میزان خوردگی لوله‌های مستطیلی از جنس استنلس استیل در محیط‌های مختلف چقدر است؟

به عنوان یک تامین کننده لوله های مستطیلی فولادی زنگ نزن، همیشه با این سوال مواجه می شوم: "لوله مستطیلی فولاد ضد زنگ با چه سرعتی در محیط های مختلف خورده می شود؟" اگر تا به حال لوله های فلزی را برای پروژه ای تهیه کرده اید - چه دیگ بخار، چه خط صنعتی یا لوله کشی بهداشتی - می دانید که خوردگی یک مشکل یکسان نیست. این فقط در مورد چگونگی عملکرد فولاد ضد زنگ به تنهایی نیست. این در مورد شرایطی است که در واقع در آن کار می‌کند. در بیش از 10 سالی که در این تجارت کار کرده‌ام، دیده‌ام که پروژه‌ها وقتی آلیاژ مناسب را انتخاب می‌کنند و نرخ خوردگی خاص محیط را درک می‌کنند درست پیش می‌روند و وقتی حدس می‌زنند اشتباه می‌شوند. پس بیایید با استفاده از داده‌های واقعی علم مواد، این را تجزیه کنیم و آن را به نحوه انتخاب محصول مناسب برای نیازهای خود، از جمله ما، مرتبط کنیم.لوله های مستطیلی از جنس استنلس استیلخط

اول، یک بررسی سریع واقعیت: فولاد ضد زنگ اینطور نیستضد زنگ-این *مقاوم در برابر خوردگی* است. آن لایه کوچک کروم (حداقل 10.5 درصد وزنی، طبق استانداردهای ASTM) یک لایه اکسید غیرفعال تشکیل می دهد که سطح را از اکسیژن و بیشتر عوامل خورنده می پوشاند. اما این فیلم نابود نشدنی نیست. این می تواند در محیط های خاص شکسته شود و اجازه دهد خوردگی شروع شود. نرخ خوردگی بر حسب میلی‌متر در سال (mm/year) یا میکرومتر در سال (μm/yr) اندازه‌گیری می‌شود، و معیارهای صنعتی این موارد را به دسته‌هایی تقسیم می‌کنند: کمتر از 0.05 میلی‌متر در سال برای استفاده طولانی‌مدت عالی است، 0.05 تا 0.2 میلی‌متر در سال برای بسیاری از کاربردها قابل قبول است، و هر چیزی بیش از 0.2 میلی‌متر در سال نیاز به تعویض مکرر یا اقدامات محافظتی دارد.

بیایید با رایج‌ترین محیط‌هایی شروع کنیم که مشتریان ما درباره آن‌ها می‌پرسند، زیرا 90 درصد پروژه‌ها در آنجا قرار می‌گیرند. اولین مورد محیط های جوی است - سازه های بیرونی، نماهای ساختمان، سیستم های نرده یا تجهیزاتی که در فضاهای خشک و بدون متراکم قرار گرفته اند را در نظر بگیرید. من بی شمار فرستادملوله های مستطیلی از جنس استنلس استیلبرای این پروژه ها، و نرخ خوردگی در اینجا معمولاً بسیار کم است. برای فولاد ضد زنگ 304 (متداول ترین آلیاژ برای استفاده عمومی)، نرخ خوردگی اتمسفر از 0.001 تا 0.005 میلی متر در سال در مناطق روستایی و 0.005 تا 0.02 میلی متر در سال در مناطق کم نمک حومه یا ساحلی متغیر است. انتظار ساحلی؟ بله، هوای نمک یک عامل است، اما حتی در آنجا، اگر دائماً در معرض اسپری آب شور نباشد، 304 مقاومت می کند. تنها زمانی که خوردگی اتمسفر بد می شود در مناطق صنعتی با انتشار دی اکسید گوگرد یا کلر زیاد است، مانند نزدیک یک کارخانه مواد شیمیایی. در آنجا، نرخ 304 به 0.03-0.08 میلی متر در سال می رسد، که هنوز برای طول عمر 10 تا 15 سال قابل قبول است، اما برخی از مشتریان برای محافظت بیشتر، آلیاژ 316 را در آنجا انتخاب می کنند.

