Paslanmaz çelik -Stainless steel

Paslanmaz çelik, ekipmanın uzun ömürlü olması ve temiz tutulabilmesinin önemli olduğu durumlarda endüstriyel ekipman için kullanılır.

Orijinal olarak paslanmaz çelik olarak adlandırılan paslanmaz çelik , minimum yaklaşık %11 krom içeren , demirin paslanmasını önleyen ve ayrıca ısıya dayanıklı özellikler sağlayan bir bileşim olan bir grup demir alaşımından herhangi biridir . Farklı paslanmaz çelik türleri arasında karbon , nitrojen , alüminyum , silikon , kükürt , titanyum , nikel , bakır , selenyum , niyobyum ve molibden elementleri bulunur.. Belirli paslanmaz çelik türleri genellikle AISI üç basamaklı sayılarıyla belirtilir, örneğin 304 paslanmaz . ISO 15510 standardı, mevcut ISO, ASTM , EN , JIS ve GB standartlarındaki spesifikasyonların paslanmaz çeliklerin kimyasal bileşimlerini kullanışlı bir değişim tablosunda listeler.

Paslanmaz çeliğin paslanmaya karşı direnci , altta yatan malzemeyi korozyon saldırısından koruyan ve oksijen varlığında kendi kendini iyileştirebilen pasif bir film oluşturan alaşımdaki kromun varlığından kaynaklanır. Korozyon direnci aşağıdaki yollarla daha da artırılabilir:

Nitrojen ilavesi ayrıca oyuk korozyonuna karşı direnci arttırır ve mekanik mukavemeti arttırır. Bu nedenle, alaşımın dayanması gereken ortama uyacak şekilde değişen krom ve molibden içeriğine sahip çok sayıda paslanmaz çelik sınıfı vardır.

Korozyona ve lekelenmeye karşı direnç, düşük bakım ve tanıdık parlaklık, paslanmaz çeliği, hem çeliğin mukavemetinin hem de korozyon direncinin gerekli olduğu birçok uygulama için ideal bir malzeme haline getirir. Ayrıca paslanmaz çelik saclar , levhalar, çubuklar, teller ve borular halinde haddelenebilir . Bunlar pişirme kaplarında , çatal bıçak takımlarında , cerrahi aletlerde , büyük ev aletlerinde , araçlarda, büyük binalardaki inşaat malzemelerinde, endüstriyel ekipmanlarda (örneğin, kağıt fabrikalarında , kimya tesislerinde , su arıtmada ) ve kimyasallar ve gıda ürünleri için depolama tanklarında ve tankerlerde kullanılabilir.

Paslanmaz çeliğin biyolojik olarak temizlenebilirliği , camla karşılaştırılabilir bir biyolojik temizlenebilirliğe sahip olduğu için hem alüminyumdan hem de bakırdan üstündür. Temizlenebilirliği, sağlamlığı ve korozyon direnci, farmasötik ve gıda işleme tesislerinde paslanmaz çeliğin kullanılmasını sağlamıştır.

Özellikleri

Çelik gibi, paslanmaz çelikler de nispeten zayıf bir elektrik iletkenidir ve bakırdan önemli ölçüde daha düşük elektrik iletkenliği vardır. Özellikle, paslanmaz çeliğin elektriksel temas direnci (ECR), yoğun koruyucu oksit tabakasının bir sonucu olarak ortaya çıkar ve elektrik konnektörleri olarak uygulamalarda işlevselliğini sınırlar. Bakır alaşımları ve nikel kaplı konektörler, daha düşük ECR değerleri sergileme eğilimindedir ve bu tür uygulamalar için tercih edilen malzemelerdir. Bununla birlikte, örneğin yüksek sıcaklıklar ve oksitleyici ortamlarda, ECR'nin daha düşük tasarım kriterleri oluşturduğu ve korozyon direncinin gerekli olduğu durumlarda paslanmaz çelik konektörler kullanılır .

Diğer tüm alaşımlarda olduğu gibi, paslanmaz çeliğin erime noktası, tek bir sıcaklık değil, bir dizi sıcaklık şeklinde ifade edilir. Bu sıcaklık aralığı, söz konusu alaşımın özel kıvamına bağlı olarak 1400 (2550) ila 1530°C (2790°C) arasındadır.

Martensitik ve ferritik paslanmaz çelikler manyetiktir . Ferritik çelik, %0.025'e kadar karbon içeren bir demir formu olan ferrit kristallerinden oluşur. Kübik kristal yapısı nedeniyle, ferritik çelik, her köşede bir demir ve merkezi bir demir atomundan oluşan sadece az miktarda karbon emer. Merkezi atom manyetik özelliklerinden sorumludur. Ev aletlerinde kullanılan elektro valfler ve içten yanmalı motorlardaki enjeksiyon sistemleri için düşük zorlayıcı alanlı kaliteler geliştirilmiştir. Bazı uygulamalar, manyetik rezonans görüntüleme gibi manyetik olmayan malzemeler gerektirir . Tavlanmış östenitik paslanmaz çelikler genellikle manyetik değildir , ancak sertleştirme soğuk şekillendirilmiş östenitik paslanmaz çelikleri biraz manyetik yapabilir . Bazen, ostenitik çelik bükülür veya kesilirse, kristal yapı kendini yeniden düzenlediği için paslanmaz çeliğin kenarı boyunca manyetizma meydana gelir.

 1050 °C'de 2 saat tavlamadan sonra bazı östenitik paslanmaz çelik kalitelerinin manyetik geçirgenliği
TR notu Manyetik geçirgenlik, μ
1.4307 1.056
1.4301 1.011
1.4404 1.100
1.4435 1.000

Bazen soğuk kaynak olarak da adlandırılan kabarma , iki metal yüzey birbirine göreli olarak hareket ettiğinde ve ağır basınç altındayken meydana gelebilen şiddetli bir yapışkan aşınma şeklidir. Östenitik paslanmaz çelik bağlantı elemanları, özellikle alüminyum ve titanyum gibi koruyucu bir oksit yüzey filmi oluşturan diğer alaşımlar da hassas olsa da, diş aşınmasına karşı özellikle hassastır. Yüksek temas kuvveti kayması altında, bu oksit deforme olabilir, kırılabilir ve bileşenin parçalarından çıkarılabilir, bu da çıplak reaktif metali açığa çıkarır. İki yüzey aynı malzemeden olduğunda, açıkta kalan bu yüzeyler kolayca kaynaşabilir. İki yüzeyin ayrılması, yüzeyin yırtılmasına ve hatta metal bileşenlerin veya bağlantı elemanlarının tamamen sıkışmasına neden olabilir. Galling, farklı malzemeler (paslanmaz çeliğe karşı bronz) veya farklı paslanmaz çelikler (ostenitiğe karşı martensitik) kullanılarak azaltılabilir. Ek olarak, iki parça arasında bir film sağlamak ve sürtünmeyi önlemek için dişli bağlantılar yağlanabilir . Manganez, silisyum ve nitrojen ile seçici alaşımlama yoluyla yapılan Nitronic 60, safraya karşı düşük bir eğilim göstermiştir.

Tarih

1915 New York Times'ta çıktığı şekliyle , İngiltere'nin Sheffield kentinde paslanmaz çeliğin geliştirilmesiyle ilgili bir duyuru.

Paslanmaz çeliğin icadı, kromun Fransız Akademisine Louis Vauquelin tarafından ilk kez gösterildiği 1798'de başlayan bir dizi bilimsel gelişmeyi takip etti . 1800'lerin başında, İngiliz bilim adamları James Stoddart, Michael Faraday ve Robert Mallet , krom-demir alaşımlarının ("krom çelikleri") oksitleyici maddelere karşı direncini gözlemlediler . Robert Bunsen , kromun güçlü asitlere karşı direncini keşfetti. Demir-krom alaşımlarının korozyon direnci ilk olarak 1821'de bazı asitlerin saldırılarına karşı dirençlerini kaydeden ve çatal bıçak takımlarında kullanılmasını öneren Pierre Berthier tarafından tanınmış olabilir.

1840'larda, hem Britanya'nın Sheffield çelik üreticileri, hem de daha sonra Almanya'dan Krupp , krom çeliği üretiyordu ve krom çeliği 1850'lerde toplar için kullanıyordu. 1861'de Robert Forester Mushet , Britanya'da krom çeliği üzerine bir patent aldı.

Bu olaylar, Brooklyn'deki Chrome Steel Works'ten J. Baur tarafından köprülerin inşası için krom içeren çeliklerin ilk Amerikan üretimine yol açtı. Ürün için bir ABD patenti 1869'da yayınlandı. Bunu, İngiliz John T. Woods ve John Clark tarafından krom alaşımlarının korozyon direncinin tanınması izledi. karbon". "Hava Koşullarına Dayanıklı Alaşımlar" için bir İngiliz patenti aracılığıyla yeniliğin ticari değerini takip ettiler.

1890'ların sonlarında, Alman kimyager Hans Goldschmidt , karbonsuz krom üretmek için alüminotermik ( termit ) bir süreç geliştirdi. 1904 ve 1911 yılları arasında birçok araştırmacı, özellikle Fransız Leon Guillet , bugün paslanmaz çelik olarak kabul edilecek alaşımlar hazırladı.

1908'de Essen firması Friedrich Krupp Germaniawerft , Almanya'da krom-nikel çelik gövdeli 366 tonluk Germania yelkenli yatını inşa etti. 1911'de Philip Monnartz , krom içeriği ile korozyon direnci arasındaki ilişkiyi bildirdi. 17 Ekim 1912'de Krupp mühendisleri Benno Strauss ve Eduard Maurer , bugün 18/8 veya AISI Tip 304 olarak bilinen östenitik paslanmaz çeliğin Nirosta olarak patentini aldı.

Benzer gelişmeler , General Electric'ten Christian Dantsizen ve Union Carbide'dan Frederick Becket'in (1875-1942) ferritik paslanmaz çeliği sanayileştirdiği Amerika Birleşik Devletleri'nde de yaşanıyordu. 1912'de Elwood Haynes , 1919'a kadar verilmeyen martensitik paslanmaz çelik alaşımı için bir ABD patenti için başvurdu.

Harry Brearley

İngiltere, Sheffield'deki Brown-Firth araştırma laboratuvarından Harry Brearley , 1912'de silah namluları için korozyona dayanıklı bir alaşım ararken , bugün AISI Tip 420 olarak bilinen martensitik paslanmaz çelik alaşımını keşfetti ve ardından sanayileştirdi. Keşif iki yıl önce duyuruldu. daha sonra The New York Times'da Ocak 1915 tarihli bir gazete makalesinde .

Metal daha sonra İngiltere'de Firth Vickers tarafından "Staybrite" markası altında pazarlandı ve 1929'da Londra'daki Savoy Hotel'in yeni giriş kanopisi için kullanıldı . Brearley, 1915'te bir ABD patenti için başvurdu, ancak Haynes'in zaten bir patenti tescil ettirdiğini buldu. . Brearley ve Haynes fonlarını bir araya getirdiler ve bir grup yatırımcıyla birlikte, merkezi Pittsburgh , Pennsylvania'da bulunan American Stainless Steel Corporation'ı kurdular.

paslanmaz çelik

Brearley başlangıçta yeni alaşımını "paslanmaz çelik" olarak adlandırdı. Alaşım ABD'de "Allegheny metal" ve "Nirosta steel" gibi farklı marka isimleri altında satıldı. Metalurji endüstrisinde bile isim belirsiz kaldı; 1921'de bir ticaret dergisi onu "sürdürülemez çelik" olarak nitelendirdi. Brearley, ona "paslanmaz çelik" adını veren yerel bir çatal bıçak üreticisiyle çalıştı. 1932'ye kadar Ford Motor Company , otomobil promosyon malzemelerinde alaşımlı paslanmaz çeliği aramaya devam etti.

1929'da, Büyük Buhran'dan önce, ABD'de yılda 25.000 tondan fazla paslanmaz çelik üretildi ve satıldı.

1950'ler ve 1960'lardaki büyük teknolojik gelişmeler, büyük tonajların uygun bir maliyetle üretilmesine izin verdi:

Türler

Öncelikle kristal yapılarına göre sınıflandırılan beş ana aile vardır : östenitik, ferritik, martensitik, dubleks ve çökelme sertleşmesi.

östenitik

Östenitik paslanmaz çelik, tüm paslanmaz çelik üretiminin yaklaşık üçte ikisini oluşturan en büyük paslanmaz çelik ailesidir. Yüz merkezli kübik kristal yapı olan östenitik bir mikro yapıya sahiptirler. Bu mikro yapı, kriyojenik bölgeden erime noktasına kadar tüm sıcaklıklarda östenitik bir mikro yapıyı sürdürmek için yeterli nikel ve/veya manganez ve nitrojen ile çeliğin alaşımlanmasıyla elde edilir . Bu nedenle östenitik paslanmaz çelikler tüm sıcaklıklarda aynı mikro yapıya sahip oldukları için ısıl işlemle sertleştirilemezler.

Östenitik paslanmaz çelikler ayrıca 200 serisi ve 300 serisi olmak üzere iki alt gruba ayrılabilir:

  • 200 serisi, nikel kullanımını en aza indirmek için manganez ve azot kullanımını en üst düzeye çıkaran krom-manganez-nikel alaşımlarıdır. Azot ilavesi nedeniyle 300 serisi paslanmaz çelik saclardan yaklaşık %50 daha yüksek akma dayanımına sahiptirler.
    • Tip 201, soğuk işlemle sertleştirilebilir.
    • Tip 202, genel amaçlı bir paslanmaz çeliktir. Nikel içeriğinin azalması ve manganezin artması, zayıf korozyon direncine neden olur.
  • 300 serisi, östenitik mikroyapılarını neredeyse yalnızca nikel alaşımlama yoluyla elde eden krom-nikel alaşımlarıdır; bazı çok yüksek alaşımlı kaliteler, nikel gereksinimlerini azaltmak için bir miktar nitrojen içerir. 300 serisi en büyük gruptur ve en yaygın kullanılanıdır.
    • Tip 304 : En iyi bilinen kalite, sırasıyla %18 krom ve %8 veya %10 nikel bileşimi nedeniyle 18/8 ve 18/10 olarak da bilinen Tip 304'tür.
    • Tip 316 : İkinci en yaygın östenitik paslanmaz çelik Tip 316'dır. %2 molibden ilavesi asitlere ve klorür iyonlarının neden olduğu lokal korozyona karşı daha fazla direnç sağlar. 316L veya 304L gibi düşük karbonlu versiyonlar, %0.03'ün altında karbon içeriğine sahiptir ve kaynaktan kaynaklanan korozyon sorunlarını önlemek için kullanılır.

ferritik

Ferritik paslanmaz çelikler, vücut merkezli kübik kristal bir yapı olan karbon çeliği gibi bir ferrit mikro yapıya sahiptir ve çok az nikel içeren veya hiç içermeyen %10,5 ile %27 arasında krom içerir. Bu mikro yapı, krom ilavesi nedeniyle tüm sıcaklıklarda mevcuttur, bu nedenle ısıl işlemle sertleşmezler. Östenitik paslanmaz çeliklerle aynı derecede soğuk işlemle güçlendirilemezler. Onlar manyetiktir. Tip 430'a niyobyum (Nb), titanyum (Ti) ve zirkonyum (Zr) ilaveleri iyi kaynaklanabilirlik sağlar. Nikelin neredeyse yokluğu nedeniyle, östenitik çeliklerden daha ucuzdurlar ve aşağıdakileri içeren birçok üründe bulunurlar:

  • Otomobil egzoz boruları (Kuzey Amerika'da Tip 409 ve 409 Cb kullanılmaktadır; Avrupa'da stabilize tip 439 ve 441 kullanılmaktadır)
  • Mimari ve yapısal uygulamalar (%17 Cr içeren Tip 430)
  • Arduvaz kancaları, çatı kaplama ve baca kanalları gibi yapı bileşenleri
  • 700 °C (1,292 °F) civarında çalışan katı oksit yakıt hücrelerindeki güç plakaları (%22 Cr içeren yüksek kromlu ferritikler)

martensitik

Martensitik paslanmaz çelikler, gövde merkezli kübik kristal yapıya sahip olup, geniş bir özellik yelpazesi sunar ve paslanmaz mühendislik çelikleri, paslanmaz takım çelikleri ve sürünme dirençli çelikler olarak kullanılır. Manyetiktirler ve düşük krom içeriği nedeniyle ferritik ve östenitik paslanmaz çelikler kadar korozyona dayanıklı değildirler. Dört kategoriye ayrılırlar (bazıları örtüşür):

  1. Fe-Cr-C kaliteleri. Bunlar kullanılan birinci sınıflardı ve mühendislikte ve aşınmaya dayanıklı uygulamalarda hala yaygın olarak kullanılmaktadır.
  2. Fe-Cr-Ni-C kaliteleri. Bazı karbon, nikel ile değiştirilir. Daha yüksek tokluk ve daha yüksek korozyon direnci sunarlar. %13 Cr ve %4 Ni içeren EN 1.4303 kalitesi (Döküm kalitesi CA6NM) , iyi döküm özelliklerine, iyi kaynaklanabilirliğe ve kavitasyon erozyonuna karşı iyi dirence sahip olduğu için hidroelektrik santrallerindeki çoğu Pelton , Kaplan ve Francis türbinleri için kullanılır.
  3. Yağış sertleşme dereceleri. En iyi bilinen kalite olan EN 1.4542 (17/4PH olarak da bilinir) martensitik sertleşmeyi ve çökelme sertleşmesini birleştirir . Yüksek mukavemet ve iyi tokluk sağlar ve diğer uygulamaların yanı sıra havacılıkta kullanılır.
  4. Sürünmeye dayanıklı kaliteler. Küçük niyobyum, vanadyum , bor ve kobalt ilaveleri , gücü ve sürünme direncini yaklaşık 650 °C'ye (1,202 °F) kadar artırır.

Martensitik paslanmaz çelikler, daha iyi mekanik özellikler sağlamak için ısıl işleme tabi tutulabilir. Isıl işlem tipik olarak üç adımı içerir:

  1. Çeliğin, dereceye bağlı olarak 980–1.050 °C (1.800–1.920 °F) aralığında bir sıcaklığa ısıtıldığı östenitleme. Ortaya çıkan östenit, yüzey merkezli kübik bir kristal yapıya sahiptir.
  2. söndürme . Ostenit, sert gövde merkezli bir tetragonal kristal yapı olan martensite dönüştürülür . Söndürülmüş martensit, çoğu uygulama için çok sert ve çok kırılgandır. Bir miktar kalıntı östenit kalabilir.
  3. Temperleme. Martensit yaklaşık 500 °C'ye (932 °F) kadar ısıtılır, sıcaklıkta tutulur, ardından havayla soğutulur. Daha yüksek tavlama sıcaklıkları , akma mukavemetini ve nihai gerilme mukavemetini azaltır , ancak uzama ve darbe direncini arttırır.

Martensitik paslanmaz çeliklerdeki bir miktar karbonun nitrojen ile değiştirilmesi yeni bir gelişmedir. Azotun sınırlı çözünürlüğü, eritmenin yüksek nitrojen basıncı altında gerçekleştirildiği basınçlı elektro cüruf arıtma (PESR) işlemi ile artırılır. %0,4'e kadar nitrojen içeren çelik elde edildi, bu da daha yüksek sertlik ve dayanıklılık ile daha yüksek korozyon direncine yol açtı. PESR pahalı olduğundan, standart argon oksijen dekarburizasyon (AOD) işlemi kullanılarak daha düşük ancak önemli nitrojen içerikleri elde edilmiştir .

dubleks

Dubleks paslanmaz çelikler, ostenit ve ferritten oluşan karışık bir mikro yapıya sahiptir, ideal oran 50:50'lik bir karışımdır, ancak ticari alaşımların oranları 40:60 olabilir. Östenitik paslanmaz çeliklerden daha yüksek krom (%19-32) ve molibden (%5'e kadar) ve daha düşük nikel içeriği ile karakterize edilirler. Dubleks paslanmaz çelikler , östenitik paslanmaz çeliğin akma dayanımının kabaca iki katıdır . Karışık mikro yapıları, östenitik paslanmaz çelik Tip 304 ve 316 ile karşılaştırıldığında klorür stres korozyon çatlamasına karşı geliştirilmiş direnç sağlar. Dubleks kaliteler, korozyon dirençlerine göre genellikle üç alt gruba ayrılır: yalın dubleks, standart dubleks ve süper dubleks. Dubleks paslanmaz çeliklerin özellikleri, benzer performans gösteren süper östenitik kalitelerden genel olarak daha düşük bir alaşım içeriği ile elde edilir ve bu da kullanımlarını birçok uygulama için uygun maliyetli hale getirir. Kağıt hamuru ve kağıt endüstrisi, dubleks paslanmaz çeliği yaygın olarak kullanan ilk sektörlerden biriydi. Bugün, petrol ve gaz endüstrisi en büyük kullanıcıdır ve daha fazla korozyona dayanıklı kaliteler için baskı yaparak süper dubleks ve hiper dubleks kalitelerin geliştirilmesine yol açmıştır. Daha yakın zamanlarda, özellikle bina ve inşaattaki (beton takviye çubukları, köprüler için levhalar, kıyı işleri) ve su endüstrisindeki yapısal uygulamalar için daha ucuz (ve biraz daha az korozyona dayanıklı) yalın dubleks geliştirilmiştir .

yağış sertleşmesi

Yağışla sertleşen paslanmaz çelikler, östenitik çeşitlerle karşılaştırılabilir korozyon direncine sahiptir, ancak diğer martensitik kalitelerden daha yüksek dayanımlara kadar çökelme ile sertleştirilebilir. Çökeltmeyle sertleşen paslanmaz çeliklerin üç türü vardır:

  • Martensitik 17-4 PH (AISI 630 EN 1.4542) yaklaşık %17 Cr, %4 Ni, %4 Cu ve %0.3 Nb içerir.

Yaklaşık 1.040 °C'de (1.900 °F) solüsyon işlemi ve ardından su verme, nispeten sünek bir martensitik yapı ile sonuçlanır. 475 °C'de (887 °F) müteakip yaşlandırma işlemi, mukavemeti 1000 MPa akma mukavemetinin üzerine çıkaran Nb ve Cu bakımından zengin fazları çökeltir. Bu olağanüstü güç seviyesi, havacılık ve uzay gibi yüksek teknolojili uygulamalarda kullanılır (genellikle yorulma ömrünü artıran metalik olmayan kalıntıları ortadan kaldırmak için yeniden eritmeden sonra). Bu çeliğin bir diğer önemli avantajı, temperleme işlemlerinden farklı olarak eskitme işleminin (neredeyse) bitmiş parçalara bozulma ve renk bozulması olmadan uygulanabilecek bir sıcaklıkta gerçekleştirilmesidir.

  • Yarı östenitik 17-7PH (AISI 631 EN 1.4568) yaklaşık %17 Cr, %7.2 Ni ve %1.2 Al içerir.

Tipik ısıl işlem, çözelti işlemi ve Söndürmeyi içerir . Bu noktada yapı östenitik kalır. Martensitik dönüşüm daha sonra ya −75 °C'de (−103 °F) kriyojenik işlemle veya şiddetli soğuk çalışmayla (%70'in üzerinde deformasyon, genellikle soğuk haddeleme veya tel çekme ile) elde edilir. Ni 3 Al intermetalik fazını hızlandıran 510 °C'de (950 °F) yaşlandırma, neredeyse bitmiş parçalar üzerinde yukarıdaki gibi gerçekleştirilir.  Daha sonra 1400 MPa'nın üzerindeki verim stres seviyelerine ulaşılır.

  • Östenitik A286(ASTM 660 EN 1.4980) yaklaşık %15 Cr, %25 Ni, %2.1 Ti, %1.2 Mo, %1.3 ve B %0.005 içerir.

Yapı tüm sıcaklıklarda östenitik kalır.

Tipik ısıl işlem, çözelti işlemi ve söndürmeyi, ardından 715 °C'de (1,319 °F) yaşlandırmayı içerir. Yaşlanma, Ni 3  Ti oluşturur ve oda sıcaklığında akma mukavemetini yaklaşık 650 MPa'ya yükseltir . Yukarıdaki kalitelerin aksine, bu çeliğin mekanik özellikleri ve sürünme direnci 700 °C'ye (1,292 °F) kadar olan sıcaklıklarda çok iyi kalır. Sonuç olarak A286, jet motorlarında, gaz türbinlerinde ve turbo parçalarında kullanılan Fe bazlı bir süper alaşım olarak sınıflandırılır.

notlar

15'i en yaygın olarak kullanılan 150'den fazla paslanmaz çelik sınıfı vardır. US SAE çelik kaliteleri de dahil olmak üzere paslanmaz ve diğer çelikleri derecelendirmek için çeşitli sistemler vardır . Metaller ve Alaşımlar için Birleşik Numaralandırma Sistemi (UNS), ASTM tarafından 1970 yılında geliştirilmiştir. Avrupalılar aynı amaç için EN 10088'i geliştirmiştir.

korozyon direnci

Paslanmaz çelik (alt sıra) , tuzlu su korozyonuna alüminyum-bronz (üst sıra) veya bakır-nikel alaşımlarından (orta sıra) daha iyi dayanır

Karbon çeliğinden farklı olarak, paslanmaz çelikler ıslak ortamlara maruz kaldıklarında tek tip korozyona uğramazlar. Korunmasız karbon çeliği, hava ve nem kombinasyonuna maruz kaldığında kolayca paslanır. Ortaya çıkan demir oksit yüzey tabakası gözenekli ve kırılgandır. Ek olarak, demir oksit orijinal çelikten daha büyük bir hacim kapladığından, bu katman genişler ve pul pul dökülme ve alttaki çeliği daha fazla saldırıya maruz bırakma eğilimi gösterir. Karşılaştırıldığında, paslanmaz çelikler pasivasyona uğramak için yeterli krom içerir ve havadaki oksijen ve hatta sudaki az miktarda çözünmüş oksijen ile reaksiyona girerek kendiliğinden mikroskobik olarak ince bir atıl krom oksit yüzey filmi oluşturur. Bu pasif film, çelik yüzeye oksijen difüzyonunu bloke ederek daha fazla korozyonu önler ve böylece korozyonun metal yığınına yayılmasını önler. [3] Bu film, çizildiğinde veya çevredeki o sınıfın doğal korozyon direncini aşan bir rahatsızlık nedeniyle geçici olarak bozulduğunda bile kendi kendini onarır.

Bu filmin korozyona karşı direnci paslanmaz çeliğin kimyasal bileşimine, özellikle de krom içeriğine bağlıdır. Dört korozyon biçimi arasında ayrım yapmak gelenekseldir: tek tip, lokalize (oyuklanma), galvanik ve SCC (gerilme korozyonu çatlaması). Paslanmaz çeliğin kalitesi çalışma ortamı için uygun olmadığında bu korozyon biçimlerinden herhangi biri meydana gelebilir.

"CRES" tanımı, korozyona dayanıklı çeliği ifade eder.

üniforma

Tek tip korozyon, tipik olarak, kağıt hamuru ve kağıt endüstrileri gibi kimyasalların üretildiği veya yoğun olarak kullanıldığı çok agresif ortamlarda meydana gelir. Çeliğin tüm yüzeyi saldırıya uğrar ve korozyon mm/yıl olarak korozyon hızı olarak ifade edilir (bu gibi durumlar için genellikle 0.1 mm/yıl'dan az kabul edilebilir). Korozyon tabloları yönergeler sağlar.

Bu tipik olarak paslanmaz çeliklerin asidik veya bazik çözeltilere maruz kaldığı durumdur. Paslanmaz çeliğin korozyona uğraması, asit veya bazın türüne ve konsantrasyonuna ve çözelti sıcaklığına bağlıdır. Kapsamlı yayınlanmış korozyon verileri veya kolayca gerçekleştirilen laboratuvar korozyon testleri nedeniyle tek tip korozyondan kaçınmak genellikle kolaydır.

Paslanmaz çelik, bu tuzdan arındırma ekipmanında gösterildiği gibi korozyona karşı tamamen bağışık değildir .

Asidik çözeltiler iki genel kategoriye ayrılabilir: hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asit gibi indirgeyici asitler ve nitrik asit ve konsantre sülfürik asit gibi oksitleyici asitler . Artan krom ve molibden içeriği indirgeyici asitlere karşı artan direnç sağlarken, artan krom ve silikon içeriği oksitleyici asitlere karşı artan direnç sağlar. Sülfürik asit, en çok üretilen endüstriyel kimyasallardan biridir. Oda sıcaklığında, Tip 304 paslanmaz çelik yalnızca %3 aside dayanıklıdır, Tip 316 ise 50 °C'ye (122 °F) kadar %3 aside ve oda sıcaklığında %20 aside dayanıklıdır. Bu nedenle Tip 304 SS nadiren sülfürik asit ile temas halinde kullanılır. Tip 904L ve Alaşım 20 , oda sıcaklığının üzerinde daha da yüksek konsantrasyonlarda sülfürik aside dayanıklıdır. Konsantre sülfürik asit, nitrik asit gibi oksitleyici özelliklere sahiptir ve bu nedenle silikon içeren paslanmaz çelikler de yararlıdır. Hidroklorik asit her türlü paslanmaz çeliğe zarar verir ve bundan kaçınılmalıdır. Her tür paslanmaz çelik , oda sıcaklığında fosforik asit ve nitrik asit saldırılarına karşı dayanıklıdır. Yüksek konsantrasyonlarda ve yüksek sıcaklıklarda saldırı meydana gelir ve daha yüksek alaşımlı paslanmaz çelikler gerekir. Genel olarak organik asitler , hidroklorik ve sülfürik asit gibi mineral asitlerden daha az aşındırıcıdır. Organik asitlerin moleküler ağırlığı arttıkça aşındırıcılıkları azalır. Formik asit en düşük moleküler ağırlığa sahiptir ve zayıf bir asittir. Tip 304 formik asitle birlikte kullanılabilir, ancak çözeltinin rengini değiştirme eğilimi gösterir. Tip 316, ticari olarak önemli bir organik asit olan asetik asidi depolamak ve işlemek için yaygın olarak kullanılır .

Tip 304 ve Tip 316 paslanmaz çelikler , yüksek konsantrasyonlarda ve yüksek sıcaklıklarda bile amonyum hidroksit gibi zayıf bazlardan etkilenmez . Yüksek konsantrasyonlarda ve yüksek sıcaklıklarda sodyum hidroksit gibi daha güçlü bazlara maruz kalan aynı kaliteler , muhtemelen bir miktar aşındırma ve çatlama yaşayacaktır. Artan krom ve nikel içerikleri artan direnç sağlar.

İkinci durumda Tip 316, Tip 304'e tercih edilse de, tüm kaliteler aldehitler ve aminlerden kaynaklanan hasara karşı dayanıklıdır; sıcaklık düşük tutulmadıkça selüloz asetat Tip 304'e zarar verir. Yağlar ve yağ asitleri yalnızca Tip 304'ü 150 °C'nin (302 °F) üzerindeki sıcaklıklarda ve Tip 316 SS'yi 260 °C'nin (500 °F) üzerindeki sıcaklıklarda etkilerken, Tip 317 SS tüm sıcaklıklardan etkilenmez. Ürenin işlenmesi için 316L tipi gereklidir .

yerelleştirilmiş

Lokalize korozyon çeşitli şekillerde meydana gelebilir, örneğin oyuk korozyonu ve aralık korozyonu . Bu lokalize saldırılar en çok klorür iyonlarının varlığında görülür . Daha yüksek klorür seviyeleri, daha yüksek alaşımlı paslanmaz çelikler gerektirir.

Lokalize korozyonu tahmin etmek zor olabilir çünkü aşağıdakiler dahil birçok faktöre bağlıdır:

  • Klorür iyon konsantrasyonu. Klorür çözeltisi konsantrasyonu bilinse bile, beklenmedik bir şekilde lokal korozyon oluşması mümkündür. Klorür iyonları, buharlaşma ve yoğuşma nedeniyle yarıklar (örn. contaların altı) veya buhar boşluklarındaki yüzeyler gibi belirli alanlarda eşit olmayan şekilde yoğunlaşabilir.
  • Sıcaklık: artan sıcaklık duyarlılığı artırır.
  • Asitlik: Artan asitlik duyarlılığı artırır.
  • Durgunluk: Durgun koşullar duyarlılığı artırır.
  • Oksitleyici türler: demir ve bakır iyonları gibi oksitleyici türlerin varlığı duyarlılığı artırır.

Çukur korozyonu, lokalize korozyonun en yaygın şekli olarak kabul edilir. Paslanmaz çeliklerin oyuk korozyonuna karşı korozyon direnci genellikle aşağıdaki formülle elde edilen PREN ile ifade edilir:

,

burada terimler, çelikteki krom, molibden ve azotun kütlece içeriğinin oranına karşılık gelir. Örneğin, çelik %15 kromdan oluşsaydı %Cr 15'e eşit olurdu.

PREN ne kadar yüksek olursa, oyuklaşma korozyon direnci de o kadar yüksek olur. Böylece artan krom, molibden ve nitrojen içeriği çukurlaşma korozyonuna karşı daha iyi direnç sağlar.

Bazı çeliğin PREN'i oyuk korozyonuna direnmek için teorik olarak yeterli olsa da, zayıf tasarım sınırlı alanlar (örtüşen plakalar, pul-plaka arayüzleri, vb.) oluşturduğunda veya malzeme üzerinde tortular oluştuğunda çatlak korozyonu meydana gelebilir. Bu seçilmiş alanlarda, PREN hizmet koşulları için yeterince yüksek olmayabilir. İyi tasarım, imalat teknikleri, alaşım seçimi, korozyona neden olan çözeltide bulunan aktif bileşiklerin konsantrasyonuna dayalı uygun çalışma koşulları, pH vb. bu tür korozyonu önleyebilir.

Stres

Gerilme korozyon çatlaması (SCC), bir bileşenin deformasyon olmadan ani bir çatlaması ve bozulmasıdır. Üç koşul karşılandığında ortaya çıkabilir:

  • Parça gerilir (uygulanan bir yük veya artık gerilme ile).
  • Ortam agresiftir (yüksek klorür seviyesi, 50 °C'nin (122 °F) üzerindeki sıcaklık, H 2 S varlığı).
  • Paslanmaz çelik yeterince SCC'ye dayanıklı değildir.

SCC mekanizması aşağıdaki olaylar dizisinden kaynaklanır:

  1. Çukurlaşma meydana gelir.
  2. Çatlaklar bir çukur başlatma alanından başlar.
  3. Çatlaklar daha sonra metalin içinden taneler arası veya taneler arası modda yayılır.
  4. Başarısızlık oluşur.

Çukurlaşma genellikle göze hoş gelmeyen yüzeylere ve en kötü ihtimalle paslanmaz sacın delinmesine yol açarken, SCC'nin başarısızlığı ciddi sonuçlara yol açabilir. Bu nedenle özel bir korozyon şekli olarak kabul edilir.

