ورق استیل از دانههایی تشکیل شده است که با چشم غیر مسلح نیز قابل رویت میباشند. به همین دلیل مرز بین دانهها که به آن مرز کریستالیت گفته میشود، بیشتر از قسمتهای داخلی دانه احتمال خوردگی دارد. احتمال خوردگی برای دانههایی که از سطح فلز به دلایلی مانند برش بیرون میافتند، بیشتر است. در این صورت حمله سریعتری ناشی از خوردگی در استیل یا فلزات دیگر رخ میدهد که نتیجهای جز متلاشی شدن آنها ندارد.
نقش خوردگی در کیفیت ورق استیل
در صورتی که ورق استیل خوردگی پیدا کند کیفیت آن به شدت کاهش مییابد. اگر این ورق در مواردی مانند مخازن یا محفظههایی استفاده شده باشد حتی یک ترک کوچک نیز میتواند عواقب بسیار بدی داشته باشد. به همین دلیل باید از این امر و موارد مشابه آن جلوگیری کرد. در این مقاله سعی کردیم تا جایی که ممکن است به خوردگی بین دانهای فلز استیل بپردازیم. قبل از هر چیز باید با این پدیده بیشتر آشنا شویم.
چگونگی حمله بین دانهای در ورق استیل آستنیتی:
ورق استیل آستنیتی در صورتی که کاربید کروم در مرز دانهها رسوب کند، خوردگی پیدا میکند. حمله بین دانهای در اثر رسوب کاربید کروم در فلز استیل آستنیتی نقصان کروم را در مرز دانهها پدید میآورد. به این پدیده در اصطلاح تخصصیتر حساسیت نیز گفته میشود. به طور کلی پدیده حساسیت به دلیل رسوب کاربید کروم بوده و باعث نقصان یا کاهش کروم در مرز دانهها شده و در نتیجه فلز استیل آستنیتی را در برابر خوردگی به شدت مستعد میکند.
نقش عنصر کروم در خوردگی فلز
علت مستعد شدن فلز استیل پس از به وجود آمدن پدیده حساسیت چیزی جز کاهش میزان کروم در فلز نیست. به طور کلی کروم عنصری است که در آلیاژسازی مورد استفاده قرار میگیرد. کروم عنصر مورد نیاز برای مقاوم کردن فلز در برابر خوردگی است. در نتیجه هر عاملی مانند پدیده حساسیت که باعث شود میزان کروم در فلز نقصان یابد، ایجاد خوردگی میکند. به همین دلیل مناطقی در فلز که دارای نقصان کروم است به شدت در برابر خوردگی مستعد میباشد. در حقیقت اگر مقدار کرومی که در مجاورت کاربید است پایینتر از حد نیاز فلز استیل باشد، خوردگی در آن اتفاق میافتد. کاربید به تنهایی مقاومتی در برابر خوردگی ندارد. در صورتی که سطح استیل شبکهای پیوسته از کاربید شود، خوردگی فاصلهای در مرزهای دانهها به وجود آورده و حتی میتواند دانه را با بیرون کردن آن از سطح فلز از میان ببرد.
راه حل درمان پدیده خوردگی در ورق استیل آستنیتی:
ورق استیل آستنیتی که پدیده خوردگی در آن اتفاق افتاده با روشهایی قابل درمان است. فلز حساس شده را در دمای بالا آنیل محلولی کرده و سپس دما را به سرعت کم کنیم. دمای مورد نیاز برای آنیل محلولی کردن فلز 1900 تا 2150 درجه فارنهایت است. البته آنیل محلولی شرایط عدم خوردگی را برای طولانی مدت حفظ نمیکند. به خوص اگر فلز استیل در معرض دماهای حساسی مانند 950 تا 1450 باشد. در این صورت بهتر است عملیاتی تثبیتکننده حرارتی موثرتری را برای محبوس کردن کربنها به کار بگیرید. این عملیات تکمیل واکنشهای رسوبی میباشد. در عملیات تکمیل واکنشهای رسوبی آلیاژ برای چند ساعت متوالی در دمای 1500 تا 1600 درجه فارنهایت قرار میگیرد.
راه حل دیگر کم کردن محتوای کربن تا 03/0 درصد میباشد. در این صورت مقادیری از کربن که در آلیاژ موجود است به سمت منحنی حساسیت میل پیدا میکند. گریدهایی که دارای مقادیر کمتر کربن هستند برای جوشکاری مناسبتر میباشند. البته این گریدها نیز نباید به مدت طولانی در برابر دمای بالای جوشکاری قرار بگیرند.
همچنین شما میتوانید عناصر تثبیتکننده کربن را به فلز خود اضافه کنید. این عناصر شامل تیتانیوم، نیوبیوم و تانتالیوم است که میزان مقاومت فلز را در برابر شرایط حساسیت افزایش میدهد. این عناصر فلز استیل را تا مدت طولانی در شرایط بحرانی در برابر حساسیت و خوردگی حفظ میکند. زیرا میل زیادی به تشکیل کاربید دارند و به همین دلیل در دماهای 1450 تا 2250 پایدارتر میباشند. در این دما کربن با عناصر تثبیتکننده ترکیب شده و پس از سرد شدن تا دمای 950 تا 1450 درجه فارنهایت حساسسازی میشود.
چگونگی حمله بین دانهای در فلز استیل فریتی:
ورق استیل فریتی همانند استیل آستنیتی خوردگی پیدا میکند. البته بین آنها تفاوتهایی وجود دارد که در این بخش میخواهیم به آن بپردازیم. در ساختار کریستال فریتی انحلالپذیری نیتروژن بسیار پایین است. این امر سبب میشود که در فلز استیل فریتی علاوه بر کاربیدهای کروم نیتریدهای کروم نیز رسوب پیدا کنند. در نتیجه این دو عامل باعث ایجاد پدیده حساسیت در فلز استیل فریتی میشود. لذا برای کاهش ایجاد پدیده حساسیت هر دو عامل یعنی کاربیدهای کروم و نیتریدهای کروم باید کنترل شود.
در گریدهای فریتی پدیده حساسیت در اثر سرد کردن فلز از دمای بالا به پایین رخ میدهد. کاربیدها و نیتریدهای کروم در دماهای بالا به صورت محلول میباشند. در خلال سرد کردن این دو عنصر میتوانند در مرزهای دانهها رسوب کنند. رسوب کاربید و نیترید کروم در مرز دانهها سبب نقصان یا از دست رفتن کامل آنها میشود. در نتیجه چنین فلزی دارای حساسیت بالا بوده که شدیدا مستعد خوردگی است. برای جلوگیری از این عامل باید فلز استیل فریتی را با سرعت بالا و به اندازه کافی سرد کنیم.
البته ورق استیل فریتی که در صنعت استفاده میشود دارای مواد و عناصری است که آن را در برابر خوردگی و حساسیت مقاوم میکند. برای این منظور به استیل فریتی عناصری مانند تیتانیوم، تانتالیوم یا نیوبیوم اضافه میکنند. این عناصر سطح کربن و نیتروژن را تا حد زیادی تثبیت کرده و از ایجاد پدیده حساسیت جلوگیری مینماید.
راه حل درمان پدیده حساسیت در فلز استیل فریتی:
ورق استیل فریتی که در آن پدیده حساسیت رخ داده است، قابل درمان میباشد. در صورتی که بخواهیم شرایط حساسیت را در فلز استیل تغییر دهیم و به درمان آن کمک کنیم باید پروسهای را طی نماییم. در این پروسه باید کروم را در ناحیههایی که نقصان به وجود آمده است منتشر کنیم. البته به این کار علاوه بر انتشار کروم نفوذ معکوس نیز گفته میشود. این پروسه باید شرایط دمایی خاصی انجام شود. به این صورت که دمای فلز و عناصر باید بین 1100 تا 1200 فارنهایت باشد. پروسه انتشار کروم در فلز استیل چند ساعت به طول میانجامد.
منابع: https://pilebuck.com/sheet-piling/steel-sheet-piling-corrosion-protection/
