Coroziunea este unul dintre cele trei moduri majore de eșec al metalelor. Oțelul inoxidabil este adesea folosit în medii mai exigente pentru a inhiba coroziunea metalică. Cu toate acestea, inginerii au descoperit că, chiar și cu oțel inoxidabil, componentele se pot coroda încă în anumite condiții. Când se produce coroziunea din oțel inoxidabil, mulți ingineri nu fac nimic. Autorul consideră că mulți ingineri au neînțelegeri în alegerea materialelor din oțel inoxidabil. Această neînțelegere este că coroziunea din oțel inoxidabil sau chiar coroziunea. A fost o zicală care spunea: Omul are lacrimi, dar nu scutură, pentru că nu a atins punctul inimii sale. Această propoziție nu poate fi accentuată prea mult pentru oțelul inoxidabil. Oțelul inoxidabil nu este corrodant, tocmai pentru că nu întâlnește medii mai dure de coroziune. Aici mă voi concentra asupra problemei coroziunii locale a oțelului inoxidabil. Sper că unele proiecte de teren vor fi scutite de unele îndoieli în acest domeniu.
Scurtă descriere a coroziunii locale a oțelului inoxidabil
Pentru materialele din oțel inoxidabil care conțin crom-nichel, există două forme principale de coroziune: una este coroziunea uniformă, iar cealaltă este corodarea localizată. Rugul în atmosfera marină este un exemplu tipic de coroziune generală sau uniformă. Aici metalul este erodat uniform pe întreaga suprafață. În acest caz, pe suprafața oțelului se formează un strat liber, iar acest strat de produs de coroziune se îndepărtează cu ușurință. Coroziunea uniformă este una dintre cele mai ușoare forme de coroziune, deoarece inginerii pot determina cantitativ viteza de coroziune a metalului și pot prezice cu exactitate durata de viață a metalului. Prin urmare, coroziunea uniformă este o formă de coroziune care este minim afectată de rahitism. Deși provoacă daune corozive, poate fi anticipată și controlată.
Cu toate acestea, apariția coroziunii localizate face de multe ori mulți ingineri nepregătiți. Acest lucru se datorează faptului că daunele cauzate de coroziunea locală sunt dificil de prezis, iar durata de viață a echipamentului nu poate fi calculată cu exactitate. Una dintre cele mai enervante picături, este cel mai dificil tip de coroziune locală din metal. Deoarece mii de kilometri de dig, s-au prăbușit în gaura furnică. Această așa-numită pitting este un punct de furnică pe o dig.
În procesul de coroziune metalică, două reacții apar simultan pe electrod. Una este reacția catodică, iar nemetalul este redus la catod. Nonmetalul are electroni și valența este redusă. Celălalt este reacția anodică. Când apare reacția anodică, metalul pierde electroni și crește valența. Ionii metalici sunt detașați de suprafața metalică. Ceea ce vreau să spun este că coroziunea metalelor depinde de reacția cu cea mai mare rezistență la coroziune. Prin urmare, acest lucru oferă, de asemenea, un principiu principal de conducere pentru rezolvarea problemei coroziunii metalice.
Rezistența la coroziune folosind relația dintre catod și anod. Dacă o față catodică mare este conectată la o față anodică mică, fluxul de curent mare între anod și catod. Această situație trebuie evitată. Pe de altă parte, atunci când inversăm situația prin conectarea unei suprafețe anodice mari cu o suprafață catodică mică, se va produce un flux mic de curent între cele două metale. Această situație este ceea ce ne așteptăm. Proiectăm catodul metalului de sudură într-un container sau rezervor ca un catod. Dispozitivul de fixare este proiectat astfel încât dispozitivul de fixare catodică (suprafața mică) și piesa anodică (suprafață mare) să fie conectate împreună. Un exemplu al acestui concept este de a îmbinui panourile de oțel împreună cu nituri de cupru și de a le expune la apa de mare cu rate scăzute de curgere. Suportul de cupru este o suprafață catodică mică, în timp ce placa de oțel este o suprafață anodică mare. Acest design este foarte convenabil și produce o bună compatibilitate.
