腐食は、金属の3つの主要な破壊モードの1つです。 ステンレス鋼は、金属腐食を抑制するためにより厳しい環境で使用されることが多い。 しかし、エンジニアは、ステンレススチールを使用しても、特定の条件下で部品が依然として腐食する可能性があることを発見しました。 ステンレス鋼で孔食が発生すると、多くのエンジニアは何もしません。 著者は多くの技術者がステンレス鋼材の選択において誤解を抱いていると考えています。 この誤解は、ステンレス鋼の腐食または腐食である。 男は涙がありますが、彼は心のポイントに達していないので、フリックしません。 この文章はステンレス鋼では強調しすぎることはできません。 ステンレススチールは、より苛酷な腐食環境に遭遇しないため、非腐食性ではありません。 ここでは、ステンレス鋼の局部腐食の問題に焦点を当てます。 いくつかのフィールドプロジェクトがこの分野でいくつかの疑念から解放されることを願っています。
ステンレス鋼の局部腐食の簡単な説明
クロム - ニッケル含有ステンレス鋼材料の場合、腐食の主な2つの形態がある：一つは均一な腐食であり、もう一つは局所的な腐食である。 海洋大気中の錆は、一般的なまたは一様な腐食の典型的な例である。 ここでは、金属はその全表面にわたって均一に侵食される。 この場合、鋼表面に緩い層が形成され、この腐食生成物層は容易に除去される。 均一な腐食は、エンジニアが金属の腐食速度を定量的に判定し、金属の寿命を正確に予測できるため、最も簡単な腐食形態の1つです。 したがって、一様な腐食は、くる病の影響を最小限に抑えた形の腐食である。 それは腐食損傷を引き起こすが、予測し制御することができる。
しかし、局部的な腐食の発生は、しばしば多くの技術者に準備ができていない。 これは、局所腐食による損傷を予測することが難しく、装置の寿命を正確に計算することができないためです。 最も厄介な穴あけの一つであり、金属の中で最も難しい局部腐食のタイプです。 堤防の何千マイルも、蟻の穴の中に崩れていたからです。 このいわゆるピッチングは、堤防のアリのスポットです。
金属腐食のプロセスでは、電極上に同時に2つの反応が起こる。 1つは陰極反応であり、非金属は陰極で還元される。 非金属は電子を有し、価数は減少する。 もう一つはアノード反応です。 アノード反応が起こると、金属は電子を失い、原子価が上昇する。 金属イオンは、金属表面から分離される。 私が言いたいのは、金属の腐食は、耐腐食性が最大の反応に依存するということです。 したがって、これはまた、金属腐食の問題を解決するための主要な誘導原理を提供する。
陰極と陽極の関係を用いた耐腐食設計。 大きな陰極面を小さな陽極面に接続すると、陽極と陰極の間に大きな電流が流れる。 このような状況は避けなければなりません。 一方、小さい陰極表面を有する大きな陽極表面を接続することによって状況を逆転すると、2つの金属の間に小さな電流が流れる。 この状況は私たちが期待していることです。 我々は、コンテナまたはタンク内の溶接金属の陰極を陰極として設計する。 ファスナ装置は、陰極ファスナ（小領域）と陽極ピース（大領域）とを接続するように設計されている。 このコンセプトの一例は、鉄リベットを銅リベットとともにリベットし、それらを低流量の海水に暴露することです。 銅製固定具は小さな陰極表面であり、鋼板は大きな陽極表面である。 このデザインは非常に便利で、優れた互換性を提供します。
ピッチング問題。 金属表面に隙間のないピッティングを行うこともできます。 孔食の発生は、環境中の塩化物イオンおよび微細構造または成分の異質性という2つの要因に起因する可能性がある。 ステンレス鋼の腐食は、塩化物などの特殊なエッチャントの濃度によって引き起こされる可能性があります。 増感等の理由によりステンレス鋼に孔食が発生した場合や、クロム及びニッケルの含有量が均一でない場合、孔食に耐えない場合でも孔食が発生することがあります。 金属表面に欠陥があると、孔食が発生することもあります。 例えば、ステンレス鋼またはニッケル合金の保護酸化物層の欠陥。 また、耐食性の高い合金を用いたり、孔食の原因となる元素を排除することにより、孔食を防止することができる。 金属孔食を制御する別の態様は、環境媒体中の陰極反応物質の除去である。 通常、酸素除去はより良い効果をもたらす。 ピットの底部が陽極酸化される傾向があるので、ピットまたはギャップの周囲領域は陰極である傾向があり、電池電流の関係が形成される傾向がある。 ピットまたは隙間の腐食がさらに拡大すると、自己触媒反応になります。 第二鉄イオンは塩化物と相互作用して塩化第二鉄を形成する。 反応が繰り返され、金属穿孔が急速に起こる。 孔食や隙間腐食は、非常に危険な腐食形態であり、局所的に高度になり、迅速に金属が破損する可能性があるためです。
ステンレス鋼の局部腐食の簡単な説明
地下腐食の問題。 堆積物の真下または隙間のすぐ下で、溶液の酸素含有量は低く、隙間の外側のバルク溶液の酸素含有量は非常に高い。 これは、堆積物の下または隙間および外側のアノードを有するバッテリを確立する。 陰極です。 塩化物媒体を含む隙間の内部では、pHが低下し、塩化物が濃縮する。 この酸性塩化物の状態は、腐食を加速させ、自動的に媒介している。 その後、激しい局部腐食が発生した。 この種の腐食の一例は、ステンレススチール製の締結具をステンレス鋼製のプレート上に置き、塩化物含有水に曝した場合に生じる。 ボルトヘッドまたはワッシャをアノード領域として使用すると、隙間腐食が発生する可能性があります。 析出物やスケールの生成を防ぐか、合金含量の高い材料を使用すると、隙間腐食の低減に役立ちます。
