انواع خوردگی در ورق استیل

مقدمه:

گفته می شود که فولادها زمانی که در برابر خوردگی مقاومت می کنند، ضد زنگ هستند. این امر با حل کردن کروم کافی در آهن برای تولید یک فیلم محافظ اکسید کروم منسجم، چسبنده، عایق و احیا کننده روی سطح حاصل می شود.

بنابراین تعجب آور نیست که آنها در محیط های خشن صنایع شیمیایی، تولید نفت و تولید برق و در کالاهای کاربردی مانند مبلمان، تزئینات خودرو و کارد و چنگال استفاده می شوند، جایی که هم ظاهر زیبایی و هم مقاومت در برابر خوردگی معیارهای مهم طراحی هستند.

فولاد:

به طورکل آهن در طبیعت در حالت خالص خود وجود ندارد زیرا به راحتی با اکسیژن و سایر عناصر ترکیب شده و اکسیدهای آهن شکل می گیرد. برای خالص سازی آهن، ابتدا سنگ معدن آهن استخراج می شود و فرآیند استخراج بر روی آن صورت می گیرد.

اگر این آهن خالص در محیط مناسب قرار گیرد، توسط واکنش با محیط، تمایل به بازگشت به ترکیب اولیه دارد. زنگ زدگی نمونه ای از این فرآیند بازگشت است. این فرآیند را می توان با افزودن کروم به تاخیر انداخت، که در غلظت های به اندازه کافی بزرگ یک لایه اکسید محافظ را در سطح تشکیل می دهد.

ماهیت این فیلم اکسید به غلظت کروم بستگی دارد، اما زمانی که دومی از حدود 12 درصد وزنی فراتر رفت، یک فیلم غیرفعال از اکسید کروم تنها با ضخامت حدود 1تا2 نانومتر، فولاد را می پوشاند، که تا زمانی که کروم در داخل آن باشد، ضد زنگ می شود. 

خوردگی یکنواخت ورق استیل:

اگر لایه غیرفعال ایجاد شده روی ورق استیل به صورت موضعی یا یکنواخت شکسته شود، خوردگی می تواند رخ دهد. خوردگی یکنواخت می تواند در محلول های اسیدی یا قلیایی داغ ایجاد شود. تخریب با این مکانیسم را می توان در طراحی تخمین زد و مجاز دانست.

سرعت خوردگی زمانی که فلز در حالت غیرفعال قرار دارد بسیار کند است. مقاومت در برابر خوردگی عمومی در مقادیر بیشتر کروم بهتر است، اما سایر املاح می توانند مضر باشند. به طور خاص، اعتقاد بر این است که گوگرد در محلول جامد، غیرفعال سازی را دشوارتر می کند.

متأسفانه، گوگرد وابستگی دمایی کشش سطحی مایع را تغییر می‌دهد و با انجام این کار باعث افزایش نفوذ در حین جوشکاری می‌شود. این در هنگام جوشکاری فولادهای زنگ نزن بسیار مفید است. جریان سیالی که در حوضچه جوش اتفاق می افتد به گونه ای است که در صورت عدم وجود گوگرد، حوضچه های جوش کم عمق (عریض) به دست می آید که در صورت غلظت کمتر از 0.007 درصد وزنی، اتصالات غیرقابل قبول ایجاد می شود.

غلظت گوگرد بالاتر حتی ممکن است در فولادهای زنگ نزن به منظور بهبود ماشینکاری استفاده شود که در آن گوگرد رسوب داده شده به شکستن تراشه های ماشینکاری کمک می کند. نیکل به طور قابل توجهی مقاومت خوردگی عمومی ورق های استیل را با ترویج غیرفعال سازی بهبود می بخشد. بنابراین فولادهای زنگ نزن آستنیتی در مقایسه با فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی یا فریتی (با غلظت نیکل صفر یا کم)، به ویژه در هنگام تماس با اسیدهای معدنی، مقاومت به خوردگی بالاتری دارند.

خوردگی حفره ای ورق استیل:

خوردگی حفره ای نتیجه تخریب موضعی لایه غیرفعال و متعاقب آن خوردگی فولاد زیرین است. این خوردگی به طور کلی در محلول های کلرید، هالید یا برمید وجود دارد. این می تواند در یک گسل در لایه غیرفعال یا یک نقص سطحی شروع شود.

فولاد زیر شکست حل می شود و منجر به تجمع یون های فلزی با بار مثبت شده که به نوبه خود باعث می شود بارهای منفی (مانند یون های کلرید) در نزدیکی نقص مهاجرت کنند. حتی در یک محلول خنثی، این می تواند باعث افت موضعی pH به 2 یا 3 شود و در نتیجه از بازسازی لایه غیرفعال جلوگیری نماید.

در حالت غیرفعال، چگالی جریان از مرتبه nA cm -2 است. در گودال، با این حال، ممکن است از 1Acm-2 تجاوز کند. دلیل اینکه چگالی جریان در گودال بسیار زیاد است این است که ناحیه آندی در مقایسه با بخش کاتدی (فولاد بدون حفره) از نظر مساحت بسیار کوچک است.

برای یک جریان خوردگی معین، این میزان خوردگی در چاله ها را تا حد زیادی اغراق می کند. به طور مشابه، غلظت یون های کلرید در مجاورت یک گودال می تواند هزاران بار بیشتر از غلظت یون های کلرید در کل محلول باشد.

ورق استیل 304 و 316 هر دو در برابر خوردگی حفره ای مقاوم هستند، اما ورق استیل 316 مقاومت بیشتری دارد. دلیل این امر وجود مولیبدن در ترکیب شیمیایی ورق استیل 316 است. مولیبدن به تشکیل یک لایه محافظ روی سطح فلز کمک می کند که از آن در برابر خوردگی محافظت می کند.

افزایش محتوای کروم یا افزودن Mo یا N مقاومت حفره‌ای را افزایش می‌دهد. قدرت یک املاح در این رابطه به صورت تجربی بر حسب درصد وزنی آنها به عنوان یک شاخص حفره ای بیان می شود:

شاخص حفره ای برای ورق های استیل دوبلکس =Cr+3.3Mo+16N

شاخص حفره برای ورق های استیل آستنیتی =Cr+3.3Mo+30N

یکی از محیط های آشکار که در آن خوردگی حفره ای مورد توجه است، کاربردهای دریایی است. ورق استیل 316 آستنیتی (18Cr-12Ni) اغلب ماده انتخابی در این مورد است. هنگامی که نیازهای دریایی به ویژه شدید است، مانند سکوهای دریایی، از آلیاژهایی با غلظت مولیبدن تا 5 درصد وزنی استفاده می شود.

به عنوان مثال، فولادهای بسیار آلیاژی با حداکثر 6 درصد وزنی Mo را درخواست کنید. مبلمان خیابانی مورد دیگری است که در آن مقاومت حفره‌ای ممکن است مرتبط باشد، به‌ویژه در مناطق سردتر که یخ‌زدایی نمک رایج است.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی