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मरीन संक्षारण प्रतिरोध में 316 स्टेनलेस स्टील क्यों उत्कृष्ट है

ग्रेड 316 स्टेनलेस स्टील के बोल्ट आम 304 संस्करणों से बेहतर होते हैं क्योंकि इनमें मिश्र धातु के रूप में लगभग 2 से 3 प्रतिशत मॉलिब्डेनम शामिल होता है। इसका क्या अर्थ है? खैर, मॉलिब्डेनम सतह पर क्रोमियम ऑक्साइड की परत को स्थिर रखकर क्लोराइड के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करता है, जिससे समय के साथ पिट और दरारें बनने से रोका जा सकता है। मैरीन मटीरियल्स जर्नल में पिछले साल प्रकाशित कुछ शोध के अनुसार, नमक के छिड़काव के परीक्षण में ग्रेड 316 से बने पुर्जे मानक 304 सामग्री की तुलना में तीन से पाँच गुना तक अधिक समय तक चलते हैं। इसीलिए इंजीनियर अक्सर जलमग्न स्थापनाओं या ऐसे क्षेत्रों के लिए ग्रेड 316 को निर्दिष्ट करते हैं जहां समुद्री जल नियमित रूप से उपकरणों पर छिड़कता है। अधिकांश उद्योग विशेषज्ञ किसी भी पूछने वाले को बताएंगे कि यहां मॉलिब्डेनम एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि यह क्लोराइड आयनों को धातु में प्रवेश करने से रोकता है, जो ज्वार और समुद्री परिस्थितियों से प्रभावित क्षेत्रों में बहुत महत्वपूर्ण होता है।

समुद्री जल में फास्टनर के क्षरण को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक

समुद्री वातावरण में स्टेनलेस स्टील बोल्ट के क्षरण को तेज करने वाले चार प्रमुख तत्व हैं:

• क्लोराइड सांद्रता : समुद्री जल में 19,000–35,000 ppm क्लोराइड होते हैं जो निष्क्रिय परतों में प्रवेश करते हैं
• तापमान : जल तापमान में प्रत्येक 10°C की वृद्धि के लिए क्षरण दर दोगुनी हो जाती है
• ऑक्सीजन स्तर : पूरी तरह से डूबे हुए बोल्ट उनकी तुलना में धीमे क्षरित होते हैं जो ज्वारीय क्षेत्रों में आर्द्र/शुष्क चक्रों के साथ होते हैं
• विद्युत्-रासायनिक युग्म : एल्यूमीनियम जैसी कम महत्वपूर्ण धातुओं के संपर्क में विनाशकारी विद्युत-रासायनिक सेल बनते हैं

ये चर गतिशील रूप से अंतःक्रिया करते हैं—विशेष रूप से छपाक्षेत्रों में, जहाँ ऑक्सीजन पुनर्भरण और नमक का एकत्रीकरण स्थानीय क्षरण को तीव्र करता है।

लवणीय जल के संपर्क का स्टेनलेस स्टील बोल्ट पर प्रभाव

लंबे समय तक लवणीय जल के संपर्क में रहने से स्टेनलेस स्टील बोल्ट में दो अपक्षयन प्रक्रियाएँ शुरू होती हैं:

1. पिटिंग कोरोशन : क्लोराइड स्थानीय रूप से ऑक्साइड परत को भेदते हैं, जिससे अवशीर्षीय गुहिकाएँ बनती हैं
2. क्रेविस संक्षारण : थ्रेडेड क्षेत्रों में खड़ा पानी अम्लीय सूक्ष्म वातावरण उत्पन्न करता है

अनुसंधान से पता चलता है कि महत्वपूर्ण गहरे धब्बे पड़ने से पहले 316 स्टेनलेस स्टील मध्यम समुद्री परिस्थितियों में 10–15 वर्षों तक सहन कर सकता है, जबकि 304 ग्रेड के लिए यह अवधि केवल 3–5 वर्ष होती है (करोजन साइंस 2023)। ताजे पानी से नियमित कुल्ला करने और संगत अलगाव सामग्री का उपयोग करने से सेवा आयु में 30–40% तक की वृद्धि हो सकती है।

स्टेनलेस स्टील के ग्रेड की तुलना: क्यों 316, 304 और अन्य मिश्र धातुओं से बेहतर प्रदर्शन करता है

