La corrosione è una delle tre principali modalità di guasto dei metalli. L'acciaio inossidabile è spesso usato in ambienti più esigenti per inibire la corrosione del metallo. Tuttavia, gli ingegneri hanno scoperto che anche con l'acciaio inossidabile, i componenti possono ancora corrodersi in determinate condizioni. Quando la corrosione per vaiolatura si verifica in acciaio inossidabile, molti ingegneri non fanno nulla. L'autore ritiene che molti ingegneri abbiano fraintendimenti nella scelta dei materiali in acciaio inossidabile. Questo equivoco è che la corrosione dell'acciaio inossidabile o addirittura la corrosione. C'era un detto che diceva: L'uomo ha le lacrime, ma non batte, perché non ha raggiunto la punta del suo cuore. Questa frase non può essere sottovalutata per l'acciaio inossidabile. L'acciaio inossidabile non è anti-corrosione, solo perché non incontra ambienti di corrosione più severi. Qui mi concentrerò sulla questione della corrosione locale dell'acciaio inossidabile. Spero che alcuni progetti sul campo siano sollevati da alcuni dubbi in questo settore.
Breve descrizione della corrosione locale dell'acciaio inossidabile
Per i materiali in acciaio inossidabile contenenti nichel e cromo, esistono due principali forme di corrosione: una è la corrosione uniforme e l'altra è la corrosione localizzata. La ruggine nell'atmosfera marina è un tipico esempio di corrosione generale o uniforme. Qui il metallo è uniformemente eroso su tutta la sua superficie. In questo caso, sulla superficie di acciaio viene formato uno strato libero e questo strato di prodotto di corrosione viene facilmente rimosso. La corrosione uniforme è una delle forme più facili di corrosione perché gli ingegneri possono determinare quantitativamente la velocità di corrosione del metallo e possono prevedere con precisione la durata del metallo. Pertanto, la corrosione uniforme è una forma di corrosione che è minimamente influenzata dal rachitismo. Anche se provoca danni da corrosione, può essere previsto e controllato.
Tuttavia, il verificarsi di corrosione localizzata spesso rende impreparati molti ingegneri. Questo perché il danno causato dalla corrosione locale è difficile da prevedere e la durata dell'attrezzatura non può essere calcolata con precisione. Una delle pitture più fastidiose, è il tipo più difficile di corrosione locale in metallo. Perché migliaia di chilometri di terrapieno sono crollati nel buco della formica. Questo cosiddetto pitting è un punto di formica su un argine.
Nel processo di corrosione del metallo, due reazioni si verificano contemporaneamente sull'elettrodo. Uno è la reazione del catodo e il non-metallo è ridotto al catodo. Il non-metallo ha elettroni e la valenza è ridotta. L'altro è la reazione anodica. Quando si verifica la reazione dell'anodo, il metallo perde elettroni e la valenza aumenta. Gli ioni metallici sono staccati dalla superficie metallica. Quello che voglio dire è che la corrosione dei metalli dipende dalla reazione con la maggiore resistenza alla corrosione. Pertanto, questo fornisce anche un importante principio guida per risolvere il problema della corrosione del metallo.
Design di resistenza alla corrosione utilizzando la relazione tra catodo e anodo. Se una faccia del catodo grande è collegata a una piccola faccia dell'anodo, una grande corrente fluisce tra l'anodo e il catodo. Questa situazione deve essere evitata. D'altra parte, quando invertiamo la situazione collegando una grande superficie anodica con una piccola superficie catodica, si verificherà un piccolo flusso di corrente tra i due metalli. Questa situazione è ciò che ci aspettiamo. Progettiamo il catodo del metallo di saldatura in un contenitore o serbatoio come catodo. Il dispositivo di fissaggio è progettato in modo che il dispositivo di fissaggio del catodo (area piccola) e il pezzo dell'anodo (area estesa) siano collegati insieme. Un esempio di questo concetto è quello di rivettare i pannelli di acciaio insieme ai rivetti in rame ed esporli all'acqua di mare con basse portate. Il dispositivo di rame è una piccola superficie catodica, mentre la piastra di acciaio è una grande superficie anodica. Questo design è molto conveniente e produce una buona compatibilità.
Problema di pitting La pitting può anche essere prodotta senza lacune sulla superficie metallica. La presenza di pitting può derivare da due fattori: lo ione cloruro nell'ambiente e l'eterogeneità di microstrutture o componenti. La corrosione dell'acciaio inossidabile può essere causata dalla concentrazione di un agente di attacco speciale come il cloruro. Se la vaiolatura avviene in acciaio inossidabile a causa di sensibilizzazione o per altri motivi, o quando il contenuto di cromo e nichel non è uniforme o non riesce a resistere alla corrosione da vaiolatura, può verificarsi la corrosione per vaiolatura. Difetti sulla superficie metallica possono anche causare vaiolature. Ad esempio, un difetto in uno strato protettivo di ossido di acciaio inossidabile o lega di nichel. La vaiolatura può essere prevenuta usando una lega ad alta resistenza alla corrosione o eliminando un elemento chimico che causa la vaiolatura. Un altro aspetto del controllo della vaiolatura dei metalli è l'eliminazione dei reagenti catodici nel mezzo ambientale. Normalmente la rimozione dell'ossigeno avrà un effetto migliore. Poiché il fondo del pozzo tende ad essere anodizzato, l'area circostante del pozzo o dell'intercapedine tende ad essere catodica in modo che si formi la relazione tra la corrente della batteria. Quando la corrosione nella fossa o nel crepaccio si espande ulteriormente, diventa una reazione autocatalitica. Lo ione ferrico interagisce con il cloruro per formare cloruro ferrico. La reazione viene ripetuta e la perforazione del metallo si verifica rapidamente. La corrosione interstiziale o interstiziale è una forma molto pericolosa di corrosione perché è altamente localizzata e può causare rapidamente la rottura del metallo.
Breve descrizione della corrosione locale dell'acciaio inossidabile
Problemi di corrosione del sottosuolo. Appena sotto il sedimento o nella fessura, il contenuto di ossigeno della soluzione è basso e il contenuto di ossigeno della soluzione alla rinfusa all'esterno della fessura è molto alto. Questo stabilisce una batteria con un anodo sotto il sedimento o nella fessura e all'esterno. È il catodo All'interno dello spazio contenente il mezzo di cloruro, il pH scende e il cloruro si concentra. Questa condizione acida di cloruro induce la corrosione ad accelerare e sta automaticamente mediando. Quindi si è verificata una grave corrosione localizzata. Un esempio di questo tipo di corrosione si verifica quando un elemento di fissaggio in acciaio inossidabile viene posto su una piastra di acciaio inossidabile ed esposto ad acqua contenente cloruro. La corrosione interstiziale può verificarsi quando la testa del bullone o la rondella sono usati come area dell'anodo. Prevenire la formazione di precipitati e scaglie o l'utilizzo di materiali con contenuto di alta lega contribuirà a ridurre la corrosione interstiziale.
Corrosione spaccante In questo caso, sulla superficie metallica si forma uno strato di corrosione simile a una lastra. Anche un flusso a bassa velocità può rimuovere facilmente strati sfusi di corrosivi. Di conseguenza, il nuovo metallo non recuperato viene nuovamente esposto, in modo da formare molti strati aggiuntivi simili a fogli. Di nuovo, queste piastrine vengono facilmente rimosse e il processo continua. L'uso di leghe che non sono chimicamente reattive possono evitare la corrosione da esfoliazione.
Corrosione intergranulare. Apparendo in alcune leghe speciali, si può verificare corrosione intergranulare quando vengono riscaldate nella zona sensibile della temperatura durante la saldatura o il trattamento termico. Quando alcune leghe di acciaio inossidabile vengono riscaldate a 425-870 ° C, i carburi di cromo precipitano ai bordi del grano. Ciò porta alla presenza di regioni impoverite di cromo nelle vicinanze dei carburi e influenza anche la passivazione della regione al contorno del grano. In terreni speciali, come acido nitrico o acqua ad alta temperatura, si può verificare corrosione nella zona a basso tenore di cromo. I grani appaiono su una superficie zuccherata e sono facilmente sfregati quando vengono strofinati con un campionatore. La corrosione intergranulare degli acciai inossidabili e delle leghe di nichel può essere evitata mediante l'uso di leghe a basso tenore di carbonio, l'aggiunta di elementi formanti il carburo come il titanio o il tantalio o l'uso di ricottura stabilizzante.
Breve descrizione della corrosione locale dell'acciaio inossidabile
Stress corrosion corrosioning. Un tipico esempio è una linea di vapore isolata in acciaio inossidabile AISI 316 (UNS S31600). I cloruri che possono essere presenti nel materiale isolante possono essere trasferiti sulla superficie metallica quando è esposto alla pioggia. Questa condizione soddisfa le condizioni di generazione di crepe da corrosione sotto sforzo: un acciaio inossidabile 316 resistente alla lega; una speciale acqua contenente cloruro corrosivo; e tubi sottoposti a sollecitazione a freddo o saldati. Se si esegue un esame metallografico trasversale attraverso la regione della cricca, si osserveranno le tipiche fessure transgranulari (spanning grain and grain) e branch branch. Questa è la tipica rottura per tensocorrosione del cloruro degli acciai inossidabili austenitici. L'eliminazione di una qualsiasi delle tre condizioni di cui sopra può impedire la corrosione da stress.
Breve descrizione della corrosione locale dell'acciaio inossidabile
Il contenuto di ossigeno influisce sulla corrosione. In generale, l'acqua fresca e pulita che scorre nella centrale non è corrosiva. L'acciaio funziona bene nell'acqua neutra e il suo tasso di corrosione è direttamente correlato alla capacità dell'ossigeno disciolto. Cioè, più contenuto di ossigeno, maggiore è il tasso di corrosione. La corrosione dell'acciaio è anche correlata al valore del pH. Quando il pH è alto, il tasso di corrosione dell'acciaio è basso. Quando il pH scende al di sotto di 4, l'acciaio si erode rapidamente.
Anche la temperatura accelera la corrosione dell'acciaio. Quando la temperatura viene aumentata da 72 ° F a 104 ° F (22-41 ° C), influisce direttamente sul tasso di corrosione dell'acciaio. La portata ha l'effetto opposto sulla corrosione dell'acciaio. Quando la portata dell'acqua marina è superiore a circa 3 piedi al secondo (0,9 m / s), la corrosione dell'acciaio può essere notevolmente accelerata. La rimozione meccanica di un materiale corrosivo non protetto produrrà un alto tasso di corrosione perché la rimozione del materiale corrosivo espone un nuovo metallo con un alto tasso di corrosione. Allo stesso tempo, un'alta portata porta una grande quantità di ossigeno sulla superficie esposta del metallo. Pertanto, c'è più ossigeno per aumentare il tasso di corrosione.
Se l'acciaio inossidabile austenitico si rompe a causa della corrosione da stress, il materiale alternativo da considerare è l'acciaio inossidabile duplex. A causa della loro diversa struttura e composizione, hanno proprietà meccaniche superiori a temperature ambiente fino a 315 ° C (316 ° F) rispetto agli acciai inossidabili 316. Hanno anche una maggiore resistenza alla corrosione da stress. Le leghe a doppia fase possono raggiungere una maggiore resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale aumentando il contenuto di cromo e molibdeno.
Effetto della concentrazione di cloruro sulla corrosione dell'acciaio inossidabile. Quando l'acciaio inossidabile 304 o 304L viene utilizzato in acqua dolce, il contenuto di cloruro deve essere inferiore a 200 ppm. Dopo la produzione dei componenti, rimuovere il ferro residuo. Poiché il ferro residuo agirà come una lacuna, reagirà anche con il cloruro per formare cloruro ferrico per accelerare la corrosione localizzata. 304 I tubi devono essere periodicamente puliti per rimuovere fessure o depositi che possono formare vuoti. Evitare l'esposizione di impianti di produzione di 304 o 304L a acqua stagnante (ad esempio, una portata inferiore a 0,9 m / s), poiché si formerebbero depositi sulla superficie metallica. Anche la corrosione microbiologica deve essere controllata.
Per utilizzare correttamente l'acciaio inossidabile tipo 316L in acqua salmastra, il contenuto di cloruro deve essere inferiore a 1000 ppm a meno che l'acqua non sia completamente deossigenata. L'acqua deossigenata impedisce la corrosione per vaiolatura, cracking e stress dell'acciaio inossidabile 316L. Nel processo di produzione dell'impianto, la saldatura deve essere completamente saldata e liscia in modo da ottenere il miglior effetto anti-corrosione. Si devono usare elettrodi con un alto contenuto di molibdeno o che combacino con la saldatura. È importante pulire la superficie dell'acciaio inossidabile tipo 316L come 304 per rimuovere il ferro residuo. In generale, il modo migliore per rimuovere il ferro residuo è utilizzare un detergente HNO3-HF. Inoltre, ogni sedimento dovrebbe essere rimosso regolarmente. È importante prestare attenzione per evitare la situazione di acqua stagnante. La portata dell'acqua deve essere di almeno 0,9 m / s durante l'arresto dell'apparecchiatura per evitare la formazione di depositi.
La corrosione del metallo è spesso un problema complesso e persino alcune nuove forme di corrosione non sono ben comprese dal pubblico. Si raccomanda agli ingegneri sul campo di saperne di più sulla corrosione e sulla protezione in modo che possano imparare a gestire la corrosione dei componenti metallici.