بعد، محیط های آبی-آب، چه آب آشامیدنی، چه آب فرآیند صنعتی یا حتی آب دریا. اینجاست که من بیشترین سردرگمی را می بینم، زیرا آب فقط «آب» نیست. برای سیستم های آب آشامیدنی، مالوله های مستطیلی از جنس استنلس استیل(به خصوص خط بهداشتی ما،لوله های بهداشتی استنلس استیلبرای کاربردهای غذا/نوشیدنی) دارای نرخ خوردگی 0.002-0.01 میلی متر در سال برای 304 و 0.001-0.008 میلی متر در سال برای 316 است. این تقریباً برای خطوط آب آشامیدنی بسیار ناچیز است - عالی است زیرا فلزات را شسته نمی کند، به همین دلیل است که کدهای بهداشتی برای استفاده از فولاد ضد زنگ در سراسر جهان تأیید شده است. اما وقتی آب مواد افزودنی دارد؟ مانند آب برج خنک کننده که دارای بیوسیدها، اسیدها یا سطوح کلرید بالایی است (که در سیستم های دیگ بخار و مبدل حرارتی رایج است) - اینجاست که همه چیز تغییر می کند. مالوله های فولادی ضد زنگ برای بویلر و مبدل حرارتیدقیقا برای همین تنش مهندسی شده اند. در آب برج خنک کننده نرم و خنثی با کلرید کم، نرخ 304 حدود 0.02 میلی متر در سال است، اما اگر سطح کلرید از 500 پی پی ام بالاتر برود، حتی 304 شروع به نشان دادن خوردگی حفره ای می کند و نرخ آن به 0.1-0.3 میلی متر در سال افزایش می یابد. برای آب دریا که دارای 35000 ppm کلرید است، نرخ 304 بسیار زیاد است (بیش از 0.5 میلی متر در سال) زیرا خوردگی حفره ای و شکافی ایجاد می شود، بنابراین ما فولاد ضد زنگ 316 لیتری یا حتی دوبلکس را برای کاربردهای دریایی توصیه می کنیم.

سپس محیط های فرآیند صنعتی وجود دارد - و این یک مقوله بزرگ برای ما استلوله های فولادی ضد زنگ صنعتیخط این مکان‌ها مکان‌هایی مانند تولید مواد شیمیایی، خمیر کاغذ و کاغذ یا فرآوری مواد غذایی هستند که در آن‌ها در معرض اسیدها، بازها یا ترکیبات آلی قرار دارید. بیایید ابتدا اسیدهای رایج را در نظر بگیریم: اسید سولفوریک رقیق، مانند نوعی که در تولید کود استفاده می شود. در دمای اتاق، 304 دارای نرخ خوردگی حدود 0.05 میلی‌متر در سال برای اسید سولفوریک 10 درصد است، اما اگر غلظت آن به 20 درصد برسد، به بیش از 0.5 میلی‌متر در سال می‌رسد که برای استفاده طولانی‌مدت بسیار سریع است. اسید هیدروکلریک حتی بدتر است، حتی محلول های رقیق نیز 304 را با سرعت بالایی خورده می کنند، زیرا کلریدها فیلم غیرفعال را تجزیه می کنند. برای محیط‌های قلیایی، مانند هیدروکسید سدیم (سودا سوزآور)، 304 تا غلظت 50 درصد در دمای اتاق، با نرخ‌های کمتر از 0.01 میلی‌متر در سال، به خوبی عمل می‌کند، اما در دماهای بالا، شکنندگی سوزاننده می‌تواند مشکل ساز شود، بنابراین تنظیمات آلیاژ را در آنجا توصیه می‌کنیم. اسیدهای آلی، مانند اسید استیک (سرکه)، اثر ملایم تری دارند: میزان 304 0.01-0.03 میلی متر در سال در 50٪ اسید استیک در دمای اتاق است، به همین دلیل است که فولاد ضد زنگ برای ذخیره سازی و پردازش سرکه استفاده می شود.

منتظر بمانید، در مورد خوردگی گالوانیکی چطور؟ این عامل دیگری است که مردم نادیده می گیرند، و این چیزی است که من مجبور شدم به بیش از یک مشتری که لوله های فولادی ضد زنگ را با فلزات دیگر مخلوط کرده اند توضیح دهم. اگر یک لوله مستطیلی فولادی ضد زنگ را در یک محیط آبی یا مرطوب به یک لوله فولادی کربنی وصل کنید، این دو فلز یک سلول گالوانیکی را تشکیل می دهند و فلز نجیب کمتر (فولاد کربن) سریعتر خورده می شود، اما اگر جریان به اندازه کافی زیاد باشد، فولاد ضد زنگ نیز می تواند تحت تأثیر قرار گیرد. به همین دلیل است که ما همیشه به مشتریان توصیه می کنیم هنگام نصب از فلزات سازگار استفاده کنند یا بین فلزات غیر مشابه واشرهای عایق اضافه کنند. من یک بار مشتری داشتم که ما را نصب کردلوله های مستطیلی از جنس استنلس استیلبرای یک نرده و آنها را به ستون های آلومینیومی پیچ و مهره کرد - در عرض یک سال، فولاد ضد زنگ به دلیل عملکرد گالوانیکی، حفره های کوچکی را در نواحی نزدیک به آلومینیوم ایجاد کرد. این یک اشتباه قابل اجتناب است و مستقیماً به نحوه تعامل محیط با انتخاب مواد مرتبط است.

