Corrosiebeproeving van roestvast staal Deel 1, 2 en 3
Deel 1, 2 en deel 3,
1 Inleiding
Net als andere materialen behoeft roestvast staal een eigen evaluatie van de mechanische en corrosie eigenschappen om er zeker van te kunnen zijn dat het geschikt is voor een bepaalde toepassing. De mechanische eigenschappen zijn belangrijk omdat ze bepalend zijn voor de mogelijkheid om er wat van te maken en voor het vermogen van een onderdeel om de bedrijfslasten te weerstaan. De mechanische beproeving van roestvast staal is dezelfde als voor elk ander staal met betrekking tot zowel de verwerking als tot de ontwerpspanningen. Corrosiebeproeving is in geval van roestvast staal een veel specialistischer techniek en voor roestvast staal van het opperste belang. Corrosiebeproeving is niet zo gestructureerd als mechanische beproeving. Corrosiebeproeving kan worden onderverdeeld in drie algemene methoden: laboratoriumbeproeving, beproeving in proeffabrieken en beproeving te velde.
2 Doelstellingen
De grote verscheidenheid in corrosietests en methoden voor corrosiebeproevingen is onder meer het gevolg van de verschillende doelstellingen die met corrosiebeproevingen worden nagestreefd. Een indeling van de doelstellingen van corrosiebeproeving in een viertal hoofdgroepen ziet er als volgt uit:
1. Het evalueren en selecteren van materialen voor een specifiek milieu of voor een gegeven toepassing. Een voorbeeld: in het geval er een nieuwe of aangepaste installatie moet worden ontworpen waar nog ervaring mee is opgedaan is het uitvoeren van corrosietests gewenst om geschikte materialen te selecteren. Ook als een productieproces dat wordt gebruikt in combinatie met een vaste installatie wordt gewijzigd, kan een corrosiebeproeving onder de gewijzigde omstandigheden nuttig zijn om te beoordelen of de levensduur van de installatie niet sterk achteruitgaat als gevolg van wijzigingen in de procesvoering.
2. Het beoordelen van nieuw ontwikkelde legeringen om te bepalen voor welke toepassingen deze legeringen geschikt zijn. Dit soort corrosieonderzoek wordt vaak uitgevoerd door ontwikkelingsafdelingen van staalfabrikanten of in opdracht van een verkooporganisatie. De corrosiebestendigheid wordt in verschillende milieus vergeleken met die van gangbare bestaande legeringen waarmee een nieuwe legering moet gaan concurreren.
3. Controle van de corrosieweerstand van het geleverde materiaal of van de corrosiviteit van een bepaald milieu. Het betreft hier vaak gestandaardiseerde corrosietests die ieder afzonderlijk uitsluitsel geven over de kwaliteit van de geleverde legering voor een enkele specifieke toepassing. Een voorbeeld is het testen van de gevoeligheid van austenitisch roestvast staal voor interkristallijne aantasting in een kokende oplossing van salpeterzuur. De invloed van de warmtebehandeling op het corrosiegedrag in salpeterzuur komt hierbij tot uiting. Een ander voorbeeld zijn zoutsproeitesten die uitsluitsel geven over de kwaliteit van een oppervlaktebehandeling of verftype.
4. Bestudering van corrosiemechanismen. Hier worden vaak zeer specialistische technieken gebruikt die een zeer precieze meting mogelijk maken maar tegelijkertijd een nauwlettende beheersing van de verschillende parameters vereisen.
Laboratoriumbeproeving
Zoals de naam al aangeeft worden deze proeven uitgevoerd in het laboratorium, waarbij gebruik wordt gemaakt van kleine maar representatieve monsters en, in het algemeen, van kleine volumes van een bepaalde oplossing. Veel laboratoriumbeproevingen zijn kwalificatieproeven waarbij hetzij gebruik wordt gemaakt van oplossingen die ook in het eigenlijke proces voorkomen, hetzij van een agressievere representatieve oplossing waarmee het mogelijk is om verscheidene typen roestvast staal aan de tand te voelen. Veel laboratoriumbeproevingen zijn door verscheidene technische organisaties gestandaardiseerd. De meest gebruikte zijn de ASTM (American Society for Testing Materials) recommended practices en de NACE (National Association of Corrosion Engineers) methoden. Sommige van de kwalificatie- of screeningproeven kunnen worden afgestemd op specifieke toepassingen van de gebruiker. De eerste stap bij elke laboratoriumbeproeving is het verkrijgen van de juiste identificatie en zoveel mogelijk achtergrondinformatie omtrent het materiaal dat moet worden beproefd, zoals chargenummer, chemische analyse, bewerkingsgeschiedenis, metallografische onderzoeksresultaten, productvorm en vooral de warmtebehandelingstoestand waarin het aangeboden materiaal verkeert. De afmetingen van het monster zijn eveneens van belang. Een groter monster verschaft een representatiever oppervlak. De afmetingen worden echter begrensd door de beproevingsapparatuur en ze worden soms in een specificatie voorgeschreven. Oppervlaktebehandeling van het te exposeren oppervlak is eveneens cruciaal. Er wordt aanbevolen om eenzelfde oppervlaktetoestand te nemen voor de beproeving zoals die ook in bedrijf voorkomt. Afwerking van de randen van het monster is essentieel omdat bekend is dat aantasting van randen sterker is dan aantasting van het oppervlak. Dit kan worden veroorzaakt doordat het centrum van het materiaal in doorsnede meer uitscheidingen en insluitsels bezit, die dan worden blootgesteld aan de corrosieve oplossing. Daarnaast is het zo dat een doorsnede loodrecht op de richting van de textuur (oriëntatierichting van de kristallen als gevolg van bijvoorbeeld walsen) doorgaans heftiger door corrosie zal worden aangetast. Dit verschijnsel veroorzaakt bij een elektrolytische polijstbehandeling soms een onverwachte ruwheid en kan bij corrosiebeproevingen een vertekend beeld opleveren als naderhand de gewichtsafname wordt bepaald. Soms wordt er een beperking gesteld aan de grootte van het blootgestelde ‘kopse’ oppervlak van een proefstuk. Soms is slijpen noodzakelijk omdat daarmee sommige oppervlakte-effecten zoals ontkoling of verontreiniging kunnen worden verwijderd. Hiervoor wordt schuurpapier met korrel 120 aanbevolen. Chemische reiniging van het metaaloppervlak na preparatie wordt toegepast om deeltjes van vreemde materialen te verwijderen. Ontvetten is de laatste stap voor de beproeving zal plaatsvinden.
Laboratoriumbeproeving
Zoals de naam al aangeeft worden deze proeven uitgevoerd in het laboratorium, waarbij gebruik wordt gemaakt van kleine maar representatieve monsters en, in het algemeen, van kleine volumes van een bepaalde oplossing. Veel laboratoriumbeproevingen zijn kwalificatieproeven waarbij hetzij gebruik wordt gemaakt van oplossingen die ook in het eigenlijke proces voorkomen, hetzij van een agressievere representatieve oplossing waarmee het mogelijk is om verscheidene typen roestvast staal aan de tand te voelen. Veel laboratoriumbeproevingen zijn door verscheidene technische organisaties gestandaardiseerd. De meest gebruikte zijn de ASTM (American Society for Testing Materials) recommended practices en de NACE (National Association of Corrosion Engineers) methoden. Sommige van de kwalificatie- of screeningproeven kunnen worden afgestemd op specifieke toepassingen van de gebruiker. De eerste stap bij elke laboratoriumbeproeving is het verkrijgen van de juiste identificatie en zoveel mogelijk achtergrondinformatie omtrent het materiaal dat moet worden beproefd, zoals chargenummer, chemische analyse, bewerkingsgeschiedenis, metallografische onderzoeksresultaten, productvorm en vooral de warmtebehandelingstoestand waarin het aangeboden materiaal verkeert. De afmetingen van het monster zijn eveneens van belang. Een groter monster verschaft een representatiever oppervlak. De afmetingen worden echter begrensd door de beproevingsapparatuur en ze worden soms in een specificatie voorgeschreven. Oppervlaktebehandeling van het te exposeren oppervlak is eveneens cruciaal. Er wordt aanbevolen om eenzelfde oppervlaktetoestand te nemen voor de beproeving zoals die ook in bedrijf voorkomt. Afwerking van de randen van het monster is essentieel omdat bekend is dat aantasting van randen sterker is dan aantasting van het oppervlak. Dit kan worden veroorzaakt doordat het centrum van het materiaal in doorsnede meer uitscheidingen en insluitsels bezit, die dan worden blootgesteld aan de corrosieve oplossing. Daarnaast is het zo dat een doorsnede loodrecht op de richting van de textuur (oriëntatierichting van de kristallen als gevolg van bijvoorbeeld walsen) doorgaans heftiger door corrosie zal worden aangetast. Dit verschijnsel veroorzaakt bij een elektrolytische polijstbehandeling soms een onverwachte ruwheid en kan bij corrosiebeproevingen een vertekend beeld opleveren als naderhand de gewichtsafname wordt bepaald. Soms wordt er een beperking gesteld aan de grootte van het blootgestelde ‘kopse’ oppervlak van een proefstuk. Soms is slijpen noodzakelijk omdat daarmee sommige oppervlakte-effecten zoals ontkoling of verontreiniging kunnen worden verwijderd. Hiervoor wordt schuurpapier met korrel 120 aanbevolen. Chemische reiniging van het metaaloppervlak na preparatie wordt toegepast om deeltjes van vreemde materialen te verwijderen. Ontvetten is de laatste stap voor de beproeving zal plaatsvinden.
Klik hier voor deel 4