Провали ли се неръждаемата стомана? Ръководство за инженер-експерти по идентифицирането на разликата между повреда на материала и приложната повреда

Провали ли се неръждаемата стомана? Ръководство за инженер-експерти по идентифицирането на разликата между повреда на материала и приложната повреда

Когато компоненти от неръждаема стомана се повредят – независимо дали чрез пукване, точкова корозия или катастрофално разрушаване, първият въпрос е: дали е виновен материалът или приложението? Като инженер-експерт, разграничаването на тези причини е критично за определянето на отговорността, предотвратяването на повторения и избора на бъдещи материали. Ето структурирана методология за установяване на основната причина.

? 1. Първоначална оценка на аварията: Документиране на местопроизшествието

Запазване на доказателствата

• Снимайте местопроизшествието от няколко ъгъла, включително общи и детайлни снимки на повърхностите на разрушаване.

• Отбележете условията на околната среда: температура, pH, концентрация на хлориди и излагане на химикали.

• Запишете оперативните натоварвания: статично натоварване, циклично натоварване или термично циклиране.

Събиране на проби

• Извличайте внимателно повредените компоненти, за да не повредите повърхностите на разрушаване.

• Съберете съседни неповлияни материали за сравнение.

⚠️ 2. Чести начини на повреждане на неръждаема стомана

A. Повреди въз основа на материала

Те произтичат от вродени дефекти в самия стомана.

1. Неправилен избор на клас

   • Пример : Използване на 304 в среди с високо съдържание на хлориди, където е необходим 316.

   • Доказателства : Равномерно точково корозиране или корозиране в процепи в агресивна среда.

2. Металургични дефекти

   • Включвания : Сярните или оксидни върхове действат като концентратори на напрежение.

     • Доказателства : Сканиращата електронна микроскопия (SEM) разкрива MnS нишки в точките на зачеване на пукнатини.

   • Ембрикост на сигма фаза : Утайване в дуплексни класове (напр. 2205) поради неправилна термична обработка.

     • Доказателства : Губене на ударна вязкост (тестове по Шарпи), междукристално разрушване.

3. Контрафактни или неправилно маркирани материали

   • Пример : 304 продаван като 316.

   • Доказателства : Анализ чрез РФ показва ниско съдържание на Мо (по-малко от 2,1% за 316).

Б. Повреди, зависещи от приложението

Те се получават в резултат на външни фактори, независещи от качеството на материала.

1. Корозионно напречно разтваряне (SCC)

   • Причини : Комбинирано налягане + хлориди + температура.

   • Доказателства : Разклонени пукнатини при микроскопско наблюдение (типични за хлоридно SCC).

2. Галванична корозия

   • Причини : Съединяване на неръждаема стомана с по-аноден метал (например въглеродна стомана) в електролити.

   • Доказателства : Локализирана корозия в контактните точки.

3. Некачествено производство

   • Заваръчни дефекти :

     • Липса на продухване (захаруване от вътрешната страна).

     • Топлинни оттенъци (оксидна кора), които не са премахнати, създавайки зони с намалено съдържание на хром.

   • Хладна обработка : Индуцира остатъчни напрежения, които стимулират SCC.

4. Недостатъчно поддръжка

   • Пример : Загрязняване с желязо от инструменти от въглеродна стомана, които не са почистени, водейки до ямична корозия.

? 3. Техники за съдебно-технически разследвания

Визуален и микроскопичен преглед

• Стерео микроскопия : Определяне типа на разрушване (пластично срещу крехко).

• СЕМ/ЕDS : Анализ на повърхностите на разрушване за елементен състав (напр. наличие на хлориди).

Проверка на материала

• Рентгенофлуоресцентен пистолет : Проверка на състава на сплавта за секунди.

• Оптична емисионна спектроскопия (OES) : Точна количествена оценка на сплави.

Механични и корозионни изпитвания

• Тестване на твърдост : Високата твърдост може да означава неправилно термично обработка.

• Шарпи V-надрез : Оценка на ударната въоръжена сила (ниски стойности предполагат втвърдяване).

• Изпитване по ASTM G48 : Оценка на устойчивостта на пукнатини (ако повредата е свързана с корозия).

Симулационни изпитвания

• Възпроизведете условията на експлоатация (напр. излагане на хлориди при работна температура) върху проби от същата партида.

? 4. Дърво на решенията: Материал срещу приложение

Използвайте тази блок-схема, за да ограничите причините:

1. Стъпка 1: Потвърдете класа на материала

   • Ако рентгенофлуоресцентният анализ показва грешен състав → Отказ на материала .

   • Ако съставът е коректен → Продължете към стъпка 2.

2. Стъпка 2: Проверете повърхността на чупене

   • При наличие на пластично деформиране (дъмплинг) → Претоварване (приложение).

   • При междузърнесто напукване → Проверете за сенсибилизация (материал) или напукване от корозионно напрежение (приложение).

   • При наличие на точкови корозионни петна → Проверете за хлориди (приложение) или въвличания (материал).

3. Стъпка 3: Проверете историята на производството

   • Ако заварките нямат защитна атмосфера или показват промяна в цвета от нагряване → Провал на приложението .

   • Ако материала е получен в неизправно състояние (напр. пукнат брикет) → Отказ на материала .

️ 5. Пример за случай: Провален вал на помпа от неръждаема стомана

• Запад : Вал 316L в морско приложение се е счупил след 6 месеца.

• Разследване :

  • XRF потвърди правилна химия (Mo = 2.5%).

  • SEM разкри следи от умора, започващи от ямка.

  • EDS откри високо съдържание на хлориди в ямката.

• Основна причина : Провал на приложението . Хлоридите от морската вода са се концентрирали под отлагания, което е довело до ямки и иницииране на уморни пукнатини.

• Закача : Препроектиране, за да се избягват застои; модернизация до дуплекс 2205 за по-добра устойчивост на ямки.

✅ 6. Стратегии за предотвратяване

Поради дефекти в материала

• Източник от производители с ISO 9001 сертификат.

• Изисквайте тестови отчети от производителя (MTRs) за всяка партида.

• Извършвайте входен контрол (XRF, тестове за твърдост).

Поради неуспешно приложение

• Провеждайте оценка на риска от корозия преди избора на материала.

• Следвайте ASTM A380/A967 за пасивация и изработване.

• Обучавайте заварчиците по специфични процедури за неръждаема стомана (напр. използване на газ за продуване).

? Заключение: Систематичният подход печели

Неуспехите рядко са черно-бели. Често дефекти в материала и грешки в приложението взаимодействат. Като комбинирате строг анализ и индустриални стандарти, можете да откриете причината и да приложите ефективни корекции.

Професионален съвет : Поддържайте база данни с неизправности — документирането на разследвания ускорява идните диагнози и помага при преговорите по искове за отговорност.