การกัดกร่อนของแนวเชื่อมในเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก

การกัดกร่อนของแนวเชื่อมในเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก 

(Corrosion of Ferritic Stainless Steel Weldments)

เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกเป็นวัสดุที่มีโครงสร้างจุลภาคเป็นเฟอร์ไรต์ 100% ซึ่งมีข้อดีในด้านความทนทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและการแตกร้าวจากความเค้น อย่างไรก็ตาม แนวเชื่อมของเหล็กกล้าประเภทนี้อาจมีปัญหาการกัดกร่อนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างจุลภาคที่เกิดขึ้นในบริเวณแนวเชื่อมและ Heat-Affected Zone (HAZ)

การจำแนกประเภทของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก แบ่งออกเป็นหลายประเภทตามองค์ประกอบของธาตุผสม เช่น เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกมาตรฐาน (Standard Grades): เช่น AISI 409, 430 ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และเครื่องใช้ไฟฟ้า เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกที่มีโครเมียมสูง (High-Chromium Grades): เช่น AISI 446, 444 ซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงขึ้น

ปัจจัยที่มีผลต่อการกัดกร่อนของแนวเชื่อม การกัดกร่อนของแนวเชื่อมในเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกอาจเกิดจากปัจจัยต่อไปนี้ โครงสร้างจุลภาคของแนวเชื่อม: การเปลี่ยนแปลงของขนาดเกรนและการเกิดเฟสทุติยภูมิ เช่น σ-phase ทำให้วัสดุไวต่อการกัดกร่อน อุณหภูมิระหว่างการเชื่อม: การให้ความร้อนสูงในช่วง 600-900°C อาจทำให้เกิด Sensitization ซึ่งทำให้โลหะไวต่อการกัดกร่อนแบบ Intergranular องค์ประกอบของโลหะเติม: การใช้โลหะเติมที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า ทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบกัลวานิก

รูปแบบของการกัดกร่อนในแนวเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก แนวเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกอาจเกิดการกัดกร่อนได้หลายรูปแบบ เช่น การแตกร้าวจากไฮโดรเจน (Hydrogen Embrittlement): เกิดจากการดูดซับไฮโดรเจนเข้าไปในโครงสร้างจุลภาคของแนวเชื่อม ทำให้วัสดุเปราะและแตกร้าว การกัดกร่อนตามขอบเกรน (Intergranular Corrosion - IGC): เกิดจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์หรือไนไตรด์ที่ขอบเกรน ทำให้แนวเชื่อมมีความไวต่อการกัดกร่อน การกัดกร่อนแบบรูพรุน (Pitting Corrosion): เกิดขึ้นเมื่อแนวเชื่อมสัมผัสกับไอออนคลอไรด์หรือสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มข้นของสารกัดกร่อนสูง การกัดกร่อนแบบรอยแคบ (Crevice Corrosion): เกิดขึ้นในบริเวณรอยต่อของโลหะที่มีสภาพแวดล้อมเป็นของเหลวกัดกร่อน การแตกร้าวเนื่องจากความเค้น (Stress-Corrosion Cracking - SCC): แม้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกจะมีความต้านทานต่อ SCC ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก แต่ในบางกรณี เช่น เมื่อสัมผัสกับสารละลายคลอไรด์ อาจเกิด SCC ได้

ตัวอย่างปัญหาการกัดกร่อนในเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก มีตัวอย่างการกัดกร่อนในงานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก เช่น

ตัวอย่างที่ 1: การรั่วของแนวเชื่อมในระบบไอน้ำของโรงงานอุตสาหกรรม

เกิดจากการเกิด Sensitization ทำให้แนวเชื่อมไวต่อการกัดกร่อน

การอบชุบหลังเชื่อมช่วยลดปัญหาดังกล่าว

ตัวอย่างที่ 2: ความล้มเหลวของแนวเชื่อมในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เกิดการกัดกร่อนแบบรอยแคบจากสารละลายไอออนคลอไรด์

การใช้สารเคลือบป้องกันช่วยลดการกัดกร่อนได้

วิธีป้องกันการกัดกร่อนของแนวเชื่อม แนวทางในการป้องกันการกัดกร่อนของแนวเชื่อมในเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกมีดังนี้:

การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสม: ควรเลือกเหล็กกล้าที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำและมีธาตุผสมเสถียร เช่น ไทเทเนียมหรือไนโอเบียม เพื่อป้องกัน Sensitization

ควบคุมกระบวนการเชื่อม: ควรใช้กระบวนการเชื่อมที่มีการควบคุมอุณหภูมิระหว่างแนวเชื่อมให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมเพื่อลดการเกิดเฟสทุติยภูมิ

การอบชุบหลังเชื่อม (Post Weld Heat Treatment - PWHT): สามารถช่วยปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของแนวเชื่อมและลดความเค้นตกค้าง

การทำความสะอาดแนวเชื่อม: การขัดเงาหรือกัดด้วยสารเคมีสามารถกำจัดออกไซด์ที่อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนในแนวเชื่อมได้

การใช้สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อน: ช่วยลดการสัมผัสของแนวเชื่อมกับสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน

เอกสารอ้างอิง (Reference)

Davis, J.R. (Ed.). (2006). Corrosion of Weldments. ASM International. ISBN-13: 978-0-87170-841-0.