ステンレス鋼 - 耐食性

•         液体またはガスの漏出を可能にするタンクのおよび管のようなパーホレーション、

•         構造メンバーの横断面が腐食によって減る構造およびそれに続く障害の強さの損失の原因となる強さの損失

•         腐食生成物か凹みが装飾的な表面の終わりから落ちることができる出現の劣化、

•         最後に、腐食は扱われる材料を汚染できるスケールを作り出すか、または錆つくことができます; これは食品加工装置の場合には特に適用します。

ステンレス鋼の腐食は 1 つとしての分類することができます: -

•         全面腐食

•         凹み腐食

•         すきま腐食

•         応力腐食割れ

•         硫化応力腐食割れ

•         粒界腐食

•         異種金属接触腐食

•         接触の腐食

例えばステンレス鋼が強い酸を含んでいるために化学製品工場で使用される場合のという材料の汎用均一取り外しが、分解によってある腐食。 デザインは出版されたデータにこの場合コンポーネントの生命を予測するために基づいています。

出版されたデータリスト年にわたる金属の取り外し。 さまざまな化学薬品への抵抗の表はさまざまな組織によって出版され、図表、リスト、勧告およびテクニカルペーパーの非常に大規模な収集は使用できるしかしステンレス鋼の製造業者および製造者です。

特定の条件下で、特に含んで塩化物の高い濃度を (海水の塩化ナトリウムのような)、適度に高温は低い pH (ie の酸性状態) によって悪化させて、非常に集中させた腐食行われ、管および付属品等のパーホレーションに導きます。 これは出版された腐食データとコンポーネントの横断面によって正しく突き通すことができるのは非常に集中させ、厳しい腐食であるので関連していません。 クロムおよび特にモリブデンおよび窒素で高い等級は凹み腐食に対してより抵抗力があります。

凹みの抵抗同等の番号は (前に) ステンレス鋼の凹みの抵抗のよい徴候を与えるためにありました。 次のように前に計算することができます:

前に = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N

凹み腐食がとても深刻なぜであるか 1 つの理由は周囲の鋼鉄の大半がまだ触れられていないがです育ち続けるそれのための強い傾向一度ピットがそこに始められることです。

凹み腐食によって攻撃される特定の鋼鉄のための傾向は実験室で評価することができます。 いくつかの標準テストは ASTM G48 で与えられるそれはであるかどれの、共通案出されました。 グラフは引出すことができま凹み腐食が発生するためにが本当らしい温度を図 1. に示すように与えます。

凹み腐食が発生するためにが本当らしい図 1. 温度

これは標準鉄塩化物の実験室試験に基づいていますが、多くのサービス状態の結果を予測します。

ステンレス鋼の耐食性は表面の保護酸化物の層の存在に依存していますが、この酸化物の層がです酸の減少、または大気が減っているある種の燃焼で、例えば破壊することは特定の条件下で可能。 酸化物の層が破壊できる領域はまた時々鋭く再入可能なコーナーのガスケットの下にまたは不完全な溶込みか重複の表面と関連付けられてコンポーネントが設計されている方法の結果、例えば、である場合もあります。 これらは腐食を促進できるすべての形式の裂け目できます。 腐食のサイトとして作用するため、裂け目は corrodent のエントリを許可する十分な幅であるなりますが corrodent 停滞している残ることを保障するために十分に狭くなります。 したがってすきま腐食は通常ギャップに少数のマイクロメートル広く発生し、 corrodent の循環が可能であるスロットか溝にありません。 この問題は頻繁に裂け目の形成を避けるか、または少なくともそれらをできるだけ開いた保つことにコンポーネントのデザインに注意を払うことによって、特に克服することができます。 すきま腐食は凹み腐食へ非常に同じようなメカニズムです; 1 つに対して抵抗力がある合金は一般に両方に対して抵抗力があります。 すきま腐食は凹み腐食のより厳しい形式としてかなり低温により発生するので凹み見ることができます。

圧力およびある特定の腐食性の環境の複合効果の下でステンレス鋼は腐食のこの非常に急速で、厳しい形式に応じてある場合もあります。 圧力が抗張でなければ、サービスで加えられるロードに起因できまアセンブリ穴の、または残留圧力からのピンの例えば干渉適合の種類によってセットアップに重点を置きま冷間加工のような製造の方法に起因します。 最も有害な環境は高温に海水のような水の塩化物の解決、特にです。 結果としてステンレス鋼は熱湯を保持するためのアプリケーションで限定され (約 50°C) の上で塩化物の微量を含んでいます (百万ごとの少数の部分よりもっと)。 腐食のこの形式は鋼鉄のオーステナイトのグループにだけ適当で、ニッケルの内容と関連しています。 304 があるより等級 316 は SCC に対して抵抗力がありません。 デュプレックスステンレス鋼は 150°C についてのまで温度で事実上免疫がある等級 2205 および極度のデュプレックス等級と再度より抵抗力があってであって下さいオーステナイトの等級があるより SCC に対してはるかに抵抗力があります。 フェライトの等級はこの問題に一般に全然苦しみません。

場合によってはそれは危険な状態のコンポーネントに圧縮圧力を適用することによって SCC への抵抗を改善すること可能ありました; これはによってすることができま表面をショットピーニング例えば。 もう一つの代わりは製品が最終的な操作ことをとして焼きなましによって抗張圧力がないことを保障することです。 問題へのこれらの解決は残りか応用抗張圧力の不在を保証することは非常に困難かもしれないので正常場合によっては、注意深く評価されるずっと必要性非常にです。

実用的な見地から、等級 304 は特定の条件下で十分かもしれません。 例えば、等級 304 は適当な温度で百万の塩化物ごとの 100 - 300 部を含んでいる水 (ppm)で使用されています。 限界を確立することを試みることはぬれた/乾燥した条件が塩化物を集中し、応力腐食割れの確率を高めることができるので危険である場合もあります。 海水の塩化物の内容は約 2% (20,000 PPM) です。 50°C の上の海水は沿岸発電所のための熱交換器のようなアプリケーションで見つけられます。

低温に塩化物の圧力腐食の障害の少数の例が最近より前に考えました可能ずっとあります。 これらは換気のダクティングのような項目を中断するためにステンレス鋼 (一般に等級 316) の据え付け品が頻繁に使用される屋内塩素で処理されたプールの上の暖かい、湿った大気に発生しました。 40°C に 30 低い温度は含まれました。 また 10 PPM 低い塩化物のレベルとの高温で圧力腐食による障害がずっとあります。 この非常に深刻な問題はまだ十分に理解されません。

石油およびガスの多くのユーザーにとっての大きい重要性の企業は硫化応力腐食割れへの材料の抵抗です。 SSC のメカニズムは明瞭に定義されなかったし、塩化物および硫化水素の conjoint 処置を含み、抗張圧力の存在を必要とし、そして温度の非線形関係があります。

3 つの主要な要因はストレス度、環境および温度です。

しきい値圧力は時々各材料 - 環境の組合せのためにことができます識別するできます。 ある出版されたデータは HS のレベルの増加を用いるしきい値圧力の連続的な落下を₂示します。 共通のオーステナイトの等級を 22HRC 最大値の硬度に硫化環境の限界のための SSC NACE の指定 MR0175 に対して警護するため。

塩化物、硫化水素および PH. である主なエージェント。 高い HS のレベルに硫化の外見上禁止効果のこれらの効果間に共働作用が、₂あります。

増加する温度を使って、塩化物の増加の貢献しかし高められた移動性による亜鉄酸塩のマトリックスの水素の減少の効果。 正味残高は溶接にいくつかの二次要因がまた識別された亜鉄酸塩の量、冷たい作業の表面状態、存在および熱の色合いを含む領域 60-100°C. の最大耐障害性、です。

粒界腐食は炭化物の沈殿物として知られている不完全な微細構造と関連付けられる比較的急速な、集中させた腐食の形式です。 オーステナイト鋼鉄が 850°C -- におよそ 425 の範囲でしばらくさらされたらか、または鋼鉄がより高い温度に熱され、比較的遅いレート焼きなましの後に溶接するか、または空冷の後に発生する (のような)、鋼鉄全体の粒界に沿うクロムの炭化物の粒子を形作る鋼鉄コンバインのクロムおよびカーボンでその温度較差を通って冷却する。 粒界のこれらの炭化物の粒子の形成はクロムの周囲の金属を減らし、耐食性を減らしま、粒界に沿って優先的に腐食するように鋼鉄がします。 この条件の鋼鉄は 「」感光性を与えられると言われます。

炭化物の沈殿物が温度で炭素分、温度および時間に依存することが注意されるべきです。 臨界温度の範囲は 0.06% の炭素鋼が約 2 分以内に炭化物を沈殿させる 700°C のまわりに 0.02% の炭素鋼がこの問題から効果的に免疫がある一方、あります。

および苦しむ従って防ぎます炭化物の形成を炭化物の沈殿物に解決でカーボンおよびクロムを保つために癒やす水に先行している 1000°C の上のそれを熱することによってです鋼鉄を開拓することは可能。 溶接されるか、または熱されるほとんどの構造はこの熱処理を与えることができないし、従ってこの問題を避けるように鋼鉄の特別な等級設計されていませんでした。 これらは安定させた等級 321 (チタニウムと安定する) および 347 です (ニオブと安定させて)。 従ってクロムそしてチタニウムの炭化物、ニオブの炭化物およびタンタルの炭化物がクロムを解決に残し、完全な耐食性を保障するクロムの炭化物の代りに形作るよりチタニウムにおよびニオブにそれぞれカーボンのための大いにより高い親和性があります。

粒界腐食を克服するのに使用されるもう一つの方法が等級 316L および 304L のような余分低炭素の等級を使用することです; 従ってこれらに極端に低いカーボンレベルが (一般により少なくより 0.03%) あり、炭化物の沈殿物に対してかなりより抵抗力があります。

多くの環境により室温で感光性を与えられたオーステナイトのステンレス鋼で粒界腐食に、淡水の炭酸ナトリウムのような例えば、氷酢酸、アルカリ塩水濃度、飲料適水およびほとんどの内陸ボディを引き起こしません。 そのような環境のために、増感について心配することは必要ではないです。 通常高温への次の溶接か他の露出を非常にすぐに冷却するのでまた一般に軽いゲージの鋼鉄に問題がありません。

それはまた粒界の炭化物の存在がステンレス鋼の高温強さに有害ではないこと事実です。 これが高温強さおよびクリープ抵抗を高めると同時にこれらのアプリケーションのためにとりわけ頻繁に計画的に意図されている等級に高炭素の内容があります。 これらは等級 304H、 316H、 321H および 347H、およびまた 310 のような 「H」の等価異形暗号です。 これらすべてに沈殿物が発生する範囲で炭素分が慎重にあります。

腐食が電流の流れを含む電気化学プロセスであるので腐食は電解物の異なった金属の接触から起こるガルバニック効果によって生成することができます (電解物は電気で伝導性の液体です)。 実際は 3 つの条件は異種金属接触腐食が進むことができるように必要となります; 2 つの金属はガルバニックシリーズで広く分かれていなければなりません (図 2) を見て下さい、電気接触にあり、表面は電気で行なう液体によって繋がれなければなりません。 この 3 つの条件の何れかの取り外しは異種金属接触腐食を防ぎます。

流れる海水の金属のための図 2. ガルバニックシリーズ。

従って防止の明らかな平均は混合された金属製造を避けることです。 頻繁にこれは実用的ではないです、しかし防止はまた電気接触の除去によって行う場合もあります - これをプラスチックまたはゴム製洗濯機または袖の使用、または流出への改善のようなまたは保護フードの使用による電解物の不在の保障によって達成することができます。 この効果は異なった金属の相対的な領域にまた依存しています。 より少なく気高い材料の領域 (実際は図 2) の権利の方にそれ以上の比較される陽極材料は大きいですより気高いののそれと (陰極) 腐食性の効果非常に減り、僅かになるかもしれません。 逆により少なく気高いの小さい領域と接触する貴金属の大きい領域は異種金属接触腐食のレートを加速します。 例えばそれはステンレス鋼ねじが付いているアルミニウムシートを留める一般的な方法ですがステンレス鋼の大きい領域のアルミニウムねじは急速に腐食するためにが本当らしいです。

これによっては凹み、裂け目および異種金属接触腐食の要素を結合し、外交問題、特に炭素鋼の小粒子がステンレス鋼の表面に、どこにが残っているか発生します。 攻撃はガルバニ電池として開始します - 外交問題の粒子は陽極それ故に多分すぐに腐食するためにであり、しかし最悪の場合ピットはまたステンレス鋼で形作るかもしれ凹み腐食はこのポイントから続くことができます。 最も流行する原因は炭素鋼と汚染される炭素鋼の近くに粉砕からの残骸、またはツールの使用です。 従ってある製作者は炭素鋼が付いている接触が全く避けるステンレス鋼の研修会を捧げました。

ステンレス鋼を扱うか、または保存するすべての研修会および倉庫はまたこの潜在的な問題になりそれを防ぐために注意を取ります。 保護プラスチック、木またはカーペットのストリップがステンレス鋼の製品と炭素鋼の記憶ラック間の接触を防ぐのに使用することができます。 保護されるべき他の処理装置はフォークリフトの tynes およびクレーン持ち上がる据え付け品を含んでいます。 きれいなファブリック吊り鎖は頻繁に有用な代わりであるために確認されています。

ステンレス鋼が炭素鋼の残骸によって汚染されるようになればこれはフッ化水素および硝酸の組合せと希薄な硝酸かピクルスにすることと不動態化によって除去することができます。