Korrosion är ett av de tre stora misslyckandena för metaller. Rostfritt stål används ofta i krävande miljöer för att hämma metallkorrosion. Ingenjörerna har dock upptäckt att även med rostfritt stål kan komponenterna fortfarande korrodera under vissa förhållanden. När pitting korrosion uppstår i rostfritt stål gör många ingenjörer ingenting. Författaren anser att många ingenjörer har missförstånd vid valet av rostfria material. Detta missförstånd är att korrosion i rostfritt stål eller till och med korrosion. Det var ett ordstäv som sa: Mannen har tårar, men han blinkar inte, för att han inte har nått sitt hjärta. Denna mening kan inte överbelastas för rostfritt stål. Rostfritt stål är inte korroderande, bara för att det inte stöter på hårda korrosionsmiljöer. Här kommer jag att fokusera på frågan om lokal korrosion av rostfritt stål. Jag hoppas att vissa fältprojekt kommer att bli befriade från vissa tvivel på detta område.
Kort beskrivning av lokal korrosion av rostfritt stål
För krom-nickelhaltiga rostfria material finns det två huvudformer av korrosion: den ena är jämn korrosion och den andra är lokaliserad korrosion. Rost i den marina atmosfären är ett typiskt exempel på generell eller enhetlig korrosion. Här eroderas metallen jämnt över hela ytan. I detta fall bildas ett löst skikt på stålytan, och detta skikt av korrosionsprodukt avlägsnas lätt. Enhetlig korrosion är en av de enklaste formerna av korrosion eftersom ingenjörer kan kvantitativt bestämma metallets korrosionshastighet och kan exakt förutsäga metallets livslängd. Därför är enhetlig korrosion en form av korrosion som minimeras av rickets. Även om det orsakar korrosionsskador, kan det förutsägas och kontrolleras.
Förekomsten av lokaliserad korrosion gör emellertid ofta många ingenjörer oförberedda. Detta beror på att skadan som orsakas av lokal korrosion är svår att förutsäga och att livslängden på utrustningen inte kan beräknas korrekt. En av de mest irriterande piparna är den svåraste typen av lokal korrosion i metall. För att tusentals miles från vallen kollapsade i myrhålet. Denna så kallade grop är en myrspot på en älv.
Under processen med metallkorrosion uppträder två reaktioner samtidigt på elektroden. Den ena är katodreaktionen, och den icke-metallen reduceras vid katoden. Den icke-metallen har elektroner och valensen reduceras. Den andra är anodreaktionen. När anodreaktionen uppstår, förlorar metallen elektroner och valensen stiger. Metalljonerna avlägsnas från metallytan. Vad jag vill säga är att korrosionen av metaller beror på reaktionen med största motståndskraft mot korrosion. Därför ger detta också en viktig vägledning för att lösa problemet med metallkorrosion.
Korrosionsmotståndsdesign med förhållandet mellan katod och anod. Om ett stort katodytan är ansluten till ett litet anodytan, strömmar stor ström mellan anoden och katoden. Denna situation måste undvikas. Å andra sidan, när vi vänder om situationen genom att ansluta en stor anodyta med en liten katodyta, inträffar ett litet strömflöde mellan de två metallerna. Denna situation är vad vi förväntar oss. Vi konstruerar svetsmetallens katod i en behållare eller tank som katod. Fästdonet är utformat så att katodfästet (litet område) och anodstycket (stort område) är anslutna ihop. Ett exempel på detta koncept är att riva stålpaneler tillsammans med kopparnitar och utsätta dem för havsvatten med låga flödeshastigheter. Kopparfixturen är en liten katodyta, medan stålplattan är en stor anodyta. Denna design är mycket bekväm och ger bra kompatibilitet.
Pitting problem. Pitting kan också produceras utan luckor på metallytan. Förekomsten av grop kan komma ifrån två faktorer: kloridjonen i miljön och heterogeniteten hos mikrostrukturer eller komponenter. Korrosionen av rostfritt stål kan orsakas av koncentrationen av ett speciellt etsmedel som klorid. Om pitting sker i rostfritt stål på grund av sensibilisering eller andra orsaker, eller när krom- och nickelinnehållet inte är enhetligt eller till och med misslyckas med att motstå gropkorrosion, kan gropkorrosion uppstå. Fel på metallytan kan också orsaka grop. Till exempel en defekt i ett skyddande oxidskikt av rostfritt stål eller nickellegering. Pitting kan förhindras genom att använda en legering med hög korrosionsbeständighet eller genom att eliminera ett kemiskt element som orsakar gropning. En annan aspekt av att styra metallpitting är elimineringen av katodiska reaktanter i miljömediet. Normalt har syreavlägsnandet en bättre effekt. Eftersom botten av gropen tenderar att vara anodiserad tenderar det omgivande området av gropen eller klyftan att vara katodiskt så att förhållandet mellan batteriströmmen bildas. När korrosionen i gropen eller spalten expanderar, blir den en autokatalytisk reaktion. Ferricjon interagerar med klorid för att bilda järnklorid. Reaktionen upprepas och metallperforering sker snabbt. Pitting eller spaltkorrosion är en mycket farlig form av korrosion eftersom den är mycket lokaliserad och kan snabbt orsaka att metallen bryter igenom.
Kort beskrivning av lokal korrosion av rostfritt stål
Korrosionsproblem i underytan. Längre under sedimentet eller i sprickan är lösningen syrehaltig, och syrehalten i bulklösningen på utsidan av sprickan är mycket hög. Detta skapar ett batteri med en anod under sedimentet eller i spåret och utsidan. Är katoden. Inuti gapet som innehåller kloridmediet sjunker pH-värdet och kloriden koncentreras. Detta sura kloridtillstånd gör att korrosion accelererar och automatiskt medierar. Då uppträdde allvarlig lokaliserad korrosion. Ett exempel på denna typ av korrosion uppstår när ett rostfritt stålfäste placeras på en rostfritt stålplatta och utsätts för kloridhaltig vatten. Spridningskorrosion kan uppstå när bulthuvudet eller brickan används som anodområde. Förhindrande av bildning av fällningar och vågar eller användning av material med höglegerat innehåll kommer att bidra till att minska spridningskorrosion.
Stripping korrosion. I detta fall bildas ett löst plåtliknande korrosionslager på metallytan. Även ett låghastighetsflöde kan enkelt ta bort lösa korrosionsskikt. Som en följd av detta exponeras ny, otonad metall igen, så att många ytterligare arkliknande skikt kommer att bildas. Återigen avlägsnas dessa blodplättar lätt och processen fortsätter. Användningen av legeringar som inte är kemiskt reaktiva kan undvika exfolieringskorrosion.
Intergranulär korrosion. Innehåller sig i vissa speciella legeringar kan intergranulär korrosion uppstå när de upphettas till sin känsliga temperaturzon under svetsning eller värmebehandling. När vissa rostfria legeringar upphettas till 425-870 ° C, utfäller kromkarbider vid korngränserna. Detta leder till närvaron av kromutarmade områden i närheten av karbiderna och påverkar också passiveringen av korngränsregionen. I specialmedier, såsom salpetersyra eller högtemperaturvatten, kan korrosion uppstå i lågkromzonen. Kornen visas på en sockeryta och smutsas lätt av när den gnids med en provtagare. Intergranulär korrosion av rostfria stål och nickellegeringar kan undvikas genom användning av lågkarbonlegeringar, tillsatsen av karbidbildande element såsom titan eller tantal eller användningen av stabiliserande annealer.
Kort beskrivning av lokal korrosion av rostfritt stål
Stresskorrosionssprickning. Ett typiskt exempel är en isolerad ångledning tillverkad av AISI 316 rostfritt stål (UNS S31600). Klorider som kan vara närvarande i isoleringsmaterialet kan överföras till metallytan när den utsätts för regn. Detta tillstånd uppfyller förhållandena för spänningskorrosionssprickbildning: ett rostfritt stål av känslig legering 316; ett speciellt frätande kloridinnehållande vatten; och stresskylda eller svetsade rör. Om en metallografisk tvärsektion genomförs genom sprickregionen, observeras typiska transgranulära (spänna korn- och korngränser) och grenavbrott. Detta är den typiska kloridspänningskorrosionssprickningen av austenitiska rostfria stål. Eliminering av något av ovanstående tre villkor kan förhindra spänningskorrosionssprickbildning.
