Corrosie is de vernietiging of aantasting van materialen of hun eigenschappen door omgevingsinvloeden. De meeste corrosie vindt plaats in atmosferische omgevingen, die corrosieve componenten en factoren bevatten zoals zuurstof, vochtigheid, temperatuurschommelingen en verontreinigende stoffen.
Cyclische corrosie is een veelvoorkomende en zeer destructieve vorm van atmosferische corrosie. Deze corrosie op het oppervlak van metalen materialen wordt veroorzaakt door chloride-ionen die in de geoxideerde laag van het metaal aanwezig zijn. Deze ionen dringen door in de beschermende laag van het metaal en veroorzaken een interne elektrochemische reactie. Tegelijkertijd bezitten chloride-ionen een zekere hydratatie-energie, waardoor ze gemakkelijk worden geadsorbeerd in de poriën van het metaaloppervlak. Hierdoor vullen ze scheuren op en vervangen ze de zuurstof in de oxidelaag, waardoor onoplosbare oxiden worden omgezet in oplosbare chloriden. Dit zorgt ervoor dat het oppervlak van een gepassiveerde toestand verandert in een actief oppervlak.
De cyclische corrosietest is een milieutest waarbij voornamelijk cyclische corrosietestapparatuur wordt gebruikt om kunstmatige simulaties van cyclische corrosieomstandigheden te creëren en zo de corrosiebestendigheid van producten of metalen materialen te beoordelen. Er zijn twee categorieën: tests die worden uitgevoerd in een natuurlijke omgeving en tests die een kunstmatige, versnelde simulatie van cyclische corrosieomstandigheden omvatten.
Kunstmatige simulatie van cyclische corrosietests houdt in dat een testapparaat met een bepaald volume – een cyclische corrosietestkamer (zie afbeelding) – in deze ruimte wordt gebruikt om, met behulp van kunstmatige methoden, een cyclische corrosieomgeving te creëren en zo de corrosiebestendigheid van het product te beoordelen.
In vergelijking met de natuurlijke omgeving kan de zoutconcentratie van chloride in een omgeving met cyclische corrosie vele malen of zelfs tientallen keren hoger zijn dan in een algemene natuurlijke omgeving. Hierdoor neemt de corrosiesnelheid sterk toe en wordt de tijd die nodig is om resultaten te verkrijgen bij een cyclische corrosietest aanzienlijk verkort. Zo kan het bijvoorbeeld een jaar duren voordat een productmonster corrodeert in een natuurlijke omgeving, terwijl in een kunstmatig gesimuleerde omgeving met cyclische corrosieomstandigheden al binnen 24 uur vergelijkbare resultaten worden behaald.
Laboratoriumgesimuleerde cyclische corrosie kan worden onderverdeeld in vier categorieën.
(1)Neutrale cyclische corrosietest (NSS-test)Dit is een versnelde corrosietestmethode die als eerste werd ontwikkeld en momenteel het meest wordt gebruikt. Hierbij wordt een 5% natriumchlorideoplossing gebruikt, waarvan de pH-waarde neutraal is (6,5 ~ 7,2), om de oplossing te vernevelen. De testtemperatuur bedraagt 35 ℃ en de vereiste bezinkingssnelheid voor cyclische corrosie ligt tussen 1 en 2 ml/80 cm²/u.
(2)Cyclische corrosietest met azijnzuur (ASS-test)Deze methode is ontwikkeld op basis van de neutrale cyclische corrosietest. Hierbij wordt ijsazijn toegevoegd aan een 5% natriumchlorideoplossing, waardoor de pH-waarde van de oplossing daalt tot ongeveer 3. De oplossing wordt daardoor zuur en de uiteindelijke cyclische corrosie verandert van neutraal naar zuur. De corrosiesnelheid is ongeveer drie keer hoger dan bij de NSS-test.
(3)Koperzout versnelde azijnzuur cyclische corrosietest (CASS-test)Dit is een nieuw ontwikkelde, snelle cyclische corrosietest uit het buitenland. Bij een testtemperatuur van 50 ℃ induceert een zoutoplossing met een kleine hoeveelheid koperzout (koperchloride) sterke corrosie. De corrosiesnelheid is ongeveer 8 keer zo hoog als die van de NSS-test.
(4)Wisselende cyclische corrosietestDit is een uitgebreide cyclische corrosietest, die in feite een neutrale cyclische corrosietest combineert met een test onder constante luchtvochtigheid en temperatuur. De test wordt voornamelijk gebruikt voor holle producten, waarbij de penetratie van een vochtige omgeving ervoor zorgt dat cyclische corrosie niet alleen aan het oppervlak, maar ook in het binnenste van het product optreedt. Het product wordt afwisselend blootgesteld aan cyclische corrosie en een vochtige, warme omgeving, waarna de elektrische en mechanische eigenschappen van het product worden beoordeeld en eventuele veranderingen worden vastgesteld.
De testresultaten van cyclische corrosietesten worden over het algemeen kwalitatief in plaats van kwantitatief weergegeven. Er zijn vier specifieke beoordelingsmethoden.
①beoordelingsmethodeDe verhouding tussen het corrosiegebied en het totale oppervlak, uitgedrukt als percentage, wordt volgens een bepaalde methode in verschillende niveaus ingedeeld, waarbij een bepaald niveau als basis voor een gekwalificeerde beoordeling dient. Deze methode is geschikt voor de evaluatie van vlakke monsters.
②weegmethodeDe methode maakt gebruik van het wegen van het monster vóór en na de corrosietest. Door het gewichtsverlies als gevolg van corrosie te berekenen, kan de corrosiebestendigheid van het monster worden beoordeeld. Deze methode is met name geschikt voor het beoordelen van de corrosiebestendigheid van metalen.
③methode voor het bepalen van het corrosieve uiterlijkHet is een kwalitatieve bepalingsmethode, namelijk de cyclische corrosietest. Hierbij wordt vastgesteld of het product corrosieverschijnselen vertoont. Voor deze methode worden over het algemeen algemene productnormen gebruikt.
④statistische analysemethode voor corrosiegegevensHet biedt mogelijkheden voor het ontwerpen van corrosietests, het analyseren van corrosiegegevens en het bepalen van het betrouwbaarheidsniveau van de methode op basis van die gegevens. Het wordt voornamelijk gebruikt voor statistische corrosieanalyses, en niet specifiek voor de beoordeling van de productkwaliteit.
Cyclische corrosietest van roestvrij staal
De cyclische corrosietest werd begin twintigste eeuw ontwikkeld en is de langst gebruikte corrosietest. De test is populair bij gebruikers van zeer corrosiebestendige materialen en is uitgegroeid tot een universele test. De belangrijkste redenen hiervoor zijn: ① tijdsbesparing; ② lage kosten; ③ geschikt voor het testen van diverse materialen; ④ de resultaten zijn eenvoudig en duidelijk, wat gunstig is voor het oplossen van commerciële geschillen.
In de praktijk is de cyclische corrosietest van roestvrij staal de meest bekende: hoeveel uur kan dit materiaal een cyclische corrosietest doorstaan? Deze vraag zal professionals ongetwijfeld bekend voorkomen.
Materiaalleveranciers gebruiken doorgaanspassiveringbehandeling ofde mate van oppervlaktepolijsting verbeterenenz., om de tijd van de cyclische corrosietest van roestvrij staal te verbeteren. De meest kritische bepalende factor is echter de samenstelling van het roestvrij staal zelf, dat wil zeggen het gehalte aan chroom, molybdeen en nikkel.
Hoe hoger het gehalte van de twee elementen chroom en molybdeen, hoe sterker de corrosiebestendigheid die nodig is om het ontstaan van putcorrosie en spleetcorrosie te voorkomen. Deze corrosiebestendigheid wordt uitgedrukt in termen van de zogenaamdeEquivalent van putcorrosiebestendigheid(PRE) waarde: PRE = %Cr + 3,3 x %Mo.
Hoewel nikkel de weerstand van staal tegen putcorrosie en spleetcorrosie niet verhoogt, kan het de corrosiesnelheid effectief vertragen zodra het corrosieproces is begonnen. Nikkelhoudende austenitische roestvrijstalen presteren daarom doorgaans veel beter in cyclische corrosietests en corroderen veel minder ernstig dan nikkelarme ferritische roestvrijstalen met een vergelijkbare weerstand tegen putcorrosie.
Weetje: Voor standaard 304 ligt de neutrale cyclische corrosietest doorgaans tussen de 48 en 72 uur; voor standaard 316 ligt deze doorgaans tussen de 72 en 120 uur.
Het dient te worden opgemerkt datdeCyclische corrosieDeze test kent grote nadelen bij het testen van de eigenschappen van roestvrij staal.Het chloridegehalte in de cyclische corrosietest is extreem hoog, veel hoger dan in de werkelijke omgeving. Daardoor zal roestvrij staal dat in de praktijk bestand is tegen corrosie bij een zeer laag chloridegehalte, ook corroderen tijdens de cyclische corrosietest.
De cyclische corrosietest verandert het corrosiegedrag van roestvrij staal en kan niet worden beschouwd als een versnelde test of een simulatie-experiment. De resultaten zijn eenzijdig en hebben geen equivalente relatie met de daadwerkelijke prestaties van het roestvrij staal dat uiteindelijk in gebruik wordt genomen.
We kunnen de cyclische corrosietest gebruiken om de corrosiebestendigheid van verschillende soorten roestvrij staal te vergelijken, maar deze test kan het materiaal slechts beoordelen. Bij de selectie van roestvrij staal is de cyclische corrosietest op zichzelf meestal onvoldoende informatie, omdat we onvoldoende inzicht hebben in het verband tussen de testomstandigheden en de daadwerkelijke toepassingsomgeving.
Om dezelfde reden is het niet mogelijk om de levensduur van een product uitsluitend te schatten op basis van de cyclische corrosietest van een roestvaststalen monster.
Daarnaast is het niet mogelijk om verschillende soorten staal met elkaar te vergelijken. Zo kunnen we bijvoorbeeld roestvrij staal niet vergelijken met gecoat koolstofstaal, omdat de corrosiemechanismen van de twee materialen die in de test worden gebruikt, zeer verschillend zijn. De correlatie tussen de testresultaten en de daadwerkelijke omgeving waarin het product uiteindelijk zal worden gebruikt, is dan ook niet hetzelfde.
Geplaatst op: 06-11-2023