ব্লগ

সামুদ্রিক ক্ষয় প্রতিরোধে কেন 316 স্টেইনলেস স্টিল শ্রেষ্ঠ

গ্রেড 316 স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টগুলি সাধারণ 304 সংস্করণগুলিকে ছাড়িয়ে যায় কারণ এতে মিশ্রণে প্রায় 2 থেকে 3 শতাংশ মলিবডেনাম থাকে। এর মানে কী? ভালো করে বললে, মলিবডেনাম ক্রোমিয়াম অক্সাইড স্তরটিকে পৃষ্ঠে স্থিতিশীল রাখার মাধ্যমে ক্লোরাইডের বিরুদ্ধে রক্ষা করে, যা সময়ের সাথে সাথে দুষ্প্রবেশ্য গর্ত এবং ফাটল তৈরি হওয়া বন্ধ করে। ম্যারিন ম্যাটেরিয়ালস জার্নাল-এ গত বছর প্রকাশিত কিছু গবেষণা অনুযায়ী, লবণাক্ত স্প্রে পরীক্ষার সময় 316 থেকে তৈরি যন্ত্রাংশগুলি স্ট্যান্ডার্ড 304 উপকরণের তুলনায় তিন থেকে পাঁচ গুণ পর্যন্ত বেশি স্থায়ী হয়। এজন্যই প্রকৌশলীরা প্রায়শই জলের নিচে ইনস্টলেশন বা সমুদ্রের জল যেখানে নিয়মিত সরঞ্জামে ছিটিয়ে পড়ে এমন এলাকাগুলির জন্য গ্রেড 316 নির্দিষ্ট করেন। অধিকাংশ শিল্প বিশেষজ্ঞরাই যাদেরকে জিজ্ঞাসা করা হয় তাদের কাছে বলবেন যে মলিবডেনাম এখানে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে কারণ এটি ক্লোরাইড আয়নগুলিকে ধাতুর মধ্যে প্রবেশ করা থেকে বাধা দেয়, যা জোয়ার-ভাটা এবং সমুদ্রের অবস্থার দ্বারা প্রভাবিত এলাকাগুলিতে অনেক বেশি গুরুত্বপূর্ণ।

সমুদ্রের জলে ফাস্টেনারের ক্ষয়ের উপর প্রভাব ফেলে এমন প্রধান কারণগুলি

সমুদ্রের পরিবেশে স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টের ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে এমন চারটি প্রধান উপাদান:

• ক্লোরাইড ঘনত্ব : সমুদ্রের জলে 19,000–35,000 ppm ক্লোরাইড থাকে যা নিষ্ক্রিয় স্তরগুলি ভেদ করে
• তাপমাত্রা : জলের তাপমাত্রা 10°C বৃদ্ধির সাথে সাথে ক্ষয়ের হার দ্বিগুণ হয়
• অক্সিজেনের মাত্রা : জোয়ার-ভাটার অঞ্চলে আর্দ্র-শুষ্ক চক্রের মধ্যে থাকা বোল্টগুলির তুলনায় সম্পূর্ণ নিমজ্জিত বোল্টগুলি ধীরে ক্ষয় হয়
• গ্যালভানিক যুগল : অ্যালুমিনিয়ামের মতো কম মূল্যবান ধাতুর সংস্পর্শে আসলে ধ্বংসাত্মক তড়িৎ-রাসায়নিক কোষ তৈরি হয়

এই চলরাশিগুলি গতিশীলভাবে পরস্পর ক্রিয়া করে—বিশেষ করে ছিটানো অঞ্চলে যেখানে অক্সিজেন পুনর্বহাল এবং লবণের সঞ্চয় একত্রে স্থানীয় ক্ষয়কে আরও তীব্র করে তোলে।

লবণাক্ত জলের সংস্পর্শের স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টগুলির উপর প্রভাব

দীর্ঘ সময় ধরে লবণাক্ত জলের সংস্পর্শে স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টে দুটি ক্ষয় প্রক্রিয়া শুরু হয়:

1. পিটিং গ্রসা : ক্লোরাইডগুলি স্থানীয়ভাবে অক্সাইড স্তরকে ভেদ করে, সাবসারফেস গহ্বর তৈরি করে
2. ক্রিভিস কোরসন : থ্রেডযুক্ত অংশে পড়ে থাকা জল অম্লীয় মাইক্রোএনভায়রনমেন্ট তৈরি করে

গবেষণা অনুসারে, উল্লেখযোগ্য পিটিং ঘটার আগে 316 স্টেইনলেস স্টিল মধ্যম সমুদ্রীয় অবস্থায় 10–15 বছর ধরে টিকে থাকে, যেখানে 304 গ্রেডের জন্য তা 3–5 বছর (Corrosion Science 2023)। নিয়মিত তাজা জল দিয়ে ধোয়া এবং সামঞ্জস্যপূর্ণ অন্তরণ উপকরণ ব্যবহার করলে পরিষেবা আয়ু 30–40% পর্যন্ত বৃদ্ধি করা যেতে পারে।

স্টেইনলেস স্টিলের গ্রেডগুলির তুলনা: কেন 316 অন্যান্য খাদগুলির তুলনায় 304-কে ছাড়িয়ে যায়

304 বনাম 316 স্টেইনলেস স্টিল: সমুদ্রের ব্যবহারের জন্য প্রধান পার্থক্য

304 এবং 316 স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টের মধ্যে পার্থক্য করার সময়, আসল বিষয় হল সমুদ্রের জলে তাদের ক্ষয়রোধী ক্ষমতা। উভয় ধরনের বোল্টে ক্রোমিয়ামের পরিমাণ প্রায় 18 থেকে 20 শতাংশ এবং নিকেলের পরিমাণ প্রায় 8 থেকে 12 শতাংশ পর্যন্ত থাকে, কিন্তু 316-এর কিছুটা বিশেষত্ব আছে। এটি 2 থেকে 3 শতাংশ মলিবডেনাম যুক্ত করে, যা ক্লোরাইডযুক্ত পরিবেশে এই বোল্টগুলি উন্মুক্ত হওয়ার সময় সবচেয়ে বড় পার্থক্য তৈরি করে। গত বছর AISI-এর গবেষণা অনুযায়ী, সমুদ্রের ক্ষয় নিয়ে গবেষণায় দেখা গেছে যে 316 বোল্টগুলি লবণাক্ত জলের পরীক্ষায় 304 বোল্টের তুলনায় প্রায় 30 শতাংশ কম খাদ তৈরি করে। লবণাক্ত জলের কাছাকাছি কাজ করা সবার জন্যেই এই ধরনের পার্থক্য প্রতিস্থাপনের খরচ এবং দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতার মধ্যে পার্থক্য তৈরি করতে পারে।

ক্লোরাইড এবং লবণাক্ত জলের প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধিতে মলিবডেনামের ভূমিকা

মলিবডেনাম নিষ্ক্রিয় অক্সাইড স্তরের স্থিতিশীলতা উন্নত করে, ক্লোরাইড-প্ররোচিত ভাঙনের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে। মলিবডেনামের পরিমাণে 1% প্রতি বৃদ্ধির সাথে সাথে ক্লোরাইড সীমা প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় ~250 ppm পর্যন্ত উন্নত হয়, যা 316 গ্রেডকে জোয়ার-ভাটার অঞ্চল এবং সমুদ্রের জল ছিটোছিটির সংস্পর্শে থাকা অফশোর কাঠামোর জন্য আদর্শ করে তোলে।

গ্রেড 316 এবং বিকল্পগুলির গঠনমূলক ও যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য

ম্যারিন গ্রেড 316 স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টগুলি কেবল ক্ষয়কে ভালোভাবে প্রতিরোধ করেই নয়, অন্যান্য বিকল্পগুলির তুলনায় যেমন 304 বা 430 ফেরিটিক খাদের চেয়ে এদের টেনসাইল শক্তি প্রায় 620 MPa বা তার বেশি এবং উন্নত প্রসারণ ধর্ম রয়েছে। এই বোল্টগুলির অনন্য অস্টেনিটিক গঠন এগুলিকে স্থিতিশীল রাখতে সাহায্য করে যদিও তাপমাত্রা ক্রমাগত পরিবর্তিত হয়, যা লবণাক্ত জলের অবস্থায় আমরা প্রায়শই যে বিরক্তিকর চাপ-ক্ষয় ফাটলগুলি দেখি তা কমিয়ে দেয়। ক্ষেত্র পরীক্ষায় দেখা গেছে যে ক্ষয়ের লক্ষণ দেখা দেওয়ার আগে জলের নীচে 316 বোল্টগুলি 15 থেকে 20 বছর পর্যন্ত টিকে থাকতে পারে, অন্যদিকে একই অবস্থায় সাধারণ 304 বোল্টগুলি তিনগুণ বেশি ঘন ঘন প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয়। নৌকা বা উপকূলীয় কাঠামোতে কাজ করা সবার জন্য, এই দীর্ঘায়ু সময়ের সাথে রক্ষণাবেক্ষণ খরচে সম্পূর্ণ পার্থক্য তৈরি করে।

ম্যারিন গ্রেড স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টগুলি কী দ্বারা চিহ্নিত করা হয়?

সমুদ্রের জন্য উপযোগী স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টগুলি কঠোর লবণাক্ত জলের অবস্থা সহ্য করার জন্য তৈরি। এই ধরনের কঠিন পরিবেশ মোকাবেলা করতে উৎপাদনের সময় ধাতুর উপাদানগুলির ঠিক সঠিক মিশ্রণ প্রয়োজন। কোনও কিছুকে সত্যিকার অর্থে ম্যারিন গ্রেড হিসাবে গণ্য করার জন্য, সাধারণত এর গঠনে 16 থেকে 18 শতাংশ ক্রোমিয়াম এবং প্রায় 2 থেকে 3 শতাংশ মলিবডেনাম থাকে। মলিবডেনামের অংশটি খুবই গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি ক্লোরাইড আয়ন ধাতু আক্রমণ করার সময় যে ক্ষয় হয় তা প্রতিরোধ করতে সাহায্য করে। উৎপাদনের পরে, এই বোল্টগুলিকে প্যাসিভেশন নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে চিকিত্সা করা হয়। এটি তাদের পৃষ্ঠে ক্রোমিয়াম অক্সাইডের একটি সুরক্ষামূলক আস্তরণ তৈরি করে। আশ্চর্যজনকভাবে, এই স্তরটি যদি সামান্য ক্ষতিগ্রস্ত হয় তবে এটি নিজে থেকেই মেরামত করতে পারে, যা সমুদ্রের ক্ষয় বিশেষজ্ঞরা বছরের পর বছর ধরে বিভিন্ন গবেষণাপত্রে ব্যাপকভাবে লিখেছেন।

একটি বোল্টকে 'ম্যারিন-গ্রেড' হিসাবে যোগ্যতা প্রদানকারী বৈশিষ্ট্য

• ধাতুর মিশ্রণ : নিকেল (10–14%) ঘাতসহনশীলতা উন্নত করে; ম্যাঙ্গানিজ কাজ করার সুবিধা বাড়ায়
• প্রত্যয়ন : ASTM A193/A193M অথবা ISO 3506-2 মানের সাথে সম্মতি
• সূত্রপাতের গুণগত মান : খাঁজ ক্ষয়ের ঝুঁকি কমানোর জন্য মসৃণ পৃষ্ঠ (Ra ≤ 3.2 µm)

সমুদ্রপৃষ্ঠের জন্য উপযোগী স্টেইনলেস ইস্পাত বোল্টের গুরুত্বপূর্ণ কর্মদক্ষতার বৈশিষ্ট্য

