בלוג

למה פלדת אל חלד 316 מצטיינת בעמידות לקורוזיה ימית

בורגי נירוסטה דרגה 316 מנצחים גרסאות רגילות של 304 מכיוון שהם מכילים כ-2 עד 3 אחוז מוליבדנום בתערובת. מה זה אומר? ובכן, מוליבדנום עוזר להגן על כלורידים על ידי שמירה על שכבת אוקسيد הכרום יציבה על פני השטח, מה שמונע את היווצרות הפגמים והסדקים המטרידים לאורך זמן. לפי מחקר שפורסם בשנה שעברה בכתב העת Marine Materials Journal, חלקים שעשויים מ-316 יכולים לשרוד בין שלושה לחמישה פעמים יותר לאורך זמן בבדיקות ריסוס מלח בהשוואה לחומרים סטנדרטיים מסוג 304. בגלל זה מהנדסים מציינים לעתים קרובות את דרגת 316 להתקנות תת-מיימיות או לאזורים שבהן מי ים מתיזים באופן קבוע על הציוד. רוב בעלי המקצוע בתחום יאמרו לכל מי ששאל שהמוליבדנום ממלא תפקיד חשוב כאן, שכן הוא חוסם את יוני הכלוריד המטרידים מלהיכנס למתכת, דבר שחשוב במיוחד במיקומים שנמצאים תחת השפעת גאות ושפל ותנאי ים.

גורמים מרכזיים המשפיעים על התדרדרות של אבזרים במי ים

ארבעה רכיבים עיקריים מאיצים את קורוזיית הברגים מפלדת אל חלד בסביבות ימיות:

• ריכוז כלורידים : מי הים מכילים 19,000–35,000 ppm כלורידים שחודרים דרך השכבות הסבילות
• טמפרטורה : קצב הקורוזיה מתכפל עם כל עליה של 10 מעלות צלזיוס בטמפרטורת המים
• רמות חמצן : ברגים טבולים לגמרי נחלשים לאט יותר מאלו באזור הגאות ושפל, שם מחזורי לח/יבש לסירוגין גורמים לקורוזיה מוגברת
• זוגות גלווניים : מגע עם מתכות פחות יקרות כמו אלומיניום יוצר תאי אלקטרוכימיה הרסניים

משתנים אלו פועלים באופן דינמי במיוחד באזורים של התזה, שם שיקוע חמצן וריכוז מלחים משתלבים ויוצרים קורוזיה מקומית מוגברת.

ההשפעה של חשיפה למים מלוחים על ברגי פלדת אל חלד

חשיפה ממושכת למים מלוחים מפעילה שני מנגנוני התדרדרות בברגי פלדת אל חלד:

1. קורוזיה חריטתית : יוני הכלוריד פוגעים באופן מקומי בשכבת האוקسيد, ויוצרים חלולות תת-פני שטח
2. קורוזיה בסדקים : מים עומדים באזורים חוטמים יוצרים סביבות מיקרו חומציות

מחקרים указывают כי נירוסטה 316 עמידה בין 10–15 שנים בתנאים ימיים מתונים לפני הופעת פגמי קורוזיה משמעותיים, לעומת 3–5 שנים לדרגות 304 (Corrosion Science 2023). שטיפת רגיל במים תקניים ושימוש בחומרי בידוד תואמים יכולים להאריך את אורך החיים בשירות ב-30–40%.

השוואה בין דרגות נירוסטה: למה 316 מتفילה על 304 ועל סלילים אחרים

304 לעומת 316 נירוסטה: ההבדלים המרכזיים לשימוש ימי

בעת בחירתכם בין ברגים מסגסוגת פלדת אל חלד 304 ו-316, מה שחשוב באמת הוא היכולת שלהם לעמוד בתנאי קורוזיה בסביבה ימית. לשני הסוגים ריכוז דומה של כרומיום (כ-18 עד 20 אחוז) וניקל (כ-8 עד 12 אחוז), אך ל-316 יש יתרון מיוחד: הוא מכיל 2 עד 3 אחוז מוליבדן, וזהו הגורם שמבחין ביניהם כאשר הרגים נחשפים לסביבות עשירות כלורידים. מחקר על קורוזיה ימית גילה שבבדיקות עם מים מלוחים, הופעת הפיטים (קורוזיה מקומית) בברגים מסוג 316 נמוכה בכ-30 אחוז בהשוואה לברגים מסוג 304, לפי מחקר של AISI בשנה שעברה. עבור כל מי שעוסק בסמוך למים מלוחים, הבדל כזה יכול להפוך את ההבדל בין עלויות החלפה לבין אמינות ארוכת טווח.

