AISI 304 ve 316 paslanmaz çeliğinin HCl ve H2SO4 çözeltilerindeki gerilim korozyon çatlaması davranışı

Year 2016, Volume: 7 Issue: 1, 139 - 149, 01.06.2016

Nurşen Saklakoğlu Simge Gençalp İrizalp Zeki Enes Gökdemir Sırrıcan Polat

Abstract

Saldırgan ortamlarda çalışan metalik malzemelerin birçoğu mekanik gerilmelere maruz kalabilmektedir.
Özellikle üretim proseslerinden dolayı deformasyon sertleşmesi indüklenmiş düşük karbonlu paslanmaz
çelikler farklı korozif ortamlarda gerilme korozyonu çatlağı davranışı açısından önemli sonuçlar
doğurabilmektedir. Böyle ortamlarda gerilmeli korozyon çatlağını teşvik eden çevresel faktörler ve
mekanizmaları anlamak büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma AISI 304 ve 316 paslanmaz çelik
malzemelerinin hassaslaştırma ısıl işlemi öncesi ve sonrasında U-büküm numune kullanılarak agresif
ortamlardaki gerilimli korozyon çatlağı davranışını anlamayı hedeflemektedir. Hassaslaştıma işleminin
uygulanmasıyla yanlış ısıl işlem uygulamaları veya kaynaklı bağlantılar ya da işletme koşullarında ısıya
maruz kalmış bölgeler temsil edilerek değerlendirilebilmiştir. Gerilimli korozyon çatlağı (GKÇ) davranışı Ubükülmüş
malzemelere ortam sıcaklığında %10 HCl çözeltisinde ve %10 H2SO4 çözeltisinde belirlenmiştir.
Sonuçlar paslanmaz çeliğin GKÇ davranışının temelde ısıl işlemle hassaslaştırılmış çeliğinkinden farklı
olduğunu işaret etmektedir. Korozyon davranışı ağırlık kaybı ve metalografik incelemeler ile tespit
edilmiştir. Çalışmalar, hassaslaştırma işlemi ile malzemelerin korozyona duyarlı hale gelerek özellikle AISI
304 malzemesinde agresif ortamın değişkenliğine göre hem GKÇ oluştuğunu hem de taneler arası korozyona
yatkın hale gelebildiğini gösterirken, AISI 316 malzemesinde ise korozyon davranışı gözlemlenmediğini
göstermiştir. AISI 304 paslanmaz çelik malzemesinde HCl ortamında GKÇ mekanizmasının kayma çizgileri
boyunca etkin olduğu gözlemlenmiştir. H2SO4 ortamında ise korozyonun belirgin şekilde tanelerarası modda
oluştuğu belirlenmiştir. AISI 316 paslanmaz çelik malzemesinin her iki ortamda da mükemmel korozyon
direnci gösterdiği görülmüştür.

Keywords

Gerilmeli korozyon çatlağı, Tanelerarası korozyon, Östenitik paslanmaz çelik

Stress corrosion cracking behavior of AISI 304 and 316 stainless steel in HCl and H2SO4 solutions

Abstract

Stainless steel resists corrosion, maintains its
strength in high temperatures, and so it is widely
used in industries including automotive, health, food
and chemical industries. Stainless steels are used in
countless diverse applications for their corrosion
resistance. However, work hardening has an effect
on austenitic stainless steel resistance to stress
corrosion cracking. Stress corrosion cracking is one
of the most severe maintenance problems in power
generation, nuclear and chemical industry. The
stress corrosion cracking investigations has recently
attracted the attentions of researchers.
Stress corrosion cracking takes place in some main
factors: a susceptible material, corrosive
environment and mechanical stress problems. Many
metallic parts operated in aggressive environments
can be exposed to mechanical stresses. Especially,
work-hardened low-carbon stainless steel induced
by manufacturing processes has important
consequences concerning stress corrosion cracking
in different corrosive environments. It is of great
importance to understand the environmental factors
and mechanisms promoting the stress corrosion
cracking in such environments.
In this study, stress corrosion cracking behavior of
AISI 304 stainless steel and AISI 316 stainless steel
was investigated and stresses were induced into the
materials by U-bending. This study aims to
understand the stress corrosion cracking behavior of
sensitized or non-sensitized AISI 304 and 316
austenitic stainless steel by using U-bend specimen
in aggressive environments. Incorrect heat
treatments, welded joints, or the metallic parts
exposed to heat in operating conditions were
estimated by the sensitization treatment. Stress
corrosion cracking (SCC) behavior was determined
in 10% HCl and 10% H2SO4 solution at room
temperature.
The results indicate that stress corrosion cracking
behavior of stainless steel is essentially different
from the sensitized stainless steel. Corrosion
behavior was determined by weight loss and
metallographic examinations. The study reveals that
materials becomes more susceptible to corrosion by
sensitizing. Especially in AISI 304 stainless steel,
both SCC and transgranular corrosion can occur
according to variable aggressive environments. On
the other hand, it was observed that AISI 316 did not
show corrosion behavior in both aggressive
environments. It was observed that the stress
corrosion cracking mechanism in HCl solution of
AISI 304 stainless steel accompanied by shear
bands. It was determined that the corrosion becomes
prominently in intergranular mode in H2SO4
solution. It was seen that AISI 316 stainless steel has
excellent corrosion resistance in both aggressive
environments.

Keywords

Stress corrosion cracking, transgranular corrosion, austenitic stainless steel