خوردگی فولاد زنگ نزن در آب دریا (آب نمک)

[rkiahoseyni]

چه چیزی فولاد ضد زنگ را از سایر آلیاژها متمایز می کند؟
در حالی که آلومینیوم سبک است، مقاومت به خوردگی محدودی در آب دریا دارد و نیاز به نگهداری قابل توجهی دارد. فولاد کربنی معمولی از حداقل 95 درصد آهن و حداکثر 2 درصد کربن تشکیل شده است. عنصر کربن بالاتر به معنای فولاد قوی تر است. به طور مشابه، فولاد ضد زنگ عمدتاً از آهن تشکیل شده است، اما سطح کروم باید حداقل 5/10 درصد باشد. از سوی دیگر، محتوای کربن نسبتاً کمتر و حداکثر 08/0 درصد است. فولاد ضد زنگ استحکام خود را از عنصر کربن به دست نمی آورد، بلکه برای استحکام بر ساختار متالورژیکی خود متکی است. برای تقویت فولاد کربنی، باید تحت عملیات حرارتی قرار گیرد. با این حال، وقتی صحبت از فولاد ضد زنگ سری 300 می شود، این امکان پذیر نیست. اینها معمولاً با کار سخت و علیات حرارتی قوی تر می شوند.
گرید 304 و 316 حاوی نیکل بین 8 تا 14 درصد است که به جزء کروم به آلیاژ اضافه شده است. به ویژه گرید 316، شامل یک عنصر اضافی به نام مولیبدن است. غلظت آن بین 2 تا 3 درصد متغیر است. همه این عناصر در کنار هم دلیل تفاوت فولاد ضد زنگ با فولاد کربنی است.

 

خوردگی فولاد کربنی:
آهن موجود در فولاد کربنی را می توان به راحتی اکسید کرد تا یک لایه اکسید آهن روی سطح ایجاد کند که معمولاً به صورت زنگ قرمز روی سطوح وسایل دریایی مشهود است. لایه زنگ معمولاً چندین برابر پهن تر از آهن اصلی است. معمولاً منجر به پوسته شدن سطح فلز می شود و از این رو ضخامت آن را کاهش می دهد.
مشاهده شده است که ایالات متحده و کانادا غبار مملو از نمک را تجربه می کنند که از اقیانوس ها سرچشمه می گیرد. آب باران در این مناطق همچنین دارای غلظت کلرید بالا است و مردم از نمک های یخ زدا در مناطق کوهستانی یا شمالی در ایالات متحده استفاده می کنند که همه این سناریوها منجر به محیطی می شود که نسبت به عناصر فولادی خشن است. به این ترتیب، خوردگی تاثیر قابل توجهی بر سازه های فولادی در این مناطق پیدا کرده است. بهترین راه برای به حداقل رساندن اثرات چنین شرایط سخت و محدود کردن خوردگی لوازم خود، ارتقا سازه ها به فولاد زنگ نزن گرید 316 است.

چگونه فولاد ضد زنگ خوردگی را شکست می دهد:
در منابع مختلف تأثیر کروم در کاهش خوردگی در کاربردهای فراساحلی فولاد ضد زنگ بیان شده است. لایه نازک غیرفعال که سطح را می پوشاند معمولاً مقاوم است. این بدان معنی است که حتی اگر این آلیاژ با ماشین کاری خراش بردارد، باز هم دوباره بر روی سطح تشکیل شده و خود را ترمیم می کند. نیکل اضافی در 304 با گسترش دامنه انفعال کمک می کند. گرید 316 به عنوان قوی ترین آلیاژ است زیرا حاوی حداقل 2٪ مولیبدن و افزودنی های دیگر است که محدوده انفعال را بزرگ می کند. اگرچه مولیبدن در برخی از گریدهای دیگر فولاد ضد زنگ یافت می‌شود، اما غلظت نسبتاً بالایی که در 316 وجود دارد به جلوگیری از خوردگی حفره‌ای یا شکافی آب شور کمک می‌کند.
اگر فولاد ضد زنگ به خوبی نگهداری شده باشد نباید زنگ بزند. با این حال، زمانی که در معرض شرایط خاص قرار می گیرد، همچنان احتمال خوردگی دارد. این فرآیند با زنگ زدگی تجربه شده توسط فولاد کربنی متفاوت خواهد بود. رایج ترین شکل خوردگی که توسط فولاد ضد زنگ نمایش داده می شود، حفره شدن است که زمانی رخ می دهد که شرایط محیطی بر فیلم غیرفعال غلبه کند. این فرآیند در حفره های کوچک قهوه‌ای تیره که روی سطح فلز پخش شده‌اند، مشهود است. با این حال، با خواص مکانیکی فولاد تداخلی ندارد.
فولاد ضد زنگ همچنین خوردگی شکافی ناشی از رسوبات ایجاد شکاف بر روی سطوح فلزی را تجربه می کند. این نوع خوردگی تقریباً شبیه به سوراخ کردن است اما سطح بزرگتری را پوشش می دهد. در حالی که ممکن است بر فرآیندهای مکانیکی فولاد تأثیری نداشته باشد، شکاف ها جذاب نیستند. شما می توانید این نوع خوردگی آب دریا را با ایجاد طرح هایی بدون گوشه های تیز و پوشاندن مناطق مستعد ترک خوردگی یا سوراخ شدن به حداقل برسانید.

چه چیزی باعث خوردگی فولاد ضد زنگ در محیط های دریایی می شود؟
هیچ فولاد ضد زنگی کاملاً در برابر خوردگی مقاوم نیست و اثربخشی آن با عوامل مختلفی از جمله موارد زیر بستگی دارد:
-    گرید فولاد ضد زنگ استفاده شده
-    دمای سرویس
-    غلظت نمک در آب دریا
-    نرخ جریان آب و سطح اکسیژن آب
-    مدت زمان تماس با آب شور
-    فرکانس تمیز کردن و نگهداری
خوردگی می تواند در مراحل مختلف رخ دهد و افزایش محتوای کروم در فولاد ضد زنگ می تواند روند خوردگی را کمتر کند. کروم روی سطح این فولاد نوعی پوشش ایجاد می کند که از مواد در برابر خوردگی در هنگام قرار گرفتن در معرض اکسیژن محافظت می کند. این پوشش چیزی است که ممکن است به عنوان "زنگ" به نظر برسد، اما واقعاً برای کاهش خوردگی روی مواد کار می کند. خوردگی یک ماده می تواند از طریق مکانیزم های زیر رخ دهد:
-    بیوفیلم ها
-    مواد شیمیایی
-    خوردگی گالوانیکی
-    خوردگی تنشی
-    خوردگی بین دانه ای
اینها همه انواع خوردگی هایی هستند که می توانند با فولاد ضد زنگ رخ دهند. در تخریب فولاد زنگ نزن در محیط دریایی ناشی از ترکیب عواملی نظیر تنش کششی، دما و آب دریا است که لایه غیرفعال روی فولاد ضد زنگ توسط یک واکنش شیمیایی مورد حمله قرار می گیرد. 
البته آلیاژهای فلزی ویژه مناسب تری برای کاربردهای کاملاً غوطه ور وجود دارد، اما فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل استحکام بالا، هزینه کمتر، شکل پذیری زیاد و مقاومت در برابر خوردگی بسیار خوب می توانند گزینه ای عالی برای کاربردهای نزدیک آب شور یا مناطق پاشش آب باشند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی