Tuzlu Su Korozyonunu Paslanmaz Çelikle Aşmak

Metaller çok yönlü malzemeler arasındadır - inanılmaz derecede esnek ve güçlüdürler. Ancak belirli koşullara maruz kaldıklarında şaşırtıcı derecede kırılgan olabilirler. Önemli miktarda tuzlu suya maruz kalan alanlarda kullanılan metaller, metaller için affedici olmayabilir çünkü bu uygulamalarda aşındırıcı maruziyet kaçınılmazdır.

Korozyon genellikle metal atomları ve çevreleri arasındaki reaksiyondan kaynaklanır. Demir ve oksijen molekülleri arasındaki reaksiyona bağlı olarak demir oksit oluşturan paslanma harika bir örnektir. Tuzlu ortamlar, çevresinde bir elektrolit solüsyonu oluşturarak süreci katalize eder. Korozyona maruz kalması için metalin tamamen suya batırılması gerekmez. Korozyonu kolaylaştırmak için her zaman küçük bir nem yüzdesi olduğundan, hava tek başına çelik gibi metallere zarar verebilir.

Bununla birlikte, paslanmaz çelik ürünlerin, alaşım elementleri ve çevre arasındaki etkileşim nedeniyle aşındırıcılardan aşırı hasar görme olasılığı daha düşüktür. Paslanmaz çeliği içeren alaşım elementleri, malzemeyi tuzlu su gibi aşındırıcılardan koruyan bir bariyer görevi gören çok ince, stabil bir film tabakası oluşturmak için su ve havadan gelen oksijenle reaksiyona girer.

Önerilen Makale: Çelik boru malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için sementasyon çeliği nedir sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.

Paslanmaz çelik terimi, bir dizi çelik çeşidi için geçerlidir ve tek bir alaşımı ifade etmez. Bunun yerine, en az yüzde 10,5 Krom (Cr) içeren çok çeşitli demir bazlı alaşımlar için geçerlidir. Krom içeriğinin yanı sıra, birkaç başka element eklenebilir ve metalin sağlamlığını ve korozyon direncini artırmak için kafatası yüzdesi yükseltilebilir.

Her biri kendi benzersiz kimyasına sahip birçok paslanmaz çelik derecesi vardır. Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü (AISI) 50'den fazla paslanmaz çelik çeşitleri tanımaktadır.

Genel olarak korozyon direnci söz konusu olduğunda paslanmaz çelikteki en önemli unsur kromdur. Paslanmaz çelik içindeki Krom, yüzeyde 'pasif katman' olarak adlandırılan ince bir oksit tabakası oluşturur. Paslanmazın korozyon direnci, daha fazla Krom eklenerek iyileştirilebilir ve bu da daha sağlam bir koruyucu pasif katmana yol açar. Bu nedenle bazı paslanmaz çelik sınıfları, tuzlu sudan kaynaklanan korozyona karşı diğerlerinden daha iyi direnç gösterir. Ancak bu pasif katman paslanmaz çeliği korozyona karşı bağışık hale getirmez. Aslında paslanmaz çelik, zaman içinde sürekli olarak tuzlu suya veya diğer aşındırıcı koşullara maruz kalırsa paslanabilir ve korozyona uğrayabilir.

Aksi takdirde UNS 30400 olarak anılan 304 sınıfı, Östenitik veya 300 serisinin en popüler olanıdır. Yüzde 18 krom ve yüzde 8 nikel içeren birincil alaşımdır, dolayısıyla '18-8 alaşımı' etiketi. Başka bir varyant, Grade 316 veya UNS 31600, ek yüzde 2 molibden ile birlikte gelir. Bu nedenle bu metal, tuzlu sudan kaynaklanan korozyona karşı daha yüksek direnç gösterir.
 

Alüminyum hafif olmakla birlikte deniz suyunda sınırlı korozyon direncine sahiptir ve önemli bir bakım gerektirir. Tipik karbon çeliği, en az yüzde 95 demir ve yüzde 2'ye kadar karbondan oluşur. Daha yüksek karbon bileşeni, daha sağlam çelik anlamına gelir. Benzer şekilde, paslanmaz çelik büyük ölçüde demirden oluşur, ancak krom seviyesinin en az yüzde 10,5 olması gerekir. Öte yandan karbon içeriği, maksimum yüzde 0,08 ile nispeten daha düşüktür.

