ปัจจุบัน ท่อสแตนเลสได้กลายเป็นที่นิยมใหม่ในวงการท่ออุตสาหกรรม เนื่องจากมีความแข็งสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน ต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำ อายุการใช้งานยาวนาน ทนต่ออุณหภูมิสูง และคุณสมบัติอื่นๆ บริษัทต่างๆ จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เริ่มพิจารณาใช้ท่อสแตนเลส ตอนนี้เรามาดูกันว่าทำไมสแตนเลสจึงกลายเป็นดาวเด่นในอุตสาหกรรม
การเติมธาตุต่างๆ เช่น โครเมียม (Cr) ไนโตรเจน (N) และคาร์บอน (C) ลงในท่อสแตนเลสช่วยเพิ่มความแข็งแรงของสแตนเลส ความแข็งแรงครากของสแตนเลส 316L ที่เติมอนุภาค TiC สามารถสูงถึง 832Mpa
ความต้านทานแรงดึงของสแตนเลสชนิดมาร์เทนซิติก (1.4021) สามารถเกิน 632Mpa หลังจากการอบชุบแข็งและอบคืนตัว แต่ปริมาณคาร์บอนสูงจะเพิ่มประสิทธิภาพในการมองข้าม อย่างไรก็ตาม สแตนเลสยังมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่น่าทึ่ง พวกเขาทำได้อย่างไร?
ปัจจัยสำคัญสำหรับความทนทานต่อการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งของสแตนเลสอยู่ที่โครเมียม เมื่อปริมาณโครเมียม เมื่อปริมาณโครเมียม ≥10.5% จะเกิดฟิล์มแพสซิเวชัน Cr₂O₃ ที่หนาแน่น (หนาประมาณนาโนเมตร) บนพื้นผิวของสแตนเลส ซึ่งจะแยกสารกัดกร่อนออกจากโลหะฐานและป้องกันปฏิกิริยาออกซิเดชัน เมื่อฟิล์มแพสซิเวชันเสียหาย ธาตุโครเมียมจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในสิ่งแวดล้อมอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างฟิล์มใหม่ และยังสามารถซ่อมแซมแบบไดนามิกได้ โมลิบดีนัม (Mo) นิกเกิล (Ni) และไนโตรเจน (N) มีบทบาทเสริมในการปรับปรุงความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบพิทของไอออนคลอไรด์ เพิ่มความเสถียรของสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด และปรับปรุงความสมบูรณ์ของฟิล์มแพสซิเวชันในตัวกลางที่ลดลง
ความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของสแตนเลสยังคงขึ้นอยู่กับธาตุโลหะโครเมียม (Cr) เมื่อปริมาณโครเมียม ≥24% (เช่น สแตนเลส 310S/2520) จะเกิดฟิล์มออกไซด์ Cr₂O₃ ที่หนาแน่นและซ่อมแซมตัวเองได้บนพื้นผิวของท่อเหล็ก ซึ่งจะแยกออกซิเจนจากการกัดกร่อน และเพิ่มอุณหภูมิในการต้านทานการเกิดออกซิเดชันเป็น 1150–1200℃ ในขณะที่นิกเกิล (19–22%) มีความเสถียร โครงสร้างลูกบาศก์แบบมีศูนย์กลางของหน้าออสเทนไนต์ หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงเฟสที่อุณหภูมิสูง รักษาความแข็งแรงของวัสดุและความต้านทานการคืบคลาน ที่ 600℃ นิกเกิลสามารถควบคุมการสูญเสียความแข็งแรงของขอบเกรนให้อยู่ที่ 15% เมื่อเทียบกับการสูญเสีย 90% ของเหล็กกล้าคาร์บอนชนิดต่างๆ ซึ่งน่าทึ่งมาก สุดท้ายคือผลเสริมฤทธิ์กันของซิลิคอน (Si) และไนโตรเจน (N) ซิลิคอน (≤3%) ส่งเสริมการรวมตัวของฟิล์มออกไซด์และเมทริกซ์เพื่อป้องกันการลอกที่อุณหภูมิสูง และธาตุไนโตรเจน (N) ที่เสริมความแข็งแรงของสารละลายแข็งช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างเกรน
จากการประมาณการประสิทธิภาพก่อนหน้านี้ อายุการใช้งานของท่อสแตนเลสมีอย่างน้อย 50 ปี หรืออาจถึงหนึ่งร้อยปี ดังนั้นตอนนี้ท่อสแตนเลสจึงค่อยๆ กลายเป็นวัสดุที่ประหยัดและคุ้มค่าสำหรับบริษัทต่างๆ มากขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติของมัน นอกจากนี้ ท่อสแตนเลสยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับบริษัทที่ต้องการลดรอยเท้าคาร์บอน
ปัจจุบัน ท่อสแตนเลสได้กลายเป็นที่นิยมใหม่ในวงการท่ออุตสาหกรรม เนื่องจากมีความแข็งสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน ต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำ อายุการใช้งานยาวนาน ทนต่ออุณหภูมิสูง และคุณสมบัติอื่นๆ บริษัทต่างๆ จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เริ่มพิจารณาใช้ท่อสแตนเลส ตอนนี้เรามาดูกันว่าทำไมสแตนเลสจึงกลายเป็นดาวเด่นในอุตสาหกรรม
การเติมธาตุต่างๆ เช่น โครเมียม (Cr) ไนโตรเจน (N) และคาร์บอน (C) ลงในท่อสแตนเลสช่วยเพิ่มความแข็งแรงของสแตนเลส ความแข็งแรงครากของสแตนเลส 316L ที่เติมอนุภาค TiC สามารถสูงถึง 832Mpa
ความต้านทานแรงดึงของสแตนเลสชนิดมาร์เทนซิติก (1.4021) สามารถเกิน 632Mpa หลังจากการอบชุบแข็งและอบคืนตัว แต่ปริมาณคาร์บอนสูงจะเพิ่มประสิทธิภาพในการมองข้าม อย่างไรก็ตาม สแตนเลสยังมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่น่าทึ่ง พวกเขาทำได้อย่างไร?
ปัจจัยสำคัญสำหรับความทนทานต่อการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งของสแตนเลสอยู่ที่โครเมียม เมื่อปริมาณโครเมียม เมื่อปริมาณโครเมียม ≥10.5% จะเกิดฟิล์มแพสซิเวชัน Cr₂O₃ ที่หนาแน่น (หนาประมาณนาโนเมตร) บนพื้นผิวของสแตนเลส ซึ่งจะแยกสารกัดกร่อนออกจากโลหะฐานและป้องกันปฏิกิริยาออกซิเดชัน เมื่อฟิล์มแพสซิเวชันเสียหาย ธาตุโครเมียมจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในสิ่งแวดล้อมอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างฟิล์มใหม่ และยังสามารถซ่อมแซมแบบไดนามิกได้ โมลิบดีนัม (Mo) นิกเกิล (Ni) และไนโตรเจน (N) มีบทบาทเสริมในการปรับปรุงความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบพิทของไอออนคลอไรด์ เพิ่มความเสถียรของสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด และปรับปรุงความสมบูรณ์ของฟิล์มแพสซิเวชันในตัวกลางที่ลดลง
ความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของสแตนเลสยังคงขึ้นอยู่กับธาตุโลหะโครเมียม (Cr) เมื่อปริมาณโครเมียม ≥24% (เช่น สแตนเลส 310S/2520) จะเกิดฟิล์มออกไซด์ Cr₂O₃ ที่หนาแน่นและซ่อมแซมตัวเองได้บนพื้นผิวของท่อเหล็ก ซึ่งจะแยกออกซิเจนจากการกัดกร่อน และเพิ่มอุณหภูมิในการต้านทานการเกิดออกซิเดชันเป็น 1150–1200℃ ในขณะที่นิกเกิล (19–22%) มีความเสถียร โครงสร้างลูกบาศก์แบบมีศูนย์กลางของหน้าออสเทนไนต์ หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงเฟสที่อุณหภูมิสูง รักษาความแข็งแรงของวัสดุและความต้านทานการคืบคลาน ที่ 600℃ นิกเกิลสามารถควบคุมการสูญเสียความแข็งแรงของขอบเกรนให้อยู่ที่ 15% เมื่อเทียบกับการสูญเสีย 90% ของเหล็กกล้าคาร์บอนชนิดต่างๆ ซึ่งน่าทึ่งมาก สุดท้ายคือผลเสริมฤทธิ์กันของซิลิคอน (Si) และไนโตรเจน (N) ซิลิคอน (≤3%) ส่งเสริมการรวมตัวของฟิล์มออกไซด์และเมทริกซ์เพื่อป้องกันการลอกที่อุณหภูมิสูง และธาตุไนโตรเจน (N) ที่เสริมความแข็งแรงของสารละลายแข็งช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างเกรน
จากการประมาณการประสิทธิภาพก่อนหน้านี้ อายุการใช้งานของท่อสแตนเลสมีอย่างน้อย 50 ปี หรืออาจถึงหนึ่งร้อยปี ดังนั้นตอนนี้ท่อสแตนเลสจึงค่อยๆ กลายเป็นวัสดุที่ประหยัดและคุ้มค่าสำหรับบริษัทต่างๆ มากขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติของมัน นอกจากนี้ ท่อสแตนเลสยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับบริษัทที่ต้องการลดรอยเท้าคาร์บอน
