Çelik inşaatta en yaygın kullanılan mühendislik malzemelerinden biridir, üretme, toplu taşıma, ve altyapı. Popülaritesi gücün birleşiminden geliyor, çok yönlülük, ve çok az malzemenin karşılayabileceği maliyet etkinliği.
Yapısal çerçevelerden köprülerden makine ve boru hatlarına kadar, çelik, modern endüstrinin omurgası olarak hizmet vermeye devam ediyor.
Ancak çelik korozyona karşı dayanıklı değildir. Aslında, Korozyon, bir çelik bileşenin ne kadar süre güvenli kalabileceğini belirleyen en önemli faktörlerden biridir., işlevsel, ve hizmet açısından ekonomik.
Mühendisler için korozyonun net bir şekilde anlaşılması önemlidir, imalatçılar, müteahhitler, ve varlık yöneticileri aynı şekilde.
Çeliğin nasıl paslandığını ne kadar iyi anlarsanız, doğru notu o kadar iyi seçebilirsiniz, doğru koruma sistemi, and the right maintenance strategy.
İşte her çelik kullanıcısının bilmesi gereken yedi önemli nokta.
1. Çelik Doğal Olarak Korozyona Direnmez
Ova karbon çeliği korozyona dayanıklı bir malzeme değildir. Ana bileşeni demirdir, and iron reacts readily with oxygen and moisture.
Atmosfere maruz kaldığında, çelik oksitlenmeye ve pas oluşturmaya başlar, esas olarak hidratlı demir oksitler ve hidroksitlerden oluşur, including hydrated ferric oxide (Fe2O3⋅nH2O), demir oksihidroksit (FeO(AH)) ve ferrik hidroksit (Fe(AH)3).
Bazı metallerde oluşan stabil oksit filmlerin aksine, pas gözeneklidir, zayıf, ve koruyucu olmayan.
Yüzeyi kapatmaz. Yerine, oksijen ve suyun alttaki metale ulaşmaya devam etmesini sağlar.
Sonuç olarak, korozyon yayılmaya devam ediyor, Daha fazla taze çeliğin açığa çıkması ve zamanla malzeme kaybının hızlanması.
Bu nedenle korumasız çeliğin dış mekanda veya ıslak ortamlarda dayanıklı kalacağı varsayılamaz..
Uygun bir kaplama veya korozyon kontrol stratejisi olmadan, korozyon olası değildir; bu doğal bir sonuç.
2. Alaşımlama Korozyon Direncini Büyük Ölçüde Artırabilir
Sade çelik neden savunmasızdır?
Temel çelik esas olarak demirdir, Demir, oksijen ve nem varlığında kimyasal olarak aktiftir.. Bu, alaşımsız veya hafif alaşımlı çeliğin korozyona karşı yerleşik bir korumaya sahip olmadığı anlamına gelir.
Yüzey filmi bozulduğunda, Sıradan çelik üzerinde oluşan pas tabakası gevşek olduğu için korozyon ilerlemeye devam edebilir, gözenekli, ve alt tabakayı çevreden izole edemiyoruz.
Çelik mühendisliğinde alaşım tasarımının bu kadar önemli olmasının temel nedeni budur.. Korozyon direnci yalnızca yüzeyle ilgili bir sorun değildir; metalin iç kimyasıyla başlar.
Alaşım çeliğin davranışını nasıl değiştirir?
Seçilen alaşım elementlerini ekleyerek, Çelik, korozyona yatkın bir malzemeden korozyona dayanıklı bir malzemeye dönüştürülebilir.
Ana fikir, bazı unsurların daha stabil bir yüzey filmi oluşumunu teşvik etmesidir., çeliğin agresif ortamlara karşı direncini artırmak, veya metal kaybına yol açan elektrokimyasal reaksiyonları yavaşlatın.
Alaşımlama her ortamda korozyonu ortadan kaldırmaz, ancak çeliği, yoğun şekilde korunması gereken bir malzemeden, çok daha az bakımla uzun süre dayanabilen bir malzemeye dönüştürebilir.