304 बनाम 316 स्टेनलेस स्टील: समुद्री उपयोग के लिए मुख्य अंतर

304 और 316 स्टेनलेस स्टील के बोल्ट के बीच चयन करते समय, समुद्र में उनकी संक्षारण के प्रति प्रतिरोधक क्षमता ही वास्तव में महत्वपूर्ण होती है। दोनों प्रकारों में क्रोमियम लगभग 18 से 20 प्रतिशत और निकल लगभग 8 से 12 प्रतिशत तक समान मात्रा में होता है, लेकिन 316 में कुछ विशेष है। इसमें 2 से 3 प्रतिशत मॉलिब्डेनम जोड़ा जाता है, जो क्लोराइड युक्त वातावरण में इन बोल्ट के उपयोग के समय सब कुछ बदल देता है। समुद्री संक्षारण पर अनुसंधान से पता चला है कि AISI के पिछले वर्ष के अनुसंधान के अनुसार लवणीय जल परीक्षणों के दौरान 316 बोल्ट 304 के समकक्षों की तुलना में लगभग 30 प्रतिशत कम धातु-क्षरण (पिटिंग) दर्शाते हैं। जो भी लोग नमकीन पानी के पास काम करते हैं, उनके लिए इस तरह का अंतर प्रतिस्थापन लागत और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के बीच का अंतर हो सकता है।

क्लोराइड और समुद्री जल प्रतिरोधकता में मॉलिब्डेनम की भूमिका

मॉलिब्डेनम निष्क्रिय ऑक्साइड परत की स्थिरता में सुधार करता है, जिससे क्लोराइड के कारण होने वाले विघटन के प्रति प्रतिरोधकता बढ़ जाती है। मॉलिब्डेनम सामग्री में प्रत्येक 1% की वृद्धि के साथ, क्लोराइड सीमा प्रतिरोधकता लगभग ~250 ppm तक सुधर जाती है, जिससे 316 को ज्वार-भाटा क्षेत्रों और समुद्री जल के छींटे से उजागर समुद्र तटीय संरचनाओं के लिए आदर्श बनाता है।

ग्रेड 316 और वैकल्पिकों के संरचनात्मक और यांत्रिक गुण

मैरीन ग्रेड 316 स्टेनलेस स्टील के बोल्ट केवल जंग लगने का बेहतर प्रतिरोध ही नहीं करते, बल्कि अन्य विकल्पों जैसे 304 या 430 फेरिटिक मिश्र धातुओं की तुलना में लगभग 620 MPa या उससे अधिक तन्य ताकत और बेहतर लंबाई गुण भी रखते हैं। इन बोल्टों में मौजूद अद्वितीय ऑस्टेनाइटिक संरचना उन्हें तापमान में लगातार परिवर्तन होने पर भी स्थिर रहने में मदद करती है, जिससे लवणीय जल की स्थिति में हम अक्सर देखी जाने वाली परेशान करने वाली तनाव जनित जंग लगने की दर कम हो जाती है। क्षेत्र परीक्षणों से पता चलता है कि 316 बोल्ट घिसावट के लक्छन दिखाने से पहले पानी के अंदर 15 से लेकर शायद 20 वर्षों तक चल सकते हैं, जबकि समान परिस्थितियों में मानक 304 बोल्टों को तीन गुना तेज़ी से बदलने की आवश्यकता होती है। नावों या तटीय संरचनाओं पर काम करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए, यह लंबी आयु कालांतर में रखरखाव लागत में बहुत बड़ा अंतर लाती है।

मैरीन ग्रेड स्टेनलेस स्टील बोल्ट को क्या परिभाषित करता है?

समुद्री उपयोग के लिए बने स्टेनलेस स्टील बोल्ट को खारे पानी की कठोर परिस्थितियों में रहने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन कठिन परिस्थितियों को संभालने के लिए उत्पादन के दौरान धातुओं का उचित मिश्रण आवश्यक होता है। किसी चीज़ को वास्तविक समुद्री ग्रेड माने जाने के लिए, आमतौर पर इसके संरचना में 16 से 18 प्रतिशत क्रोमियम और लगभग 2 से 3 प्रतिशत मॉलिब्डेनम होता है। मॉलिब्डेनम का हिस्सा वास्तव में महत्वपूर्ण है क्योंकि यह क्लोराइड आयनों द्वारा धातु पर हमला करने पर बनने वाले छेदों से लड़ने में मदद करता है। निर्माण के बाद, इन बोल्टों को पैसिवेशन नामक प्रक्रिया से गुजारा जाता है। इससे उनकी सतह पर क्रोमियम ऑक्साइड की सुरक्षात्मक परत बन जाती है। दिलचस्प बात यह है कि यदि यह परत थोड़ी सी क्षतिग्रस्त भी हो जाए, तो यह स्वयं को ठीक कर सकती है, जिसके बारे में समुद्री क्षरण विशेषज्ञों ने वर्षों में विभिन्न शोध पत्रों में व्यापक रूप से लिखा है।

एक बोल्ट को 'समुद्री ग्रेड' के रूप में योग्य बनाने वाली विशेषताएँ

• एल्यूमिनियम संghटि : निकेल (10–14%) लचीलापन बढ़ाता है; मैंगनीज कार्यक्षमता में सुधार करता है
• प्रमाणपत्र : ASTM A193/A193M या ISO 3506-2 मानकों के साथ अनुपालन
• सतह की गुणवत्ता : दरार संक्षारण के जोखिम को कम करने के लिए सुचारु परिष्करण (Ra ≤ 3.2 µm)

समुद्री-ग्रेड स्टेनलेस स्टील बोल्ट के महत्वपूर्ण प्रदर्शन गुण

1. तनाव संक्षारण फ्रैक्चर प्रतिरोध : लवण धुंआ परीक्षणों में >500 घंटे तक सहन करना (ASTM B117)
2. यांत्रिक शक्ति : ज्वारीय क्षेत्रों में 5+ वर्षों के बाद भी 70,000–100,000 psi तन्य शक्ति बनाए रखता है
3. गैल्वानिक संगतता : गैल्वेनिक युग्मन को रोकने के लिए SCE के संबंध में -0.5V से +0.5V के भीतर इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता

स्वतंत्र सामग्री विश्लेषण रिपोर्ट्स की पुष्टि करती हैं कि ग्रेड 316 समुद्री बोल्ट समुद्री जल के दस वर्ष के संपर्क के बाद अपनी मूल अपरूपण शक्ति का 92% बरकरार रखते हैं, जो मानक 304 किस्मों की तुलना में संक्षारण प्रतिरोध में 300% अधिक प्रदर्शन करते हैं।

उचित सामग्री संगतता के साथ गैल्वेनिक संक्षारण को रोकना

मिश्रित-धातु असेंबली में स्टेनलेस स्टील बोल्ट पर गैल्वेनिक संक्षारण का प्रभाव कैसे पड़ता है

नाव के हिस्सों में एल्युमीनियम या कार्बन स्टील जैसी अन्य धातुओं के साथ इस्तेमाल होने वाले स्टेनलेस स्टील के बोल्ट अक्सर गैल्वेनिक क्षरण की समस्या पैदा करते हैं, जो धातु के हिस्सों को काफी तेज़ी से कमजोर कर देता है। इसके पीछे का मूल विज्ञान तीन मुख्य कारकों पर आधारित है: अलग-अलग विद्युत गुणों वाली धातुएं, उनके बीच वास्तविक भौतिक संपर्क, और समुद्र के पानी जैसे किसी चालक तरल की उपस्थिति। जो होता है वह यह है कि स्टेनलेस स्टील इंजीनियरों द्वारा कैथोड कहलाने वाली चीज़ बन जाता है, जिससे उसके आसपास की कम महत्वपूर्ण धातुओं के क्षरण की दर तेज़ हो जाती है। अध्ययन बताते हैं कि 316 स्टेनलेस स्टील के फास्टनरों के पास स्थित एल्युमीनियम के टुकड़े, लगातार पानी के नीचे रहने पर अकेले होने की तुलना में 3 से 5 गुना तेज़ी से कमजोर होने के लक्षण दिखा सकते हैं। ऐसे क्षेत्रों में स्थिति और भी खराब हो जाती है जहां लहरें लगातार खारे पानी को सतहों पर छिड़कती रहती हैं, क्योंकि लगातार गीला होने से ताज़ा इलेक्ट्रोलाइट की आपूर्ति निरंतर बनी रहती है।

