Blog

Miért soborszik a 316-os típusú rozsdamentes acél a tengeri korrózióállóság terén?

A 316-os minőségű rozsdamentes acél csavarok jobbak a szokásos 304-es változatoknál, mivel körülbelül 2–3 százalék molibdén van az ötvözetükben. Mit jelent ez? A molibdén megakadályozza a klóridok káros hatásait azzal, hogy stabilan tartja a króm-oxid réteget a felületen, így megelőzi az idővel kialakuló kellemetlen bemaródásokat és repedéseket. Az előző évben a Marine Materials Journalben publikált kutatások szerint a 316-os anyagból készült alkatrészek akár háromtól ötször hosszabb ideig is kiszolgálnak sópermet tesztek során, mint a szabványos 304-es anyagok. Ezért írják elő gyakran a mérnökök a 316-os minőséget alvízi telepítésekhez vagy olyan területekhez, ahol rendszeresen tengervíz fröccsen az eszközökre. A szakmai körökben dolgozók közül sokan hangsúlyozzák, hogy a molibdén kulcsfontosságú szerepet játszik ebben, mivel blokkolja a zavaró klóridionok bejutását a fémbe – ami különösen fontos olyan helyeken, ahol dagály és tengeri körülmények hatnak.

A rögzítőelemek degradációját befolyásoló fő tényezők tengervízben

Négy fő tényező gyorsítja az acélszerszámok korrózióját tengeri környezetben:

• Klorid koncentráció : A tengervíz 19 000–35 000 ppm kloridot tartalmaz, amely áthatol a passzív rétegeken
• Hőmérséklet : A korróziós sebesség megduplázódik minden 10 °C-os vízhőmérséklet-növekedésnél
• Oxigénszint : A teljesen elmerült szegecsek lassabban korródnak, mint a dagályzónákban lévők, ahol váltakozó nedves/száraz ciklusok vannak
• Galvanikus párok : Az alumíniumhoz hasonló kevésbé nemes fémekkel való érintkezés pusztító elektrokémiai cellákat hoz létre

Ezek a változók dinamikusan hatnak egymásra – különösen fröccsenő zónákban, ahol az oxigén utánpótlódása és a sófelhalmozódás együttesen fokozzák a helyi korróziót.

A tengervíz kitettség hatása az acélszerszámokra

Hosszú idejű tengervíz kitettség két lebomlási mechanizmust indít el az acélszerszámokban:

1. Pitves korrózió : A kloridok helyileg áttörik az oxidréteget, alulról keletkező üregeket hozva létre
2. A hasadékkorrózió : A szálakban lévő állóvíz savas mikrokörnyezeteket hoz létre

A kutatások szerint a 316-os rozsdamentes acél mérsékelt tengeri körülmények között 10–15 évig ellenáll a jelentős pittégés előtt, míg a 304-es típus csak 3–5 évig (Corrosion Science 2023). Rendszeres öblítés édes vízzel és kompatibilis szigetelőanyagok használata akár 30–40%-kal is meghosszabbíthatja az élettartamot.

Rozsdamentes acél minőségek összehasonlítása: Miért teljesít jobban a 316-os a 304-esnél és más ötvözeteknél

304-es vs. 316-os rozsdamentes acél: Főbb különbségek tengeri felhasználás esetén

Amikor 304 és 316-os rozsdamentes acél csavarok között kell dönteni, a legfontosabb szempont, hogy mennyire ellenállók a tengervíz okozta korróziával szemben. Mindkét típus hasonló mennyiségű krómot tartalmaz (kb. 18–20 százalék) és nikkelből is közel azonos arányú (kb. 8–12 százalék), de a 316-os típusban van egy lényeges különbség: 2–3 százalék molibdén kerül hozzá, ami döntő jelentőségűvé válik akkor, amikor a csavarok klórtartalmú környezetbe kerülnek. A tengeri korrózióról végzett kutatások kimutatták, hogy a 316-os csavarok kb. 30 százalékkal kevesebb repedezést mutatnak a tengervíztesztek során, mint a 304-es típusúak, legalábbis az előző évben végzett AISI-kutatás szerint. Mindenki számára, aki sós víz közelében dolgozik, ez a különbség döntheti el, hogy megtérülnek-e a cserék vagy hosszú távon megbízhatóak maradnak-e az alkatrészek.

