معیارهای مقاومت به خوردگی

مقاومت به خوردگی یکی از ویژگی‌های اصلی استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ است که سبب کاربرد گسترده آن در صنایع مختلف شده است. شاید در نگاه عموم خوردگی یک مفهوم ساده باشد اما خوردگی با مکانیزم‌ها الگوهای مختلف رخ می‌دهد و این پدیده در هر فلز به یک صورت اتفاق می‌افتد. در این مقاله به مقاومت به خوردگی و معیارهای مقاومت به خوردگی می‌پردازیم تا شما را با این مبحث جذاب بیشتر آَشنا کنیم.

حفاظت خوردگی چیست؟

قبل از پرداختن به مقاومت به خوردگی و معیارهای آن، ابتدا با مفهوم خوردگی آشنا می‌شویم. خوردگی در فلزات یک واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی است که بین فلز و محیط اطراف صورت می‌گیرد. از آنجا که فلزات در حالت اکسید شده دارای سطح انرژی پایین‌تری هستند، تمایل ترکیب با اکسیژن در آن‌ها زیاد است. در فلزات هیچوقت نمی‌توان میزان خوردگی را به صفر رساند تنها می‌توان شدت خوردگی را با روش‌های مختلف، کم کرد. خوردگی می‌تواند در محیط‌های صنعتی و یا حتی غیر صنعتی سبب ایجاد عیوب در سیستم‌های گوناگون شود و به همین دلیل استنلس استیل با مقاومت به خوردگی خوب توانسته است جای خود را در طراحی‌ محصولات و کاربردهای صنعتی باز کند.

انواع خوردگی

از آنجا که خوردگی به طرق مختلف صورت می‌گیرد، مقاومت به خوردگی نیز با توجه به آن‌ها متفاوت است. برای مثال برخی از گریدهای استیل در برابر خوردگی یکنواخت مقاومت خوبی دارند اما در برابر خوردگی تنشی مقاومت خوبی ندارد. به همین دلیل نیز قبل از بررسی مقاومت به خوردگی در استیل باید انواع خوردگی را کامل بشناسیم. در این قسمت به صورت خلاصه درباره انواع خوردگی توضیح می‌دهیم.

بیشتر بخوانید: رایج‌ترین انواع خوردگی فلزات کدام‌اند؟

خوردگی یکنواخت:

در باور عموم مفهوم خوردگی، خوردگی یکنواخت است. این نوع خوردگی در سرتاسر سطح فلزی که در محیط خورنده دارد به صورت یکنواخت رخ می‌دهد. مقاومت به خوردگی یکنواخت در اغلب گریدهای استیل بسیار خوب است. این نوع خوردگی را می‌توان در زندگی روزمره و در انواع سازه‌های فلزی مشاهده کرد. اگر جایی فلزی را دیدید که سطح آن اکسید شده است، شما شاهد یک خوردگی یکنواخت هستید. برای حفاظت در برابر خوردگی یکنواخت، پوشش دهی سطح فلز با یک لایه محافظ یکی از راهکارهای متداول است.

خوردگی شیاری: 

خوردگی شیاری معمولا در شکاف‌های موجود در قطعات رخ می‌دهد. مقاومت به خوردگی شیاری در برخی از گریدهای استیل بسیار خوب است. خوردگی شیاری در مواقعی رخ می‌دهد که یک حفره و یا شیار در قطعه با ماده خورنده در تماس قرار گیرد. یکی از راه‌های مقابله با خوردگی شیاری، جلوگیری از تماس مواد خورنده در حفرات قطعات فلزی است.

نمونه‌ای از خوردگی گالوانیک

خوردگی گالوانیک:

خوردگی گالوانیک بین دو فلز غیرهمجنس که با یکدیگر در تماس هستند رخ می‌دهد. میزان مقاومت به خوردگی گالوانیک به جنس دو فلز بستگی دارد. در این موارد فلزی که مقاومت کمتری نسبت به خوردگی دارد، آند می‌شود و به شدت خورده می‌شود. هر فلز دارای یک انرژی پتانسیل است. وجود این اختلاف پتانسیل بین دو فلز که در تماس با یکدیگر هستند، انرژی فعال سازی برای شروع خوردگی را فراهم می‌کند.

خوردگی بین دانه‌ای:

این نوع خوردگی به ریزساختار فلز مورد استفاده ارتباط دارد. برخی از گریدهای استیل با توجه به ریزساختار، نسبت به خوردگی بین دانه‌ای مقاومت خوبی دارند. معمولا گریدهای کم کربن مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای بهتری دارند. این خوردگی زمانی رخ می‌دهد که مرزدانه‌های فلز شروع به خورده شدن می‌کنند ولی دانه‌ها همچنان خورده نشده‌اند. علت رخداد این پدیده پایین بودن مقاومت مرزدانه‌ها در برابر خوردگی است. استفاده از گریدهای کم کربن با کربن کمتر از 0.03 % و یا استفاده از پایدار کننده‌ها برای کاهش انرژی مرزدانه‌ها می‌تواند در مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای اثر مثبت بگذارد. 

خوردگی حفره‌ای:

مقاومت به خوردگی حفره‌ای یکی از مهم‌ترن ویژگی‌هایی است که می‌تواند کاربرد برخی از گریدهای استیل را بسیار گسترده کند. چرا که خوردگی حفره‌ای یکی از مخرب‌ترین انواع خوردگی است. این خوردگی می‌تواند باعث سوراخ شدن قطعات شود. این خوردگی به صورت موضعی رخ می‌دهد و حفره‌های بسیار ریزی در قطعه ایجاد می‌کند. علت خطرناک بودن این نوع خوردگی، تشخیص سخت آن است و در زمانی که با چشم قابل مشاهده باشند، قطعه غیرقابل استفاده است.

جهت آشنایی بیشتر با خوردگی حفره ای و راه های جلوگیری از آن، مطلب آن را در بلاگ مطالعه کنید.

خوردگی تنشی:

خوردگی تنشی که بسیار خطرناک است، حاصل همزمانی اعمال تنش و خوردگی است. مقاومت به خوردگی تنشی در صنایع نفت و گاز و صنایع دریایی بسیار اهمیت دارد. این تنش می‌تواند به صورت خارجی بر قطعات وارد شود و یا حتی در برخی از قطعات تنش‌های داخلی قطعات می‌توانند باعث این پدیده باشند. مکانیزم این خوردگی به این صورت است که در ابتدا ایجاد حفره‌های بسیار ریز در قطعات شروع می‌شود. در محل ایجاد حفره‌ها به دلیل ایجاد تمرکز تنش، ترک به وجود می‌آید و رشد می‌کند. با رشد ترک قطعه به صورت ناگهانی می‌شکند. این عیب به دلیل رخ دادن در محدوده مجاز اعمال تنش، بسیار خطرناک است و باید معیار مقاومت به خوردگی تنشی در انتخاب متریال مورد استفاده با دقت بررسی شود.

خوردگی عامل مخرب و باعث فرسودگی تجهیزات

آزمون مقاومت در برابر خوردگی فلزات

برای بررسی و تست مقاومت به خوردگی، استانداردهایی در انجمن‌های جهانی تهیه شده‌اند تا بتوان تست‌های مختلفی بر روی خواص فلزات انجام دهند. این تست‌ها برای بررسی عوامل مختلفی مانند استحکام، سختی، مقاومت به خوردگی، مقاومت به خزش و… طراحی شده‌اند. استاندارد ASTM G150 و ASTM G36 از استانداردهایی برای تست مقاومت به خوردگی هستند.

برای بررسی و سنجش هر پدیده‌ای لازم است معیارهای کمی و کیفی تعریف شوند. برای سنجش خوردگی و مقاومت به خوردگی نیز معیارهای مختلفی تعریف شده است. در اینجا قصد داریم به معرفی برخی از این معیارهای سنجش مقاومت به خوردگی بپردازیم تا راهنمایی باشد برای ارزیابی آلیاژهای مختلف استنلس استیل.

بیشتر بخوانید: جدول مقاومت به خوردگی فلزات در مقابل مواد شیمیایی

 معیار PREN

برای ارزیابی مقاومت به خوردگی حفره‌ای معیاری به نام معیار PREN تعریف شده است. محاسبه عدد PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) طبق یک فرمول انجام می‌شود که در آن درصد محتوای کروم، نیتروژن و مولیبدن با توجه به ضرایب تعیین شده، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

PREN = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N

مقایسه مقاومت به خوردگی آلیازهای مختلف استیل با معیار PREN

با توجه به عدد PREN می‌توان استیل را از نظر میزان مقاومت به خوردگی حفره‌ای رتبه‌بندی کرد. برای مثال گریدهای استیل داپلکس دارای عدد PREN کمتر از 40 هستند. استیل‌های سوپر داپلکس، PREN بین 40 تا 45 و استیل‌های هایپرداپلکس عدد PREN بالاتر از 45 دارند.

کلاس خوردگی CRC

کلاس خوردگی CRC (Corrosion Resistant Classes) برای بیان مقاومت به خوردگی در برابر اثرات خارجی و یا شرایط محیطی است. این طبقه بندی طبق استاندارد BS EN ISO 12944-2 و BS EN ISO 9223 تعریف شده است. طبق این طبقه بندی میزان مقاومت به خوردگی به صورت زیر رتبه بندی شده است:

CRC-1: مقاومت به خوردگی بسیار کم

CRC-2: مقاومت به خوردگی کمتر از متوسط

CRC-3: مقاومت به خوردگی متوسط

CRC-4: مقاومت به خوردگی قوی

CRC-5: مقاومت به خوردگی بسیار قوی

جدول مقایسه معیار مقاومت به خوردگی CRC و PREN برای آلیاژهای مختلف استیل

سخن آخر

در این مطلب سعی کردیم شما را با مقاومت به خوردگی و معیارهای آن آشنا کنیم. مقاومت به خوردگی می‌تواند یکی از معیارهای بسیار مهم در انتخاب متریال مورد استفاده باشد. استنلس استیل با مقاومت به خوردگی بسیار خوبی که دارد گزینه‌ای بسیار مناسب برای استفاده در محیط‌های صنعتی است و برخی از گریدهای آن حتی برای استفاده در محیط‌های دریایی با یون‌های کلرید خورنده نیز بسیار مناسب است.

شما می‌توانید خرید ورق استیل، خرید پروفیل استیل و خرید دیگر مقاطع استیل را با بهترین قیمت از استیل رخ انجام دهید. پشتیبانان و مشاوران فروش استیل رخ، همواره آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما هستند.