BLOGG

Hvorfor korrosjonsbestandighet er det avgjørende kriteriet for marine rustfrie bolter

Den elektrokjemiske utfordringen ved eksponering for sjøvann

Saltinnholdet i sjøvann gjør at det virker som en kraftig leder, noe som akselererer nedbrytningen av metaller gjennom elektrokjemiske reaksjoner. Rustfrie stålbolter står overfor en konstant kamp mot sine egne beskyttelseslag, som i utgangspunktet er et tynn lag med kromoksid som normalt forhindrer rust i å spredes jevnt over overflater. Problemer oppstår når mikroskopiske revner lar kloridioner trenge seg gjennom, og danner små elektriske celler på boltens overflate som i praksis omgjør deler av den til positive terminaler i forhold til omkringliggende områder. Industridata viser at korrosjon skjer omtrent 3 til 5 ganger raskere i sjøvannsmiljøer enn i vanlige ferskvannsforhold. Dette betyr at betydelig metalltap skjer ved sårbare steder som bolttrekker og der hodene møter skaftene, og reduserer bæreevnen med omtrent 15 prosent hvert år i kystnære områder utsatt for tidevann. For ingeniører som arbeider med marintekniske konstruksjoner, handler det ikke bare om å velge bedre materialer å bevare disse beskyttelseslagene – det påvirker direkte om hele systemer vil holde sammen under belastning.

Hvordan klorider utløser punktkorrosjon og sprekkekorrosjon i rustfrie stålskruer

Kloridioner initierer lokal korrosjon gjennom en selvvedlikeholdt prosess: de samler seg ved overflatefeil, løser opp kromoksid, og danner sure mikromiljøer som ytterligere bryter ned passivlaget.

Det dannes sprekker på steder som under skiver eller mellom muttere og bolter der miljøet blir surt og mettet med klorider, noe som skaper selvvedlikeholdende korrosjonsreaksjoner. Standard 316 rustfrie stålbolter i varmt sjøvann kan utvikle hull som vokser opptil 1 millimeter per år. Industirapporter indikerer at nesten halvparten av alle feil ved marine bolter faktisk starter med denne typen skjult korrosjon ved tilkoblingspunktene. Å tilsette molybden til legeringen hjelper på problemet, fordi det danner beskyttende molybdatforbindelser som hindrer klorider i å trenge gjennom og holder den beskyttende overflaten på metallet intakt i lengre tid.

304 vs 316 rustfrie stålbolter: ytelse, begrensninger og praktisk maritim validering

Molybdens avgjørende rolle for å stabilisere passivlaget på 316 rustfrie stålbolter

Det som virkelig skiller 304 fra 316 rustfrie stålskruer, er tilstedeværelsen av molybden. Begge typene har omtrent 18 % krom og mellom 8 og 10 % nikkel, men det er de 2 til 3 % molybden som kun finnes i 316 som gjør all forskjellen. Når de utsettes for saltvannsmiljøer, kombinerer dette molybdenet seg med oksygenmolekyler og danner uoppløselige forbindelser kalt molybdat. Disse små kjemiske formasjonene tetter egentlig mikroskopiske sprekker og uregelmessigheter i den beskyttende kromoksidlaget på metallets overflate. På grunn av denne ekstra beskyttelsen tåler 316-skruer omtrent tre ganger mer korrosjonsskade fra klorider sammenlignet med vanlige 304-skrue når de brukes nær havet. For enhver som arbeider med utstyr som får konstant kontakt med sjøvann, er det å velge 316-kvalitet ikke bare bedre – det er praktisk talt nødvendig hvis vi vil at utstyret vårt skal vare over flere sesonger uten rostproblemer.

Feltbevis: 316L rustfrie stålskruer etter 8 år i tidevannsmiljø (Rotterdam havn)

Forskere undersøkte hva som skjedde med rustfrie stålskruer plassert i tidevannsområdene av Rotterdam havn over en periode på åtte år. Fastsikringsdelene av type 316L, som har lavere karboninnhold for å unngå problemer under produksjon, viste svært liten gropkorrosjon (mindre enn 0,1 mm dyp) selv om de var kontinuerlig nedsenkede og eksponert for luft. I mellomtiden led skruer av type 304 alvorlig sprekkekorrosjon akkurat der de traff skiver, og mistet over 0,8 mm materiale på steder utsatt for høy belastning. Ved nærmere undersøkelse fant vi tegn på interkrystallinsk korrosjon i disse 304-prøvene, men ingen i det hele tatt i 316L-prøvene. Det vi kan konkludere med er ganske klart: den bedre passivlagbeskyttelsen i 316L gir reelle fordeler over tid, spesielt når oksygnivåene endrer seg kontinuerlig og forverrer korrosjonen.

Når Standard 316 ikke er nok: Høytytende rustfrie stålbolt for ekstreme marin anvendelser

Superaustenittiske (254 SMO, AL-6XN) og duplex (2205, 2507) rustfrie stålbolt i avsaltningsanlegg og undervannsinfrastruktur

Når man har med svært harde forhold å gjøre, som avsaltningsanlegg, undervanns oljeplattformer eller varmt tropisk sjøvann, overstiger kloridnivåene og temperaturene ofte det vanlig 316 rustfritt stål kan takle. I slike situasjoner blir problemer som gropkorrosjon og spenningskorrosjonsrevning alvorlige bekymringer med mindre vi bytter til bedre legeringer. Ta for eksempel superaustenittiske kvaliteter. Materialer som 254 SMO og AL-6XN inneholder mellom 6 og 7,5 prosent molybden sammen med nitrogen, noe som gir dem tall for pittingmotstand (PREN) over 40. Hva betyr dette i praksis? Disse materialene yter pålitelig selv ved eksponering for kloridkonsentrasjoner opp til 100 000 deler per million og temperaturer over 60 grader celsius. Det er tre ganger så mye som standard 316-stål tåler. Duplex-legeringer som 2205 og 2507 fungerer annerledes ved å kombinere både austenitt- og ferrittstrukturer. Denne kombinasjonen gjør dem sterker og mer motstandsdyktige mot spenningskorrosjonsrevning i dypvannsanwendelser. Et godt eksempel fra virkeligheten kommer fra Nordsjøen, der bolter i 2507 holdt seg intakte i femten fulle år under våtsprøytninger. Standard 316-forbindelseselementer i samme miljø begynte å vise tegn på svikt allerede etter fem år på grunn av gradvis sprekkekorrosjonsskade.

Valg av riktig rustfrie bolter: Et praktisk beslutningsrammeverk for marine ingeniører

For sjøingeniører som arbeider med reelle prosjekter, holder det ikke lenger å holde seg til generiske materialer. De må følge en ordentlig beslutningsprosess basert på faktiske forhold i stedet for gjetting. La oss starte med å finne ut hvor krevende miljøet er. Bolter laget av rustfritt stål 316 fungerer bra i områder som kun er eksponert for luft, men når det blir våtere eller tidevannsutsatt, bør ingeniører vurdere duplex-løsninger som 2205 eller 2507, ettersom disse tåler klorider mye bedre. Deretter må man sjekke om materialet tåler spenning. Duplex-legeringer har faktisk omtrent dobbelt så høy strekkfasthet sammenlignet med vanlige 316-bolter, noe som betyr mye når det gjelder konstant bevegelse og vibrasjoner, ifølge forskning fra ASM International i fjor. Og til slutt ønsker ingen å bruke penger oppfront uten å vite hva de sparer senere. Superaustenittiske bolter som 254 SMO kan koste mer i utgangspunktet, men de varer så mye lenger i harde miljøer som de som finnes i anlegg for omvendt osmose at de fleste installasjoner til slutt sparer rundt 60 % på utskiftinger langs veien. Å følge denne trestegsmetoden sikrer at alt fungerer pålitelig i mange år, holder vedlikeholdskostnadene lave og unngår dyre svikt som ingen ønsker å håndtere.