ストリッピング腐食。 この場合、金属表面に緩いシート状の腐食層が形成される。 低速流でさえ、腐食性の緩い層を容易に除去することができる。 その結果、新しい未エッチング金属が再び露出し、多くの追加のシート状層が形成される。 再び、これらの血小板は容易に除去され、プロセスは継続する。 化学的に反応しない合金の使用は、剥離の腐食を回避することができる。
粒界腐食。 特定の特殊合金では、溶接や熱処理中に敏感な温度帯に加熱されると粒界腐食が発生することがあります。 特定のステンレス鋼合金を425〜870℃に加熱すると、炭化クロムが結晶粒界に析出する。 これは、炭化物の近傍にクロム枯渇領域が存在することにつながり、また、粒界領域の不動態化にも影響を及ぼす。 硝酸や高温水のような特殊媒体では、低クロムゾーンで腐食が発生することがあります。 穀物は砂糖のような表面に現れ、サンプラーで擦ったときに容易にこすり落とされます。 ステンレス鋼およびニッケル合金の粒界腐食は、低炭素合金の使用、チタンまたはタンタルのような炭化物形成元素の添加、または安定化アニールの使用によって回避することができる。
ステンレス鋼の局部腐食の簡単な説明
応力腐食割れ。 典型的な例は、AISI 316ステンレススチール（UNS S31600）製の絶縁蒸気ラインです。 絶縁材料中に存在し得る塩化物は、雨にさらされたときに金属表面に移動することができる。 この条件は、応力腐食割れ生成条件を満足する：高感度合金316ステンレス鋼。 特殊な腐食性塩化物含有水。 応力 - 冷間加工または溶接されたパイプ。 クラック領域を通って横断面の金属組織検査が行われる場合、典型的な粒内（粒状および粒界の広がり）および枝割れが観察される。 これは、オーステナイト系ステンレス鋼の典型的な塩化物応力腐食割れである。 上記の3つの条件のいずれかを除去することにより、応力腐食割れを防止することができる。
ステンレス鋼の局部腐食の簡単な説明
酸素含有量は腐食に影響します。 一般に、発電所に流入する清潔で清潔な水は腐食性ではありません。 鋼は中性水中で良好に機能し、その腐食速度は溶存酸素容量に直接関係している。 すなわち、より多くの酸素含有量、より高い腐食速度。 鋼の腐食はまた、pH値に関連する。 pHが高いと、鋼の腐食速度が遅い。 pHが4未満に低下すると、鋼は急速に浸食される。
温度も鋼の腐食を加速します。 温度を72°Fから104°F（22〜41℃）に上昇させると、それは鋼の腐食速度に直接影響する。 流量は鋼の腐食に逆の影響を与えます。 海水の流量が毎秒約3フィート（0.9m / s）を超えると、鋼の腐食を大幅に加速することができる。 保護されていない腐食性物質を機械的に除去すると、腐食性物質を除去すると腐食速度の速い新しい金属が露出するため、高い腐食速度が得られます。 同時に、高い流速は、金属の露出した表面に大量の酸素をもたらす。 したがって、腐食速度を増加させるためにより多くの酸素が存在する。
オーステナイト系ステンレス鋼が応力腐食割れにより破損した場合、考慮すべき代替材料は二相ステンレス鋼である。 構造と組成が異なるため、315°C（316°F）までの室温で316ステンレス鋼よりも高い機械的特性を示します。 また、耐応力腐食割れ性も高い。 二相合金は、クロムおよびモリブデン含有量を増加させることにより、孔食および隙間腐食に対するより高い抵抗性を達成することができる。
ステンレス鋼の腐食に及ぼすクロライド濃度の影響 304または304Lのステンレス鋼を真水に使用する場合、塩化物の含有量は200ppm未満でなければなりません。 部品を製造した後、残留鉄を除去しなければならない。 残留鉄は隙間のように作用するので、塩化鉄と反応して塩化第二鉄を形成し、局部腐食を促進する。 304ギャップを形成する隙間や堆積物を除去するには、パイプを定期的に清掃する必要があります。 304または304Lで製造されたプラント設備を停滞する水（例えば、0.9m / s未満の流量）に晒すことは、金属表面に堆積物を形成するので避けるべきである。 微生物学的腐食もまた制御されなければならない。
汽水中のタイプ316Lステンレス鋼を首尾よく使用するためには、水が完全に脱酸素されない限り、塩化物含有量は1000ppm未満でなければならない。 脱酸素水は316Lステンレス鋼の孔食、亀裂、応力腐食を防止します。 プラントの製造工程では、溶接部は完全に溶接され、最良の耐食性を得るために滑らかでなければならない。 高モリブデン含有量の電極または溶接部に合った電極を使用する必要があります。 Type 316Lステンレス鋼の表面を304のようにきれいにして残留鉄を除去することが重要です。 一般に、残留鉄を除去する最良の方法は、HNO3-HF洗浄剤を使用することです。 また、堆積物も定期的に除去する必要があります。 停滞した水の状態を避けるために注意を払うことが重要です。 水の流速は、堆積物の形成を防ぐために装置の停止中に最低0.9m / sでなければならない。
金属腐食はしばしば複雑な問題であり、新しい腐食の形態さえも一般によく理解されていません。 フィールドエンジニアは、金属部品の腐食に対処する方法を学ぶことができるように、腐食と保護の詳細を知ることをお勧めします。