Hoe interkristallijne corrosie voorkomen?

Hoe kan interkristallijne corrosie worden voorkomen? Roestvrij staal “L” of “Ti”?

Ondanks zijn naam is roestvrij staal in werkelijkheid niet roestvrij. Kort gezegd is staal ‘roestvrij’ als het voor minstens 10% uit chroom bestaat. Chroom vormt een dunne, continue, transparante en zelfherstellende chroomoxidefilm op het oppervlak die ondoordringbaar is voor zuurstof en oxidatie tegengaat. Dit fenomeen wordt passivering genoemd.

De gevormde film is inert in veel situaties, zoals omgevingssituaties, hoewel passivering door kleine veranderingen in de omstandigheden kan worden vernietigd. Een van de grootste problemen die zich bij austenitisch roestvrij staal kunnen voordoen, is interkristallijne corrosie: Wanneer het staal enige tijd aan hoge temperaturen wordt blootgesteld (tussen 450-800 ⁰C), ontstaan er chroomcarbiden, die neerslaan op de korrelranden en ervoor zorgen dat deze zones minder dan de voor passivering minimaal vereiste 10% chroom bevatten, waardoor ze gevoelig worden voor corrosie. Dit fenomeen wordt “sensibilisatie” genoemd. En als bepaalde omstandigheden zich voordoen (agressieve omgevingen of vloeistoffen, temperatuur, enz.), kan interkristallijne corrosie optreden. Dit temperatuurbereik wordt bijvoorbeeld bereikt en overschreden tijdens het lasproces. Als de daaropvolgende afkoeling traag verloopt, kan er een “gevoelig” gebied achterblijven in de thermisch beïnvloede zone aan beide zijden van elke lasnaad.

Er zijn verschillende manieren om sensibilisatie te bestrijden, waaronder:

Het staal “stabiliseren” met titanium of niobium

Tijdens het afkoelingsproces vormt koolstof Ti- of Nb-carbiden vóór chroomcarbiden, waardoor er voldoende chroompercentages overblijven om de beschermende film te vormen. Deze methode is zeer gebruikelijk in landen als Duitsland, maar kan ook problemen opleveren. Onder bepaalde lasomstandigheden en bij hoge afkoelsnelheden kan bijvoorbeeld een fenomeen optreden dat bekend staat als “meslevensaanval” (knife life attack).

Gebruik van koolstofarme roestvast staalsoorten

Het bijgevoegde TTS-diagram laat voor roestvast staal van het type 304 zien hoe de tijd dat het staal zich in het kritische temperatuurbereik moet bevinden om gevoeligheid te veroorzaken, toeneemt naarmate het koolstofgehalte daalt. In de praktijk is een koolstofgehalte van minder dan 0,03% niet voldoende om carbideprecipitatie te veroorzaken. Dit zijn de staalsoorten met de achtervoegsel “L” (low carbon: 316L, 304L).

Concluderend kunnen we stellen dat de effecten van beide oplossingen vergelijkbaar zijn. Maar als we rekening houden met de andere voordelen van “L”-staalsoorten (lasbaarheid, beschikbaarheid, prijs, enz.), blijkt deze tweede optie in zijn geheel de beste te zijn.

Referenties: Roestvrij staal, Ing. Sergio G. Laufgang; Lassen van staal, Manuel Reina Gómez; www.gewater.com