یکی دیگر از مواردی که بر نرخ خوردگی تأثیر می گذارد دما و جریان است. به عنوان مثال، در سیستم های دیگ بخار، دمای بالاتر آب، واکنش های خوردگی را سرعت می بخشدلوله های فولادی ضد زنگ برای بویلر و مبدل حرارتیبا آلیاژهای تثبیت شده (مانند 321 یا 347) ساخته شده اند که در برابر تخریب در دماهای بالا مقاومت می کنند، بنابراین نرخ خوردگی آنها در دمای عملیاتی تا 500 درجه فارنهایت زیر 0.05 میلی متر در سال باقی می ماند. سرعت جریان نیز اهمیت دارد: آب راکد به کلرید و سایر عوامل خورنده اجازه می‌دهد روی سطح بنشینند و منجر به حفره‌های موضعی شوند، در حالی که آب با حرکت سریع می‌تواند از تشکیل رسوب‌ها جلوگیری کند و لایه غیرفعال را دست نخورده نگه دارد. من دیده ام که خطوط مبدل حرارتی با جریان آب آهسته در عرض 2 سال حفره ایجاد می کنند، در حالی که لوله های یکسان در یک سیستم جریان بالا هنوز پس از 10 سال در وضعیت خوبی هستند.

بیایید در مورد لوله های فولادی ضد زنگ نیز صحبت کنیم که برای لوله کشی معمولی در کاربردهای مسکونی و تجاری سبک استفاده می شود.لوله های فولادی ضد زنگ گیج سبک برای لوله کشی معمولیخط این دیواره‌ها نازک‌تر هستند، بنابراین سبک‌تر و مقرون به صرفه‌تر هستند، اما نرخ خوردگی آن‌ها مشابه استاندارد 304 در محیط‌های ملایم است - مثلاً در لوله‌کشی داخلی حدود 0.003 میلی‌متر در سال. نکته کلیدی در اینجا این است که آنها برای محیط های صنعتی سنگین یا با خوردگی بالا طراحی نشده اند، بنابراین تطبیق سنج با محیط به اندازه آلیاژ مهم است.

حالا، چرا این برای شما، به عنوان کسی که به دنبال تامین لوله های مستطیلی فولاد ضد زنگ است، اهمیت دارد؟ بزرگترین اشتباه مردم این است که تمام فولاد ضد زنگ را یکسان فرض می کنند. اگر 304 لوله را برای یک برنامه مارینا ساحلی انتخاب کنید، ظرف 3 تا 5 سال آنها را جایگزین خواهید کرد، اما اگر 316 را انتخاب کنید، بیش از 20 سال خدمات دریافت خواهید کرد. اگر برای خط فرآوری مواد غذایی به لوله نیاز دارید، مالوله های بهداشتی استنلس استیلدارای یک سطح صاف و بدون متخلخل است که در برابر تجمع باکتری ها مقاومت می کند، که به اندازه نرخ خوردگی برای آن مورد استفاده مهم است.

در طول سال‌ها، من با شرکت‌های ساختمانی، کارخانه‌های شیمیایی، تولیدکنندگان مواد غذایی و حتی سازندگان قایق کار کرده‌ام و موضوع رایج این است که وقت گذاشتن برای تطبیق آلیاژ، نوع لوله و نصب با محیط باعث صرفه‌جویی در درازمدت می‌شود. مطمئناً، 316 ضد زنگ هزینه های اولیه کمی دارد، اما کار و زمان خرابی که با تعویض نکردن لوله ها هر چند سال یکبار صرفه جویی می کنید، ارزش آن را دارد. همین امر در مورد انتخاب لوله مناسب نیز صدق می کند: الفلوله های مستطیلی از جنس استنلس استیلخط برای بسیاری از کاربردهای ساختاری همه کاره است، اما مالوله های فولادی ضد زنگ برای بویلر و مبدل حرارتیبرای انتقال حرارت و مقاومت در برابر خوردگی در دمای بالا بهینه شده اند، بنابراین استفاده از خط اشتباه منجر به مشکلات عملکرد می شود.

اگر در حال برنامه‌ریزی یک پروژه هستید و سعی می‌کنید بفهمید کدام لوله‌های مستطیلی فولادی ضد زنگ برای محیط خاص شما بهترین کارایی را دارند، یا اگر در مورد نرخ خوردگی برای یک برنامه خاص سؤالی دارید، من اینجا هستم تا به شما کمک کنم. چه برای کارهای معماری در فضای باز، لوله کشی صنعتی، سیستم های دیگ بخار یا پردازش بهداشتی به لوله نیاز داشته باشید، ما می توانیم شما را به محصول مناسب راهنمایی کرده و توصیه هایی مبتنی بر داده ها را برای اطمینان از دوام پروژه شما ارائه دهیم.

مراجع

1. ASM International. (2005). خوردگی: محیط زیست و صنایع. ASM Handbook, Vol. 13 درجه سانتیگراد
2. NACE International. (2018). نرخ خوردگی مواد فلزی در محیط های مختلف. استاندارد NACE RP0775.
3. سازمان بین المللی استاندارد. (2020). لوله ها و لوله های فولادی ضد زنگ برای کاربردهای تحت فشار. ISO 9329-1.
4. فونتانا، ام جی (1986). مهندسی خوردگی، ویرایش سوم. آموزش مک گراو هیل.
5. ASTM International. (2021). مشخصات استاندارد برای لوله های فولادی زنگ نزن آستنیتی جوش داده شده. ASTM A312/A312M.