A molibdén szerepe a klór- és tengervíz-állóság javításában

A molibdén javítja a passzív oxidréteg stabilitását, növelve az ellenállást a klóridok okozta lebomlással szemben. A molibdén tartalom minden 1 százalékpontos növekedésével a klóridküszöb-ellenállás körülbelül 250 ppm-rel javul, ami ideálissá teszi a 316-os típust dagályzónákban és tengerparttól távolabb elhelyezkedő, fröcskölő tengervíznek kitett szerkezetekhez.

A 316-os típus összetétele és mechanikai tulajdonságai más típusokkal összevetve

A tengeri minőségű 316-os rozsdamentes acélcsavarok nemcsak jobban ellenállnak a korróziónak, de szakítószilárdságuk is lényegesen magasabb, körülbelül 620 MPa vagy több, továbbá jobb nyúlási tulajdonságokkal rendelkeznek más lehetőségekhez képest, mint például a 304-es vagy a 430-as ferrites ötvözetek. Ezeknek a csavaroknak az egyedi ausztenites szerkezete segíti őket abban, hogy akkor is stabilak maradjanak, amikor folyamatosan változik a hőmérséklet, ezzel csökkentve azokat a bosszantó stresszkorróziós repedéseket, amelyeket gyakran látunk tengervíz körülmények között. Terepen végzett tesztek azt mutatják, hogy a 316-os csavarok akár 15-től 20 évig is tarthatnak víz alatt, mielőtt kopásjelek mutatkoznának, míg a szabványos 304-es csavarokat hasonló körülmények között általában háromszor olyan gyorsan kell cserélni. Mindenki számára, aki hajókon vagy part menti építményeken dolgozik, ez a hosszú élettartam jelentősen befolyásolja a karbantartási költségeket idővel.

Mi határozza meg a tengeri minőségű rozsdamentes acélcsavarokat?

A tengervíznek ellenálló rozsdamentes acélcsavarokat a kemény tengeri körülményekhez tervezték. Az előállításuk során éppen megfelelő fémötvözet-kombinációra van szükség, hogy elbírják ezeket a nehéz környezeti viszonyokat. Ahhoz, hogy egy csavar valóban tengervíz-ellenálló minősítést kapjon, összetételében általában 16 és 18 százalék közötti krómot, valamint körülbelül 2–3 százalék molibdén tartalmat kell tartalmaznia. A molibdén rész különösen fontos, mivel segít megakadályozni a klóridionok által okozott apró bemaródásokat. A gyártást követően a csavarok passziválási eljáráson esnek át, amely krom-oxid védőréteget hoz létre a felületükön. Érdekes módon ez a réteg képes akár önmagát is kicsit helyreállítani sérülés után, amiről a tengeri korrózió szakértői évek során számos kutatási cikkben írtak.

Olyan jellemzők, amelyek egy csavart „tengervíz-ellenálló” minősítésűvé tesznek

• Ötvözetösszetétel : A nikkel (10–14%) javítja az alakíthatóságot; a mangán növeli a megmunkálhatóságot
• TANÚSÍTVÁNYOK : Megfelelés az ASTM A193/A193M vagy ISO 3506-2 szabványoknak
• Felszíni minőség : Sima felület (Ra ≤ 3,2 µm) a repedéskorrodálódás kockázatának csökkentése érdekében

Tengeri minőségű rozsdamentes acél csavarok kritikus teljesítményjellemzői

1. Feszültségkorróziós repedésállóság : Több mint 500 órás ellenállás a sópermet tesztekben (ASTM B117)
2. Műgéphatóság : 70 000–100 000 psi húzószilárdságot tart fenn akár 5 év után is apályzónákban
3. Galvánelektromos kompatibilitás : Elektrokémiai potenciál −0,5 V és +0,5 V között az SCE-hez képest a galvánelem-képződés megelőzésére

Független anyagvizsgálati jelentések igazolják, hogy a 316-os tengeri minőségű csavarok a dekádnyi tengervízbe áztatás után is megtartják eredeti nyírószilárdságuk 92%-át, és 300%-kal jobb korrózióállóságot mutatnak a szokásos 304-es típusokhoz képest.

Galvánelem-képződés megelőzése megfelelő anyagkompatibilitással

Hogyan befolyásolja a galvánelem-képződés a rozsdamentes acél csavarokat különböző fémeket tartalmazó szerkezetekben

A rozsdamentes acél csavarokat gyakran használják más fémekkel, például alumíniummal vagy széntartalmú acéllal együtt hajóalkatrészeknél, ami gyakran galvánkorróziós problémákhoz vezet, és elég gyorsan tönkreteszi a fémdarabokat. Ennek az alapvető tudományának három fő tényezője van: különböző elektromos tulajdonságú fémek, közvetlen fizikai érintkezés közöttük, valamint valamilyen vezető folyadék, mint például a tengervíz. A jelenség során a rozsdamentes acél általában olyan anyaggá válik, amit a mérnökök katód néven ismernek, ami gyorsítja a környező kevésbé nemes fémek korrózióját. Tanulmányok szerint az alumínium elemek, amelyek közel vannak a 316-os rozsdamentes acél rögzítőelemekhez, akár 3–5-ször gyorsabban mutathatnak kopásjeleket állandó víz alatti körülmények között, mint ha önállóan lennének. A helyzet még rosszabb olyan területeken, ahol a hullámok folyamatosan sós vizet fröcskölnek a felületekre, mivel az állandó nedvesedés folyamatosan új elektrolitot juttat a rendszerbe.

Az elektrokémiai degradáció megelőzésének legjobb gyakorlatai tengeri környezetben

A galvánkorrózió csökkentése érdekében sós víz alkalmazásánál:

• Válasszon olyan fémeket, amelyek egymástól legfeljebb 0,15 V feszültségkülönbséggel szerepelnek a galvánsorban , ahogyan az iparági irányelvek is javasolják
• Alkalmazzon dielektromos határolórétegeket , például nylon alátéteket vagy PTFE szalagot különböző fémek között
• Használjon cinkdús bevonatokat , hogy áldozati alkatrészeknél szabályozott korróziós utakat hozhasson létre
• Tervezze meg az összeszereléseket , hogy elkerülje a rések kialakulását, ahol sós víz gyűlhet össze
• Katódos védelem rendszerek bevezetése kritikus tengeri szerkezetekhez

A proaktív anyagpárosítás az elektrokémiai kompatibilitási tesztek alapján akár 85%-kal csökkenti a korróziós ráta mértékét az irányítatlan kombinációkhoz képest.

Tengeri környezetben alkalmazott rozsdamentes acél csavarok szabványai és gyakorlati alkalmazásai

Releváns szabványok: ISO 3506-1 és ISO 3506-2 tengeri rögzítőelemekhez

Tengeri alkalmazásokhoz a rozsdamentes acél csavaroknak meg kell felelniük az ISO 3506-1 és az ISO 3506-2 előírásainak. Ezek a nemzetközi szabványok határozzák meg, hogy milyen tulajdonságok teszik alkalmassá a rozsdamentes acélt a kemény tengeri körülményekre. A 316-os minőségnek különösen legalább 500 MPa szakítószilárdságra és kb. 40% nyúlásra van szüksége ahhoz, hogy ellenálljon az árapályok és a folyamatos sóexpozíció okozta óceáni terhelésnek. A 2023-ban végzett gyakorlati tesztelés érdekes dolgot fedezett fel. Az alkatrészek, amelyek valóban megfeleltek ezeknek a specifikációknak, lényegesen hosszabb ideig tartották magukat víz alatt. A számok valóban lenyűgözőek voltak: körülbelül 70%-kal kevesebb meghibásodás következett be öt év elteltével tengervízben tartózkodás után a minősítéssel nem rendelkező, olcsóbb alternatívákhoz képest. Ha belegondolunk, teljesen logikus: a tengervíz idővel nagyon pusztító hatású a fémekre.

Alkalmazások hajóépítésben, mólókon és tengeri szerkezeteken

A hajótestek rögzítőelemei és az offshore olajfúrótornyok feszítőrendszerei egyaránt 316-os rozsdamentes acél csavarokra támaszkodnak, amikor állandóan tengervíz éri őket. Ezek a csavarok tartják a mólók partvonalán lévő bakancsokat, amelyeknél az árapály miatt ismétlődően körülbelül 8–10 kN erő hat. Még mélyebben a tengerészmérnökök szintén ezekre építenek az alvízi vezetékek összekapcsolásánál, ahol a víznyomás komoly mértéket ölt, több mint 200 méterrel a tengerszint alatt. Megfelelő passziválással kezelve a 316-os csavarok körülbelül 12–15-ször ellenállóbbak a tengervíz klórtartalmából adódó lyukasztásos korróziónak, mint a hagyományos 304-es rozsdamentes acélból készült darabok. Ilyen védelem kiemelkedő fontosságú a nyílt tengeren, ahol a korrózió miatt elavult szerelvények cseréje több ezer dollárba kerülhet, és napokig megszakíthatja a műveleteket.