevestigingsmiddel op een roestvrijstalen plaat wordt geplaatst en wordt blootgesteld aan chloride bevattend water. Spleetcorrosie kan optreden wanneer de boutkop of ring wordt gebruikt als het anodegebied. Het voorkomen van de vorming van precipitaten en schalen of het gebruik van materialen met een hoog legeringsgehalte, zal helpen de spleetcorrosie te verminderen.
Stripping corrosie. In dit geval wordt een losse, velachtige corrosielaag op het metalen oppervlak gevormd. Zelfs een lage snelheidsstroom kan gemakkelijk losse lagen corrosieve stoffen verwijderen. Dientengevolge wordt nieuw, niet-opgehaalde metaal opnieuw belicht, zodat veel extra velachtige lagen zullen worden gevormd. Nogmaals, deze bloedplaatjes worden gemakkelijk verwijderd en het proces gaat door. Het gebruik van legeringen die niet chemisch reactief zijn, kan exfoliatiecorrosie voorkomen.
Intergranulaire corrosie. Verschijnen in bepaalde speciale legeringen, intergranulaire corrosie kan optreden wanneer ze worden verwarmd tot hun gevoelige temperatuurzone tijdens het lassen of warmtebehandeling. Wanneer bepaalde roestvrijstaallegeringen worden verwarmd tot 425-870 ° C, precipiteren chroomcarbiden bij de korrelgrenzen. Dit leidt tot de aanwezigheid van chroomarme gebieden in de nabijheid van de carbiden en beïnvloedt ook de passivering van het korrelgrensgebied. In speciale media, zoals salpeterzuur of water op hoge temperatuur, kan corrosie optreden in de laag-chroomachtige zone. De korrels verschijnen op een suikerachtig oppervlak en kunnen gemakkelijk worden afgeveegd wanneer ze met een sampler worden ingewreven. Intergranulaire corrosie van roestvrij staal en nikkellegeringen kan worden voorkomen door het gebruik van legeringen met een laag koolstofgehalte, de toevoeging van carbide vormende elementen zoals titanium of tantalum, of het gebruik van stabiliserende gloeiingen.
Korte beschrijving van lokale corrosie van roestvrij staal
Spanningscorrosie. Een typisch voorbeeld is een geïsoleerde stoomleiding van AISI 316 roestvrij staal (UNS S31600). Chloriden die in het isolatiemateriaal aanwezig kunnen zijn, kunnen worden overgebracht naar het metalen oppervlak wanneer het wordt blootgesteld aan regen. Deze toestand voldoet aan de spanningscorrosie-omstandigheden bij het genereren van scheuren: een gevoelig roestvrij staal van legering 316; een speciaal corrosief chloridehoudend water; en stress-koud bewerkte of gelaste buizen. Als een dwarsdoorsnede metallografisch onderzoek wordt uitgevoerd door het scheurgebied, zullen typische transgranulaire (overspannende korrel- en korrelgrenzen) en vertakkingsscheuren worden waargenomen. Dit is het typische chloride-spanningscorrosie-kraken van austenitische roestvaste staalsoorten. Het elimineren van een van de bovenstaande drie voorwaarden kan spanningscorrosie voorkomen.
Korte beschrijving van lokale corrosie van roestvrij staal
Zuurstofgehalte beïnvloedt corrosie. Over het algemeen is het verse en schone water dat de centrale binnenstroomt niet corrosief. Staal werkt goed in neutraal water en de corrosiesnelheid is direct gerelateerd aan de capaciteit van opgeloste zuurstof. Dat wil zeggen, hoe meer zuurstof, hoe hoger de corrosiesnelheid. De corrosie van staal hangt ook samen met de pH-waarde. Wanneer de pH hoog is, is de corrosiesnelheid van het staal laag. Wanneer de pH onder 4 daalt, erodeert het staal snel.
De temperatuur zal ook de corrosie van het staal versnellen. Wanneer de temperatuur wordt verhoogd van 22 ° C tot 104 ° F (22-41 ° C), heeft dit direct invloed op de corrosiesnelheid van het staal. De stroomsnelheid heeft het tegenovergestelde effect op de corrosie van het staal. Wanneer het zeewaterdebiet hoger is dan ongeveer 3 voet per seconde (0,9 m / s), kan de corrosie van het staal sterk worden versneld. Mechanische verwijdering van een niet-beschermd corrosief materiaal zal resulteren in een hoge corrosiesnelheid omdat de verwijdering van het corrosieve materiaal een nieuw metaal met een hoge corrosiesnelheid blootstelt. Tegelijkertijd brengt een hoge stroomsnelheid een grote hoeveelheid zuurstof naar het blootgestelde oppervlak van het metaal. Daarom is er meer zuurstof om de corrosiesnelheid te verhogen.
Als het austenitische roestvaste staal breekt door spanningscorrosie, is het alternatieve materiaal dat moet worden beschouwd duplex roestvast staal. Door hun verschillende structuur en samenstelling hebben ze hogere mechanische eigenschappen bij kamertemperatuur tot 600 ° F (315 ° C) dan 316 roestvrij staal. Ze hebben ook een hogere weerstand tegen spanningscorrosie. Dual-fase legeringen kunnen een hogere weerstand tegen putjes en spleetcorrosie bereiken door het chroom- en molybdeengehalte te verhogen.
Effect van chlorideconcentratie op corrosie van roestvrij staal. Wanneer 304 of 304L roestvrij staal wordt gebruikt in zoet water, moet het chloridegehalte lager zijn dan 200 ppm. Nadat de componenten zijn vervaardigd, moet restijzer worden verwijderd. Omdat het resterende ijzer als een spleet zal werken, zal het ook reageren met het chloride om ferrichloride te vormen om gelokaliseerde corrosie te versnellen. 304 Pijpen moeten periodiek worden gereinigd om spleten of afzettingen te verwijderen die gaten kunnen vormen. Blootstelling van 304 of 304L-gefabriceerde installatieapparatuur aan stilstaand water (bijvoorbeeld een stroomsnelheid van minder dan 0,9 m / s) moet worden vermeden omdat het afzettingen op het metalen oppervlak zal vormen. Microbiologische corrosie moet ook worden gecontroleerd.
Om Type 316L roestvrij staal met succes in brak water te gebruiken, moet het chloridegehalte minder dan 1000 ppm bedragen, tenzij het water volledig zuurstofvrij is gemaakt. Gedeoxygeneerd water voorkomt putvorming, barsten en spanningscorrosie van 316L roestvrij staal. In het productieproces van de installatie moet de las volledig worden gelast en glad om het beste anti-corrosie effect te verkrijgen. Elektroden met een hoog molybdeengehalte of die overeenkomen met de las, moeten worden gebruikt. Het is belangrijk dat het oppervlak van roestvrij staal Type 316L wordt gereinigd zoals 304 om eventueel achtergebleven ijzer te verwijderen. Over het algemeen is de beste manier om restijzer te verwijderen, het gebruik van een HNO3-HF-reinigingsmiddel. Bovendien moet eventueel sediment ook regelmatig worden verwijderd. Het is belangrijk om te zorgen dat de situatie van stilstaand water wordt vermeden. De stroomsnelheid van water moet minimaal 0,9 m / s zijn tijdens het stoppen van de apparatuur om de vorming van afzettingen te voorkomen.
Metaalcorrosie is vaak een complexe kwestie en zelfs sommige nieuwe vormen van corrosie worden door het publiek niet goed begrepen. Het wordt aanbevolen dat veldingenieurs meer te weten komen over corrosie en bescherming, zodat ze kunnen leren omgaan met corrosie van metalen onderdelen.