L'INGEGNERE PARLA Ep.24: Perché l'acciaio inossidabile 316 arrugginisce: controlli di macchie, vaiolature e contaminazione del tè

I segni marroni sul 316 sono un sintomo, non un verdetto

Ogni poche stagioni, un cantiere o un distributore apre una cassa di ferramenta per ponte in acciaio inossidabile 316 e trova striature color tè, una manciata di lentiggini di ruggine o una linea di ruggine trasudante che fuoriesce da sotto una piastra di base. La prima domanda è quasi sempre la stessa: è la qualità sbagliata o un lotto scadente?

Il colore del segno, da solo, risponde ben poco. Lo scolorimento marrone sul 316 può derivare da almeno quattro situazioni diverse e non hanno lo stesso significato:

• Colorazione atmosferica del tè— una sottile decolorazione superficiale che si forma sull'acciaio inossidabile nell'aria costiera, industriale o urbana. Nella letteratura di settore viene descritta come una condizione estetica della superficie piuttosto che come una perdita di integrità strutturale o di durata di servizio, e tale descrizione è scritta per l'esposizione atmosferica.
• Contaminazione di ferro estraneo— particelle di acciaio comune o bassolegato che sono cadute sulla superficie o sono state premute su di essa da una spazzola metallica, una mola o un'imbracatura di sollevamento e che ora si arrugginiscono a loro volta.
• Vaiolatura— una rottura localizzata del film passivo su una superficie apertamente esposta.
• Corrosione interstiziale— attacco che si sviluppa all'interno di un giunto stretto, sotto la testa di un elemento di fissaggio o sotto un deposito, dove la chimica locale è cambiata.

Queste condizioni non si escludono a vicenda. Una parte che è rimasta bagnata in un angolo riparato con una macchia di polvere di acciaio su di essa può mostrare allo stesso tempo macchie di tè, lentiggini di ferro incastonate e inizio di vaiolatura. Ecco perché una fotografia non può essere letta come un'etichetta. Lo scopo di un'ispezione è quello di separare due affermazioni molto diverse: c'è qualcosa in superficie o il metallo base si sta consumando.

Il grado 316 si guadagna il suo posto nell'hardware marino perché il suo contenuto di molibdeno, nell'ordine del 2–3%, aumenta la sua resistenza alla vaiolatura del cloruro e all'attacco interstiziale rispetto ai gradi inossidabili meno legati. Questo vantaggio è reale, ed è anche il motivo per cui un segno marrone sul 316 merita di essere letto attentamente piuttosto che ignorato. Non costituisce una licenza per utilizzare il 316 in ogni esposizione marina. Le linee guida dell'industria nautica generalmente posizionano il 316 per gli accessori dello scafo e della coperta sopra la linea di galleggiamento e trattano il servizio immerso in cui esistono fessure strette come la condizione in cui è più probabile che sia la scelta sbagliata.

Prima registra, poi pulisci

Se la prima cosa che fai su una parte macchiata è levigarla, carteggiarla o lucidarla pesantemente per "vedere cosa c'è sotto", di solito distruggerai le prove di cui hai bisogno e potresti lasciare dietro di te una superficie fresca e disturbata. L'ordine è importante: registra, poi pulisci, poi guarda.

Prima di qualsiasi pulizia, acquisire:

• Posizione e orientamento— dove si trova la parte sulla nave, se è esposta alle intemperie o è riparata, e se l'acqua vi sta sopra o defluisce.
• Esposizione— distanza dall'acqua, zona degli schizzi rispetto a quella immersa e se l'area rimane bagnata tra un lavaggio e l'altro.
• Lavori recenti nelle vicinanze— taglio, rettifica o saldatura di acciaio al carbonio; spazzolatura metallica; raccordi zincati; o pulizia con acido e candeggina delle superfici circostanti.
• Storia della manutenzione— quando è stata lavata la parte l'ultima volta e con cosa.
• Immagini— fotografie datate con riferimento in scala e primi piani che indichino se il segno è una pellicola piatta o una depressione.

Solo allora pulisci e utilizza il metodo più delicato che rivelerà il substrato. Le linee guida del settore per l'acciaio inossidabile consigliano il lavaggio con sapone o un detergente delicato e acqua calda, seguito da un risciacquo pulito con acqua fredda e un'asciugatura. Dovrebbero essere evitati detergenti abrasivi e detergenti che contengono cloruri o candeggina, e l’acido cloridrico – a volte utilizzato per rimuovere residui di cemento o malta – non dovrebbe essere affatto utilizzato sull’acciaio inossidabile. Lo scopo della pulizia in questa fase è rimuovere i depositi ed esporre la superficie sottostante, non rimuovere il metallo.

Qui vale la pena dire chiaramente due cose. La pulizia rivela; non ripara e non riporta indietro il metallo già perduto. E una superficie appena pulita non è automaticamente resistente alla corrosione finché la sua pellicola passiva non ha avuto la possibilità di riformarsi nell’aria.

Lettura della parte: quattro punti di controllo

Effettuare l'ispezione in un ordine fisso in modo che ogni volta vengano registrate le stesse osservazioni, chiunque stia eseguendo il lavoro.

1. Dov'è il segno?La posizione è spesso l’indizio più utile. La ruggine che segue un percorso d'acqua da un raccordo in acciaio al carbonio sopra punta verso la contaminazione trasportata dal deflusso. Segni concentrati sotto la testa di un elemento di fissaggio, all'interno di una cerniera, sotto una linea di sigillante o sotto la crescita marina puntano verso una fessura. Le lentiggini isolate sparse su un viso aperto ed esposto si comportano di nuovo in modo diverso.

2. Cosa c'è in superficie?Prima della pulizia, verificare se il segno è uno scolorimento piatto, un deposito in rilievo o una cavità evidente. Quindi pulire e risciacquare come sopra e riesaminare. Lo scolorimento che viene rimosso con il lavaggio lascia dietro di sé una superficie sana; una vera fossa non scompare. Laddove si sospetti la presenza di ferro libero, un test del ferroxile (il test del ferricianuro di potassio riconosciuto nella pratica di pulizia e passivazione ASTM A380) o un semplice ciclo di acqua nebulizzata e asciugatura può fungere da fase di screening dopo la pulizia. Vale la pena ricordare che l'ispezione visiva è efficace per individuare la contaminazione grossolana, ma può non rilevare pellicole sottili e residui trasparenti.

3. Che aspetto ha il supporto dopo la pulizia?Questo è il passaggio che separa le categorie. Una superficie pulita senza vaiolature, senza avvallamenti e senza rugosità è compatibile con macchie superficiali o contaminazioni rimovibili. Una superficie che mostra ancora buchi discreti, o una depressione poco profonda con un pavimento ruvido, ha perso metallo, e questa è una conversazione diversa. La corrosione interstiziale è particolarmente facile da non notare, perché può essere ben avanzata all'interno di un giunto mentre la faccia esposta attorno ad esso sembra pulita.

4. Ritorna?La recidiva è diagnostica. Una macchia che resta dopo un adeguato lavaggio si comporta come un deposito esterno o una pellicola portata dall'atmosfera. La ruggine che ritorna rapidamente nello stesso punto, o che continua a fuoriuscire dalla stessa giuntura, suggerisce una fonte continua: un serbatoio di contaminazione, una tasca che non si svuota mai o una fessura ancora priva di ossigeno.

Indizi di ispezione in breve

Perché succede: tre meccanismi dietro i segni

Al di sotto delle categorie, tre meccanismi spiegano la maggior parte di ciò che effettivamente vede un cantiere.

Deposizione di sale e umidità.Il sale marino è igroscopico: estrae l'umidità dall'aria e trattiene una pellicola bagnata su una superficie a livelli di umidità dove solo l'acqua pulita evaporerebbe. Quella pellicola è un elettrolita contenente cloruro depositato sul metallo, e dove persiste – una faccia riparata che vede raramente la pioggia, una sporgenza orizzontale, una superficie che non viene mai risciacquata – è sufficiente a scolorire la superficie. Questo è il meccanismo alla base della colorazione atmosferica del tè ed è un fenomeno superficiale.

Ferro straniero.Quando particelle di acciaio ordinario o bassolegato vengono lasciate su una superficie inossidabile, o vengono premute al suo interno da una spazzola metallica, una mola o un'imbracatura di sollevamento, arrugginiscono in condizioni in cui l'acciaio inossidabile attorno a loro non si arrugginisce. Il deposito di ruggine trattiene l'umidità contro l'acciaio e crea esattamente il tipo di ambiente locale con limitazione di ossigeno in cui può iniziare un attacco localizzato. Ciò che sembra arrugginire l'hardware potrebbe in realtà essere il contaminante che arrugginisce sopra di esso.

Fessure limitate di ossigeno.All’interno di un giunto stretto – sotto la testa di un dispositivo di fissaggio, tra le facce serrate, sotto una guarnizione o una macchia di vegetazione marina – l’ossigeno nell’acqua intrappolata viene consumato più velocemente di quanto possa essere sostituito. La fessura diventa impoverita di ossigeno, arricchita di cloruro e leggermente acidificata, e la pellicola passiva può rompersi mentre la superficie aperta accanto ad essa rimane pulita. Questo è il meccanismo che rende le fessure il limite pratico per il 316 in servizio immerso, ed è il motivo per cui un componente può non mostrare alcuna vaiolatura sulle sue facce esposte e continuare a corrodersi all'interno di un giunto.

Sarebbe troppo semplice dire che l’acciaio inossidabile si corrode solo dove non c’è ossigeno. Il film passivo ha bisogno di ossigeno per ripararsi, ma l’attacco localizzato dipende dall’intera chimica locale – concentrazione di cloruro, temperatura, acidità e quanto bene drena la superficie – non solo dall’assenza di ossigeno.

Quando smettere di trattarlo come un problema estetico

Non tutti i segni marroni necessitano di una procedura e non tutti possono essere trattati con un panno. Una divisione ragionevole:

• Colorazione superficiale o contaminazione rimovibile— laddove la pulizia rimuove il segno e il substrato sottostante è integro, trattarlo come una questione di manutenzione. Lavare, risciacquare, asciugare e correggere tutto ciò che lascia accumulare depositi: migliorare il drenaggio, rimuovere la fonte di contaminazione e impostare un intervallo di pulizia realistico.
• Ferro libero confermato o sospetto— rimuovere la fonte della contaminazione, quindi trattare la superficie in modo che la pellicola passiva possa riformarsi correttamente. La passivazione ha lo scopo di rimuovere il ferro libero esogeno; non sostituisce la pulizia, non rimuove le particelle incastrate o le incrostazioni colorate dal calore e non può essere applicato con successo su una superficie ancora contaminata.
• Vaiolatura, corrosione interstiziale o qualsiasi sospetta perdita di sezione- smetti di considerare la parte come un problema estetico. Una volta che il metallo si è consumato, in particolare in una fessura, lungo una fessura o in corrispondenza di un collegamento portante o critico per la sicurezza, la questione si sposta dall’aspetto all’idoneità allo scopo. Tale valutazione spetta a un ingegnere qualificato, utilizzando la guida del produttore e, ove pertinente, un'ispezione non distruttiva. Non esiste una "profondità fossa accettabile" universale che un articolo possa distribuire per l'hardware reale.

Laddove sia necessario un trattamento più profondo (decapaggio, passivazione o pulizia elettrochimica), questo deve essere eseguito da un fornitore qualificato di trattamenti superficiali che opera secondo uno standard applicabile. I due documenti più spesso citati come quadro di trattamento sono la pratica ASTM A380 per la pulizia, la disincrostazione e la passivazione delle parti in acciaio inossidabile, che elenca anche i metodi per rilevare il ferro libero, e la specifica ASTM A967 per i trattamenti di passivazione chimica. Questo articolo volutamente non fornisce concentrazioni di acidi, temperature, tempi di immersione o istruzioni di miscelazione; si tratta di variabili di processo che appartengono al fornitore del trattamento e allo standard applicabile, non a un cantiere che mescola sostanze chimiche su una banchina.

Cosa specificare prima della spedizione

La maggior parte delle controversie sui segni bruni vengono risolte molto prima che qualcosa raggiunga l'acqua, in ciò che l'ordine di acquisto diceva e non diceva. Gli acquirenti che vogliono evitare discussioni dovrebbero inserire questi elementi nelle specifiche:

• Grado e prove— il grado esatto richiesto e i certificati dei materiali o dei certificati dello stabilimento che dovrebbero accompagnarlo, con una chimica che può essere confrontata con il grado specificato.
• Trattamento superficiale— se la superficie deve essere fornita con una finitura definita e se è necessaria una passivazione o altro trattamento superficiale e come deve essere verificato.
• Drenaggio e dettaglio della fessura— piastre di base e coperture che drenano anziché intrappolare l'acqua e uno sguardo esplicito ai punti in cui giunti stretti, dispositivi di fissaggio ciechi o linee di guarnizione potrebbero creare una fessura.
• Imballaggio e movimentazione— controllo della contaminazione da ferro durante le lavorazioni meccaniche, la finitura, l'imballaggio e il trasporto; nessuna spazzolatura del filo di acciaio al carbonio; protezione che mantiene la polvere di acciaio e i trucioli lontano dalle superfici finite.
• Ispezione e accettazione— il metodo di ispezione e i criteri di accettazione concordati in anticipo, in modo che "è accettabile?" ha una risposta definita piuttosto che un'opinione.

Queste sono clausole dal lato dell'acquirente, non dichiarazioni su un fornitore particolare. Il punto è che il grado, le condizioni della superficie e la pulizia possono essere tutti specificati e verificati; lasciarli impliciti è ciò che trasforma una normale questione di manutenzione in un argomento di garanzia.

Discutere i requisiti di materiali e superfici

Se stai specificando o acquistando hardware marino inossidabile e desideri analizzare ciò che una determinata esposizione (atmosferica, zona di schizzi o immersa) richiede effettivamente in termini di qualità, condizioni della superficie e criteri di ispezione, inviaci la posizione del componente, l'ambiente di servizio e fotografie o disegni della parte. Possiamo discutere i requisiti di materiali e superfici rispetto alla vostra applicazione e aiutarvi a stabilire criteri di accettazione validi al momento della consegna.