Korrosion er en af de tre vigtigste svigtningsmetoder for metaller. Rustfrit stål anvendes ofte i mere krævende omgivelser for at hæmme metalkorrosion. Ingeniører har imidlertid opdaget, at selv med rustfrit stål kan komponenterne stadig korrodere under visse forhold. Når der forekommer korrosion i rustfrit stål, gør mange ingeniører ingenting. Forfatteren mener, at mange ingeniører har misforståelser i udvælgelsen af rustfrit stål materialer. Denne misforståelse er, at rustfrit stål korrosion eller endda korrosion. Der var et ordsprog, der sagde: Manden har tårer, men han flikker ikke, fordi han ikke har nået sit hjertepunkt. Denne sætning kan ikke overbelastes for rustfrit stål. Rustfrit stål er ikke korroderende, bare fordi det ikke støder på hårdere korrosionsmiljøer. Her vil jeg fokusere på spørgsmålet om lokal korrosion af rustfrit stål. Jeg håber, at nogle feltprojekter vil blive lettet over nogle tvivl på dette område.
Kort beskrivelse af lokal korrosion af rustfrit stål
For krom-nikkelholdige rustfrit stålmaterialer er der to hovedformer af korrosion: den ene er ensartet korrosion, og den anden er lokaliseret korrosion. Rust i den marine atmosfære er et typisk eksempel på generel eller ensartet korrosion. Her er metallet jævnt udhulet over hele overfladen. I dette tilfælde dannes et løst lag på ståloverfladen, og dette lag af korrosionsprodukt fjernes let. Ensartet korrosion er en af de nemmeste former for korrosion, fordi ingeniører kvantitativt kan bestemme metalets korrosionshastighed og præcist kan forudsige metalets levetid. Derfor er ensartet korrosion en form for korrosion, der minimeres af rickets. Selv om det forårsager korrosionsskader, kan det forudsiges og kontrolleres.
Men forekomsten af lokaliseret korrosion gør ofte mange ingeniører uforberedt. Dette skyldes, at skaden forårsaget af lokal korrosion er vanskelig at forudsige, og at udstyrets levetid ikke kan beregnes nøjagtigt. En af de mest irriterende pittings, det er den sværeste type lokal korrosion i metal. Fordi tusindvis af kilometer fra dæmningen faldt sammen i myrhullet. Denne såkaldte pitting er en myrspot på en levee.
I processen med metalkorrosion opstår der to reaktioner på samme tid på elektroden. Den ene er katode-reaktionen, og det ikke-metal er reduceret ved katoden. Det ikke-metal har elektroner, og valensen er reduceret. Den anden er anode reaktionen. Når anode reaktionen opstår, mister metalen elektroner, og valensen stiger. Metalionerne løsnes fra metaloverfladen. Hvad jeg vil sige er, at korrosionen af metaller afhænger af reaktionen med den største korrosionsbestandighed. Derfor giver dette også et vigtigt vejledende princip for at løse problemet med metalkorrosion.
Korrosionsbestandighed design ved hjælp af forholdet mellem katode og anode. Hvis et stort katodeflade er forbundet til et lille anodeflade, strømmer stor strøm mellem anoden og katoden. Denne situation må undgås. På den anden side, når vi reverserer situationen ved at forbinde en stor anodeoverflade med en lille katodeoverflade, vil der forekomme en lille strømstrøm mellem de to metaller. Denne situation er, hvad vi forventer. Vi konstruerer svejsemetalens katode i en beholder eller tank som katode. Fastgørelsesindretningen er udformet således, at katodefastgørelsen (lille område) og anodestykket (stort område) er forbundet sammen. Et eksempel på dette koncept er at nitte stålpaneler sammen med kobbernitter og udsætte dem for havvand med lave strømningshastigheder. Kobberarmaturet er en lille katodeoverflade, mens stålpladen er en stor anodeoverflade. Dette design er meget bekvemt og giver god kompatibilitet.
