Roostevabast terase erakordne korrosioonikindlus tuleneb selle ainulaadse keemilise koostise, mikrostruktuuri ja selle pinnale moodustatud passiivse kile . sünergistlikust mõjust on allpool toodud teaduslike põhimõtete. mitmemõõtmeline analüüs.
I . sulami kompositsioon: korrosioonikindluse aluse panemine
Chromium (CR): passiivse filmi "arhitekt"
Kriitiline sisu: Kui kroomi sisaldus roostevabast terasest ületab 10 . 5%, käivitab see "passiivsuse nähtuse".
Mehhanism: Kroomil on õhus tugev afiinsus hapniku ., see reageerib kiiresti hapnikuga, moodustades äärmiselt õhukese (nanomeetri ulatuse), kuid tiheda oksiidkile, mis koosneb peamiselt Cr₂o₃ . sellest passiivsest kilest, mis on robustine, mis on tõhusalt blokeerivaks meediumiks {{3 {3 {3 {3 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{3 {{{{{{3 {{{{{ hapnik, vesi) metalli substraadiga kontaktis .
Isetervendamisvõime: Isegi kui passiivne kile on kahjustatud (e . g ., mehaanilise kulumise teel), võib kroom kiiresti uue oksiidkile taastuda hapniku juuresolekul, saavutades "ise parempoolne ."
Nikkel (NI): kristallstruktuuri "optimeerija"
Austeniitse struktuuri stabiliseerimine: Nickel laiendab austenitic faasi piirkonda, edendades ühe austeniitilise struktuuri moodustumist (e . g ., 304 roostevabast terasest) . See homogeenne struktuur vähendab potentsiaalseid erinevusi faaside vahel, minimeerides elektriokeemilise korrorosion} {4 {4}
Põhjalike omaduste suurendamine: Nikkel parandab roostevabast terasest sitkust ja happelist takistust, eriti mitteoksüdeerivate hapete korral (e . g ., lahjendatud väävelhape) {.
Molybdenam (MO): "Guardian" lokaliseeritud korrosiooni vastu
Pitingutakistuse suurendamine: Kloriid-iooni sisaldavates keskkondades (e . g ., merevesi, soolalahused), on roostevabast terasest kalduvus korrosioonile . molybdenam stabiliseerib passiivse kile kui Passive CLICS. näideteta (MO-le) (MO-ga) (MO-le) (MO) (MO-le 316 STANET) Roostevaba teras .
Crovice'i korrosioonikindluse tugevdamine: MO pärsib söövitava söötme akumuleerumist lõhedesse (e . g ., ääriku vuugid), takistades pragude korrosiooni tõhusalt .
Muude elementide rollid
Titaan (Ti) ja niobium (NB): Need elemendid seostuvad eelistatavalt süsinikuga, moodustades stabiilsed karbiidid (e . g ., tic), takistades süsiniku reageerimist kroomiga, et moodustada cr₂₃c₆ ., see väldib kroomi süvendit terade piirides ja mitihaatides 3} {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{} 321 roostevaba teras) .
Lämmastik (n): Lämmastik võib austeniitse struktuuri stabiliseerimiseks osaliselt asendada nikli, suurendades samal ajal tugevust ja korrosioonikindlust (e . g ., dupleks roostevabas terastes) .
Ii . mikrostruktuur: korrosiooniradasid mõjutav võtmetegur
Roostevabast terase korrosioonikindlus on tihedalt seotud mikrostruktuuriga, erinevatel struktuuridel on erinev tundlikkus korrosiooni suhtes:
Austenitic roostevabast terased (e . g ., 304, 316)
Ühefaasiline eelis: Nende homogeensel austeniitsestruktuuril puuduvad olulised potentsiaalsed erinevused, muutes need elektrokeemilise korrosiooni suhtes vähem vastuvõtlikuks .
Töötlemisomadused: Need terased pakuvad head plastilisust ja keevitatavust ., kuid kuumutamine sensibiliseerimise temperatuurivahemikus (450–850 kraadi) võib sadestada CR₂₃C₆, mis põhjustab graanulaarset korrosiooni . seda saab leevendada, lisades Ti/Nb või teostades lahenduse lõike..
Ferriitilised roostevabad terased (e . g ., 430)
Kõrge kroomi sisaldus: Tavaliselt sisaldab kroomi 11–17%, neil on hea korrosioon ja oksüdatsiooniresistentsus, kuid madalam plastilisus .
Korrosioonikäitumine: Ferriidi-karbiidi liidesed nende mikrostruktuuris võivad tugevalt söövitavates söötmetes . selektiivset korrosiooni teha
Martensiitide roostevabast terased (e . g ., 410)
Kõrge süsinikusisaldus: Kustutamine moodustab martensiitsete struktuuri, pakkudes kõrge tugevuse, kuid kehva korrosioonikindluse . neid kasutatakse peamiselt rakendustes, mis eelistavad mehaanilisi omadusi korrosioonikindluse suhtes (e . g ., silus) .
Duplex roostevaba terased (e . g ., 2205)
Kahefaasiline sünergia: Koosnedes umbes 50% austeniidist ja 50% ferriidist, on neil parem vastupidavus ja stressi korrosiooni pragunemisele (SCC) võrreldes ühefaasiliste terastega, koos suurema tugevusega .
Iii . passiivne kile: põhitõke korrosiooni vastu
Passiivse filmi omadused
Ultra-õhuke ja tihe: Paksusega ainult 1–3 nm, koosneb kile CR₂O₃ ja Minor Feo/NIO, mis blokeeris tõhusalt ioonide difusiooni .
Pooljuhtide käitumine: CR₂O₃ toimib N-tüüpi pooljuhina, millel on väike defekti tihedus, pärssides elektronide migratsiooni ja redutseerides korrosioonivoolu .
Passiivse kile moodustumistingimused
Hapnikuvajadus: Passiivsus nõuab hapnikurikka keskkonda . korrosioonikindlus väheneb hapniku vähenedes tingimustes (e . g ., suletud konteinerid lahustega) .
pH mõju: Passiivne kile on stabiilne neutraalsetes või nõrgalt happelistes keskkondades . tugevalt happelises (e . g ., vesinikkloriidhape) või leeliselise tingimustega, võib kile lahustuda, mis nõuab sulguvaid elemente (E {{3} g}} {4} {} {{4}. takistus .
Iv . elektrokeemilise korrosiooni mahasurumine: korrosiooni blokeerimine allika juures
Elektroodi potentsiaali tõstmine
Kroom suurendab raua elektroodipotentsiaali umbes -0.5 v (vs . standardne vesinikuelektrood) kuni +0.2 V, vähendades metalli kalduvust anoodina ja corrode .
Mikrotselli moodustumise minimeerimine
Homogeensed struktuurid (e . g ., üksik austeniit või ferriit) vähendavad potentsiaalseid erinevusi faaside vahel . legeerimine ja lahendus aleviks homogeniseerida koostist, vähendades keemilisi aktiivsust terade piiride ja terade vahelise mikrotselli korrorosioni vahel {3 {3} vahel, {3}
Katoodkaitse efekt
Kui roostevaba teras võtab ühendust teiste metallidega, toimib see katoodina (kaitstud), kui selle elektroodipotentsiaal on suurem ., näiteks alumiiniumiga seoses alumiinium söövitab eelistatult, kaitstes roostevabast terasest .
V . levinud korrosioonitüübid ja vastumeetmed
| Korrosiooni tüüp | Mehhanism | Roostevabast terasest vastumeetmed |
|---|---|---|
| Ühtlane korrosioon | Korrosioon toimub ühtlaselt üle pinna | Tugineb söövitava meediumi blokeerimiseks CR-ist tuletatud passiivse filmiga |
| Korrosioon | Kloriidiioonid kahjustavad passiivset kilet, moodustades lokaliseeritud korrosioonikohaseid | Lisage MO (e . g ., 316 Roostevaba teras), et stabiliseerida passiivkile CL⁻ -s |
| Graanulaarne korrosioon | Cr₂₃c₆ sadestub teravilja piirides, põhjustades kroomi kahanemist | Süsiniku stabiliseerimiseks või kõrgtemperatuuriliste lahuste lõõmutamise kasutamiseks lisage Ti/NB |
| Stressi korrosiooni pragunemine (SCC) | Tõmbepinge ja söövitavad söötmed kutsuvad esile pragunemise | Kasutage pinge kontsentratsiooni või madalama Ni sisu vähendamiseks DUPLEX roostevabast terast (e . g., 2205) (E . g ., ferriititerased) |
| Lõhede korrosioon | Söövitav meedium koguneb lõhedesse (e . g ., liigendid) | Vältige pragude kujundamist või kasutage parema vastupidavuse tagamiseks MO-d sisaldavaid roostevabast terast |
Vi . tootmisprotsesside ja teenusekeskkondade mõju
Kuumtöötlemisprotsessid
Lahenduse lõõmutamine: Kuumutamine kõrgete temperatuurideni (e . g ., 1050–1100 kraadi) lahustab karbiide, millele järgneb kiire jahutamine, et saavutada homogeenne ühefaasiline struktuur ja vältida granulaarset korrosiooni .
Stabiliseerimisravi: Ti/nb sisaldavate teraste jaoks (e . g ., 321), kuumutamine 850–900 kraadi juures soodustab TIC sademeid, takistades CR₂₃C₆ moodustumist .
Pinnatöötlus
Poleerimine või passiveerimine vähendab pinna defekte ja lisandeid . Näiteks eemaldab marineerimine raualaastud töötlemisest, et vältida "mikrotselli" moodustumist .
Keskkonnategurid
Meediumitüüp: 304 Roostevaba teras toimib hästi lämmastikhappes (oksüdeerivat hapet), kuid nõuab MO-d (e . g ., 316) hüdrokloriidhappe (mitteoksüdeeriv hape) . mereveekeskkond Nõudke kõrge CR/MO ASTEN (EU. {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ 904L) .
Temperatuur ja kontsentratsioon: Kõrgemad temperatuurid kiirendavad üldiselt korrosiooni . näiteks 316 roostevabast terasest võib olla piisav kõrge temperatuuriga lahjendatud väävelhappe korral, nõudes kõrgema kvaliteediga sulameid (E {. g., Hastelloy) .
Järeldus: mitmemõõtmeline sünergistlik korrosioonikindlussüsteem
Roostevabast terase korrosioonikindlus tuleneb sulami disaini (CR, Ni, MO jne .), mikrostrukturaalse juhtimise (ühefaasilise või dupleks), ise parema passiivse kile omaduste ja optimeeritud tootmisprotsesside kaudu {. põhikirjade kaudu sunnatavate passionite kaudu, mis on Formation Filmil, põhikirjade kaudu optimeeritud ja sunnat-filmi kaudu optimeeritud passiivsetes filmide kaudu. Mikrostrukturaalse homogeniseerimise . kaudu praktikas, valides sobiva roostevabast terasest tüübi, mis põhineb korrosioonikeskkonnal (e . g ., meedium, temperatuur, stress) ja protsessikontrolli kombineerimine (E {7. G., Corr Corr. Vastupanu . koos materjalide tehnoloogiaga, uued roostevabast terasest (E . g ., kõrge lämmastikute terased, korrosiooniresistentsed sulamid) laiendavad rakendusi ekstreemses keskkonnas .}