آیا فولاد آلیاژی در آب زنگ می زند؟ رفتار خوردگی توضیح داده شده است

آیا فولاد آلیاژی در آب زنگ می زند؟

بستگی به آلیاژ دارد. کلمه آلیاژ به سادگی به معنای فلز ساخته شده از دو یا چند عنصر است، بنابراین فولاد کربن، فولاد کم آلیاژ، فولاد ضد زنگ و آلیاژ مس را به طور یکسان پوشش می دهد و رفتار آنها در آب بسیار متفاوت است. فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ، مانند Q235B یا A106 درجه B که برای لوله های جوش داده شده استفاده می شود، عمدتا آهن هستند و در آب زنگ می زنند، زیرا آهن با اکسیژن محلول واکنش می دهد و اکسید آهن هیدراته ایجاد می کند. فولاد ضد زنگ حاوی حداقل حدود 10.5 درصد کروم است و یک لایه نازک اکسید کروم غیر فعال را تشکیل می دهد که تا زمانی که فیلم دست نخورده بماند در برابر زنگ زدگی مقاومت می کند. عوامل تعیین کننده محتوای آلیاژ فولاد و تهاجمی بودن آب است، نه کلمه آلیاژ روی برچسب.

چرا برخی از آلیاژها در برابر آب مقاومت می کنند و برخی دیگر نه؟

خوردگی در آب یک فرآیند الکتروشیمیایی است. سطح فولاد یون های آهن را در مکان های آندی آزاد می کند، اکسیژن در مکان های کاتدی الکترون ها را مصرف می کند و اکسید حاصله زنگ می زند. هر چیزی که هر یک از واکنش ها را کند کند، خوردگی را کند می کند.

کروم: بالای حدود 10.5 درصد در محلول جامد، یک لایه غیرفعال تشکیل می دهد و سرعت خوردگی به شدت کاهش می یابد. این اساس هر فولاد ضد زنگ است.

مولیبدن: مقاومت در برابر حفره شدن در آب حاوی کلرید را بهبود می بخشد، به همین دلیل است که 316L در آب های کلردار یا شور بهتر از 304 است.

نیکل: ساختار آستنیتی را تثبیت می کند و چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی عمومی را بهبود می بخشد.

پوشش های روی یا آلومینیوم: به عنوان یک مانع و به عنوان یک آند قربانی عمل می کنند، بنابراین فولاد حتی در جایی که پوشش خراشیده می شود محافظت می شود.

کربن: استحکام و سختی را افزایش می دهد اما هیچ مزیت خوردگی ندارد و کربن بالاتر جوش پذیری و چقرمگی را کاهش می دهد.

مواد لوله در سرویس آب

شیمی آب، دما و جریان

همین فولاد می تواند چندین دهه در یک آب دوام بیاورد و در آب دیگر در چند ماه از کار بیفتد. محتوای کلرید باعث ایجاد حفره در فولاد ضد زنگ می شود. اکسیژن محلول باعث خوردگی فولاد کربنی می شود، بنابراین آب هوادهی شده بسیار کمتر از آب گازدار تهاجمی است. دما بیشتر سرعت واکنش را افزایش می دهد و حلالیت اکسیژن را کاهش می دهد، به همین دلیل است که مدارهای آب گرم اغلب تهاجمی تر از مدارهای سرد هستند. PH پایین و دی اکسید کربن محلول به پوشش های گالوانیزه حمله کرده و روی را مصرف می کند. شرایط راکد باعث خوردگی شکاف و حمله به زیر رسوبات می شود، در حالی که سرعت جریان بالا باعث خوردگی فرسایشی، به ویژه در آلیاژهای مس و لوله های پوشش داده شده می شود. سرعت بسیار کم نیز به همان اندازه مضر است، زیرا به رسوبات اجازه می دهد شکاف هایی روی دیوار ایجاد کنند.

راهنمای انتخاب و حفاظت

برای آب سرد و گرم شهری معمولی، از فولاد کربنی گالوانیزه یا روکش شده، مس یا یک سیستم پلاستیکی تایید شده استفاده می شود و انتخاب از کیفیت آب و کدهای لوله کشی محلی پیروی می کند.

برای آب خنک کننده صنعتی و شبکه های آب آتش نشانی، لوله فولادی کربنی پوشش داده شده با اتصالات محافظت شده معمولا راه حل اقتصادی است.

برای آب غیر معدنی و با خلوص بالا، ضد زنگ یا ضد زنگ دوبلکس ترجیح داده می شود، زیرا آب خالص بسیار نرم می تواند به طرز شگفت انگیزی به فولاد کربنی تهاجمی باشد.

برای هر سیستمی که مرطوب و رنگ نشده باقی می ماند، ماده را بر اساس محتوای کلرید، دما و سطح اکسیژن به جای کلمه آلیاژ انتخاب کنید.

همیشه از انتهای بریده شده، رزوه ها و جوش ها محافظت کنید، زیرا این مکان ها محل شروع خوردگی هستند.

سوالات متداول

س: آیا فولاد آلیاژی در آب زنگ می زند؟
بله. فولادهای کم آلیاژ مانند 16Mo3 یا 13CrMo4-5 برای استحکام در دمای بالا، نه برای مقاومت در برابر آب، آلیاژ می شوند و مانند فولاد کربنی در آب زنگ می زنند. فقط آلیاژهایی با کروم کافی، مانند فولاد ضد زنگ، در برابر زنگ زدگی در آب مقاومت می کنند.

س: چرا فولاد ضد زنگ در آب زنگ نمی زند؟
فولاد ضد زنگ حاوی حداقل 10.5٪ کروم است که یک لایه اکسید کروم غیرفعال را روی سطح تشکیل می دهد. فیلم در صورت خراشیدگی اصلاح می شود، بنابراین تا زمانی که فیلم توسط کلریدها یا آلودگی سطحی شکسته نشود، فولاد روشن می ماند.

س: آیا لوله فولادی ضد زنگ همیشه بهترین انتخاب در آب است؟
خیر. گریدهای آستنیتی ممکن است در آبهای کلردار یا شور دچار حفره شوند، و در شرایط تهاجمی به آلیاژ ضد زنگ دوبلکس یا بالاتر نیاز است. فولاد کربنی پوشش داده شده اغلب انتخاب اقتصادی بهتری در آب تصفیه شده است.

س: آیا لوله گالوانیزه در آب زنگ می زند؟
بله، اما آهسته تر. پوشش روی برای محافظت از فولاد خود را قربانی می کند و به تدریج مصرف می شود. در آب نرم، اسیدی یا با کلرید بالا، سریعتر مصرف می شود و پس از از بین رفتن پوشش، لوله شروع به زنگ زدن می کند.

س: کدام فلز برای لوله آب آشامیدنی بهتر است؟
انتخاب به کیفیت آب محلی و کدهای لوله کشی بستگی دارد و راه حل های رایج شامل فولاد گالوانیزه، فولاد ضد زنگ، مس و پلاستیک های تایید شده است. آنچه مهم است این است که مواد برای سرویس قابل شرب تایید شده باشد و اتصالات و انتهای بریده شده محافظت شوند.

س: آیا کربن بیشتر فولاد را در برابر خوردگی مقاوم تر می کند؟
نه. کربن استحکام و سختی را افزایش می دهد، اما هیچ حفاظتی در برابر خوردگی ایجاد نمی کند. مقاومت در برابر خوردگی در فولاد از کروم و سایر عناصر آلیاژی یا از پوششی مانند روی ناشی می شود.