BLOG

Waarom corrosiebestendigheid het bepalende criterium is voor marine roestvrijstalen bouten

De elektrochemische uitdaging van blootstelling aan zeewater

Het zoutgehalte in zeewater zorgt ervoor dat het werkt als een krachtige geleider, waardoor de afbraak van metalen door elektrochemische reacties wordt versneld. RVS-bouten staan constant op gespannen voet met hun eigen beschermende laag, die in wezen een dun laagje chroomoxide is dat normaal voorkomt dat roest zich gelijkmatig over oppervlakken verspreidt. Problemen ontstaan wanneer kleine barstjes chloride-ionen toelaten om erdoorheen te glippen, waarbij kleine galvanische cellen op het oppervlak van de bout ontstaan die gedeeltelijk fungeren als positieve polen ten opzichte van omliggende gebieden. Bedrijfsgegevens tonen aan dat corrosie in zeewateromgevingen ongeveer 3 tot 5 keer sneller optreedt dan in gewone zoetwateromstandigheden. Dit betekent dat er jaarlijks aanzienlijke metaalverlies optreedt op kwetsbare plaatsen zoals boutdraden en waar koppen overgaan in schachten, wat de belastbaarheid jaarlijks met ongeveer 15 procent verlaagt in kustgebieden die blootgesteld zijn aan getijden. Voor ingenieurs die werken met maritieme constructies, is het behoud van deze beschermende lagen niet enkel een kwestie van betere materialen kiezen—het beïnvloedt direct of complete systemen onder spanning wel bij elkaar blijven.

Hoe chloriden pitting en spleetcorrosie in roestvrijstalen bouten veroorzaken

Chloride-ionen starten geconcentreerde corrosie via een zichzelf in stand houdend proces: ze verzamelen zich bij oppervlakteonvolkomenheden, lossen chroomoxiden op en vormen zure microomgevingen die de passieve laag verder afbreken.

Er ontstaan scheuren op plaatsen zoals onder moeren of tussen bouten en moeren waar de omgeving zuur wordt en rijk is aan chloorionen, waardoor zelfonderhoudende corrosiereacties ontstaan. Standaard 316 roestvrijstalen bouten in warm zeewater kunnen putjes ontwikkelen die tot wel 1 millimeter per jaar kunnen groeien. Uit industierapporten blijkt dat bijna de helft van alle mislukkingen van bouten op zee eigenlijk begint met dit soort verborgen corrosie op verbindingspunten. Het toevoegen van molybdeen aan de legering helpt dit probleem te bestrijden, omdat het beschermende molybdaatverbindingen vormt die voorkomen dat chloorionen doordringen en de beschermende laag van het metaal langer intact blijft.

304 vs 316 roestvrijstalen bouten: prestaties, beperkingen en praktische maritieme validatie

De cruciale rol van molybdeen bij het stabiliseren van de passieve laag van 316 roestvrijstalen bouten

Wat 304 en 316 roestvrijstalen bouten echt van elkaar onderscheidt, is de aanwezigheid van molybdeen. Beide soorten bevatten ongeveer 18% chroom en tussen de 8 en 10% nikkel, maar het is het 2 tot 3% molybdeen dat uitsluitend in 316 voorkomt en het grote verschil maakt. Wanneer blootgesteld aan zeewater, combineert dit molybdeen zich met zuurstofmoleculen tot onoplosbare verbindingen die molybdaten worden genoemd. Deze kleine chemische structuren dichten minuscule scheurtjes en oneffenheden in de beschermende chroomoxide laag op het metalen oppervlak af. Door deze extra bescherming kunnen 316 bouten ongeveer driemaal meer corrosieschade door chloriden weerstaan dan standaard 304 bouten wanneer ze in de buurt van de oceaan worden gebruikt. Voor iedereen die werkt met apparatuur die voortdurend in contact komt met zeewater, is het gebruik van 316 kwaliteit niet alleen beter—het is bijna essentieel als we willen dat onze bevestigingsmiddelen meerdere seizoenen meegaan zonder roestproblemen.

Veldonderzoek: 316L roestvrijstalen bouten na 8 jaar in getijdenmilieus (Haven van Rotterdam)

Onderzoekers onderzochten wat er gebeurde met roestvrijstalen bouten die acht jaar lang in de getijdegebieden van de Haven van Rotterdam waren geplaatst. De 316L-bouten, die een lager koolstofgehalte hebben om problemen tijdens de productie te voorkomen, vertoonden zeer weinig putcorrosie (minder dan 0,1 mm diep), ondanks dat ze voortdurend wisselden tussen onderdompeling en blootstelling aan lucht. In de buurt geplaatste 304-bouten daarentegen leden zware spleetcorrosie precies daar waar ze contact maakten met ringen, met materiaalverlies van ruim 0,8 mm op plaatsen met hoge spanning. Bij nadere inspectie vonden we tekenen van interkristallijne corrosie in de 304-monsters, maar helemaal geen bij de 316L-monsters. Dit laat duidelijk zien: de betere passieve corrosiewerende laag van 316L biedt op lange termijn reële voordelen, met name wanneer zuurstofniveaus schommelen en corrosie hierdoor worden verergerd.

Wanneer standaard 316 niet genoeg is: hoogwaardige roestvrijstalen bouten voor extreme maritieme toepassingen

Super-austenitische (254 SMO, AL-6XN) en duplex (2205, 2507) roestvrijstalen bouten in ontziltingsinstallaties en onderwaterinfrastructuur

Wanneer er wordt gewerkt in zeer agressieve omgevingen zoals ontziltingsinstallaties, onderwater olieplatforms of warm tropisch zeewater, overschrijden de chlorideconcentraties en temperaturen vaak wat standaard RVS 316 aankan. In dergelijke situaties worden problemen zoals putcorrosie en spanningscorrosiebarsten serieuze zorgen, tenzij wordt overgestapt op kwalitatief betere legeringen. Neem bijvoorbeeld superaustenitische kwaliteiten. Materialen zoals 254 SMO en AL-6XN bevatten tussen de 6 en 7,5 procent molybdeen plus stikstof, waardoor ze een Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) van meer dan 40 hebben. Wat betekent dat eigenlijk? Deze materialen presteren betrouwbaar, zelfs bij blootstelling aan chlorideconcentraties tot 100.000 delen per miljoen en temperaturen boven de 60 graden Celsius. Dat is driemaal wat standaard 316-staal aankan. Duplexlegeringen zoals 2205 en 2507 werken op een andere manier doordat ze zowel austeniet- als ferrietstructuren combineren. Deze combinatie maakt ze sterker en bestand tegen spanningscorrosiebarsten in toepassingen op grote waterdiepte. Een goed praktijkvoorbeeld komt uit de Noordzee, waar bouten van 2507 vijftien volledige jaren intact bleven in 'splash zone'-omstandigheden. Standaard 316 bevestigingsmiddelen in dezelfde omgeving begonnen al na vijf jaar tekenen van uitval te vertonen vanwege geleidelijke spleetcorrosie.

Het Juiste Roestvrijstalen Bouten Kiezen: Een Praktisch Beslissingskader voor Maritieme Ingenieurs

Voor maritieme ingenieurs die werken aan echte projecten, is het volstaan met algemene materialen niet langer toereikend. Ze moeten een juist besluitvormingsproces volgen dat gebaseerd is op reële omstandigheden in plaats van giswerk. Laten we beginnen met het bepalen hoe zwaar de omgeving is. Bouten gemaakt van roestvrij staal 316 presteren goed in gebieden die alleen aan lucht zijn blootgesteld, maar wanneer het vochtiger wordt of getijdeninvloed optreedt, moeten ingenieurs overwegen om duplexmaterialen zoals 2205 of 2507 te gebruiken, omdat deze veel beter bestand zijn tegen chloorionen. Vervolgens moet worden gecontroleerd of het materiaal bestand is tegen spanning. Duplexlegeringen hebben volgens onderzoek van ASM International uit vorig jaar ongeveer tweemaal de treksterkte van standaard 316-bouten, wat een groot verschil maakt bij constante beweging en trillingen. En tot slot wil niemand geld uitgeven zonder te weten wat er later wordt bespaard. Super-austenitische bouten zoals 254 SMO kunnen aanvankelijk duurder zijn, maar ze blijven zoveel langer houden in extreme omgevingen, zoals in omgekeerde osmose-installaties, dat de meeste installaties uiteindelijk zo'n 60% besparen op vervangingen op termijn. Het volgen van deze driestapsmethode zorgt ervoor dat alles jarenlang betrouwbaar functioneert, onderhoudskosten laag blijven en dure storingen worden voorkomen die niemand wil behandelen.