ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมต่อกรดซัลฟิวริก

มีข้อยกเว้นเพียงไม่กี่อย่าง – ทอง แพลเลเดียม และแพลตตินั่ม – โลหะทั้งหมดเป็นสนิม ซึ่งรวมถึง สแตนเลส. ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยคือสแตนเลสมีความทนทานต่อการกัดกร่อน 100 เปอร์เซ็นต์ ตามที่อธิบายโดย eStainlessSteel.com แม้ว่าความทนทานต่อการกัดกร่อนจะน่าทึ่ง แต่สแตนเลสก็สามารถกัดกร่อนได้ในบางสถานการณ์ ง่ายที่จะกำหนดว่าต้องทำอย่างไรจึงจะเกิด และหลีกเลี่ยงได้ โดยทำความเข้าใจสาเหตุที่สแตนเลสมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง

ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมมาจากโครเมียมภายในโลหะ เหล็กกล้าไร้สนิมประกอบด้วยโครเมียม 10 ½ เปอร์เซ็นต์ ซึ่งทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างเกราะป้องกันหรือฟิล์มป้องกัน ชั้นโครเมียมนี้มีความหนา 130 อังสตรอม - หรือหนึ่งในล้านของเซนติเมตร - ตาม WorldStainless.org ปัจจัยสองประการที่ส่งผลต่อความแข็งแรงในการยึดเกาะของชั้นป้องกันโครเมียมแบบพาสซีฟนี้คืออุณหภูมิและความพร้อมของออกซิเจน ความร้อนที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ชั้นอ่อนแอลง และโครเมียมจำเป็นต้องทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างชั้นป้องกัน

กรดกำมะถันมักเรียกว่ากรดแบตเตอรี่ ขั้วแอโนดของแบตเตอรี่มีฤทธิ์กัดกร่อน ในขณะที่ปลายแคโทดเป็นแบบพาสซีฟและไม่มีการกัดกร่อนเกิดขึ้น การกัดกร่อนนี้เกิดขึ้นเมื่อนำโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันมาใช้ในสภาพแวดล้อมของอิเล็กโทรไลต์เดียวกัน อิเล็กโทรไลต์หรือที่เรียกว่ากัดกร่อนคือของเหลวที่สามารถผ่านกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งรวมถึงน้ำตามที่แผนภูมิการกัดกร่อนแบบกัลวานิกจาก ThelenChannel.com แสดง

•••รูปภาพ Thinkstock / Comstock / Getty

การกัดกร่อนในโลหะมีอยู่แปดประเภทตามที่ระบุไว้โดย eStainlessSteel.com การจู่โจมแบบสม่ำเสมอหรือการกัดกร่อนทั่วไป เกิดขึ้นกับการสลายตัวโดยรวมของฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวของโลหะ การกัดกร่อนของรอยแยกมักพบในรอยแยกที่มีการจำกัดออกซิเจนและในสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH ต่ำ เช่น น้ำทะเล การเกิดหลุมเกิดขึ้นเมื่อชั้นป้องกันของสแตนเลสถูกเจาะเข้าไปทำให้เกิดจุดขั้วบวก การกัดกร่อนแบบกัลวานิกเกิดขึ้นเมื่อวางโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันในสภาพแวดล้อมอิเล็กโทรไลต์ แคโทดเอาโลหะออกจากขั้วบวก การกัดกร่อนตามขอบเกรนเกิดจากความร้อน คาร์บอนในเหล็กใช้โครเมียมเพื่อสร้างโครเมียมคาร์ไบด์ ซึ่งทำให้การป้องกันโดยรอบบริเวณที่ร้อนลดลง การดูดแบบคัดเลือกเป็นการกัดเซาะประเภทหนึ่งซึ่งของไหลจะเพียงแค่เอาโลหะออกในระหว่างการทำให้ปราศจากแร่ธาตุหรือการกำจัดไอออน การสึกกร่อนเกิดจากของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนไหลผ่านโลหะที่ความเร็วสูง ทำให้ชั้นป้องกันหลุดออก การกัดกร่อนของความเค้นหรือการกัดกร่อนของความเค้นของคลอไรด์ เกิดขึ้นเมื่อรอยแตกเกิดขึ้นในขณะที่โลหะอยู่ภายใต้ความเค้นแรงดึง

•••Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images

กรดกำมะถันค่อนข้างกัดกร่อนในน้ำแม้ว่าจะทำให้อิเล็กโทรไลต์ไม่ดีเนื่องจากความจริงที่ว่า มีสารกำมะถันน้อยมากที่จะแตกตัวเป็นไอออนตามคำอธิบายของ Chemical Land 21 เกี่ยวกับกำมะถัน กรด. ความเข้มข้นของกรดเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพในการกัดกร่อน ตามที่ British Stainless Steel Association (BSSA) อธิบายไว้ เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่สามารถต้านทานความเข้มข้นต่ำหรือสูงได้ แต่จะโจมตีโลหะที่อุณหภูมิปานกลาง ความเข้มข้นได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ

สแตนเลสมีเกรดต่างกันและแต่ละเกรดต้านทานการกัดกร่อนของกรดซัลฟิวริกต่างกันตามที่ BSSA อธิบาย เหล็กกล้าไร้สนิม 18-10 มีความอ่อนไหวต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สามารถต้านทานกรดที่ความเข้มข้น 5 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิห้อง 17-25-2.5 มีข้อได้เปรียบเหนือ 18-10 เนื่องจากสามารถรองรับได้ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิห้องอีกครั้ง ความร้อนที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เหล็กนี้ไร้ประโยชน์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 60 องศาเซลเซียส Duplex Steel (2304) ทนทานกว่าเมื่อความร้อนสูงขึ้น ตัวเลขอุณหภูมิห้องของ Duplex Steels นั้นใกล้เคียงกันกับ 17-12-2.5 แต่จะลดลงเล็กน้อยเมื่อได้รับความร้อนทำให้แปดเปอร์เซ็นต์ที่ 80 องศาเซลเซียส 2205 มีค่าเผื่อความเข้มข้นที่อุณหภูมิห้องสูงถึง 40 เปอร์เซ็นต์ซึ่งลดลงถึง 12 เปอร์เซ็นต์ที่ 80 องศาเซลเซียส เหล็กกล้า Superduplex มีการปรับปรุงเล็กน้อยโดย 45 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิห้อง เหล็กกล้า 904L ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะเพื่อให้สามารถจัดการกับกรดซัลฟิวริกได้ 904L สามารถรองรับความเข้มข้นทั้งหมดได้ถึง 35 องศาเซลเซียส