Har rustfritt stål sviktet? En rettsmedisinsk ingeniørs guide til å identifisere material- og anvendelsessvikter

Har rustfritt stål sviktet? En rettsmedisinsk ingeniørs guide til å identifisere material- og anvendelsessvikter

Når rustfrie ståldeler svikter – enten gjennom sprekkdannelse, gropdannelse eller katastrofal brudddannelse – er det umiddelbare spørsmålet: Var det materialet eller bruken? Som etterforskningsingeniør er det avgjørende å skille mellom disse årsakene for å tildele ansvar, forhindre tilbakevending og spesifisere fremtidige materialer. Her er en strukturert metodikk for å bestemme rotårsaken.

? 1. Første vurdering av svikt: Dokumenter scenen

Bevare bevis

• Ta bilder av sviktpunktet fra flere vinkler, inkludert makro- og nærbilder av bruddflater.

• Noter miljøforhold: temperatur, pH, kloridkonsentrasjon og eksponering for kjemikalier.

• Registrer driftsbelastninger: statisk belastning, syklisk belastning eller termisk syklus.

Samle prøver

• Fjern de sviktede komponentene forsiktig for å unngå skader på bruddflatene.

• Samle inn tilstøtende uaffectede materialer til sammenligning.

⚠️ 2. Vanlige sviktmoder i rustfritt stål

A. Svikt basert på materialfeil

Disse skyldes innebygde feil i selve stålet.

1. Feil valg av kvalitet

   • Eksempel : Bruk av 304 i miljøer med høyt kloridinnhold der 316 kreves.

   • Bevis : Jevn pitting eller sprekkekorrrosjon i aggressive medier.

2. Metallurgiske feil

   • INKLUDERINGER : Sulfid- eller oksidinklusjoner virker som spenningskonsentratorer.

     • Bevis : Scanning elektronmikroskopi (SEM) avdekker MnS-tråder i sprekkinitieringssteder.

   • Sigmafaseforedling : Nedbør i duplex-legeringer (f.eks. 2205) på grunn av feil varmebehandling.

     • Bevis : Tap av slagseighet (Charpy-testing), interkristallinsk brudd.

3. Kontrafekt eller feilmerket materiale

   • Eksempel : 304 solgt som 316.

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

B. Svikt basert på anvendelse

Disse skyldes eksterne faktorer som ikke har sammenheng med materialkvalitet.

1. Stresskorrosjonsrevn (SCC)

   • Forårsake : Kombinert strekkspenning + klorider + temperatur.

   • Bevis : Grende revner under mikroskop (typisk for klorid-SCC).

2. Galvanisk korrosjon

   • Forårsake : Kombinering av rustfritt stål med et mer anodisk metall (f.eks. karbonstål) i elektrolytter.

   • Bevis : Lokalisert korrosjon ved kontaktflater.

3. Feilaktig fabrikasjon

   • Sveiseskader :

     • Manglende rensing (sukkerdannelse på baksiden).

     • Varmefarge (oksidhud) ikke fjernet, noe som skaper kromfattige soner.

   • Kald bearbeiding : Induserer restspenninger, som fremmer spenningskorrosjon (SCC).

4. Utilstrekkelig vedlikehold

   • Eksempel : Jernkontaminasjon fra karbonstålverktøy som ikke er rengjort, fører til gropdannelse.

? 3. Tekniske etterforskningsteknikker

Visuell og mikroskopisk undersøkelse

• Stereo-mikroskopi : Identifiser bruddtype (seig vs. sprø).

• SEM/EDS : Analyser bruddflater for elementammensetning (f.eks. kloridforekomst).

Verifikasjon av materiale

• XRF-pistol : Verifiser legeringsgrad i løpet av sekunder.

• Optisk emisjonsspektroskopi (OES) : Nøyaktig kvantifisering av legeringer.

Mekanisk og korrosjonsprøving

• Hårdehetsprøving : Høy hardhet kan indikere feil varmebehandling.

• Charpy V-notch : Vurder slagseighet (lav verdi tyder på sprøgjøring).

• ASTM G48-prøving : Vurder piggkorrosjonsmotstand (hvis svikt skyldes korrosjon).

Simuleringsprøver

• Repliker tjenestetilstander (f.eks. kloridpåvirkning ved driftstemperatur) på prøver fra samme batch.

? 4. Beslutningstre: Materiale mot anvendelse

Bruk dette flytskjemaet for å avgrense årsaker:

1. Trinn 1: Verifiser materialkvalitet

   • Hvis RFA viser feil sammensetning → Materialfeil .

   • Hvis sammensetning er riktig → Fortsett til trinn 2.

2. Trinn 2: Undersøk bruddflate

   • Hvis duktilt strukket brudd → Overbelastning (applikasjon).

   • Hvis interkristallinsk sprekking → Sjekk for sensitivitet (material) eller spenningskorrosjon (applikasjon).

   • Hvis gropdannelse → Sjekk for klorider (applikasjon) eller innslag (material).

3. Trinn 3: Sjekk fabrikasjonshistorie

   • Hvis sveiser mangler spylegass eller viser varmefarge → Søknadsfeil .

   • Hvis materialet mottatt i skadelig tilstand (f.eks. revet billett) → Materialfeil .

?️ 5. Case Study: Mislykket rostfri stålpumpeaksling

• Bakgrunn : 316L-aksel i en maritim applikasjon knakk etter 6 måneder.

• Undersøkelse :

  • XRF bekreftet riktig kjemi (Mo = 2,5 %).

  • SEM avslørte slitasjerender som utløp fra en grop.

  • EDS registrerte høyt kloridinnhold i gropen.

• Rodårsag : Søknadsfeil . Klorider fra sjøvann konsentrerte seg under avleiringer, noe som førte til gropkorrosjon som initierte utmattingsrevner.

• Feste : Omform for å unngå stillestående områder; oppgrader til 2205 duplex for bedre motstand mot gropdannelse.

✅ 6. Forebyggende strategier

Ved materialfeil

• Kjøp fra verk som har ISO 9001-sertifisering.

• Krev sertifikat fra leverandøren (MTR) for hver batch.

• Utfør mottaksinspeksjon (XRF, hardhetstester).

Ved anvendelsesfeil

• Utfør korrosjonsrisikovurderinger før valg av materiale.

• Følg ASTM A380/A967 for passivering og bearbeiding.

• Opplær sveiseoperatører i rustenfrie stålspesifikke prosedyrer (f.eks. bruk av purgeringsgass).

? Konklusjon: En systematisk tilnærming gir seier

Feil er sjelden enten/eller. Ofte samspiller materialfeil og feil i anvendelsen. Ved å kombinere grundig feilanalyse med bransjestandarder kan du finne årsaken og iverksette effektive rettighetsforbedringer.

Pro-tips : Vedligehold en fejldatabase – dokumentation af undersøgelser fremskynder fremtidige diagnoser og hjælper med at forhandle erstatningskrav.