สแตนเลสก็เกิด Corrosion ได้
เหล็กกล้าไร้สนิมสามารถป้องกันการเกิดการกัดกร่อนได้ จากการมีชั้นฟิล์มของโครเมียมออกไซด์ แต่ในหลายกรณีศึกษาพบว่าเหล็กกล้าไร้สนิมโดยเฉพาะเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทไนต์ สามารถเกิดความเสียหายในรูปแบบของการกัดกร่อนที่เรียกกันว่า Intergranular Corrosion (ตามรูปที่ 1.)
โครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิมนั้นจะประกอบด้วยเกรนหลายเกรนมาต่อกัน โดยบริเวณรอยต่อของแต่ละเกรนที่เรียกว่า “Grain Boundaries” หรือ ขอบเกรน จะสามารถเกิดพฤติกรรมของ Intergranular Corrosion ได้ เนื่องจากการพร่องของปริมาณโครเมียม (<12% Cr) ซึ่งการเกิดการพร่องของโครเมียมบริเวณขอบเกรนในเหล็กกล้าไร้สนิมนี้ เราเรียกว่า “Sensitization”
อะไรคือ “Sensitization”
“Sensitization” คือการตกตะกอนของโครเมียมบริเวณขอบเกรนโดยส่วนใหญ่จะเป็นการตกตะกอนในรูปคาร์ไบด์ Cr23C6 (ตามรูปที่ 2.)
ซึ่งการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์มักพบในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทไนต์ ที่ใช้งานในช่วงอุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส ถึง 815 องศาเซลเซียส และสามารถพบที่บริเวณแนวเชื่อม (ตามรูปที่ 3.)
การเกิดการตกตะกอนของโครเมียมส่งผลให้บริเวณขอบเกรนเกิดการพร่องของปริมาณโครเมียม ส่งผลให้บริเวณดังกล่าวมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนลดลง
วิธีการป้องกันและตรวจวัด
การควบคุมและลดความเสี่ยงของการเกิด Intergranular Corrosion ทำได้โดยการลดปริมาณการเกิด Sensitization มีวิธีหลักๆอยู่ 3 วิธี
1.การทำ Solution Annealing คือการอบเหล็กกล้าไร้สนิมที่อุณหภูมิ 1,000 องศาเซลเซียส ถึง 1150 องศาเซลเซียส ขึ้นกับเกรดของเหล็กกล้าไร้สนิม และทำการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ซึ่งการทำ Solution Annealing เป็นวิธีการที่ทำได้ยากในหน้างาน
2.เลือกใช้วัสดุที่เป็น L เกรด (Low Carbon) เพื่อลดการเกิด Sensitize ที่แนวเชื่อม
3.เลือกใช้วัสดุที่เป็น Stabilization Grade เช่น เกรด 321 , 347 ที่ทำการเพิ่มธาตุ Ti, Nb ซึ่งจะช่วยลดการเกิดโครเมียมคาร์ไบด์ได้
วิธีการตรวจวัดปริมาณ Sensitization และ Monitor การเกิด Sensitization ทำได้ 2 วิธี ได้แก่
1.การทำ Laboratory Testing ตาม ASTM A262
2.การทำ DOS (Degree of Sensitization) Testing โดยวิธีการ Double Loop Electrochemical Potentiokinetic Reactivation ซึ่งวิธีการนี้สามารถตรวจสอบได้ที่หน้างาน
Case Study #1
ท่อวัสดุจากสแตนเลสสตีล เกรด 304H ในอุปกรณ์ Cracking Furnace ใช้งานที่อุณหภูมิประมาณ 700 องศาเซลเซียส เกิดการแตกร้าวขึ้น ซึ่งก่อให้เกิดการสูญเสียโอกาสในการผลิตมากกว่า 1 ล้านบาทต่อวัน
จากการนำชิ้นงานที่เกิดความเสียหายเข้าตรวจสอบเพื่อวิเคราะห์หาสาเหตุของความเสียหาย พบว่าชิ้นงานเกิดการแตกร้าวตามขอบเกรน และมีการเกิดโครเมียมคาร์ไบด์ตกตะกอนเป็นจำนวนมากตามขอบเกรน โดยสามารถวัดค่า % Degree of Sensitization ได้มากกว่า 14% ซึ่งส่งผลให้ขอบเกรนของท่อสแตนเลสอ่อนแอลงและเป็นสาเหตุของการแตกร้าว
Case Study #2
ท่อสแตนเลสสตีล เกรด 304 เกิดการแตกร้าวขึ้นบริเวณท่อที่ทำการดัดขึ้นรูป จากการตรวจสอบและหาสาเหตุของการแตกร้าวพบว่า การแตกร้าวเกิดการแตกแบบตามขอบเกรน และจากการตรวจสอบ % Degree of Sensitization พบว่า มีค่าสูงถึง 12%DOS
ทำให้สามารถสรุปได้ว่าสาเหตุของการเกิด %DOS ที่สูงนี้ มาจากการควบคุมการดัดที่ยังไม่ดีเท่าที่ควร จึงทำให้เกิดโครเมียมคาร์ไบด์ตกตะกอนที่ขอบเกรน ส่งผลให้บริเวณขอบเกรนนั้นอ่อนแอลงและส่งผลให้เกิดการแตกร้าวขึ้น