Krom: paslanmaz çeliğin temeli
Hedef korozyon direnci olduğunda krom en önemli alaşım elementidir.
Çelikte yeterli miktarda krom mevcut olduğunda, çok ince bir tabaka oluşturmak için oksijenle reaksiyona girer, yoğun, ve yüzeyde stabil oksit filmi.
This passive film is the core reason paslanmaz çelik resists rust so effectively.
The film is not just a barrier. It is also self-repairing. Yüzey çizilmiş veya hasar görmüşse, krom hızla oksijenle tekrar reaksiyona girebilir ve koruyucu tabakayı yeniden oluşturabilir.
Bu kendi kendini iyileştirme davranışı, paslanmaz çeliği kullanımdaki karbon çeliğinden temelde farklı kılan şeydir..
Nikel: stabiliteyi ve dayanıklılığı arttırmak
Östenitik yapıyı stabilize etmek ve genel dayanıklılığı artırmak için genellikle paslanmaz çeliğe nikel eklenir., süneklik, ve korozyon davranışı.
Birçok paslanmaz kalitede, nikel, malzemenin çok çeşitli ortamlarda stabil kalmasına yardımcı olur ve şekillendirme sırasında performansı artırır, kaynak, and low-temperature service.
Nickel does not replace chromium’s role. Yerine, çeliğin daha uygun bir mikro yapıyı korumasına yardımcı olarak genel korozyona dayanıklı sistemi güçlendirir.
Molibden: klorürlerdeki direncin güçlendirilmesi
Molibden özellikle deniz atmosferleri gibi klorür içeren ortamlarda değerlidir, seawater exposure, kimyasal işleme, ve tuz açısından zengin endüstriyel ortamlar.
Paslanmaz çeliğin çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı direnç göstermesine yardımcı olur, Yerel olarak gelişebildikleri ve çok az görünür uyarıyla derinlere nüfuz edebildikleri için korozyonun en tehlikeli türleri arasında yer alırlar..
Sıradan paslanmaz çeliğin yeterli olmadığı durumlarda sıklıkla molibden içeren kalitelerin seçilmesinin nedeni budur.. pratikte, Bu unsur genellikle agresif ortamlarda kabul edilebilir ve güvenilmez hizmet arasındaki farkı yaratır..
Diğer yararlı alaşım elementleri
Diğer alaşım elementleri de korozyon direncine ve servis performansına katkıda bulunur:
Manganez alaşım dengesini destekleyebilir ve bazı kalitelerde nikelin yerini almaya yardımcı olabilir.
Azot Bazı paslanmaz çeliklerde mukavemeti arttırabilir ve lokal korozyon direncini arttırabilir.
Silikon yüksek sıcaklık uygulamalarında oksidasyon direncini artırabilir.
Bakır bazı hafif aşındırıcı ortamlarda direnci artırabilir ve bazı özel sınıflarda kullanılır.
Each element plays a different role, but the broader idea is the same: korozyon direnci tasarlandı, not accidental.
Alloying improves, ama bu çeliği yenilmez yapmaz
Yüksek alaşımlı paslanmaz çeliğin bile sınırları vardır. Güçlü asitler, yüksek klorür konsantrasyonları, crevice conditions, poor surface finishing, ve ısıdan etkilenen kaynak bölgelerinin tümü performanstan ödün verebilir.
Alaşımlama direnci artırır, bazen dramatik bir şekilde, ancak nihai sonucu yine de çevre kontrol ediyor.
Bu nedenle malzeme seçimi her zaman servis koşuluna uygun olmalıdır.
İç mekanlarda iyi performans gösteren bir kalite deniz suyunda yetersiz kalabilir, ve deniz suyunda işe yarayan bir kalite, kuvvetli asidik veya bakımı yetersiz bir sistemde yine de başarısız olabilir.
3. Klorür Açısından Zengin Ortamlar Özellikle Agresiftir
Çelik için en zararlı ortamlardan biri klorüre maruz kalmadır.
Tuz spreyi, deniz suyu, buz çözücü tuzlar, ve bazı endüstriyel proses sıvılarının tümü koruyucu oksit filmlere saldırabilir ve lokal korozyonu tetikleyebilir.
Klorür iyonları özellikle tehlikelidir çünkü pasivasyona müdahale ederler ve çukurlaşma ve çatlak korozyonunu teşvik edebilirler..
Instead of causing smooth, düzgün metal kaybı, chlorides often create small, Tespit edilmesi çok daha zor olan ve yapısal bütünlük açısından daha tehlikeli olan derin korozyon bölgeleri.
Sıradan paslanmaz çeliklerin denizcilik veya kıyı hizmetlerinde zorluk yaşamasının nedeni budur, while molybdenum-bearing grades such as 316 genellikle daha iyi klorür direnci için seçilir.
In very severe conditions, paslanmaz çelik bile doğru kaplamayla eşleştirilmelidir, tasarım detayı, ve bakım planı.
4. Kaynaklı Alanlar Çoğunlukla En Savunmasız Alanlardır
Kaynaklı bir bağlantı nadiren etrafındaki ana metalle aynı olur. Kaynak, mikroyapısı değiştirilmiş, ısıdan etkilenen bir bölge oluşturur, artık stres, ve bazen korozyon direncinin azalması.
Paslanmaz çelik, klasik bir sorun duyarlılıktır, krom karbürlerin tane sınırlarına yakın yerlerde oluşabileceği ve pasivasyon için mevcut kromu azaltabileceği yerler.
Bu, kaynaklı bölgeyi tanecikler arası korozyona veya stresli korozyon çatlamasına karşı daha duyarlı hale getirebilir, özellikle ısı girdisi çok yüksekse veya yanlış dolgu malzemesi kullanılıyorsa.
Kaynağın kendisi güçlü olsa bile, yerel korozyon davranışı beklenenden daha zayıf olabilir.
Bu nedenle paslanmaz kaynak sadece birleştirme işlemi değildir.. Dolgu maddesi seçimini dikkate alması gereken kontrollü bir metalurjik süreçtir., ısı girişi, kaynak sonrası temizlik, Ve, ihtiyaç duyulan yerde, kaynak sonrası tedavi.
5. Sıradan Demirden Kaynaklanan Kirlenme Paslanmaz Çeliğe Zarar Verebilir
Paslanmaz çeliğin amaçlandığı gibi performans göstermesi için temiz kalması gerekir. Sıradan karbonlu çelik aletlerle temas, demir parçacıkları, veya kirlenmiş çalışma yüzeyleri, paslanmaz yüzeye serbest demir bulaşabilir.
Bu kirlenme pasif filmi bozabilir ve lokal pas lekeleri veya korozyona yatkın alanlar oluşturabilir.
Bu, iki farklı metal arasındaki galvanik korozyonla aynı şey değildir.; bu bir kirlenme sorunudur.
Kirli takımlarla veya çelik taşlama tozuyla kısa süreli temas bile parçacıkların yüzeyde gömülü kalmasına neden olabilir.
Eğer bu parçacıklar oksitlenirse, paslanmaz çeliğin paslanıyormuş gibi görünmesini sağlarlar, sorun kirlenmeyle başlamış olsa da.
Bu nedenle, paslanmaz imalat sıkı atölye disiplini gerektirir. Özel araçlar, temiz çalışma alanları, ve uygun yüzey temizliği isteğe bağlı değildir; korozyon kontrolünün bir parçasıdırlar.
6. Tekdüze Korozyon Genellikle Lokalize Saldırıdan Daha Az Tehlikelidir
Tüm korozyonlar aynı şekilde davranmaz. Düzgün korozyon, malzemeyi yüzey boyunca az çok eşit bir şekilde temizler, bu genellikle görsel olarak rahatsız edicidir ancak nispeten öngörülebilirdir.
Çünkü hasar etrafa yayılıyor, it is easier to inspect, ölçüm, and manage.
Aksine, Çukurlaşma veya çatlak korozyonu gibi lokal korozyon çok daha ciddi olabilir.
Yüzeyin altında derin bir nüfuz oluştururken yüzeyde küçük görünebilir.
Yapısal veya basınç içeren uygulamalarda, bu tür gizli hasarlar ani arızalara yol açabilir.
Bu, tek başına görünümün riski yargılamak için yeterli olmadığı anlamına gelir.
Korozyon tekdüzeyse ve izleniyorsa paslanmış bir yüzeyin hâlâ zamanı kalmış olabilir, temiz görünümlü paslanmaz bir bileşen, eğer ortam şiddetliyse ve kalite kötü seçilmişse, yine de gizli yerel saldırılara sahip olabilir.
7. Çelik Çoklu Korozyon Kontrol Sistemleriyle Korunabilir
Korozyon kontrolü bir sistemdir, not a single product
Çelik korozyonu tek bir evrensel çözümle yönetilemez.
pratikte, korozyon direnci bir araya getirilerek elde edilir malzeme seçimi, yüzey koruması, design detailing, environmental isolation, and maintenance strategy.
Çeliğin bu kadar yaygın olarak kullanılan bir mühendislik malzemesi olarak kalmasının nedeni budur.: kolayca paslanabilse de, aynı zamanda birçok farklı yolla etkili bir şekilde korunabilir.
En önemli fikir, korozyon korumasının servis ortamıyla eşleştirilmesi gerektiğidir.
A buried pipeline, a marine platform, an indoor machine frame, ve bir gıda işleme tankının hepsinin farklı stratejilere ihtiyacı var. Bir uygulama için işe yarayan şey, başka bir uygulama için verimsiz veya hatta uygun olmayabilir.
Coating systems: ilk ve en yaygın savunma
Kaplama sistemleri karbon çeliğini korumanın en yaygın yoludur. Amaçları çelik yüzeyini oksijenden ayırmaktır., nem, tuz, ve kimyasallar.
Tipik kaplama yolları şunları içerir::
| Protection method | Main principle | Typical advantage | Typical limitation |
| Paint systems | Çelik ve çevre arasında bir bariyer oluşturun | Esnek, ekonomik, yaygın olarak kullanılmış | Can be damaged by impact, aşınma, veya zayıf yüzey hazırlığı |
| Toz kaplama | Termal olarak kürlenen polimer bariyer | Dayanıklı ve görsel olarak temiz | Kontrollü uygulama gerektirir ve çok büyük yapılar için daha az uygundur |
| Galvanizleme | Çinko bariyer ve fedakarlık koruması sağlar | Güçlü dış mekan korozyon performansı | Yüzey görünümü endüstriyeldir; onarım ve rötuş bakıma ihtiyaç duyar |
| Metal spraying / termal sprey | Koruyucu bir metalik katman bırakır | Ağır hizmet için iyi | Daha uzmanlaşmış ve ekipman yoğun |
| Fosfat / dönüşüm kaplamaları | Yüzey durumunu ve boya yapışmasını iyileştirin | Useful as a pretreatment | Genellikle bağımsız bir korozyon çözümü değildir |
Kurban koruması: çeliği korumak için daha aktif bir metal kullanmak
Çelik için en güçlü korozyon kontrol yöntemlerinden biri sacrificial protection.
In this approach, çelikle temasa daha reaktif bir metal yerleştirilir, böylece koruyucu metal önce paslanır.
En iyi bilinen örnek çinko. Çinko demirden daha aktiftir, yani her ikisi de aşındırıcı bir ortama maruz kaldığında, çinko tercihen korozyona uğrama ve çelik alt tabakayı koruma eğilimindedir.
Galvanizlemenin ve birçok çinko bazlı koruma sisteminin arkasındaki prensip budur..
Kaplama çizilse veya hasar görse bile çalışmaya devam etmesi nedeniyle fedakarlık koruması özellikle dış ortamlarda değerlidir.. Bu, onu birçok saha koşulunda tamamen dekoratif bir bariyer kaplamadan daha sağlam kılar..
Katodik koruma: gömülü ve batık çelik için gereklidir
Yeraltı boru hatları için, tanklar, deniz yapıları, ve batık bileşenler, katodik koruma sıklıkla kullanılır.
Bu yöntem çeliğin elektrokimyasal davranışını değiştirerek çeliğin kendisinin korozyon devresinde korunan katot haline gelmesini sağlar..
There are two main forms:
Kurban anot katodik koruma
Çinko gibi daha aktif bir metal, magnezyum, veya çelik yapıya alüminyum eklenir. Anot çelik yerine paslanır.
Etkilenen akım katodik koruma
Harici bir güç kaynağı koruyucu akımı yapıya yönlendirir, katodik hale getirir ve korozyonu bastırır.
Katodik koruma özellikle kaplamanın tek başına yeterli olmadığı büyük yapılar için etkilidir.
In many systems, kaplamalarla birlikte kullanılır, çünkü kaplama mevcut talebi azaltır ve katodik sistem açıkta kalan alanları korur.
Alaşımlama: metalin kendisinde direnç oluşturma
Başka bir korozyon kontrol yöntemi, doğası gereği sade karbon çeliğinden daha dirençli bir alaşım kullanmaktır..
Paslanmaz çelik klasik bir örnektir, ancak hava koşullarına dayanıklı çelikler ve diğer düşük alaşımlı kaliteler aynı zamanda bileşimin korozyon davranışını nasıl değiştirebileceğini de göstermektedir.
Alaşımlama güçlüdür çünkü yalnızca yüzeyi korumaz; malzemenin kendisini değiştirir. Paslanmaz çelik, krom paslanmaya karşı dayanıklı pasif film oluşturur.
Diğer çelik ailelerinde, seçilen ilaveler oksidasyon direncini artırabilir, mukavemet tutma, veya belirli ortamlardaki davranışlar.
Bu, tekrarlanan bakımın zor olduğu veya parçanın zorlu bir ortamda uzun süre hizmet vermesi gerektiği durumlarda alaşımlamayı özellikle faydalı hale getirir..
8. Çözüm
Çelik şimdiye kadar geliştirilen en uyarlanabilir malzemelerden biridir, ancak korozyon birçok ortamda temel sınırlama olmaya devam ediyor. Sade karbon çeliği korunmadığı sürece kolayca paslanır.
Paslanmaz çelik, kendi kendini onaran pasif bir film oluşturarak korozyona karşı direnç gösterir, ancak klorür açısından zengin koşullarda yine de başarısız olabilir, kaynaklı bağlantılarda, veya sıradan demirle kirlendiğinde.
Alınacak en önemli ders, korozyonun tek bir çözümle çözülebilecek tek bir sorun olmadığıdır.. Bu bir malzeme ve çevre etkileşimidir.
İyi korozyon performansı doğru alaşım seçiminden gelir, ses üretim uygulaması, uygun yüzey işlemi, ve hizmet ortamı için doğru koruma sistemi.
Mühendisler ve imalatçılar için, Bu yedi noktayı anlamak, yalnızca bugün işe yarayan çeliği seçmek ile yıllarca güvenilir performans gösteren çeliği seçmek arasındaki farktır..
SSS
Does all steel rust?
Evet, tüm çelikler doğru koşullar altında paslanabilir. Korozyonun hızı ve türü alaşıma ve çevreye bağlıdır.
Paslanmaz çelik paslanmaya karşı dayanıklıdır?
HAYIR. Paslanmaz çelik korozyona dayanıklıdır, korozyona dayanıklı değil.
Kaynak sonrası paslanmaz çelik neden paslanır??
Çünkü kaynak mikro yapıyı değiştirebilir, ısıdan etkilenen bölgede krom kullanılabilirliğini azaltmak, ve artık stresi tanıtın.
Klorür ortamları neden paslanmaz çeliğe zarar verir??
Klorür iyonları koruyucu oksit filmini parçalayabilir ve çukurlaşma ve çatlak saldırısı gibi lokal korozyona neden olabilir..
Karbon çeliğini korumanın en kolay yolu nedir?
Use coatings, galvanizleme, veya çevreye uygun başka bir korozyon koruma sistemi.
