Blog Ko Buijs - Roestvast staal in rookgassen

Roestvast staal wordt ook regelmatig gebruikt in installaties waar rookgassen in voorkomen. Ook dan dreigen er allerlei gevaren die in deze blog in het kort worden beschreven. Gassen die vrijkomen door de verbranding van olie, kolen en cokes zullen altijd een zekere hoeveelheid zwavel bevatten. Een bekende term die gebruikt wordt door aantasting van hete gassen die zwavelverbindingen bevatten noemt men ook wel sulfidatie.
Als de verbranding volledig is dan spreekt men over een oxiderend milieu en dat zal resulteren in de vorming van zwaveldioxide. Indien de verbranding onvolledig is, spreekt men van een reducerend milieu en dat zal leiden tot de vorming van zwavelwaterstof.


Door Ko Buijs - Innomet Consultancy BV


Deze zwavelverbindingen kunnen de levensduur van roestvast staal aanmerkelijk inkorten. Omdat zwaveldioxide minder corrosief is dan zwavelwaterstof dient de verbranding bij voorkeur altijd plaats te vinden in een overmaat van lucht. M.a.w. op deze wijze kan men de risico’s op corrosie door zwavelhoudende dampen behoorlijk doen afnemen. Roestvast staal gelegeerd met een hoger chroomgehalte biedt een beduidend betere corrosieweerstand zowel in een oxiderend als in een reducerend milieu. Over het algemeen kunnen ook ferritische chroomstalen aanbevolen worden doch indien er een hogere mechanische belasting optreedt dan zal er bij voorkeur een austenitische kwaliteit toegepast moeten worden omdat dergelijke typen een betere kruipweerstand bieden. Dat geldt dan voornamelijk voor het type AISI316 omdat in deze legering molybdeen aanwezig is. Austenitische typen bevatten echter nikkel en in een reducerende omgeving is de kans dan weer behoorlijk groot dat dit aanwezige nikkel een verbinding aangaat met zwavel dat een relatief laag smeltpunt heeft.


Dit nikkelsulfide kan zich als een gesmolten film om de korrelgrenzen gaan nestelen en het zal duidelijk zijn dat deze verbinding tot grote schade c.q. breuk kan leiden. Deze vorm van degradatie kan zeer snel om zich heen grijpen als de temperatuur van 650°C is bereikt want dat is ongeveer het smeltpunt van nikkelsulfide. Als het zwavelgehalte van rookgassen stijgt, neemt de kans op corrosie van roestvast staal eveneens aanzienlijk toe. Onder dit soort omstandigheden is de corrosievastheid van speciale legeringen zoals legering 825 niet eens veel beter dan die van AISI 316 of van AISI 431. Uitvoerige studies naar de vorming van corrosieve verbindingen zoals waterstofchloride in afvalverbrandingsinstallaties laat zien dat een reactie van chloriden met zwaveltrioxide ketelpijpen sterk doet aantasten. De aanwezigheid van vocht in een milieu van broomchloride verhoogt de corrosiesnelheid van roestvast staal AISI 304 en 316 aanzienlijk. Broom behoort net als chloor, jodium en fluor tot de halogenen en dat zijn corrosieve zoutvormers. 


 

‘Metal dusting’ is een uiterst destructieve vorm van corrosie die plaatsvindt wanneer de materialen bloot worden gesteld aan hoog koolhoudende c.q. carboniserende gassen dat zich vooral afspeelt tussen 400 en 800°C. Zowel laag gelegeerd als hoog gelegeerd staal alsmede roestvast staal en nikkellegeringen zijn hier gevoelig voor. Deze corrosievorm uit zich dan doordat een metaal verandert in een stofachtig metaal dat men ook wel poeder noemt. Dit wordt veroorzaakt vanwege het desintegreren van de metaalmatrix door de diffusie van koolstofatomen. Hierdoor vermindert ook het warmtegeleidingsvermogen aanzienlijk waardoor het metaal slecht zijn warmte kwijt kan en dat is ook weer een nadeel. Dergelijke metalen verliezen hun sterkte en slechts met een lichte tik van een hamer breekt het metaal a.h.w. als glas. Op de afbeelding ziet men een AISI 310 pijp die door ‘metal dusting’ geheel is vergaan. Ook hier was een lichte tik van een metalen staafje genoeg om de pijp a.h.w. in te laten storten. Er zijn echter bepaalde legeringen die hier goed bestand tegen zijn.