Blog

Neden 316 Paslanmaz Çelik Deniz Korozyon Direncinde Üstün Performans Gösterir

316 kalite paslanmaz çelik cıvatalar, içeriğinde yaklaşık %2 ila %3 molibden bulundurdukları için normal 304 versiyonlarına göre daha üstün performans gösterir. Bu ne anlama gelir? Molibden, yüzeydeki krom oksit tabakasını dengede tutarak kloridlere karşı koruma sağlar ve zamanla sinir bozucu oyukların ve çatlakların oluşmasını engeller. Geçen yıl Marine Materials Journal'da yayımlanan bazı araştırmalara göre, tuz spreyleme testlerine maruz bırakıldığında, 316 kaliteden yapılan parçalar standart 304 malzemelerle karşılaştırıldığında üç ila beş kat daha uzun ömürlü olabilir. Bu nedenle mühendisler genellikle su altı kurulumları veya deniz suyunun ekipmanlara düzenli olarak sıçradığı alanlar için 316 kalitesini tercih eder. Çoğu sektör uzmanı, özellikle gelgit ve okyanus koşullarından etkilenen bölgelerde önemli olan bu konuda molibdenin çok önemli bir rol oynadığını, çünkü metalin içine girmeye çalışan can sıkıcı klorür iyonlarını engellediğini her sorana söyler.

Deniz Suyunda Civata Aşınmasını Etkileyen Temel Faktörler

Dört temel unsur, deniz ortamında paslanmaz çelik cıvatalarda korozyonu hızlandırır:

• Klorür konsantrasyonu : Deniz suyu, pasif katmanları delen 19.000–35.000 ppm klorür içerir
• Sıcaklık : Su sıcaklığının her 10°C artışında korozyon hızı iki katına çıkar
• Oksijen seviyeleri : Tamamen daldırılmış cıvatalar, ıslak/kuru döngülerin olduğu gelgit bölgelerindeki cıvatalara göre daha yavaş korozyona uğrar
• Galvanik çiftler : Alüminyum gibi daha az asil metallerle temas, yıkıcı elektrokimyasal hücreler oluşturur

Bu değişkenler özellikle oksijen yenilenmesi ve tuz birikiminin lokal korozyonu artırdığı sıçrama bölgelerinde dinamik olarak etkileşir.

Tuzlu Su Maruziyetinin Paslanmaz Çelik Cıvatalar Üzerindeki Etkisi

Uzun süreli tuzlu su maruziyeti, paslanmaz çelik cıvatalarda iki bozunma mekanizmasını tetikler:

1. Yüzey çöküntü korozyonu : Klorürler, oksit tabakasını lokal olarak delerek alt yüzey boşlukları oluşturur
2. Derinlik Korozyonu dişli bölgelerde biriken su, asidik mikro ortamlar oluşturur

Araştırmalar, önemli pit oluşumundan önce 316 paslanmaz çeliğin ılımlı deniz koşullarında 10–15 yıl dayanabildiğini göstermektedir ve bu süre 304 kaliteler için 3–5 yıldır (Corrosion Science 2023). Düzenli olarak temiz su ile durulama yapmak ve uyumlu yalıtım malzemeleri kullanmak, kullanım ömrünü %30–40 oranında uzatabilir.

Paslanmaz Çelik Kalitelerinin Karşılaştırılması: Neden 316, 304 ve Diğer Alaşımlardan Daha İyi Performans Gösterir

304 ve 316 Paslanmaz Çelik: Deniz Kullanımı İçin Temel Farklılıklar

304 ve 316 paslanmaz çelik cıvatalar arasında karar verirken, denizde korozyona karşı ne kadar iyi direnç gösterdikleri önemlidir. Her iki tür de yaklaşık %18 ila %20 oranında krom ve %8 ila %12 oranında nikel içerir ancak 316'nın özel bir yanı vardır. Molibden ilavesiyle %2 ila %3 molibden eklenir ki bu da bu cıvatalar klorit bakımından zengin ortamlara maruz kaldığında büyük fark yaratır. Geçen yıl AISI'nin yaptığı deniz korozyonu araştırmaları, 316 cıvataların tuzlu su testlerinde 304'ün yaklaşık %30 daha az oyuklandığını ortaya koymuştur. Tuzlu suya yakın çalışan herkes için bu tür bir fark, değiştirme maliyetleri ile uzun vadeli güvenilirlik arasındaki farka dönüşebilir.

Molibdenin Klorid ve Tuzlu Su Direncini Artırma Rolü

Molibden, pasif oksit katmanının stabilitesini artırarak klorür kaynaklı bozulmaya karşı direnci artırır. Molibden içeriğindeki her %1 artış, klorür eşik direncini yaklaşık ~250 ppm kadar artırır ve bu da 316 kalitesini gelgit bölgelerine ve deniz suyu sıçramasına maruz kalan açık deniz yapıları için ideal hale getirir.

Kalite 316 ile Alternatiflerin Kapsamsal ve Mekanik Özellikleri

Denizcilik sınıfı 316 paslanmaz çelik cıvatalar sadece korozyona daha iyi direnç göstermekle kalmaz, aynı zamanda 304 veya 430 ferritik alaşımlar gibi diğer seçeneklere kıyasla yaklaşık 620 MPa veya üzeri çekme mukavemetine ve daha iyi uzama özelliklerine sahiptir. Bu cıvataların sahip olduğu eşsiz ostenitik yapı, sıcaklıklar sürekli değiştiğinde bile stabil kalmasını sağlar ve bu da tuzlu su koşullarında sıkça karşılaştığımız sinir bozucu gerilim korozyon çatlaklarını azaltır. Alan testleri, 316 cıvataların aşınma belirtileri göstermeden önce su altında 15 ila 20 yıl kadar dayanabildiğini gösterirken, standart 304 cıvatalar benzer koşullarda tipik olarak üç kat daha hızlı değiştirilmek zorundadır. Teknelerde veya kıyı yapılarında çalışanlar için bu uzun ömürlülük, zaman içinde bakım maliyetleri açısından büyük fark yaratır.

Denizcilik Sınıfı Paslanmaz Çelik Cıvataları Tanımlayan Özellikler Nelerdir?

Deniz kullanımı için uygun paslanmaz çelik cıvatalar, sert deniz suyu koşullarında dayanacak şekilde üretilmiştir. Bu zorlu ortamlara karşı dayanabilmeleri için üretim sırasında metallerin doğru oranda karıştırılması gerekir. Gerçekten 'deniz sınıfı' sayılabilmesi için genellikle bileşiminin yüzde 16 ile 18 arasında krom ve yaklaşık yüzde 2 ile 3 arasında molibden içermesi gerekir. Molibden kısmı özellikle önemlidir çünkü klorür iyonlarının metal üzerinde oluşturduğu o sinir bozucu oyuklara karşı direnç sağlar. Üretim sonrası bu cıvatalar pasivasyon adı verilen bir işlemden geçirilir. Bu işlem yüzeylerinde koruyucu bir krom oksit kaplaması oluşturur. İlginçtir ki bu katman hafif hasar gördüğünde kendini yenileyebilir ve deniz korozyonu uzmanları bu konuyu yıllar boyunca yayınlanan çeşitli araştırmalarda ayrıntılı olarak ele almışlardır.

Bir cıvatanın 'deniz sınıfı' kabul edilmesini sağlayan özellikler

• Alaşım kompozisyonu : Nikel (yüzde 10–14), sünekliği artırır; mangan ise şekillendirilebilirliği iyileştirir
• SERTİFİKALAR : ASTM A193/A193M veya ISO 3506-2 standartlarına uyum
• Yüzey kalitesi : Çatlak korozyonu riskini en aza indirmek için pürüzsüz yüzey (Ra ≤ 3,2 µm)

Denizcilik sınıfı paslanmaz çelik cıvataların kritik performans özellikleri

1. Gerilme çatlama korozyonuna dayanıklılık : Tuzlu sis testlerinde (ASTM B117) 500 saatten fazla dayanıklılık
2. Mekanik Güç : Gelgit bölgelerinde 5 yıldan fazla süre sonra bile 70.000–100.000 psi çekme mukavemetini korur
3. Galvanik uyumluluk : Galvanik bağlanmayı önlemek için SCE'ye göre elektrokimyasal potansiyel −0,5V ile +0,5V aralığında

Bağımsız malzeme analiz raporları, 316 kalite denizcilik cıvatalarının on yıllık deniz suyu maruziyetinin ardından orijinal kesme mukavemetlerinin %92'sini koruduğunu doğrulamıştır ve standart 304 türlerine kıyasla korozyon direncinde %300 daha iyi performans göstermektedir.

Uygun Malzeme Uyumluluğu ile Galvanik Korozyonun Önlenmesi

Galvanik korozyonun farklı metal birleşimlerinde paslanmaz çelik cıvataları nasıl etkilediği

Tekne parçalarında alüminyum veya karbon çelik gibi diğer metallerle birlikte kullanılan paslanmaz çelik cıvatalar, genellikle metalleri oldukça hızlı bir şekilde aşındıran galvanik korozyon sorunlarına yol açar. Bu olayın temelinde, farklı elektriksel özelliklere sahip metaller, bunların birbiriyle doğrudan temas etmesi ve deniz suyu gibi iletken bir sıvının bulunması şeklinde üç ana faktör bir araya gelir. Oluşan durumda paslanmaz çelik, mühendislerin katot dediği yapıya dönüşür ve bu da etrafındaki daha az asil metallerin korozyon hızını artırır. Araştırmalar, 316 paslanmaz çelik bağlantı elemanlarının yakınında bulunan alüminyum parçaların sürekli su altına maruz kaldığında tek başına olduklarında gösterdiklerinden 3 ila 5 kat daha hızlı aşınma belirtileri gösterebileceğini ortaya koymuştur. Dalgaların sürekli tuzlu suyu yüzeylere püskürttüğü bölgelerde durum daha da kötüleşir çünkü sürekli ıslandıkça sisteme taze elektrolit malzemesi eklenmeye devam eder.

Deniz ortamlarında elektrokimyasal degradasyonu önleme konusunda en iyi uygulamalar

Tuzlu su uygulamalarında galvanik korozyonu azaltmak için:

• Galvanik seriye göre birbirine 0.15V içinde olan metaller seçin , sektör kurallarının önerdiği gibi
• Dielektrik bariyerler uygulayın farklı metaller arasında naylon rondelalar veya PTFE bandı gibi
• Kontrollü korozyon yolları oluşturmak için feda edilebilir bileşenlerde çinko oranı yüksek kaplamalar kullanın fedakar bileşenlerde kontrollü korozyon yolları oluşturmak için
• Montajları tuzlu suyunik birikebileceği aralıkları önlemek üzere tasarlayın tuzlu suyun birikabileceği aralıkları önlemek için
• Katodik koruma sistemlerini uygula kritik deniz yapıları için

Proaktif malzeme eşleştirme, elektrokimyasal uyumluluk testlerine dayanarak yönetilmeyen kombinasyonlara kıyasla korozyon oranlarını %85'e varan düzeyde azaltır.

Denizde Paslanmaz Çelik Cıvataların Standartları ve Gerçek Dünya Uygulamaları

İlgili standartlar: Deniz tesisat cıvataları için ISO 3506-1 ve ISO 3506-2

Deniz uygulamaları için paslanmaz çelik cıvatalar, ISO 3506-1 ve ISO 3506-2 gereksinimlerini karşılamalıdır. Bu uluslararası standartlar, paslanmaz çeliğin tuzlu su koşulları gibi zorlu ortamlarda kullanılabilir olmasını sağlayan özellikleri belirler. Özellikle 316 kalite, gelgitlerden ve sürekli tuz maruziyetinden kaynaklanan okyanus stresine dayanabilmesi için en az 500 MPa çekme mukavemeti ve yaklaşık %40 uzama oranına sahip olmalıdır. 2023 yılında yapılan gerçek dünya testleri ayrıca ilginç bir şey daha ortaya çıkardı. Bu spesifikasyonlara gerçekten uyan parçaların su altında çok daha uzun süre dayandığı görüldü. Sayılar oldukça etkileyiciydi; beş yıl boyunca deniz suyunda bırakıldığında, bu değerlere sahip olmayan daha ucuz seçeneklere kıyasla %70 daha az arıza görülüyordu. Düşününce mantıklı da aslında. Zamanla tuzlu su, metaller üzerinde oldukça yıkıcıdır.

Tekne inşaatı, rıhtımlar ve açık deniz yapıları uygulamaları

Gemi gövdesi bağlantı elemanları ve açık deniz petrol sondaj kulelerinin gerdirme sistemleri, tuzlu suya sürekli maruz kalındığında hepsi 316 paslanmaz çelik cıvatalara dayanır. Bu cıvatalar, gelgitlerle birlikte yaklaşık 8 ila 10 kN'lık kuvvete tekrar tekrar maruz kalan kıyı şeridindeki iskele makaralarını tutar. Daha derinlere inildiğinde ise, deniz mühendisleri de 200 metrenin altındaki ciddi su basınçlarında denizaltı boru hatlarını birbirine bağlarken bu cıvatalara güvenir. Pasifleştirme işleminden doğru şekilde geçirildiğinde, 316 cıvatalar, normal 304 paslanmaz çelik seçeneklerine kıyasla deniz suyundaki kloridlere karşı delinmeye karşı yaklaşık 12 ila 15 kat daha iyi direnç gösterir. Açık denizde, aşınmış donanımı değiştirmenin binlerce dolar maliyeti olabilir ve işlemleri günlerce aksatabilir; bu nedenle bu düzeyde koruma büyük önem taşır.