समुद्री वातावरण में इलेक्ट्रोकेमिकल अपक्षय को रोकने के लिए सर्वोत्तम प्रथाएँ

लवणीय जल के अनुप्रयोगों में गैल्वेनिक संक्षारण को कम करने के लिए:

• गैल्वेनिक श्रृंखला पर 0.15V के भीतर धातुओं का चयन करें , जैसा कि उद्योग दिशानिर्देशों द्वारा अनुशंसित है
• डाइइलेक्ट्रिक अवरोधों का उपयोग करें जैसे विषम धातुओं के बीच नायलॉन वॉशर या PTFE टेप
• सिंक-युक्त लेप का उपयोग करें बलिदानीय घटकों पर नियंत्रित संक्षारण पथ बनाने के लिए
• असेंबली को डिज़ाइन करें उन दरारों से बचने के लिए जहां लवणीय जल एकत्र हो सकता है
• कैथोडिक संरक्षण प्रणाली को लागू करें महत्वपूर्ण ऑफशोर संरचनाओं के लिए

इलेक्ट्रोकेमिकल संगतता परीक्षण के आधार पर, सक्रिय सामग्री युग्मन अनियंत्रित संयोजनों की तुलना में संक्षारण दर को लगभग 85% तक कम कर देता है।

समुद्र में स्टेनलेस स्टील बोल्ट के मानक और वास्तविक दुनिया अनुप्रयोग

संबंधित मानक: समुद्री फास्टनर्स के लिए ISO 3506-1 और ISO 3506-2

समुद्री अनुप्रयोगों के लिए, स्टेनलेस स्टील बोल्ट को ISO 3506-1 और ISO 3506-2 आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। ये अंतरराष्ट्रीय मानक उन गुणों को निर्धारित करते हैं जो स्टेनलेस स्टील को खारे पानी की कठोर परिस्थितियों के लिए उपयुक्त बनाते हैं। ग्रेड 316 के लिए विशेष रूप से कम से कम 500 MPa की तन्य शक्ति और लगभग 40% नमनीयता की आवश्यकता होती है ताकि ज्वार और लगातार नमक के संपर्क से उत्पन्न महासागरीय तनाव को संभाला जा सके। वास्तविक दुनिया में 2023 में किए गए परीक्षण ने एक दिलचस्प बात भी सामने लाई। वास्तव में इन विनिर्देशों को पूरा करने वाले भागों ने पानी के अंदर बहुत अधिक समय तक टिकाऊपन दिखाया। आंकड़े वास्तव में प्रभावशाली थे, समुद्र के पानी में पांच साल तक रहने के बाद उन अनुपातों की तुलना में 70% कम विफलताएं देखी गईं जो इन रेटिंग्स को नहीं रखते थे। जब आप इसके बारे में सोचते हैं तो यह तर्कसंगत लगता है। समय के साथ नमकीन पानी धातु पर बहुत कठोर होता है।

नाव निर्माण, घाट और अपतटीय संरचनाओं में अनुप्रयोग

जहाज के हल फास्टनर और ऑफशोर तेल रिग टेंशनिंग सिस्टम सभी 316 स्टेनलेस स्टील बोल्ट पर निर्भर करते हैं जब लगातार समुद्री पानी के संपर्क में हो। ये बोल्ट तटरेखा के साथ डॉक बॉलर्ड को सुरक्षित रखते हैं, जो ज्वार-भाटा के आने-जाने पर लगभग 8 से 10 किलोन्यूटन के बल का लगातार सामना करते हैं। गहराई में, समुद्री इंजीनियर भी इन पर निर्भर करते हैं समुद्र तल के पाइपलाइनों को जोड़ने के लिए, जहां 200 मीटर से अधिक गहराई पर जल दबाव गंभीर हो जाता है। उचित पैसिवेशन उपचार से गुजरने पर, 316 बोल्ट समुद्री पानी के क्लोराइड से होने वाले पिटिंग नुकसान के खिलाफ लगभग 12 से 15 गुना अधिक प्रतिरोधक क्षमता रखते हैं तुलना में सामान्य 304 स्टेनलेस स्टील विकल्पों की। समुद्र के बीच में ऐसी सुरक्षा का बहुत महत्व है, जहां जंग लगे उपकरणों को बदलने में हजारों की लागत आ सकती है और दिनों तक संचालन में बाधा आ सकती है।