Nabigo ba ang Stainless Steel? Gabay ng Forensic Engineer sa Pagkilala sa Pagkabigo ng Materyales kontra Pagkabigo sa Aplikasyon

Nabigo ba ang Stainless Steel? Gabay ng Forensic Engineer sa Pagkilala sa Pagkabigo ng Materyales kontra Pagkabigo sa Aplikasyon

Kapag nabigo ang mga bahagi na gawa sa hindi kinakalawang na asero—maging sa pamamagitan ng pagbitak, pag-ubo, o biglang pagkabasag—ang agad na tanong ay: Ito ba ay dahil sa materyales o sa aplikasyon? Bilang isang inhinyerong nagsasagawa ng imbestigasyon, mahalaga na makapaghiwalay sa mga dahilang ito upang matalunton ang pananagutan, maiwasan ang pag-ulit, at maipahiwatig ang angkop na mga materyales sa hinaharap. Narito ang isang sistematikong pamamaraan upang matukoy ang tunay na dahilan.

? 1. Paunang Pagtatasa ng Kabiguan: Idokumento ang Scene

Panatilihin ang Ebidensya

• Kunan ng litrato ang site ng kabiguan mula sa maraming anggulo, kabilang ang malawak at malapit na kuha ng mga surface ng pagkabasag.

• Tandaan ang mga kondisyon sa kapaligiran: temperatura, pH, konsentrasyon ng chloride, at pagkakalantad sa mga kemikal.

• Itala ang mga stress sa operasyon: static load, cyclic loading, o thermal cycling.

Kolekta ng mga sample

• Hugutin nang maingat ang mga bahagi upang hindi masira ang mga surface ng pagkabasag.

• Kolektahin ang mga materyales na nasa paligid na hindi naapektuhan para sa paghahambing.

⚠️ 2. Karaniwang Mga Paraan ng Kabiguan sa Hindi Kinakalawang na Asero

A. Mga Kabiguan Batay sa Materyales

Ito ay nagmula sa mga likas na depekto sa mismong bakal.

1. Maling Pagpili ng Grade

   • Halimbawa : Paggamit ng 304 sa mga mataas na chloride na kapaligiran kung saan kailangan ang 316.

   • Ebidensya : Pantay-pantay na pitting o crevice corrosion sa agresibong media.

2. Mga Depekto sa Metalurhiya

   • Mga Kasali : Ang mga sulfide o oxide inclusions ay kumikilos bilang mga concentrators ng stress.

     • Ebidensya : Ang Scanning Electron Microscopy (SEM) ay nagpapakita ng MnS stringers sa mga site ng pag-umpisa ng bitak.

   • Sigma Phase Embrittlement : Pag-ulan sa duplex grades (hal., 2205) dahil sa hindi tamang paggamot ng init.

     • Ebidensya : Pagkawala ng impact toughness (Charpy testing), intergranular na pagkabahagi.

3. Pekeng o Mali ang Label na Materyales

   • Halimbawa : 304 na ipinagbibili bilang 316.

   • Ebidensya : Ang pagsusuri sa XRF ay nagpapakita ng mababang nilalaman ng Mo (<2.1% para sa 316).

B. Mga Pagbagsak na Batay sa Aplikasyon

Ito ay resulta ng mga panlabas na salik na hindi kaugnay ng kalidad ng materyales.

1. Pikas ng Stress Corrosion Cracking (SCC)

   • Mga dahilan : Pinagsamang tensile stress + chlorides + temperatura.

   • Ebidensya : Mga pumutok na bitak sa ilalim ng mikroskopyo (typical ng chloride SCC).

2. Galvanic corrosion

   • Mga dahilan : Pag-uugnay ng stainless steel sa isang mas anodic na metal (hal., carbon steel) sa loob ng electrolytes.

   • Ebidensya : Lokal na korosyon sa mga puntong kung saan sila nag-uugnay.

3. Hindi Tamang Pagawa

   • Kulang sa Pagsala :

     • Kulang sa purging (sugaring sa likod).

     • Hindi tinanggal ang heat tint (oxide scale), nagdudulot ng pagbaba ng chromium.

   • Cold Working : Nagdudulot ng residual stresses, pabor sa SCC.

4. Hindi Sapat na Pagpapanatili

   • Halimbawa : Hindi inalis ang iron contamination mula sa carbon steel tools, nagdudulot ng pitting.

? 3. Mga Teknik sa Pagsisiyasat

Pagsusuri sa Mata at Mikroskopyo

• Stereo Mikroskopyo : Tukuyin ang uri ng pagsira (malleable vs. mabrittle).

• SEM/EDS : Suriin ang mga surface ng pagsira para sa komposisyon ng elemento (hal., pagkakaroon ng chloride).

Veripikasyon ng Materyales

• XRF Gun : I-verify ang komposisyon ng grado sa ilang segundo.

• Optical Emission Spectroscopy (OES) : Tumpak na pagsukat ng mga alloy.

Pagsusuri sa Mekanikal at Korosiyon

• Pagsusuri ng katigasan : Maaaring ipahiwatig ng mataas na kahirapan ang hindi tamang paggamot sa init.

• Charpy V-Notch : Hinuhusgahan ang impact toughness (mababang halaga ay nagpapahiwatig ng embrittlement).

• Pagsusuri sa ASTM G48 : Hinuhusgahan ang pitting resistance (kung ang pagkabigo ay may kaugnayan sa korosyon).

Mga Pagsusulit sa Simulasyon

• I-replicate ang mga kondisyon ng serbisyo (hal., chloride exposure sa operating temperature) sa mga sample mula sa parehong batch.

? 4. Decision Tree: Materyales vs. Aplikasyon

Gamitin ang flowchart na ito upang mapalitan ang mga posibleng dahilan:

1. Hakbang 1: I-verify ang grado ng materyales

   • Kung ang XRF ay nagpapakita ng maling komposisyon → Pagkabigo ng materyales .

   • Kung ang komposisyon ay tama → Magpatuloy sa Hakbang 2.

2. Hakbang 2: Suriin ang Ibabaw ng Pagkabasag

   • Kung ang pagkabasag ay mala-uhog → Sobrang karga (aplikasyon).

   • Kung may pagkabasag sa butil → Suriin ang pagkamati (materyales) o SCC (aplikasyon).

   • Kung may butas → Suriin ang pagkakaroon ng chloride (aplikasyon) o di-pure (materyales).

3. Hakbang 3: Suriin ang Kasaysayan ng Pagawa

   • Kung ang mga tahi ay walang gas na purge o may marka ng init → Pagkabigo ng aplikasyon .

   • Kung ang materyales ay may sira nang natanggap (hal., nasirang billet) → Pagkabigo ng materyales .

?️ 5. Pag-aaral ng Kaso: Nabigong Stainless Steel Pump Shaft

• Mga Kasaysayan : 316L shaft sa isang marine application ay nabali pagkatapos ng 6 na buwan.

• Pagsusuri :

  • Ang XRF ay nag-verify ng tamang kimika (Mo = 2.5%).

  • Ang SEM ay nagbunyag ng mga fatigue striations na nagmula sa isang pit.

  • Ang EDS ay nakita ang mataas na chloride sa loob ng pit.

• Tunay na Dahilan : Pagkabigo ng aplikasyon ang Chlorides mula sa dagat na tubig ay nag-concentrate sa ilalim ng mga deposito, na nagdudulot ng pitting na nagsimula sa mga bitak sa pagkapagod.

• Ayusin : I-redesign upang maiwasan ang mga stagnant na lugar; i-upgrade sa 2205 duplex para sa mas mahusay na pitting resistance.

✅ 6. Mga Paraan ng Pag-iwas

Para sa Mga Pagkabigo ng Materyales

• Manggaling sa mga mills na may ISO 9001 certification.

• Kailangan ang Mill Test Reports (MTRs) para sa bawat batch.

• Gawin ang incoming inspection (XRF, hardness tests).

Para sa Mga Pagkabigo sa Aplikasyon

• Isagawa ang pagtataya ng panganib ng korosyon bago pumili ng materyales.

• Sundin ang ASTM A380/A967 para sa passivation at paggawa.

• Sanayin ang mga welder sa mga pamamaraan para sa stainless (hal., paggamit ng purge gas).

? Kongklusyon: Ang Isang Sistemang Paraan ay Nananaig

Ang mga pagkabigo ay bihira lamang simpleng itim o puti. Madalas, ang mga depekto sa materyales at mga pagkakamali sa aplikasyon ay nag-uugnay. Sa pamamagitan ng pagsasama ng masusing pagsisiyasat sa forensic analysis at mga pamantayan sa industriya, matutukoy mo ang sanhi at maisasagawa ang epektibong mga pagwawasto.

Pro Tip : Panatilihin ang database ng mga pagkabigo—ang dokumentasyon ng mga imbestigasyon ay nagpapabilis sa mga susunod na diagnosis at tumutulong sa pag-uusap tungkol sa mga reklamo.