התפקיד של המוליבדן בשיפור עמידות בפני כלורידים ומים מלוחים

מוליבדן משפר את יציבות שכבת האוקסיד הפאסיבית, ומעלים את ההתנגדות לשבירתה על ידי כלורידים. עבור כל עלייה של 1% בתכולת המוליבדן, התנגדות סף הכלורידים משתפרת בכ-250 ppm, מה שהופך את 316 לא 이상י לאזורים גאותיים ולמבנים ימיים הנמצאים בנקודת מגע עם מי ים מזיעים.

תכונות תרכובתיות ומיכניות של דרגת 316 בהשוואה לחלופות

ברגים מפלדת אל חלד דרגת ים 316 לא רק עמידים יותר בפני קורוזיה, אלא גם בעלי חוזק מתיחה גבוה בהרבה - כ-620 MPa או יותר - וכן תכונות התארכות טובות יותר בהשוואה לאפשרויות אחרות כגון 304 או סגסוגות פריטיות 430. המבנה האוסטניטי הייחודי של הברגים האלה עוזר להם להישאר יציבים גם כשמשתנות הטמפרטורות, מה שמצמצם את החרiras הריסוס הקורוזיבי המטרידות שאנו רואים לעיתים קרובות בתנאי מי מלח. מבחני שדה מראים שברגים מסוג 316 יכולים לשרוד anywhere בין 15 ל-20 שנה מתחת למים לפני שתופיעו סימנים של בلى, בעוד שברגים רגילים מסוג 304 נזקקים להחלפה פי שלושה מהר יותר בתנאים דומים. עבור כל מי שעוסק בבניית ספינות או מבנים חופיים, אורך החיים הזה הוא ההבדל הגדול על פני העלות של תחזוקה לאורך זמן.

מה מגדיר ברגים מפלדת אל חלד דרגת ים?

בורגי נירוסטה בעלי דירוג לשימוש ימי מיוצרים כדי לעמוד בתנאים קיצוניים של מים מלוחים. יש צורך במיקס נכון של מתכות בתהליך הייצור כדי לעמוד בסביבות הקשות הללו. על מנת שיתקבל דירוג אמיתי לשימוש ימי, התרכובת כוללת בדרך כלל בין 16 ל-18 אחוז כרום וכן כ-2 עד 3 אחוז מוליבדנים. החלק של המolibדן חשוב במיוחד מכיוון שהוא עוזר בלחימה נגד הפיטים המטרידים שנוצרים כאשר יוני כלורידות תוקפים את המתכת. לאחר הייצור, עיבוד הנקרא 'העדרה' (passivation) מבוצע על הבורגים. פעולה זו יוצרת שכבת חימר כרומית מגנה על פני השטח שלהם. מעניין enough, השכבה יכולה למעשה לתקן את עצמה אם נגרם לה נזק קל, כפי שכתבו מומחי קורוזיה ימית רבות במאמרים מחקריים שונים במשך השנים.

מאפיינים שמזהים בורג כדירוג ימי

• הרכב סגסוגת : ניקל (10–14%) משפר דUCTILITY; מנגן משפר עבדות
• הסמכות : עמידה בדרישות תקנים ASTM A193/A193M או ISO 3506-2
• איכותותי פני השטח : מראה חלק (Ra ≤ 3.2 µm) לצמצום סיכוני קורוזיה חריץ

מאפיינים קריטיים של ברגים מפלדת אל חלד ימית

1. עמידות בפני שבר כתוצאה מקורוזיה ממאמץ : עמידות למשך יותר מ-500 שעות בבדיקות ריסוס מלח (ASTM B117)
2. עוצמת מכנית : שומר על חוזק משיכה במתיחה של 70,000–100,000 psi גם לאחר 5 שנים ומעלה באזור המ_areas הגאות
3. תאימות גלוונית : פוטנציאל אלקטרוכימי בין −0.5V ל+0.5V יחסית ל-SCE, כדי למנוע צימוד גלווני

דוחות ניתוח חומרים עצמאיים מאשרים שברגים ימיים מסוג 316 שומרים על 92% מחוזק הגזירה המקורי שלהם לאחר חשיפה של עשור למים מלוחים, ובכך vượtים את גרסת 304 הסטנדרטית ב-300% מבחינת עמידות בפני קורוזיה.

מניעת קורוזיה גלוונית באמצעות תאימות נכונה של החומרים

כיצד משפיע תהליך הקורוזיה הגלוונית על ברגי נירוסטה בהרכבות מתכת מעורבת

בורגי נירוסטה המשמשים יחד עם מתכות אחרות כגון אלומיניום או פלדה פחמנית בחלקי סירה לעתים קרובות יובילו לבעיות של תהליך קורוזיה גלוונית שמגרס את החלקים המתכתיים די במהרה. המדע הבסיסי שעומד מאחורי תופעה זו כולל שלושה גורמים עיקריים הפועלים יחד: מתכות בעלות תכונות חשמליות שונות, מגע פיזי ישיר ביניהן, וכמו כן סוג כלשהו של נוזל מוליך כמו מי ים. מה שקורה הוא שנירוסטה נוטה להפוך למה שמהנדסים מכנים קתודה, מה שמגביר למעשה את קצב ההתאדות של המתכות הפחות יציבות שבסביבתה. מחקרים מראים שחלקי אלומיניום הנמצאים קרוב לחיבורים מסוג נירוסטה 316 עלולים להתחיל להראות סימני שחיקה פי 3 עד 5 יותר מהר כאשר הם טמונים במים באופן קבוע, בהשוואה למצב בו הם נמצאים לבדם. המצב הופך לקיצוני עוד יותר באזורים בהם גלים מרססים ללא הרף מים מלוחים על פני השטח, כיוון שהרטבה מתמדת ממשיכה לספק אלקטרוליט טרי למערכת.

שיטות עבודה מומלצות למניעת התדרדרות אלקטרוכימית בסביבות ימיות

כדי להקטין את הקורוזיה גלוונית ביישומים במים מלוחים:

• בחר מתכות הנמצאות בטווח של 0.15V בסדרה הגלוונית , כפי שמומלץ בהנחיות התעשייה
• השתמש בחוצצים דיאלקטריים כגון וושרים מניילון או סרט PTFE בין מתכות שונות
• השתמש בפחים עשירים בזינק במרכיבים קורבנות כדי ליצור מסלולים מבוקרים של קורוזיה
• עצב צירופים כדי להימנע מסדקים שבהם יכול להצטבר מים מלוחים
• מימוש מערכות הגנה קתודית למבנים ימיים קריטיים

שילוב פרואקטיבי של חומרים מפחית את קצב ההתנוונות ב-85% בהשוואה לשילובים לא מנוהלים, בהתבסס על בדיקות תאימות אלקטרוכימית.

תקנים ויישומים בשטח של ברגי נירוסטה בים

תקנים רלוונטיים: ISO 3506-1 ו-ISO 3506-2 לאמצעי החזקה ימיים

לשימושים ימיים, ברגי נירוסטה חייבים לעמוד בדרישות ISO 3506-1 ו-ISO 3506-2. תקנים בינלאומיים אלו מגדירים את התנאים שמתקנים נירוסטה עומדים בהם בתנאים קיצוניים של מים מלוחים. דרגת 316 דורשת במיוחד עמידות מתיחה של לפחות 500 MPa וכ-40% התארכות כדי לעמוד בכל הלחצים האוקייניים מהגאות ושפלי והחשיפה הקבועה למֶלח. בדיקות בשטח שנערכו בשנת 2023 גילו גם משהו מעניין. חלקים שאמנם עמדו בדרישות התקן החזיקו הרבה יותר זמן מתחת למים. המספרים היו די מרשים, כ־70% פחות כשלים לאחר חמש שנים בהן שהו במים מלוחים, בהשוואה לאפשרויות זולות יותר שלא עומדות בדרישות אלה. כשחושבים על זה, זה הגיוני. מים מלוחים מקיימים אפקט הרסני מאוד על מתכות לאורך זמן.

יישומים בבניית סירות, מדפים ומבנים ימיים

מברגים מחומרי נירוסטה מסוג 316 משמשים להחזקת דפנות ספינה ומערכות מתיחה ביצדות חיפוש נפט ימי כאשר יש חשיפה מתמדת למים מלוחים. מברגים אלו מחזיקים את עמודי הנקודות לאורך החופים, המставленים בפני כוח של כ-8 עד 10 קילוניוון שוב ושוב עם הגאות והשפלות. בעומק גדול יותר, מהנדסים ימיים סומכים עליהם גם לצורך חיבור צינורות תת-ימיים, שם לחץ המים הופך למשמעותי מתחת ל-200 מטר מתחת לפני הים. לאחר טיפול מתאים באמצעות השתקה (passivation), מברגי 316 עמידים בפני נזק תסיסה ממלחים בשתייה בכ-12 עד 15 פעמים יותר מאשר מברגי נירוסטה 304 רגילים. הגנה שכזו היא קריטית בים, שם החלפת ציוד מחוללת עלולה לעלות אלפי דולרים ולהפריע לתפעול במשך ימים.