Har rustfrit stål fejlet? En retsingeniørs guide til at identificere materiale versus anvendelsesfejl

Har rustfrit stål fejlet? En retsingeniørs guide til at identificere materiale versus anvendelsesfejl

Når rustfri ståldelene svigter – enten gennem revner, pitting eller katastrofal brud – er det første spørgsmål: Var det materialet eller anvendelsen? Som skadesagkyndig er det afgørende at skelne mellem disse årsager for at fastslå ansvar, forhindre tilbagevendende skader og angive fremtidige materialer. Her er en struktureret metode til at finde årsagen til fejlen.

? 1. Indledende fejlvurdering: Dokumentér skaderne

Bevarel bevismateriale

• Fotografer skadesstedet fra flere vinkler, herunder makro- og nærbilleder af brudfladerne.

• Bemærk miljøforhold: temperatur, pH, chloridkoncentration og kemisk påvirkning.

• Registrer driftsbelastninger: statisk belastning, cyklisk belastning eller termisk cyklus.

Indsamling af prøver

• Fjern de defekte komponenter forsigtigt for ikke at skade brudfladerne.

• Indsamler nabomaterialer, som ikke er påvirket, til sammenligning.

⚠️ 2. Almindelige fejlmodi i rustfrit stål

A. Skader på grund af materiale

Disse skyldes indlysende fejl i stålet selv.

1. Forkert valg af stålkvalitet

   • Eksempel : Brug af 304 i miljøer med højt chloridindhold, hvor 316 kræves.

   • Bevis : Ensartet pitting eller spaltekorrosion i aggressive medier.

2. Metallurgiske fejl

   • INKLUSIONER : Sulfid- eller oxidindeslutninger virker som spændingskoncentratorer.

     • Bevis : Scanningelektronmikroskopi (SEM) afslører MnS-tråde ved revneindledningsteder.

   • Sigmafasebrødighed : Nedbør i duplex-kvaliteter (f.eks. 2205) på grund af forkert varmebehandling.

     • Bevis : Tab af slagstyrke (Charpy-test), interkristalinsk brud.

3. Falsk eller forkert mærket materiale

   • Eksempel : 304 solgt som 316.

   • Bevis : Røntgenfluorescensanalyse viser lav Mo-indhold (<2,1 % for 316).

B. Fejl baseret på anvendelse

Disse skyldes eksterne faktorer, der ikke er relateret til materialets kvalitet.

1. Spændingskorrosionsrevner (SCC)

   • Forårsage : Kombineret trækkraft + chlorider + temperatur.

   • Bevis : Gaffelrevner under mikroskop (typisk for chlorid-SCC).

2. Galvanisk korrosion

   • Forårsage : Kombinering af rustfrit stål med et mere anodisk metal (f.eks. kulstofstål) i elektrolytter.

   • Bevis : Lokaliseret korrosion ved kontaktflader.

3. Dårlig Fremstilling

   • Svejsedefekter :

     • Manglende rensning (sukkerdannelse på bagsiden).

     • Varmefarvning (oxidhinde) ikke fjernet, hvilket skaber områder med reduceret chrom.

   • Koldbearbejdning : Inducerer restspændinger, som fremmer spændingskorrosion (SCC).

4. Utilstrækkelig Vedligeholdelse

   • Eksempel : Jernforurening fra kulstålsværktøj, ikke rengjort, hvilket fører til pukkelkorrosion.

? 3. Reteknologiske Undersøgelsesmetoder

Visuel og Mikroskopisk Undersøgelse

• Stereo-mikroskopi : Identificer brudtype (sej vs. skrøbelig).

• SEM/EDS : Analyser brudydersider for elementammensætning (f.eks. kloridforekomst).

Materialeverifikation

• XRF-pistol : Verificer legeringssammensætning på sekunder.

• Optisk emissionsspektroskopi (OES) : Præcis kvantificering af legeringer.

Mekanisk og korrosionsprøvning

• Hårdhedstest : Høj hårdhed kan indikere forkert varmebehandling.

• Charpy V-Notch : Vurder stødsejhed (lav værdi antyder skrøbeliggørelse).

• ASTM G48-test : Vurder pittingmodstand (hvis fejlen skyldes korrosion).

Simuleringsprøver

• Reproducerer driftsforhold (f.eks. chloridpåvirkning ved driftstemperatur) på prøver fra samme parti.

? 4. Beslutningstræ: Materiale vs. anvendelse

Brug dette arbejdsskema til at indsnævre årsagerne:

1. Trin 1: Bekræft materialekvalitet

   • Hvis XRF viser forkert sammensætning → Materialefejl .

   • Hvis sammensætning er korrekt → gå til trin 2.

2. Trin 2: Undersøg brudflade

   • Hvis duktilt dæmpning → Overbelastning (applikation).

   • Hvis interkristalinsk revnedannelse → Tjek for sensitivering (materiale) eller SCC (applikation).

   • Hvis pitting → Tjek for chlorider (applikation) eller indeslutninger (materiale).

3. Trin 3: Tjek fabrikationshistorik

   • Hvis svejsninger mangler spülgegas eller viser varmefarvning → Anvendelsesfejl .

   • Hvis materialet modtaget i defekt tilstand (f.eks. revnet stang) → Materialefejl .

?️ 5. Casestudie: Mislykket pumpeaksel af rustfrit stål

• Baggrunden : 316L-aksel i en marin anvendelse knækkede efter 6 måneder.

• Undersøgelse :

  • XRF bekræftede korrekt kemisk sammensætning (Mo = 2,5 %).

  • SEM afslørede udmattelsesstriber, der udgik fra en kraterdannelse.

  • EDS registrerede højt chloridindhold i krateret.

• Akværnårsag : Anvendelsesfejl . Chlorider fra havvand koncentrerede sig under aflejringer, hvilket forårsagede kraterdannelse, der initierede udmattelsesrevner.

• Festgør : Omkonstruktion for at undgå stillestående områder; opgradering til 2205 duplex forbedrer modstandsevnen mod kraterdannelse.

✅ 6. Forebyggelsesstrategier

Ved materielskader

• Kilde fra fabrikker med ISO 9001-certificering.

• Kræv Mill Test Reports (MTR'er) for hver batch.

• Udfør modtagelsesinspektion (XRF, hårdhedstests).

Ved anvendelsesfejl

• Udfør korrosionsrisikovurderinger før materialevalg.

• Følg ASTM A380/A967 for passivering og fabrikation.

• Træn svejsere i rusten-specifikke procedurer (f.eks. brug af spüllegas).

? Konklusion: En systematisk tilgang vinder

Fejl er sjældent enten sort eller hvidt. Ofte samspiller materialefejl og anvendelsesfejl. Ved at kombinere grundig fejlanalyse med branchestandarder kan du finde årsagen og implementere effektive rettelse.

Pro Tip : Vedligehold en fejledatabase – dokumentation af efterforskninger fremskynder fremtidige diagnoser og hjælper med at forhandle erstatningskrav.