مقدمه:
ورق استیل را می توان بر اساس ترکیب آن به انواع مختلفی طبقه بندی کرد. ورق استیل نوع 304 پرمصرف ترین نوع ورق استیل آستنیتی است که عمدتاً از آهن، کروم، نیکل و منگنز تشکیل شده است. عناصر غیر آهنی بیشتر برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و حرارت به ورق استیل اضافه می شوند.
عناصر آلیاژی به ویژه، کروم، که بیش از 11 درصد از ورق استیل نوع 304 را تشکیل می دهد، مسئول تشکیل لایه های غیرفعال است که محافظت قابل توجهی در برابر خوردگی ایجاد می کند. علاوه بر این، در حضور اکسیژن، کروم قادر به ترمیم این لایه های غیرفعال است.
خواص ورق استیل:
به طور کلی، ورق استیل نوع 304 استحکام مکانیکی عالی، شکل پذیری بالا، و خوردگی بالا و مقاومت در برابر حرارت را نشان می دهد که آن را بسیار متنوع می کند. با توجه به این تطبیق پذیری، ورق استیل در صنایع مربوط به معادن، فرآوری نفت، فرآوری فلزات، مهندسی هسته ای، ساخت و ساز زیر آب و تولید مواد افزودنی استفاده می شود. با این حال، همه این کاربردها به درجاتی از جوشکاری نیاز دارند که مقاومت به خوردگی ورق استیل را کاهش می دهد.
خوردگی ورق استیل 304:
اگرچه ورق استیل نوع 304 به طور کلی در برابر خوردگی مقاوم است، اما گاهی اوقات مستعد خوردگی موضعی در محیط های کلریدی است. سوراخ شدن، خوردگی بین دانه ای و ترک خوردگی تنشی (SCC) می تواند در چنین شرایطی رخ دهد. جوشکاری ورق استیل به دلیل تغییرات متالورژیکی و ریزساختاری و تنش مکانیکی ناشی از این فرآیند، آن را نسبت به خوردگی حساس‌تر می‌کند.
فاز ریزساختاری ورق استیل نوع 304 معمولاً آستنیت است. با این حال، فرآیند گرمایش و سرمایش سریع درگیر در جوشکاری باعث می‌شود که فاز از آستنیت به دلتا فریت تغییر کند، همانطور که در مقالات مختلف گزارش شده است.
علاوه بر این، جوشکاری قوس الکتریکی، رایج‌ترین شکل جوشکاری، با رسوب کاربیدهای کروم در امتداد مرزهای دانه در مناطق تحت تأثیر حرارت (HAZ) باعث درشت شدن دانه‌ها و حساس شدن می‌شود. رسوب کاربید کروم منجر به تخلیه کروم گردیده که در نهایت مقاومت به خوردگی ورق استیل را کاهش می دهد. علاوه بر این، SCC می تواند از تنش مکانیکی ناشی از جوشکاری و هر گونه پردازش اضافی ایجاد شود.
فرآیندهای کاهش خوردگی ورق استیل 304:
برای رفع مشکل خوردگی ورق استیل 304 در حال حاضر اقدامات متعددی انجام شده است. عملیات حرارتی همراه با کوئنچ آب به طور گسترده ای برای جلوگیری از حساس شدن و شکنندگی فاز سیگما استفاده می شود. علاوه بر این، آلیاژهای کم کربن یا درجه تثبیت شده نیز می توانند برای کاهش حساسیت استفاده شوند. با این وجود، این روش ها به استفاده از تجهیزات پیچیده در دماهای فوق العاده بالا نیاز دارند و انجام آنها پرهزینه است.
اخیراً مطالعات کمی برای افزایش مقاومت به خوردگی ورق استیل بدون استفاده از روش‌های ذکر شده انجام شده است. در یک مطالعه تحقیقاتی، پوشش مبتنی بر پلی پیرول (PPA) حاوی پودر کربن عاملدار پلی‌داپامین (C-PDA) استفاده شد، در حالی که، در مطالعه دیگری، پوشش اکسید گرافن (GO) اعمال شد. این مطالعات بینش خوبی در مورد چگونگی استفاده از پوشش برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی ورق استیل ارائه کردند.
در تحقیقات اخیر، یک روش ساده برای بهبود مقاومت به خوردگی جوش ورق استیل نوع 304 در محیط کلرید با استفاده از یک فرآیند آنودیزاسیون یک مرحله‌ای پیشنهاد شده است. یک لایه اکسید نانومتخلخل بر روی سطح ورق استیل نوع 304 که تحت عملیات جوشکاری قرار گرفته بود از طریق آنودیزاسیون ساخته شد.
پس از آن، ورق استیل برای از بین بردن فلوئور موجود تحت عملیات حرارتی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که فرآیند آنودیزاسیون همراه با عملیات حرارتی، حفاظت در برابر خوردگی قابل توجهی را برای ورق استیل و مناطق جوشکاری شده فراهم می‌کند. علاوه بر این، روش پیشنهادی دارای مزایای متمایز ساده، ایمن، کم هزینه و همه کاره است که آن را در زمینه های متعدد بسیار امیدوارکننده می کند.
گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی