موردون سبائك النيكل، قضبان وأنابيب وألواح سبائك النيكل

مقارنة مقاومة التآكل وملاءمة البيئة البحرية للفولاذ المقاوم للصدأ 17-4PH و15-5PH

30 أكتوبر 2025

الاختلافات الأساسية في مقاومة التآكل

كل من 17-4PH و15-5PH عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مقاوم للترسيب المارتنسيتي، مما يحقق التوازن بين القوة العالية ومقاومة التآكل من خلال مزيج من العناصر مثل الكروم (Cr) والنيكل (Ni) والنحاس (Cu). وتكمن الاختلافات الرئيسية في نسب تركيبها الكيميائي وبنيتها المجهرية، والتي تؤثر بدورها على مقاومتها للتآكل:

محتوى الكروم واستقرار فيلم التخميل

محتوى الكروم من 17-4PH عادة ما يكون 15%-17.5% (عادة حوالي 16%)، في حين أن محتوى الكروم من 15-5PH أقل قليلاً (14%-15.5%، نموذجيًا حوالي 15%). يعد الكروم عنصرًا أساسيًا في تكوين أكسيد الكروم الكثيف (Cr ₂O₃) فيلم التخميل من الفولاذ المقاوم للصدأ، والذي يمنع بشكل فعال التفاعل بين الماء والأكسجين والمعادن الأساسية. محتوى الكروم العالي يعني أن 17-4PH من المرجح أن يحافظ على طبقة تخميل مستقرة في البيئات الثابتة، مما يمنحه ميزة طفيفة في مقاومة التآكل في الغلاف الجوي العام أو المياه العذبة أو الوسائط الحمضية/القلوية الضعيفة.

التأثيرات التآزرية للنيكل والنحاس

محتوى النيكل 15-5PH (3%-5%، عادة 4%) أعلى بكثير من 17-4PH (3%-5%، عادة حوالي 3%)، في حين أن محتوى النحاس 17-4PH (3%-5%، عادة 4%) أعلى بشكل عام من 15-5PH (1%-2%). يعزز النيكل استقرار الطور الأوستنيتي ويحسن ليونة طبقة التخميل، بينما يرسب النحاس مرحلة غنية بالنحاس ( ه -Cu) أثناء تصلب الهطول، مما يقوي المادة ولكنه قد يقلل قليلاً من مقاومة التآكل بسبب الاختلافات المحتملة المحلية التي تعمل كأنود للخلايا الدقيقة. ومع ذلك، 15-5PH يعوض جزئيًا هذا الخطر بمحتواه العالي من النيكل، مما يؤدي إلى مكافئ أفضل لمقاومة التآكل (تقدير قيمة PREN) في بيئات أيون الكلوريد.

التوحيد المجهري

بعد عمليات المعالجة الحرارية المحسنة (مثل حالة H1150M)، يُظهر 15-5PH ترسيبًا أقل من كربيد حدود الحبوب وتوحيدًا أفضل للبنية المجهرية من 17-4PH (عادةً حالة H900/H1150). تعمل البنية المجهرية الموحدة على تقليل "نقاط الاختراق" للتآكل الموضعي، خاصة في المناطق الملحومة أو مناطق تركيز الإجهاد، حيث يُظهر 15-5PH عادةً مقاومة أقوى للتآكل الحبيبي وتكسير التآكل الإجهادي (SCC).

التحديات الخاصة والقدرة على التكيف مع البيئات البحرية

تعد البيئات البحرية سيناريوهات نموذجية شديدة التآكل، مع عوامل التآكل الرئيسية بما في ذلك رذاذ الملح العالي (تصل تركيزات أيونات الكلوريد إلى عشرات الآلاف من جزء في المليون)، والظروف الرطبة والجافة بالتناوب، والإشعاع فوق البنفسجي، والتأثيرات الميكانيكية الدورية. لتلبية هذه الشروط، يجب أن يلبي الفولاذ المقاوم للصدأ المتطلبات التالية في نفس الوقت: ① مقاومة عالية لتنقر الكلوريد/تآكل الشقوق؛ ② مقاومة ممتازة للتكسير الناتج عن التآكل الإجهادي (SCC)؛ ③ الاستقرار على المدى الطويل لفيلم التخميل السطحي.

حدود 17-4PH

على الرغم من أن 17-4PH يحتوي على نسبة عالية من الكروم، إلا أن محتواه المنخفض من النيكل (حوالي 3٪) ومحتوى النحاس العالي (حوالي 4٪) يصبحان نقاط ضعف محتملة في البيئات البحرية:

حساسية أيون الكلوريد: يمكن لأيونات الكلوريد أن تلحق الضرر بفيلم التخميل، في حين أن المحتوى المنخفض من النيكل يضعف قدرة فيلم التخميل على الشفاء الذاتي، مما يؤدي إلى زيادة خطر التآكل. خاصة في منطقة الرش (تركيز الملح) أو منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة، قد تظهر 17-4PH تأليب موضعي للتآكل.

خطر التآكل الإجهاد: تعتبر المصفوفة المارتنسيتية نفسها حساسة لـ SCC، وبالاقتران مع النشاط الكهروكيميائي لرواسب النحاس، يكون 17-4PH أكثر عرضة للتشقق بين الحبيبات تحت درجة الحرارة والرطوبة العالية (مثل البحار الاستوائية) أو ظروف إجهاد الشد (على سبيل المثال، وصلات التثبيت).

مزايا 15-5PH

يعمل 15-5PH على تحسين قدرته على التكيف مع البيئات البحرية بشكل كبير من خلال محتوى النيكل العالي (حوالي 4٪) ومحتوى النحاس الأقل (1٪ -2٪):

مقاومة التآكل والشقوق: يعزز النيكل الكثافة وخصائص الشفاء الذاتي لفيلم التخميل. بالاشتراك مع محتوى معتدل من الكروم (15%)، تكون درجة حرارة التنقر الحرجة (CPT) البالغة 15-5PH في محلول كلوريد الصوديوم 3.5% عادةً 5-10 °C أعلى من 17-4PH (بيانات تجريبية). علاوة على ذلك، فإن المحتوى المنخفض من النحاس يقلل من الاختلافات الكهروكيميائية المجهرية، مما يقلل من احتمالية بدء التنقر.

مقاومة تكسير التآكل الناتج عن الإجهاد (SCC): تعمل إضافة النيكل على تحسين استقرار المرحلة الأوستنيتي وقمع الإجهاد المتبقي أثناء عملية التحول المارتنسيتي. في الوقت نفسه، يؤدي انخفاض رواسب النحاس إلى تقليل نشاط الأنوديك المحلي، مما يؤدي إلى وقت حرج أطول لـ SCC لمدة 15-5PH في غمر مياه البحر أو اختبارات رش الملح (بموجب معايير ASTM G36، يكون الوقت الحرج SCC البالغ 15-5PH عادةً 1.5-2 مرات من 17-4PH).

سهولة المعالجة والصيانة: تسمح البنية المجهرية الموحدة البالغة 15-5PH لها بالحفاظ على مقاومة جيدة للتآكل دون معالجة حرارية معقدة بعد اللحام، مما يجعلها مناسبة للمكونات الهيكلية الملحومة الشائعة في الهندسة البحرية (مثل دعامات الأنابيب ووصلات الفلنجة).

15-5PH هو الخيار المفضل للبيئات البحرية

باختصار، 15-5PH أكثر ملاءمة للبيئات البحرية من حيث مقاومة التآكل، خاصة في السيناريوهات التي تنطوي على التعرض طويل الأمد لرذاذ الملح العالي، أو الظروف الرطبة والجافة بالتناوب، أو تركيز الإجهاد (مثل مكونات السفينة، ومثبتات المنصات البحرية، ومعدات معالجة مياه البحر). يساهم محتواه العالي من النيكل والنحاس المنخفض في فيلم تخميل أكثر استقرارًا، ومقاومة أقوى للتآكل/SCC، ومقاومة فائقة للتآكل بعد اللحام.

ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية للغاية (مثل المكونات المحملة بالصدمات التي تتطلب صلابة أعلى> 45 HRC) والبيئات المسببة للتآكل المعتدلة نسبيًا (مثل مناطق المياه العذبة القريبة من الشاطئ أو المكونات غير الحرجة المعرضة بشكل متقطع لمياه البحر)، لا يزال من الممكن استخدام 17-4PH عن طريق اختيار حالة معالجة حرارية خفيفة مثل H1150M (التضحية ببعض القوة لتحسين مقاومة التآكل). ومع ذلك، بشكل عام، يعد 15-5PH خيارًا أكثر موثوقية للبيئات البحرية القاسية.

مقارنة مقاومة التآكل وملاءمة البيئة البحرية للفولاذ المقاوم للصدأ 17-4PH و15-5PH

نتطلع إلى الخاص بك اتصال