1. চাপজনিত ক্ষয় ফাটল প্রতিরোধ : লবণাক্ত স্প্রে পরীক্ষায় >500 ঘন্টা সহ্য করে (ASTM B117)
2. যান্ত্রিক শক্তি : জোয়ারের অঞ্চলে 5+ বছর পরও 70,000–100,000 psi টেনসাইল শক্তি ধরে রাখে
3. গ্যালভানিক সামঞ্জস্য : SCE-এর সাপেক্ষে -0.5V থেকে +0.5V-এর মধ্যে ইলেকট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্যতা গ্যালভানিক যুক্তদ্বয় প্রতিরোধের জন্য

স্বাধীন উপাদান বিশ্লেষণ প্রতিবেদন নিশ্চিত করে যে গ্রেড 316 সমুদ্রপৃষ্ঠের বোল্ট দশ বছরের সমুদ্রের জলের সংস্পর্শের পরেও তাদের মূল অপসারণ শক্তির 92% ধরে রাখে, যা ক্ষয় প্রতিরোধে 304 মানের চেয়ে 300% ভালো।

উপযুক্ত উপাদানের সামঞ্জস্যতা দিয়ে গ্যালভানিক ক্ষয় প্রতিরোধ

মিশ্র-ধাতু সংযোজনে গ্যালভানিক ক্ষয় কীভাবে স্টেইনলেস ইস্পাত বোল্টকে প্রভাবিত করে

নৌকার অংশগুলিতে অ্যালুমিনিয়াম বা কার্বন স্টিলের মতো অন্যান্য ধাতুর পাশাপাশি ব্যবহৃত স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টগুলি প্রায়শই গ্যালভানিক ক্ষয়ের সমস্যা তৈরি করে, যা ধাতব অংশগুলিকে দ্রুত ক্ষয় করে। এর পিছনে মৌলিক বিজ্ঞানটি হল তিনটি প্রধান উপাদানের সমন্বয়: ভিন্ন তড়িৎ ধর্ম সম্পন্ন ধাতু, তাদের মধ্যে প্রকৃত শারীরিক সংস্পর্শ এবং সমুদ্রের জলের মতো কোনও পরিবাহী তরল। যা ঘটে তা হল স্টেইনলেস স্টিল প্রকৌশলীদের ক্যাথোড বলে পরিচিত হয়ে ওঠে, যা এর চারপাশের কম সম্ভ্রান্ত ধাতুগুলির ক্ষয় হওয়ার হারকে আরও বাড়িয়ে দেয়। গবেষণা ইঙ্গিত দেয় যে 316 স্টেইনলেস স্টিলের ফাস্টেনারের কাছাকাছি থাকা অ্যালুমিনিয়ামের টুকরোগুলি যখন ধ্রুবকভাবে জলের নিচে থাকে, তখন এগুলি একা থাকার তুলনায় 3 থেকে 5 গুণ দ্রুত ক্ষয়ের লক্ষণ দেখাতে শুরু করতে পারে। ঢেউয়ের জল ধাতব তলে লাগাতার ছিটিয়ে পড়ে এমন এলাকাগুলিতে অবস্থা আরও খারাপ হয়, কারণ ধ্রুবক ভিজে থাকা তড়িৎবিশ্লেষ্যের সরবরাহ চালিয়ে যায়।

সমুদ্রীয় পরিবেশে ইলেকট্রোকেমিক্যাল ক্ষয় রোধের জন্য সেরা অনুশীলন

লবণাক্ত জলের অ্যাপ্লিকেশনে গ্যালভানিক ক্ষয় হ্রাস করতে:

• গ্যালভানিক সিরিজে 0.15V-এর মধ্যে ধাতু নির্বাচন করুন , শিল্প নির্দেশিকা অনুযায়ী পরামর্শ দেওয়া হয়েছে
• ডাইইলেকট্রিক বাধা প্রয়োগ করুন নাইলন ওয়াশার বা PTFE টেপের মতো ভিন্ন ধাতুর মধ্যে
• জিংক-সমৃদ্ধ কোটিং ব্যবহার করুন অর্পণকৃত উপাদানগুলিতে নিয়ন্ত্রিত ক্ষয় পথ তৈরি করতে
• অ্যাসেম্বলিগুলি ডিজাইন করুন যেখানে লবণাক্ত জল জমতে পারে সেই ফাঁকগুলি এড়াতে
• ক্যাথোডিক সুরক্ষা ব্যবস্থা প্রয়োগ করুন সমুদ্রের গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোর জন্য

ইলেকট্রোকেমিক্যাল তুলনীয়তা পরীক্ষার ভিত্তিতে, অপরিচালিত উপাদানের সমন্বয়ের তুলনায় সক্রিয় উপাদান জোড়া ক্ষয়ের হার 85% পর্যন্ত হ্রাস করে।

সমুদ্রে স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টের মান এবং বাস্তব প্রয়োগ

প্রাসঙ্গিক মান: সমুদ্রের ফাস্টেনারের জন্য ISO 3506-1 এবং ISO 3506-2

সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, স্টেইনলেস স্টিলের বোল্টগুলি ISO 3506-1 এবং ISO 3506-2 প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হবে। এই আন্তর্জাতিক মানগুলি নির্ধারণ করে যে লবণাক্ত জলের কঠোর অবস্থার জন্য স্টেইনলেস স্টিলকে উপযুক্ত করে তোলে। 316 গ্রেডের বিশেষত কমপক্ষে 500 MPa টেনসাইল শক্তি এবং প্রায় 40% এলংগেশন প্রয়োজন যাতে জোয়ার এবং ধ্রুবক লবণের উপস্থিতির কারণে সমুদ্রের চাপ সহ্য করা যায়। 2023 সালে বাস্তব পরিস্থিতিতে পরীক্ষা করে আরও কিছুটা আকর্ষণীয় তথ্য পাওয়া গেছে। এই মানগুলি প্রকৃতপক্ষে পূরণ করে এমন অংশগুলি জলের নীচে অনেক দীর্ঘ সময় ধরে টিকে থাকে। সংখ্যাগুলি সত্যিই চমকপ্রদ ছিল, সেই রেটিং ছাড়া সস্তা বিকল্পগুলির তুলনায় সমুদ্রের জলে পাঁচ বছর ধরে রাখার পরে প্রায় 70% কম ব্যর্থতা দেখা গেছে। আপনি যখন ভাবেন তখন এটা যুক্তিযুক্ত মনে হয়। সময়ের সাথে সমুদ্রের জল ধাতুর উপর নিষ্ঠুর প্রভাব ফেলে।

নৌকা নির্মাণ, ঘাট এবং সমুদ্রের গঠনে অ্যাপ্লিকেশন

লবণাক্ত জলের সংস্পর্শে থাকা অবস্থায় জাহাজের ডেঙ্গার ফিটিং এবং সমুদ্রতটের তেল নির্মাণ প্ল্যাটফর্মের টেনশনিং সিস্টেমগুলি 316 স্টেইনলেস ইস্পাতের বোল্টের উপর নির্ভর করে। এই বোল্টগুলি উপকূলরেখার বরাবর ডক বল্লার্ডগুলিকে ধরে রাখে, যেখানে জোয়ার-ভাটার সময় প্রায় 8 থেকে 10 কেএন বলের পুনরাবৃত্ত চাপ পড়ে। আরও নিচে, 200 মিটারের বেশি গভীরতায় সমুদ্রের জলের চাপ তীব্র হয়ে ওঠার সময় সাবমেরিন পাইপলাইনগুলি সংযুক্ত করতে সমুদ্র প্রকৌশলীদেরও এই বোল্টগুলির উপর নির্ভর করতে হয়। প্যাসিভেশনের মাধ্যমে সঠিকভাবে চিকিত্সা করার পর, 316 বোল্টগুলি সাধারণ 304 স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায় সমুদ্রের জলের ক্লোরাইড থেকে পিটিং ক্ষতির প্রতি প্রায় 12 থেকে 15 গুণ বেশি প্রতিরোধ করে। সমুদ্রের বাইরে এই ধরনের সুরক্ষা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে ক্ষয়ক্ষতিগ্রস্ত সরঞ্জাম প্রতিস্থাপন করতে হাজার হাজার টাকা খরচ হতে পারে এবং দিনের পর দিন কার্যক্রম ব্যাহত হয়।