Kort beskrivning av lokal korrosion av rostfritt stål
Syrehalten påverkar korrosionen. I allmänhet är det fräscha och rena vattnet som strömmar in i kraftverket inte frätande. Stål fungerar bra i neutralt vatten och dess korrosionshastighet är direkt relaterad till upplöst syrekapacitet. Det är ju ju mer syreinnehåll desto högre korrosionshastighet. Korrosionen av stål är också relaterad till pH-värdet. När pH är högt är stålets korrosionshastighet låg. När pH-värdet sjunker under 4, värmer stålet snabbt.
Temperaturen kommer också att påskynda stålets korrosion. När temperaturen ökar från 72 ° till 104 ° F (22-41 ° C), påverkar det stålets korrosionshastighet direkt. Flödeshastigheten har motsatt effekt på stålets korrosion. När havsvattnets flödeshastighet är högre än ca 3 meter per sekund (0,9 m / s) kan stålets korrosion kraftigt accelereras. Mekanisk avlägsnande av ett oskyddat frätande material kommer att resultera i en hög korrosionshastighet, eftersom avlägsnandet av det frätande materialet utsätter en ny metall med hög korrosionshastighet. Samtidigt ger en hög flödeshastighet en stor mängd syre till den exponerade ytan av metallen. Därför finns det mer syre för att öka korrosionshastigheten.
Om det austenitiska rostfria stålet bryts på grund av spänningskorrosionssprickning, är det alternativa materialet som bör övervägas, duplex, rostfritt stål. På grund av sin olika struktur och sammansättning har de högre mekaniska egenskaper vid rumstemperatur upp till 600 ° F (315 ° C) än 316 rostfria stål. De har också högre spänningskorrosionsbeständighet. Dubbelfaslegeringar kan uppnå högre motståndskraft mot grop och korrosion genom att öka krom- och molybdenhalten.
Effekt av kloridkoncentration vid korrosion av rostfritt stål. När 304 eller 304L rostfritt stål används i färskt vatten, bör kloridhalten vara mindre än 200 ppm. Efter att komponenterna är tillverkade måste resterande järn avlägsnas. Eftersom det kvarvarande järnet kommer att fungera som ett mellanrum, kommer det också att reagera med kloriden för att bilda järnklorid för att påskynda lokaliserad korrosion. 304 Rör måste rengöras periodiskt för att avlägsna sprickor eller insättningar som kan bilda luckor. Exponering av 304 eller 304L-tillverkad växtutrustning till stillastående vatten (till exempel en flödeshastighet mindre än 0,9 m / s) bör undvikas eftersom det kommer att bilda avlagringar på metallytan. Mikrobiologisk korrosion måste också kontrolleras.
För att framgångsrikt kunna använda 316L rostfritt stål i bra vatten bör kloridhalten vara mindre än 1000 ppm om inte vattnet är helt avoxifierat. Deoxifierat vatten kommer att förhindra grop, sprickbildning och spänningskorrosion av 316L rostfritt stål. I växtens produktionsprocess bör svetsen vara helt svetsad och slät så att den ger bästa korrosionseffekten. Elektroder med hög molybdenhalt eller som matchar svetsen ska användas. Det är viktigt att ytan av typen 316L rostfritt stål rengörs som 304 för att avlägsna eventuellt kvarvarande järn. I allmänhet är det bästa sättet att avlägsna kvarvarande järn att använda ett HNO3-HF rengöringsmedel. Dessutom bör sediment också regelbundet avlägsnas. Det är viktigt att ta hand om att undvika stagnerande vatten. Vattenflödet bör vara minst 0,9 m / s under stoppet av utrustningen för att förhindra bildning av avlagringar.
Metallkorrosion är ofta en komplex fråga, och även några nya korrosionsformer förstår inte offentligt. Det rekommenderas att fältingenjörerna lär sig mer om korrosion och skydd så att de kan lära sig hur man hanterar korrosion av metallkomponenter.