Pitting problem. Pitting kan også produceres uden huller på metaloverfladen. Forekomsten af pitting kan komme fra to faktorer: kloridionen i miljøet og heterogeniteten af mikrostrukturer eller komponenter. Korrosionen af rustfrit stål kan skyldes koncentrationen af et specielt ætsemiddel, såsom chlorid. Hvis pitting forekommer i rustfrit stål på grund af sensibilisering eller andre årsager, eller når krom- og nikkelindholdet ikke er ensartet eller endda ikke modstår pittingkorrosion, kan der forekomme pittingkorrosion. Fejl på metaloverfladen kan også forårsage pitting. For eksempel en defekt i et beskyttende oxidlag af rustfrit stål eller nikkellegering. Pitting kan forhindres ved at anvende en legering med en høj korrosionsbestandighed eller ved at eliminere et kemisk element, der forårsager pitting. Et andet aspekt ved styring af metalpitting er eliminering af katodiske reaktanter i miljømediet. Normalt vil iltfjernelse få en bedre effekt. Som bunden af hulen har tendens til at være anodiseret, har det omkringliggende område af hul eller spalte tendens til at være katodisk, således at forholdet mellem batteristrømmen er dannet. Når korrosionen i pit eller sprække udvider sig yderligere, bliver den en autokatalytisk reaktion. Ferricion interagerer med chlorid for at danne ferric chloride. Reaktionen gentages, og metalperforering sker hurtigt. Pitting- eller spaltkorrosion er en meget farlig form for korrosion, fordi den er meget lokaliseret og hurtigt kan få metallet til at bryde igennem.
Kort beskrivelse af lokal korrosion af rustfrit stål
Overfladekorrosionsproblemer. Lige under sedimentet eller i spalten er opløsningens iltindhold lavt, og iltindholdet i bulkopløsningen uden for spalten er meget høj. Dette etablerer et batteri med en anode under sedimentet eller i spalten og udenfor. Er katoden. Inden i mellemrummet, der indeholder chloridmediet, falder pH og kloridkoncentraterne. Denne sure kloridtilstand forårsager korrosion at accelerere og automatiserer automatisk. Så opstod der alvorlig lokaliseret korrosion. Et eksempel på denne type korrosion opstår, når en rustfrit stålfiksering placeres på en rustfrit stålplade og udsættes for chloridholdigt vand. Sprækkorrosion kan opstå, når bolthovedet eller spændeskiven anvendes som anodeområde. Forebyggelse af dannelse af bundfald og vægte eller anvendelse af materialer med højt legeringsindhold vil medvirke til at reducere spaltkorrosion.
Stripping korrosion. I dette tilfælde dannes et løst, arklignende korrosionslag på metaloverfladen. Selv en lavhastighedstrøm kan let fjerne løst lag af ætsende stoffer. Som følge heraf udsættes nye, uoprettede metaller igen, så mange flere arklignende lag bliver dannet. Igen fjernes disse blodplader let og processen fortsætter. Anvendelsen af legeringer, der ikke er kemisk reaktive, kan undgå korrosion af peeling.
Intergranulær korrosion. Udseende i visse specielle legeringer kan intergranulær korrosion opstå, når de opvarmes til deres følsomme temperaturzone under svejsning eller varmebehandling. Når visse rustfri stållegeringer opvarmes til 425-870 ° C, udfældes chromcarbider ved korngrænserne. Dette fører til tilstedeværelsen af kromudtømte områder i nærheden af carbiderne og påvirker også passivationen af korngrænseområdet. I specialmedier, såsom salpetersyre eller vand med høj temperatur, kan der forekomme korrosion i lavkromzonen. Kornene vises på en sukkeragtig overflade og smides let af, når de gnides med en sampler. Intergranulær korrosion af rustfrit stål og nikkellegeringer kan undgås ved anvendelse af kulstoflegeringer, tilsætning af karbiddannende elementer såsom titan eller tantal eller anvendelsen af stabiliserende annealer.
Kort beskrivelse af lokal korrosion af rustfrit stål
Stresskorrosionsspredning. Et typisk eksempel er en isoleret dampledning fremstillet af AISI 316 rustfrit stål (UNS S31600). Klorider, som kan være til stede i isoleringsmaterialet, kan overføres til metaloverfladen, når det udsættes for regn. Denne betingelse opfylder betingelserne for spændingskorrosionsspredning: et rustfrit stål af følsom legering 316; et særligt ætsende chloridholdigt vand og spændte-koldbearbejdede eller svejsede rør. Hvis der gennemføres en tværsnitsmetallografisk undersøgelse gennem crackområdet, vil der blive observeret typiske transgranulære (spændende korn- og korngrænser) og grenbrud. Dette er den typiske kloridspændingskorrosionsbrydning af austenitiske rustfrit stål. Eliminering af en hvilken som helst af de ovennævnte tre betingelser kan forhindre stresskorrosionsspredning.
Kort beskrivelse af lokal korrosion af rustfrit stål
Oxygenindhold påvirker korrosion. Generelt er det friske og rene vand, der strømmer ind i kraftværket, ikke ætsende. Stål fungerer godt i neutralt vand, og dets korrosionshastighed er direkte relateret til opløst oxygenkapacitet. Det er jo jo mere iltindhold, desto højere er korrosionshastigheden. Korrosionen af stål er også relateret til pH-værdien. Når pH er høj, er stålets korrosionshastighed lav. Når pH falder under 4, eroderer stålet hurtigt.
Temperaturen vil også accelerere stålets korrosion. Når temperaturen øges fra 72 ° F til 104 ° F (22-41 ° C), har den direkte indflydelse på stålets korrosionshastighed. Strømningshastigheden har den modsatte virkning på stålets korrosion. Når havstrømmen er højere end ca. 3 meter pr. Sekund (0,9 m / s), kan stålets korrosion accelereres betydeligt. Mekanisk fjernelse af et ubeskyttet ætsende materiale vil resultere i en høj korrosionshastighed, fordi fjernelsen af det ætsende materiale udsætter et nyt metal med en høj korrosionshastighed. Samtidig bringer en høj strømningshastighed en stor mængde ilt til metalets synlige overflade. Derfor er der mere ilt for at øge korrosionshastigheden.
Hvis det austenitiske rustfrit stål går i stykker på grund af spændingskorrosionsspring, er det alternative materiale, der bør overvejes, duplex rustfrit stål. På grund af deres forskellige struktur og sammensætning har de højere mekaniske egenskaber ved stuetemperatur på op til 600 ° F (315 ° C) end 316 rustfrit stål. De har også højere spændingskorrosionsresistens. Dobbeltfasede legeringer kan opnå højere modstandsdygtighed over for pitting og sprængskorrosion ved at forøge indholdet af chrom og molybdæn.
Virkning af chloridkoncentration på rustfrit stål. Når 304 eller 304L rustfrit stål anvendes i ferskvand, bør chlorindholdet være mindre end 200 ppm. Efter at komponenterne er fremstillet, skal resterende jern fjernes. Fordi det resterende jern vil virke som et hul, vil det også reagere med chloridet for at danne ferricchlorid for at fremskynde lokal korrosion. 304 Rør skal rengøres regelmæssigt for at fjerne sprækker eller indskud, der kan danne huller. Eksponering af 304 eller 304L-fremstillet planteudstyr til stillestående vand (for eksempel en strømningshastighed på mindre end 0,9 m / s) bør undgås, fordi det danner aflejringer på metaloverfladen. Mikrobiologisk korrosion skal også styres.
For at kunne bruge Type 316L rustfrit stål i brakvand skal kloridindholdet være mindre end 1000 ppm, medmindre vandet er fuldstændigt deoxygeneret. Deoxygeneret vand forhindrer pitting, krakning og stresskorrosion af 316L rustfrit stål. I produktionsprocessen af anlægget skal svejsningen være fuldt svejset og glat for at opnå den bedste korrosionseffekt. Elektroder med højt indhold af molybdæn eller som matcher svejsningen bør anvendes. Det er vigtigt, at overfladen af Type 316L rustfrit stål rengøres som 304 for at fjerne eventuelt resterende jern. Generelt er den bedste måde at fjerne resterende jern på at bruge et HNO3-HF rengøringsmiddel. Derudover bør ethvert sediment også fjernes regelmæssigt. Det er vigtigt at passe på at undgå situationen for stillestående vand. Vandstrømmen skal være mindst 0,9 m / s under stoppet af udstyret for at forhindre dannelse af aflejringer.
Metalkorrosion er ofte et komplekst problem, og selv nogle nye former for korrosion forstås ikke offentligt. Det anbefales, at feltingeniører lærer mere om korrosion og beskyttelse, så de kan lære at håndtere korrosion af metalkomponenter.