SCC, birkaç koşulun yerine getirilmesini gerektirdiğinden, aşağıdakiler de dahil olmak üzere nispeten kolay önlemlerle etkisiz hale getirilebilir:

  • Stres seviyesinin azaltılması (petrol ve gaz spesifikasyonları, H 2 S içeren ortamlarda maksimum stres seviyesi için gereksinimleri sağlar ).
  • Ortamın agresifliğinin değerlendirilmesi (yüksek klorür içeriği, 50 °C'nin (122 °F) üzerindeki sıcaklık, vb.).
  • Doğru tipte paslanmaz çelik seçimi: 904L kalite gibi süper östenitik veya süper dubleks ( ferritik paslanmaz çelikler ve dubleks paslanmaz çelikler SCC'ye karşı çok dirençlidir).

Galvanik

Soldaki somun paslanmaz çelik değildir ve sağdaki somunun aksine paslıdır .

Galvanik korozyon ("benzersiz metal korozyonu" olarak da adlandırılır), iki farklı malzeme aşındırıcı bir elektrolit içinde birleştirildiğinde meydana gelen korozyon hasarına atıfta bulunur. En yaygın elektrolit, tatlı sudan deniz suyuna kadar değişen sudur. Galvanik bir çift oluştuğunda, çiftteki metallerden biri anot olur ve tek başına olduğundan daha hızlı paslanır, diğeri ise katot olur ve tek başına olduğundan daha yavaş korozyona uğrar. Paslanmaz çelik, örneğin karbon çeliği ve alüminyumdan daha pozitif bir elektrot potansiyeline sahip olması nedeniyle, anodik metalin korozyonunu hızlandıran katot haline gelir. Bir örnek, su ile temas halinde paslanmaz çelik levhaları sabitleyen alüminyum perçinlerin korozyonudur. Anot ve katodun göreli yüzey alanları, korozyon hızının belirlenmesinde önemlidir. Yukarıdaki örnekte, perçinlerin yüzey alanı paslanmaz çelik sacınkiyle karşılaştırıldığında küçüktür ve bu da hızlı korozyona neden olur. Bununla birlikte, alüminyum levhaları birleştirmek için paslanmaz çelik bağlantı elemanları kullanılıyorsa, galvanik korozyon çok daha yavaş olacaktır çünkü alüminyum yüzeydeki galvanik akım yoğunluğu bir büyüklük sırası daha küçük olacaktır. Paslanmaz çelik plakaları karbon çelik bağlantı elemanlarıyla birleştirmek sık yapılan bir hatadır; karbon çelik levhaları sabitlemek için paslanmaz çelik kullanmak genellikle kabul edilebilirken, tersi değildir. Mümkün olduğunda farklı metaller arasında elektrik yalıtımı sağlamak bu tür korozyonu önlemede etkilidir.

Yüksek sıcaklık

Yüksek sıcaklıklarda, tüm metaller sıcak gazlarla reaksiyona girer. En yaygın yüksek sıcaklıklı gaz karışımı havadır ve oksijenin en reaktif bileşenidir. Havada korozyonu önlemek için karbon çeliği yaklaşık 480 °C (900 °F) ile sınırlıdır. Paslanmaz çeliklerde oksidasyon direnci, krom, silikon ve alüminyum ilavesiyle artar. Küçük seryum ve itriyum ilaveleri , yüzeydeki oksit tabakasının yapışmasını arttırır. Paslanmaz çeliklerde yüksek sıcaklık korozyon direncini artırmak için krom ilavesi en yaygın yöntem olmaya devam etmektedir; krom oksijenle reaksiyona girerek malzemeye oksijen difüzyonunu azaltan bir krom oksit ölçeği oluşturur. Paslanmaz çeliklerdeki minimum %10,5 krom, yaklaşık 700 °C'ye (1,300 °F) kadar direnç sağlarken, %16'lık krom, yaklaşık 1,200 °C'ye (2,200 °F) kadar direnç sağlar. %18 krom içeren en yaygın paslanmaz çelik kalitesi olan Tip 304, yaklaşık 870 °C'ye (1.600 °F) dayanıklıdır. Sülfür dioksit , hidrojen sülfür , karbon monoksit , klor gibi diğer gazlar da paslanmaz çeliğe saldırır. Diğer gazlara karşı direnç, gazın tipine, sıcaklığa ve paslanmaz çeliğin alaşım içeriğine bağlıdır. %5'e kadar alüminyum ilavesiyle, ferritik kaliteler Fr-Cr-Al, yüksek sıcaklıklarda elektrik direnci ve oksidasyon direnci için tasarlanmıştır. Bu tür alaşımlar , tel veya şerit şeklinde üretilen Kanthal'ı içerir.

Standart yüzeyler

Birkaç yatay çizik ile borunun mat yüzeyi
316L paslanmaz çelik, cilasız, freze cilalı

Düz haddelenmiş paslanmaz çeliğe standart haddeleme finisajları doğrudan merdaneler ve mekanik aşındırıcılar ile uygulanabilir. Çelik önce boyut ve kalınlıkta haddelenir ve ardından nihai malzemenin özelliklerini değiştirmek için tavlanır . Yüzeyde oluşan oksitlenmeler ( değirmen tufalleri) dekapaj ile uzaklaştırılır ve yüzeyde pasivasyon tabakası oluşturulur. Daha sonra istenen estetik görünümü elde etmek için son bir cila uygulanabilir.

ASTM A480/A480M-18 (DIN) ile paslanmaz çelik yüzeyleri tanımlamak için aşağıdaki gösterimler kullanılır:

  • 0: Sıcak haddelenmiş, tavlanmış, daha kalın levhalar
  • 1 (1D): Sıcak haddelenmiş, tavlanmış ve pasifleştirilmiş
  • 2D (2D): Soğuk haddelenmiş, tavlanmış, asitlenmiş ve pasifleştirilmiş
  • No. 2B (2B): Yüksek cilalı silindirlerden ek geçiş ile yukarıdakiyle aynı
  • 2BA (2R): Yukarıdaki ile aynı parlak tavlanmış (BA veya 2R), ardından oksijensiz atmosfer koşullarında parlak tavlanmış
  • No. 3 (G-2G:) Mekanik olarak uygulanan kaba aşındırıcı yüzey
  • 4 (1J-2J): Fırçalanmış yüzey
  • 5: Saten kaplama
  • 6 (1K-2K): Mat yüzey (fırçalanmış ancak #4'ten daha pürüzsüz)
  • 7 (1P-2P): Yansıtıcı kaplama
  • 8: Ayna kaplama
  • 9: Boncuk püskürtme bitişi
  • 10: Isı renkli kaplama – çok çeşitli elektro -cilalı ve sıcak renkli yüzeyler sunar

birleştirme

Paslanmaz çelikler için çok çeşitli birleştirme işlemleri mevcuttur, ancak kaynak açık ara en yaygın olanıdır.

Kaynak kolaylığı büyük ölçüde kullanılan paslanmaz çeliğin tipine bağlıdır. Östenitik paslanmaz çelikler, ana metalinkine benzer kaynak özellikleriyle (soğuk işlenmemiş) elektrik arkıyla kaynaklanması en kolay olanlardır. Martensitik paslanmaz çelikler elektrik arkıyla da kaynaklanabilir, ancak ısıdan etkilenen bölge (HAZ) ve füzyon bölgesi (FZ) soğuduktan sonra martensit oluşturduğundan, kaynağın çatlamasını önlemek için önlemler alınmalıdır. Uygun olmayan kaynak uygulamaları ayrıca kaynağın arka tarafında şeker oluşumuna (oksit pullaşması) ve/veya ısı renklenmesine neden olabilir. Bu, geri temizleme gazlarının, destek plakalarının ve fluxların kullanılmasıyla önlenebilir. Kaynak sonrası ısıl işlem hemen hemen her zaman gereklidir ve bazı durumlarda kaynak öncesi ön ısıtma da gereklidir. Tip 430 ferritik paslanmaz çeliğin elektrik ark kaynağı, ısıdan etkilenen bölgede (HAZ) tane büyümesine ve bu da kırılganlığa neden olur. Bu, niyobyum, titanyum ve zirkonyumun tane büyümesini önleyen çökeltiler oluşturduğu stabilize ferritik kalitelerle büyük ölçüde üstesinden gelinmiştir. Elektrik arkıyla çift yönlü paslanmaz çelik kaynağı yaygın bir uygulamadır ancak işlem parametrelerinin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir. Aksi takdirde, kaynakların tokluğunu azaltan istenmeyen intermetalik fazların çökelmesi meydana gelir.

Elektrik ark kaynağı işlemleri şunları içerir:

MIG ve TIG kaynağı kullanılan en yaygın yöntemlerdir.

Diğer kaynak işlemleri şunları içerir:

Paslanmaz çelik silikon, silil modifiye polimerler ve epoksiler gibi yapıştırıcılarla birleştirilebilir . Akrilik ve poliüretan yapıştırıcılar da bazı durumlarda kullanılmaktadır.

Üretme

Dünyanın paslanmaz çelik üretiminin çoğu aşağıdaki işlemlerle üretilmektedir:

  • Elektrik ark ocağı (EAF): paslanmaz çelik hurdası, diğer demirli hurdalar ve demirli alaşımlar (Fe Cr, Fe Ni, Fe Mo, Fe Si) birlikte eritilir. Erimiş metal daha sonra bir potaya dökülür ve AOD işlemine aktarılır (aşağıya bakın).
  • Argon oksijen dekarburizasyonu (AOD): erimiş çelikteki karbon uzaklaştırılır ( karbon monoksit gazına dönüştürülerek) ve istenen kimyasal bileşimi elde etmek için diğer bileşimsel ayarlamalar yapılır.
  • Sürekli döküm (CC): erimiş metal, yassı ürünler (tipik bir bölüm 20 santimetre (8 inç) kalınlığında ve 2 metre (6,6 ft) genişliğindedir) veya blum (kesitler büyük ölçüde değişir ancak 25'e 25 santimetre (9.8 ) için levhalar halinde katılaştırılır. × 9,8 inç) ortalama boyuttur).
  • Sıcak haddeleme (HR): levhalar ve blumlar bir fırında yeniden ısıtılır ve sıcak haddelenir. Sıcak haddeleme, yaklaşık 3 mm (0,12 inç) kalınlığında rulolar üretmek için levhaların kalınlığını azaltır. Bloomlar ise sıcak haddelenerek haddehane çıkışında boylar halinde kesilen çubuklar veya kangal haline getirilen filmaşindir.
  • Soğuk bitirme (CF), tamamlanan ürünün tipine bağlıdır:
    • Sıcak haddelenmiş rulolar, yüzeydeki oksit tortusunu gidermek için asit çözeltilerinde asitlenir, ardından Sendzimir haddehanelerinde soğuk haddelenir ve istenen kalınlık ve yüzey kalitesi elde edilene kadar koruyucu bir atmosferde tavlanır. Dilme ve boru şekillendirme gibi diğer işlemler, aşağı akış tesislerinde gerçekleştirilebilir.
    • Sıcak haddelenmiş çubuklar düzleştirilir, ardından gerekli toleransta işlenir ve bitirilir.
    • Filmaşin bobinler daha sonra çekme tezgahlarında soğuk işlenmiş çubuklar, cıvata yapım makinelerinde bağlantı elemanları ve tek veya çok pasolu çekme makinelerinde tel üretmek için işlenir.

Dünya paslanmaz çelik üretim rakamları, Uluslararası Paslanmaz Çelik Forumu tarafından yıllık olarak yayınlanmaktadır. AB üretim rakamlarından İtalya, Belçika ve İspanya dikkate değerken, Kanada ve Meksika hiçbirini üretmedi. Çin, Japonya, Güney Kore, Tayvan, Hindistan, ABD ve Endonezya büyük üreticilerken, Rusya çok az üretim bildirdi.

Yassı ve uzun ürünlerde dünya paslanmaz çelik üretimi (metrik ton, '000s)
Yıl
Avrupa Birliği
Amerika
Çin
Çin hariç Asya
Diğer ülkeler
Dünya
2020 6323 2144 30139 6429 5857 50892
2019 6805 2593 29 400 7894 5525 52 218
2018 7386 2808 26 706 8195 5635 50 729
2017 7377 2754 25 774 8030 4146 48 081
2016 7280 2931 24 938 9956 672 45 778
2015 7169 2747 21 562 9462 609 41 548
2014 7252 2813 21 692 9333 595 41 686
2013 7147 2454 18 984 9276 644 38 506

2017 yılında paslanmaz çelik ailelerine göre üretim dağılımı:

  • Östenitik paslanmaz çelikler Cr-Ni (300 serisi olarak da adlandırılır, yukarıdaki "Sınıflar" bölümüne bakın): %54
  • Östenitik paslanmaz çelikler Cr-Mn (200 serisi olarak da adlandırılır): %21
  • Ferritik ve martensitik paslanmaz çelikler (400 serisi olarak da adlandırılır): %23

Uygulamalar

Paslanmaz çelik, mimari, sanat, kimya mühendisliği, yiyecek ve içecek üretimi, taşıtlar, tıp, enerji ve ateşli silahlar dahil olmak üzere çok sayıda alanda kullanılmaktadır.

yaşam döngüsü maliyeti

Yaşam döngüsü maliyeti (LCC) hesaplamaları, bina veya köprü gibi bir projenin tüm ömrü boyunca en düşük maliyete yol açacak tasarım ve malzemeleri seçmek için kullanılır.

Formül, basit bir biçimde aşağıdaki gibidir:

LCC'nin toplam yaşam döngüsü maliyeti olduğu yerde, AC satın alma maliyeti, IC kurulum maliyeti, OC işletme ve bakım maliyetleri, LP arıza süresi nedeniyle kayıp üretim maliyeti ve RC yedek malzeme maliyetidir.

Ayrıca, N , projenin planlanan ömrü, i faiz oranı ve n , belirli bir OC veya LP veya RC'nin gerçekleştiği yıldır. Faiz oranı (i) , farklı yıllardaki giderleri (bankalar ve sigorta şirketleri tarafından yaygın olarak kullanılan bir yöntem) bugünkü değerlerine dönüştürmek için kullanılır, böylece adil bir şekilde eklenebilir ve karşılaştırılabilir. Toplam formülünün ( ) kullanımı, bir projenin ömrü boyunca giderlerin faiz oranı için düzeltildikten sonra toplanması gerektiği gerçeğini yakalar.

Malzeme seçiminde LCC uygulaması

Projelerde kullanılan paslanmaz çelik, genellikle diğer malzemelere kıyasla daha düşük LCC değerlerine neden olur. Paslanmaz çelik bileşenlerin daha yüksek satın alma maliyeti (AC), genellikle işletme ve bakım maliyetlerindeki iyileştirmeler, azalan üretim kaybı (LP) maliyetleri ve paslanmaz çelik bileşenlerin daha yüksek yeniden satış değeri ile dengelenir.

LCC hesaplamaları genellikle projenin kendisiyle sınırlıdır. Ancak, bir proje paydaşının dikkate almak isteyebileceği başka maliyetler olabilir:

  • Enerji santralleri, su temini ve atık su arıtma ve hastaneler gibi kamu hizmetleri kapatılamaz. Herhangi bir bakım, devam eden hizmetle ilişkili ek maliyetler gerektirecektir.
  • Köprülerde trafiğin kapanması veya azaltılması, kuyruk oluşması, gecikmeler, insanların çalışma saatlerinin kaybolması ve araçların boşta kalması nedeniyle artan kirlilik gibi bazı durumlarda dolaylı toplumsal maliyetler (olası siyasi yansımalarla) ortaya çıkabilir.

Sürdürülebilirlik – geri dönüşüm ve yeniden kullanım

Paslanmaz çeliğin ortalama karbon ayak izinin (tüm kaliteler, tüm ülkeler) üretilen paslanmaz çelik başına 2,90 kg CO2 olduğu tahmin edilmektedir , bunun 1,92 kg'ı hammaddelerden (Cr, Ni, Mo) kaynaklanan emisyonlardır; 0,54 kg elektrik ve buhardan ve 0,44 kg doğrudan emisyonlardır (yani paslanmaz çelik fabrikası tarafından). Daha temiz elektrik kaynakları kullanan ülkelerde (nükleer enerji kullanan Fransa gibi) üretilen paslanmaz çeliğin daha düşük karbon ayak izine sahip olacağını unutmayın. Ni içermeyen ferritikler, % 8 veya daha fazla Ni içeren östenitiklere göre daha düşük CO2 ayak izine sahip olacaktır . Karbon ayak izi, malzeme seçimine karar verirken sürdürülebilirlikle ilgili tek faktör olmamalıdır:

  • herhangi bir ürün ömrü, bakım, onarım veya kullanım ömrünün erken sonu (planlı eskime), toplam ayak izini ilk malzeme farklılıklarının çok ötesinde artırabilir. Ek olarak, hizmet kaybı (tipik olarak köprüler için), kuyruklar, boşa harcanan yakıt ve adam-saat kaybı gibi büyük gizli maliyetlere neden olabilir.
  • Belirli bir hizmeti sağlamak için ne kadar malzeme kullanıldığı performansa, özellikle daha hafif yapılara ve bileşenlere izin veren mukavemet düzeyine göre değişir.

Paslanmaz çelik %100 geri dönüştürülebilir . Ortalama bir paslanmaz çelik nesne, yaklaşık %60'ı geri dönüştürülmüş malzemeden oluşur ve bunun yaklaşık %40'ı ömrünü tamamlamış ürünlerden, geri kalan %60'ı ise üretim süreçlerinden gelir. Daha yüksek bir geri dönüşüm içeriğini engelleyen şey, çok yüksek bir geri dönüşüm oranına rağmen paslanmaz çelik hurdanın mevcudiyetidir. Uluslararası Kaynak Paneli'nin Toplumdaki Metal Stokları raporuna göre , toplumda kullanılan kişi başına paslanmaz çelik stoğu, daha gelişmiş ülkelerde 80-180 kg ve daha az gelişmiş ülkelerde 15 kg'dır. Birçok paslanmaz çelik pazarı için kullanılabilir hurdayı geri dönüştüren ikincil bir pazar var. Ürün çoğunlukla bobin, levha ve boşluklardır. Bu malzeme, birincil fiyattan daha düşük bir fiyatla satın alınır ve ticari kalitede damgalayıcılara ve sac metal evlere satılır. Malzemede çizikler, çukurlar ve oyuklar olabilir, ancak mevcut teknik özelliklere göre yapılmıştır.

Paslanmaz çelik döngüsü, karbon çelik hurdası, birincil metaller ve cüruf ile başlar. Bir sonraki adım, çelik fabrikalarında sıcak haddelenmiş ve soğuk işlenmiş çelik ürünlerin üretimidir. Doğrudan eritme atölyesinde yeniden kullanılan bazı hurdalar üretilir. Bileşenlerin üretimi üçüncü adımdır. Bir miktar hurda üretilir ve geri dönüşüm döngüsüne girer. Nihai malların montajı ve kullanımı herhangi bir maddi kayıp yaratmaz. Dördüncü adım, ürünlerin (mutfak gereçleri, kağıt hamuru ve kağıt fabrikaları veya otomotiv parçaları gibi) ömrünün sonunda geri dönüşüm için paslanmaz çeliğin toplanmasıdır. Aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi, paslanmaz çeliğin geri dönüşüm döngüsüne girmesinin en zor olduğu yer burasıdır:

Sektöre göre geri dönüşüm için toplama tahminleri
son kullanım sektörü Sonuçlar Kullanım, küresel ortalama tahminler
2000 2005 Ortalama ömür
(yıl)

varyasyon katsayısı
depolamak için Geri dönüşüm için toplandı
Toplam Bunlardan paslanmaz çelik olarak Bunlardan karbon çeliği olarak
Bina ve altyapı %17 %18 50 %30 %8 %92 %95 %5
Ulaşım (toplam) %21 %18 %13 %87 %85 %15
Hangi binek araçlardan %17 %14 14 %15
Hangi diğerleri %4 %4 30 %20
Endüstriyel Makineler %29 %26 25 %20 %8 %92 %95 %5
Ev aletleri ve elektronik %10 %10 15 %20 %30 %70 %95 %5
Metal Ürünler %23 %27 15 %25 %40 %60 %80 %20

Nano ölçekli paslanmaz çelik

Laboratuvarda paslanmaz çelik nanoparçacıklar üretilmiştir. Bunlar, yüksek performanslı uygulamalar için katkı maddesi olarak uygulamalara sahip olabilir. Örneğin, nano ölçekli paslanmaz çelik bazlı katalizörler üretmek için kükürtleme, fosforizasyon ve nitrürleme işlemleri, su ayırma için paslanmaz çeliğin elektrokatalitik performansını artırabilir.

Sağlık etkileri

Paslanmaz çeliği kaynak yaparken dumanı solumaktan kaynaklanan bazı olası kanser riskinin (özellikle akciğer kanseri) arttığını gösteren kapsamlı araştırmalar vardır. Paslanmaz çelik kaynağının kadmiyum oksitler, nikel ve kromdan kanserojen duman çıkardığından şüpheleniliyor. Avustralya Kanser Konseyi'ne göre , "2017'de her türlü kaynak dumanı Grup 1 kanserojen olarak sınıflandırıldı ."

Paslanmaz çelik genellikle biyolojik olarak inert olarak kabul edilir. Bununla birlikte, pişirme sırasında, yeni paslanmaz çelik pişirme kaplarından az miktarda nikel ve krom yüksek asitli yiyeceklere sızar. Nikel, kanser risklerine, özellikle akciğer kanseri ve burun kanserine katkıda bulunabilir . Ancak paslanmaz çelik tencere ile kanser arasında bir bağlantı kurulmamıştır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma