Blog

Hvorfor korrosionsbestandighed er det afgørende kriterium for marine rustfrie bolte

Den elektrokemiske udfordring ved kontakt med havvand

Saltindholdet i havvand gør, at det virker som en kraftig leder, hvilket fremskynder nedbrydningen af metaller gennem elektrokemiske reaktioner. Rustfrie stålbolte står over for en konstant kamp mod deres egen beskyttende belægning, som grundlæggende er et tyndt lag chromoxid, der normalt forhindrer rust i at sprede sig jævnt over overfladerne. Problemer opstår, når små revner tillader chloridioner at trænge ind, hvorved der dannes små elektriske celler på boltens overflade, som i princippet omdanner dele af den til positive terminaler i forhold til omkringliggende områder. Industrielle data viser, at korrosion sker cirka 3 til 5 gange hurtigere i havvandsmiljøer end under almindelige ferskvandsforhold. Dette betyder, at der sker en væsentlig metalnedbrydning ved sårbare steder som boltgrenge og der, hvor hoveder møder skaft, hvilket reducerer bæreevnen med omkring 15 procent årligt i kystnære områder udsat for tidevand. For ingeniører, der arbejder med marine konstruktioner, handler det om at bevare disse beskyttende lag ikke blot om at vælge bedre materialer – det påvirker direkte, om hele systemer vil holde sammen under påvirkning af belastning.

Hvordan chlorider udløser pitting og spaltekorrosion i rustfri stålskruer

Chloridioner påbegynder lokaliseret korrosion gennem en selvvedvarende proces: de ophobes ved overfladefejl, opløser chromoxider og danner sure mikromiljøer, som yderligere nedbryder den passive lag.

Der dannes revner på steder som under skiver eller mellem møtrikker og bolte, hvor miljøet bliver surt og fyldt med chlorider, hvilket skaber selvvedvarende korrosionsreaktioner. Standard 316 rustfrie stålbolte, der befinder sig i varmt havvand, kan udvikle pitter, der vokser op til 1 millimeter om året. Brancherapporter viser, at næsten halvdelen af alle marine boltbrud faktisk starter med denne type skjult korrosion ved forbindelsespunkter. Tilsætning af molybdæn til legeringen hjælper med at bekæmpe problemet, da det danner beskyttende molybdatforbindelser, som forhindrer chlorider i at trænge igennem, og holder metallets beskyttende lag intakt i længere tid.

304 vs 316 rustfrie stålbolte: Ydelse, begrænsninger og praktisk validering i marine anvendelser

Molybdæns afgørende rolle for at stabilisere det passive lag i 316 rustfrie stålbolte

Det der virkelig adskiller 304 og 316 rustfrie stålskruer, er tilstedeværelsen af molybdæn. Begge typer indeholder omkring 18 % chrom og mellem 8 og 10 % nikkel, men det er de 2–3 % molybdæn, som kun findes i 316, der gør hele forskellen. Når de udsættes for saltvandsmiljøer, kombinerer dette molybdæn sig med iltmolekyler og danner ubrugelige forbindelser, kaldet molybdat. Disse små kemiske formationer lukker dybest set op i små revner og uregelmæssigheder i den beskyttende chromoxidlag på metaloverfladen. På grund af denne ekstra beskyttelse kan 316-skruer tåle cirka tre gange mere korrosionsskade fra chlorider sammenlignet med almindelige 304-skrue, når de anvendes nær havet. For enhver, der arbejder med udstyr, der konstant er i kontakt med havvand, er det at vælge 316-kvalitet ikke bare bedre – det er næsten nødvendigt, hvis vi vil have vores komponenter til at vare gennem flere sæsoner uden rostproblemer.

Feltbevis: 316L rustfrie stålbolte efter 8 år i tidevandsområder (Rotterdam Havn)

Forskere undersøgte, hvad der skete med rustfrie stålbolte, der var placeret i tidevandszonerne i Rotterdam Havn over en periode på otte år. De 316L-type beslag, som har lavere kulstofindhold for at undgå problemer under produktionen, viste meget lidt pittingkorrosion (mindre end 0,1 mm dyb), selvom de var konstant nedsænket og udsat for luft. I mellemtiden led de nærliggende 304-bolte under alvorlig krympekorrosion lige der, hvor de mødte skiver, og mistede over 0,8 mm materiale på steder udsat for høj belastning. Ved nærmere undersøgelse fandt vi tegn på interkrystallinsk korrosion i disse 304-prøver, men slet ingen i 316L-prøverne. Det, dette fortæller os, er ganske klart: den bedre passive lagbeskyttelse i 316L giver reelle fordele over tid, især når iltkoncentrationerne hele tiden ændrer sig og forværrer korrosionen.

Når standard 316 ikke er nok: Højtydende rustfri stålbolte til ekstreme marin anvendelser

Superaustenitiske (254 SMO, AL-6XN) og duplex (2205, 2507) rustfrie stålbolte i vandafsaltningsanlæg og undervandsinfrastruktur

Når man arbejder med særlig barske miljøer som vandindsaltningsanlæg, under vands olieplatforme eller varmt tropisk havvand, overstiger chloridniveauerne og temperaturerne ofte det, som almindelig 316 rustfrit stål kan klare. I disse situationer bliver problemer som spånerosion og spændingsrevner i materialet alvorlige bekymringer, med mindre der skiftes til kvalitetslegeringer af bedre kvalitet. Tag superaustenitiske kvaliteter som eksempel. Materialer såsom 254 SMO og AL-6XN indeholder mellem 6 og 7,5 procent molybdæn samt nitrogen, hvilket giver dem Pitting Resistance Equivalent Numbers (PREN) over 40. Hvad betyder det i praksis? Disse materialer yder pålideligt, selv når de udsættes for chloridkoncentrationer op til 100.000 dele per million og temperaturer over 60 grader Celsius. Det er tre gange så meget, som standard 316-stål kan tåle. Duplex-legeringer som 2205 og 2507 fungerer anderledes ved at kombinere både austenit- og ferritstrukturer. Denne kombination gør dem stærkere og mere modstandsdygtige over for spændingsrevner i dybvandsapplikationer. Et godt eksempel fra virkeligheden kommer fra Nordsøen, hvor 2507 bolte forblev intakte i femten fulde år under splashzone-forhold. Standard 316-beslag i samme miljø begyndte at vise tegn på svigt efter blot fem år på grund af gradvis korrugationskorrosionsskade.

Valg af de rigtige rustfri bolte: Et praktisk beslutningskatalog for skibsteknikere

For marine ingeniører, der arbejder med reelle projekter, er det ikke længere tilstrækkeligt at holde sig til generiske materialer. De skal følge en egentlig beslutningsproces baseret på faktiske forhold i stedet for gætværk. Lad os starte med at afgøre, hvor krævende miljøet er. Bolte fremstillet af 316 rustfrit stål fungerer fint i områder, der kun udsættes for luft, men når det bliver vådere eller tidalt, bør ingeniører overveje duplex-løsninger som 2205 eller 2507, da disse klare chlorider langt bedre. Dernæst skal man tjekke, om materialet kan modstå spændinger. Duplex-legeringer har faktisk cirka dobbelt så høj styrke sammenlignet med almindelige 316-bolte, hvilket gør en stor forskel, når der er tale om konstant bevægelse og vibrationer, ifølge forskning fra ASM International sidste år. Og endelig vil ingen bruge penge forud, uden at vide, hvad de sparer senere. Superaustenitiske bolte som 254 SMO kan måske koste mere i starten, men de holder så meget længere i barske miljøer som dem, der findes i omvendt osmose-anlæg, at de fleste installationer til sidst sparer omkring 60 % på udskiftninger i fremtiden. Ved at følge denne trestrinsmetode sikres det, at alt fungerer pålideligt i årevis, at vedligeholdelsesomkostningerne holdes lave, og at dyre fejl undgås – noget, ingen ønsker at skulle håndtere.