خوردگی بین دانه ای از جنس استنلس استیل: علل کشف ، پیشگیری و راه حل ها

از جنس استنلس استیل به دلیل دوام و مقاومت در برابر زنگ زدگی ، اما شکست ناپذیر نیست. یکی از رایج ترین و بالقوه خطرناک ترین مواردی که با آن روبرو استخوردگی بین دانه ایبشر این نوع خوردگی به مرزهای بین بلورهای فلز حمله می کند و مواد را از درون تضعیف می کند. در صورت عدم فشار ، می تواند منجر به خرابی های غیر منتظره در همه چیز از لوازم آشپزخانه گرفته تا خطوط لوله صنعتی شود. بیایید به آنچه باعث خوردگی بین دانه ای می شود ، نحوه جلوگیری از آن و در هنگام بروز آن چه کاری انجام دهیم.

خوردگی بین دانه ای چیست؟

فولاد ضد زنگ را به عنوان یک معمای بزرگ که از قطعات کریستالی ریز یا "دانه" تشکیل شده است تصور کنید. خوردگی بین دانه ای هنگامی اتفاق می افتد که این مرزهای دانه شروع به خوردگی می کنند ، در حالی که خود دانه ها نسبتاً دست نخورده باقی می مانند. این مانند چسب است که قطعات پازل را در کنار هم قرار می دهد ، در حال حل شدن است و کل ساختار را ناپایدار می کند. بر خلاف خوردگی سطح یکنواخت ، خوردگی بین دانه ای در نگاه اول می تواند سخت باشد ، زیرا ممکن است سطح هنوز هم صاف به نظر برسد. اما در زیر سطح ، استحکام مواد به تدریج رو به زوال است.

علل ریشه خوردگی بین دانه ای

بارش کاربید کروم

مقصر اصلی خوردگی بین دانه ای استبارش کاربید کرومبشر فولاد ضد زنگ حاوی کروم است که یک لایه اکسید محافظ بر روی سطح تشکیل می دهد و به آن مقاومت در برابر خوردگی می دهد. با این حال ، هنگامی که فولاد ضد زنگ به دامنه دما خاص گرم می شود (معمولاً بین 400 درجه و 850 درجه ، معروف به "دامنه حساسیت") ، اتمهای کربن موجود در فولاد با کروم برای تشکیل کاربیدهای کروم واکنش نشان می دهند. این کاربیدها تمایل به تجمع در مرزهای دانه دارند.

وقتی این اتفاق بیفتد ، کروم در نزدیکی مرزهای دانه از بین می رود. بدون کروم کافی ، لایه محافظ اکسید نمی تواند به درستی تشکیل شود و مرزهای دانه را در برابر خوردگی آسیب پذیر می کند. به عنوان مثال ، اگر یک مؤلفه از جنس استیل ضد زنگ به طور نادرست جوش داده شود و گرمای حاصل از جوش باعث ورود آن به محدوده حساسیت شود ، به احتمال زیاد از خوردگی بین دانه ای در ناحیه جوش داده شده رنج می برد.

عوامل محیطی

محیط همچنین نقش بزرگی ایفا می کند. قرار گرفتن در معرض مواد خورنده مانند کلریدها (که در آب شور یافت می شود) ، اسیدها یا محلول های قلیایی می توانند خوردگی بین دانه ای را تسریع کنند. به عنوان مثال ، در یک کارخانه ساحلی ، لوله های استیل ضد زنگ حامل آب دریا برای سیستم های خنک کننده در معرض خطر بیشتری قرار دارند. ترکیبی از مواد حساس و کلرید پرخاشگرانه - غنی می تواند به سرعت منجر به آسیب خوردگی در مرزهای دانه شود.

جلوگیری از خوردگی بین دانه ای

عملیات حرارتی مناسب

یکی از مؤثرترین راهها برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای استعملیات حرارتی. بازپخت راه حلشامل گرم کردن فولاد ضد زنگ به دمای بالا (بالاتر از محدوده حساسیت) و سپس خنک شدن سریع آن است. این فرآیند کاربیدهای کروم را مجدداً حل می کند و کروم را به طور مساوی در کل مواد توزیع می کند و مقاومت در برابر خوردگی آن را بازیابی می کند.

به عنوان مثال ، در ساخت سینک های آشپزخانه از جنس استنلس استیل ، بازپرداخت محلول تضمین می کند که محصول نهایی می تواند بدون ایجاد خوردگی بین دانه ای در برابر استفاده و تمیز کردن روزانه مقاومت کند. به همین ترتیب ،تثبیت عملیات حرارتیمی توان برای فولادهای ضد زنگ حاوی تیتانیوم یا نیوبیوم استفاده کرد. این عناصر قبل از کروم با کربن واکنش نشان می دهند و از تشکیل کاربیدهای کروم در مرزهای دانه جلوگیری می کنند.

انتخاب درجه مناسب فولاد ضد زنگ

انتخاب درجه فولاد ضد زنگ مناسب بسیار مهم است. برخی از نمرات مانند 304L و 316L محتوای کربن کمتری دارند. با وجود کربن کمتری برای تشکیل کاربیدهای کروم ، این نمرات "L" (کم کربن) کمتر مستعد ابتلا به خوردگی بین دانه ای هستند ، حتی اگر به طور تصادفی در محدوده حساسیت گرم شوند. در کارخانه های فرآوری مواد غذایی ، جایی که تجهیزات ممکن است نوسانات دما را در حین تمیز کردن و عقیم سازی تجربه کنند ، استفاده از استیل ضد زنگ کم کربن به جلوگیری از مشکلات خوردگی که می تواند آلوده کننده مواد غذایی باشد ، کمک می کند.

درمان خوردگی بین دانه ای

از بین بردن لایه خورنده

اگر خوردگی بین دانه ای قبلاً رخ داده باشد ، یک رویکرد این استلایه فاسد شده را برداریدبشر این کار را می توان از طریق روشهای مکانیکی مانند سنگ زنی یا جلا دادن انجام داد ، که از نظر جسمی سطح آسیب دیده را از بین می برد. روشهای شیمیایی ، مانند ترشی با اسیدها (مانند اسید نیتریک) نیز می توانند مناطق خورنده را حل کنند. با این حال ، برای جلوگیری از آسیب رساندن به مواد سالم ، این روشهای درمانی باید با دقت کنترل شود.

Re - Passivation

پس از برداشتن لایه خورنده ،Re - Passivationضروری است این فرایند شامل درمان سطح برای تشویق تشکیل یک لایه محافظ جدید اکسید است. این به طور معمول شامل غوطه ور شدن از فولاد ضد زنگ در محلول انفعال ، معمولاً اسید نیتریک یا اسید سیتریک است. Re - Passivation به بازگرداندن مقاومت در برابر خوردگی مواد کمک می کند ، اگرچه لازم به ذکر است که منطقه تحت درمان هنوز ممکن است کمی ضعیف تر از ماده اصلی و آسیب دیده باشد.

خوردگی بین دانه ای برای فولاد ضد زنگ یک چالش مهم است ، اما با درک خوبی از دلایل آن ، استراتژی های پیشگیری مؤثر و روش های مناسب برای درمان ، می توانیم مواد استیل ضد زنگ را در شرایط عالی نگه داریم. چه در خانه ها ، صنایع یا زیرساخت های ما باشد ، انجام اقدامات برای مبارزه با خوردگی بین دانه ای تضمین می کند که فولاد ضد زنگ همچنان سالهای بعد به ما خدمت می کند.