Problema pitting. Pitting poate fi de asemenea produs fără goluri pe suprafața metalică. Apariția pittingului poate proveni de la doi factori: ionul de clor în mediu și eterogenitatea microstructurilor sau componentelor. Coroziunea oțelului inoxidabil poate fi cauzată de concentrația unui etanșant special, cum ar fi clorura. În cazul în care se produce o perforare în oțel inoxidabil datorită sensibilizării sau din alte motive sau atunci când conținutul de crom și nichel nu este uniform sau chiar nu rezistă la coroziunea pittingului, poate să apară corodarea pietrei. Defectele de pe suprafața metalului pot provoca și perforarea. De exemplu, un defect într-un strat de oxid de protecție din oțel inoxidabil sau aliaj de nichel. Pitting poate fi prevenit prin utilizarea unui aliaj care are o rezistență ridicată la coroziune sau prin eliminarea unui element chimic care provoacă perforarea. Un alt aspect al controlului pittingului metalic este eliminarea reactanților catodici în mediul de mediu. În mod normal, îndepărtarea oxigenului va avea un efect mai bun. Pe măsură ce fundul puțului tinde să fie anodizat, zona înconjurătoare a carierei sau spațiului tind să fie catodic, astfel încât să se formeze relația curentului bateriei. Atunci când coroziunea din groapă sau cavitatea se extinde, aceasta devine o reacție autocatalitică. Ionul feric interacționează cu clorura pentru a forma clorură ferică. Reacția este repetată și perforarea metalului are loc rapid. Coroziunea prin corodare sau fisuri este o formă foarte periculoasă de coroziune deoarece este foarte localizată și poate provoca rapid ruperea metalului.
Scurtă descriere a coroziunii locale a oțelului inoxidabil
Probleme de coroziune subterane. Chiar sub sediment sau în crevotaj, conținutul de oxigen al soluției este scăzut, iar conținutul de oxigen al soluției volumetrice în exteriorul creveții este foarte mare. Aceasta stabilește o baterie cu un anod sub sediment sau în cavitate și în afară. Este catodul. În interiorul spațiului care conține mediul de clorură, pH-ul scade și se concentrează clorura. Această condiție acidă de clorură provoacă coroziunea să accelereze și este în mod automat mediantă. Apoi a avut loc o corodare severă localizată. Un exemplu de acest tip de coroziune apare atunci când un dispozitiv de fixare din oțel inoxidabil este așezat pe o placă din oțel inoxidabil și expus la apă care conține clor. Creșterea coroziunii poate apărea atunci când capul șurubului sau șaiba este utilizat ca zonă anodică. Împiedicarea formării precipitațiilor și a balanțelor sau utilizarea materialelor cu conținut ridicat de aliaje vor contribui la reducerea coroziunii crăpăturilor.
Îndepărtarea coroziunii. În acest caz, pe suprafața metalică se formează un strat de coroziune în formă de foaie. Chiar și un flux de viteză scăzută poate îndepărta cu ușurință straturile de corozive pierdute. Ca rezultat, din nou, metalul nou este expus, astfel încât se vor forma multe straturi suplimentare de foi. Din nou, aceste trombocite sunt îndepărtate cu ușurință și procesul continuă. Utilizarea aliajelor care nu reacționează chimic poate evita coroziunea exfolianței.
Coroziunea intergranulară. Apărând în anumite aliaje speciale, coroziunea intergranulară poate să apară atunci când este încălzită până la zona lor de temperatură sensibilă în timpul sudării sau tratamentului termic. Atunci când anumite aliaje din oțel inoxidabil sunt încălzite la 425-870 ° C, carburile de crom se precipită la limitele granulelor. Aceasta conduce la prezența regiunilor epuizate în crom în vecinătatea carburilor și, de asemenea, afectează pasivarea regiunii de graniță a granulelor. În medii speciale, cum ar fi acidul azotic sau apa de mare temperatură, poate apărea coroziunea în zona cu un conținut scăzut de crom. Boabele apar pe o suprafață dulce și se freacă cu ușurință atunci când se freacă cu un dispozitiv de prelevare a probelor. Coroziunea intergranulară a oțelurilor inoxidabile și a aliajelor de nichel poate fi evitată prin utilizarea aliajelor cu conținut scăzut de carbon, prin adăugarea elementelor care formează carburi, cum ar fi titanul sau tantalul, sau prin utilizarea unor anume de stabilizare.
Scurtă descriere a coroziunii locale a oțelului inoxidabil
Cresterea coroziunii de stres. Un exemplu tipic este o conductă de abur izolată din oțel inoxidabil AISI 316 (UNS S31600). Clorurile care pot fi prezente în materialul izolator pot fi transferate pe suprafața metalică atunci când sunt expuse ploii. Această condiție satisface condițiile de generare a fisurilor la coroziune la stres: un oțel inoxidabil din aliaj sensibil 316; o apă specială conținând clorură corozivă; și de țevi prelucrate cu tensiune la rece sau sudate. Dacă se efectuează o examinare metalografică în secțiune transversală prin regiunea fisurilor, vor fi observate granulele tipice transgranulare (granițele de granulație și granulația) și crăpăturile ramificate. Aceasta este crackingul de coroziune tipic de cloruri de oțel inoxidabil austenitic. Eliminarea oricăreia dintre cele trei condiții de mai sus poate preveni fisurarea coroziunii datorată stresului.
Scurtă descriere a coroziunii locale a oțelului inoxidabil
Conținutul de oxigen afectează coroziunea. În general, apa proaspătă și curată care curge în centrală nu este corozivă. Oțelul funcționează bine în apă neutră, iar viteza de coroziune este direct legată de capacitatea oxigenului dizolvat. Adică, cu cât este mai mult conținutul de oxigen, cu atât este mai mare viteza de coroziune. Coroziunea oțelului este de asemenea legată de valoarea pH-ului. Când pH-ul este ridicat, viteza de coroziune a oțelului este scăzută. Când pH-ul scade sub 4, oțelul se erodează rapid.
Temperatura va accelera, de asemenea, coroziunea oțelului. Când temperatura crește de la 22 la 41 ° C, afectează direct viteza de coroziune a oțelului. Debitul are efect opus coroziunii oțelului. Atunci când debitul de apă de mare este mai mare de aproximativ 3 picioare pe secundă (0,9 m / s), coroziunea oțelului poate fi foarte accelerată. Îndepărtarea mecanică a unui material coroziv neprotejat va duce la o viteză ridicată de coroziune deoarece îndepărtarea materialului coroziv expune un metal nou cu o viteză mare de coroziune. În același timp, o viteză mare de curgere aduce o cantitate mare de oxigen pe suprafața expusă a metalului. Prin urmare, există mai mult oxigen pentru a mări rata de coroziune.
Dacă oțelul inoxidabil austenitic se rupe datorită fisurării la coroziune, materialul alternativ care trebuie luat în considerare este oțelul inoxidabil duplex. Datorită structurii și compoziției lor diferite, au proprietăți mecanice superioare la temperatura camerei până la 315 ° C decât 316 oțeluri inoxidabile. De asemenea, acestea au o rezistență mai mare la fisurare la coroziune. Aliajele cu fază dublă pot obține o rezistență mai mare la coroziunea de șanțuri și crestaturi prin creșterea conținutului de crom și molibden.
Efectul concentrației de clorură asupra coroziunii oțelului inoxidabil. Atunci când se utilizează oțel inoxidabil 304 sau 304L în apă proaspătă, conținutul de clorură trebuie să fie mai mic de 200 ppm. După fabricarea componentelor, fierul rezidual trebuie îndepărtat. Deoarece fierul rezidual va acționa ca un gol, va reacționa și cu clorura pentru a forma clorură ferică pentru a accelera coroziunea localizată. 304 Țevile trebuie curățate periodic pentru a îndepărta crăpăturile sau depozitele care pot forma goluri. Expunerea echipamentelor de producție fabricate în 304 sau 304L la apă stagnantă (de exemplu, un debit mai mic de 0,9 m / s) trebuie evitată deoarece va forma depuneri pe suprafața metalică. Coroziunea microbiologică trebuie, de asemenea, controlată.
Pentru a utiliza cu succes oțel inoxidabil de tip 316L în apă sărată, conținutul de clor trebuie să fie mai mic de 1000 ppm, cu excepția cazului în care apa este complet dezoxigenată. Apa deoxigenată va împiedica corodarea pietrei, crăpării și stresului din oțel inoxidabil 316L. În procesul de producție al instalației, sudura trebuie să fie complet sudată și netedă pentru a obține cel mai bun efect anti-coroziune. Trebuie utilizate electrozi cu un conținut ridicat de molibden sau care să corespundă sudurii. Este important ca suprafața oțelului inoxidabil tip 316L să fie curățată ca 304 pentru a îndepărta orice fier rezidual. În general, cel mai bun mod de a elimina fierul rezidual este utilizarea unui agent de curățare HNO3-HF. În plus, orice sediment ar trebui eliminat în mod regulat. Este important să aveți grijă să evitați situația apelor stagnante. Debitul apei trebuie să fie de minimum 0,9 m / s în timpul opririi echipamentului pentru a preveni formarea depunerilor.
Coroziunea metalică este adesea o problemă complexă, și chiar și unele forme noi de coroziune nu sunt bine înțelese de către public. Se recomandă ca inginerii de teren să învețe mai multe despre coroziune și protecție, astfel încât să poată învăța cum să facă față coroziunii componentelor metalice.