Paslanmaz çelik, mukavemetini karbon bileşeninden almaz. Bunun yerine, sağlamlığı için metalurjik yapısına güveniyor. Karbon çeliği güçlendirmek için ısıl işleme tabi tutulması gerekir. Ancak 300 serisi paslanmaz çelik söz konusu olduğunda bu mümkün değildir. Bunlar genellikle yapı sertleştirilerek daha güçlü hale getirilir.

304 ve 316 kalite, temel krom bileşenine eklenen% 8 ila% 14 arasında değişen nikel içerir. 316 kalite, özellikle molibden adı verilen ekstra bir elementten oluşur. Konsantrasyonu% 2 ile% 3 arasında değişmektedir. Paslanmaz çeliğin karbon çeliğinden farklı olmasının nedeni tüm bu unsurların bir araya gelmesidir.
 

Karbon çeliği içindeki demir, yüzeyde genellikle deniz araçlarının yüzeylerinde kırmızı pas olarak görülen bir demir oksit tabakası oluşturmak için kolayca oksitlenebilir. Pas tabakası tipik olarak orijinal demirden birkaç kat daha geniştir. Genellikle metal yüzeyin pullanmasına veya dökülmesine yol açarak kalınlığını azaltır.
 

Paslanmaz çelik açık deniz uygulamalarında korozyonun azaltılmasında Kromun etkisine zaten biliyorduk. Yüzeyi kaplayan ince pasif katman genellikle inatçıdır. Bu, makineyle veya çizerek çıkarsanız bile, yine de oluşacağı anlamına gelir. 304'teki ekstra nikel, pasiflik aralığını genişletmeye yardımcı olur. 316 kalite, en az %2 molibden içerdiği için en sağlam olarak öne çıkıyor, bu da pasiflik aralığını büyüten bir başka ilave. Molibden, diğer bazı paslanmaz çelik sınıflarında bulunmasına rağmen, 316'da bulunan nispeten yüksek konsantrasyon, tuzlu suyun çukurlaşma veya çatlak korozyonuna neden olmasını önlemeye yardımcı olur.

Paslanmaz çelik, bakımı iyi yapıldıysa paslanmamalıdır. Bununla birlikte, birkaç koşula maruz kaldığında yine de paslanma olasılığı vardır. İşlem, karbon çeliğin yaşadığı paslanmadan farklı olacaktır. Paslanmaz çeliğin sergilediği en yaygın korozyon şekli, çevredeki koşullar pasif filmi baskıladığında meydana gelen çukurlaşmadır. İşlem, metal yüzeye yayılmış küçük, koyu kahverengi çukurlarda belirgindir. Ancak çeliğin mekanik özelliklerine müdahale etmez.

Paslanmaz çelik ayrıca metal yüzeylerde çatlaklar oluşturan birikintilerden kaynaklanan çatlak korozyonuna da maruz kalır. Neredeyse oyulmaya benzer, ancak daha geniş bir yüzey alanını kaplar. Çeliğin mekanik süreçlerini etkilemese de çatlaklar çekici değildir. Keskin köşeler içermeyen tasarımlar oluşturarak ve çatlama veya çukurlaşma eğilimli alanları kaplayarak bu tür deniz suyu korozyonunu en aza indirebilirsiniz.
 

Hiçbir paslanmaz çelik korozyona tamamen dirençli değildir ve etkinlik aşağıdakiler dahil çeşitli faktörlere göre değişir:
 

Korozyon aşamalar halinde meydana gelebilir ve paslanmaz çelikte artan krom içeriği, korozyon sürecini yavaşlatabilir. Bu çeliğin yüzeyindeki krom, oksijene maruz kaldığında malzemeyi korozyondan koruyan bir tür kaplama oluşturur. Bu kaplama, "pas" olarak görünebilen, ancak malzemedeki korozyonu yavaşlatmak için gerçekten çalışan şeydir. Bir malzemenin aşınması aşağıdaki cihazlarla meydana gelebilir:
 

Bunlar, paslanmaz çelikte meydana gelebilecek tüm korozyon türleridir; ister daha az miktarda çekme gerilimi, sıcaklık ve deniz suyu (gerilme korozyonu çatlaması) kombinasyonu olsun, ister paslanmaz çelik üzerinde böyle bir kimyasal reaksiyonla saldırıya uğrayan pasif bir tabaka olsun. sülfürik asit olarak.

Tamamen daldırılmış uygulamalar için elbette daha uygun özel metal alaşımları vardır, ancak östenitik paslanmaz çelikler, yüksek mukavemetleri, düşük maliyetleri, mükemmel şekillendirilebilirlikleri ve çok iyi korozyon direnci nedeniyle tuzlu su veya sıçrama bölgelerine yakın uygulamalar için mükemmel bir seçenek olabilir.

Tuzlu Su Uygulamalarında Kullanılan Spesifik Paslanmaz Çelikler ve Alaşımlar

Özellikle metalin tuzlu suya veya diğer aşındırıcı ortamlara maruz kaldığı petrol ve gaz endüstrisinde birçok uygulama vardır. Petrol sondajı söz konusu olduğunda, yağı sudan veya diğer kirleticilerden filtrelemek için kullanılan kuyu ızgaraları ve elek teli vardır ve bunların kolayca aşınmayacak bir malzemeden yapılması gerekir. Bunun için yaygın seçenekler, aşağıdaki gibi alaşımlardır:
 

Bunların hepsi harika çalışıyor, ancak paslanmaz çelik birçok yüksek korozyon potansiyeli uygulaması için ideal bir seçenek olabilir. 316 veya 316L paslanmaz gibi östenitik paslanmaz çelikler, çok yüksek korozyon direncine sahip bir metaldir. Metal korozyon koruması ve daha yüksek mukavemet sağlayan artırılmış molibden ve mangan içeriğine sahiptir. Bu, 316L paslanmaz çeliği korozif ortamlardaki birçok uygulama için bir seçenek haline getirir. Bununla birlikte, korozyon direncinin 'korozyona dayanıklı' anlamına gelmediğini hatırlamak önemlidir; paslanmaz çelik, çatlak ve çukur korozyonu gibi yerel saldırı mekanizmalarına karşı hassastır. Uygulamanız sürekli deniz suyuna maruz kalıyorsa, paslanmaz çelik kullanmak muhtemelen iyi bir fikir değildir ve farklı bir alaşım seçilmelidir. Deniz suyunun gereksiz yere çelikle temas etmesine izin vermemek önemlidir.

Uygulamalar, çeşitli senaryolarda aşındırıcı su koşullarına maruz kalabilir. Daha önce de belirttiğimiz gibi, okyanusa ve diğer aşırı koşullara maruz kalan açık deniz sondaj sahaları var, ancak aynı zamanda yağmur veya kar gibi basit koşullar ve hatta metalin hızla aşınmasına neden olabilecek havada tuzlu su içeriği var. Aşırı koşullara maruz kalan kablolar ve teller, kolayca aşınmayacak bir metal tarafından sağlanabilecek kablo sargılarına ve korumaya ihtiyaç duyar. Deniz ortamlarındaki basınç sensörleri veya monitörler gibi sensörler, düzenli olarak tuzlu suya maruz kalan başka bir uygulamadır. Korozyon oranını düşürecek güvenilir bir alaşım seçmek çok önemlidir.

Temel Çıkarımlar

Paslanma, mutlaka tuzlu su ile temastan kaynaklanmaz. Yağmur suyu, havadan gelen deniz spreyleri ve rüzgardaki kuru tuz parçacıkları da metallerde paslanmaya ve çukurlaşmaya neden olabilir. Ancak korozyona dayanıklı kaliteler seçerek bundan her zaman kaçınabilirsiniz. Tüm metallerde olduğu gibi, paslanmaz çeliği seçerken uygulamayı, prensip kullanım ortamını, gerekli mekanik ve fiziksel özellikleri ve diğer birçok faktörü dikkate almak önemlidir. Paslanmaz Çelik, çalışmak için harika bir malzemedir ve tuzlu su koşullarına maruz kalan, ancak sürekli olarak daldırılmayanlar da dahil olmak üzere birçok zorlu uygulama için mükemmel bir seçimdir.