ความต้านทานการกัดกร่อนระหว่าง Monel400 ในสภาพแวดล้อมน้ำจืดและน้ำทะเล

Monel 400 เป็นโลหะผสมนิกเกิล-ทองแดงที่เป็นของแข็งซึ่งมีองค์ประกอบโดยทั่วไปประมาณ 65% Ni, 33% Cu พร้อมด้วยเหล็ก แมงกานีส คาร์บอน และซิลิคอนจำนวนเล็กน้อย มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำเนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม แต่ประสิทธิภาพของมันแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างน้ำจืดและน้ำทะเล การเปรียบเทียบและการวิเคราะห์เชิงปริมาณมีดังนี้

โดยทั่วไปแล้วน้ำจืดมีความเค็มต่ำ ความเข้มข้นของคลอไรด์ไอออนต่ำ ค่า pH เป็นกลางหรือเป็นด่างอ่อน และมีออกซิเจนละลายน้ำและกิจกรรมของจุลินทรีย์จำกัด

Monel 400 สร้างฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ที่มีความเสถียรและหนาแน่น ซึ่งโดดเด่นด้วยนิกเกิลและคอปเปอร์ออกไซด์/ไฮดรอกไซด์ในน้ำจืด ฟิล์มนี้ปิดกั้นการสัมผัสเพิ่มเติมระหว่างเมทริกซ์อัลลอยด์และตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ภายใต้อุณหภูมิปกติและสภาวะน้ำจืดแบบคงที่หรือไหลช้า อัตราการกัดกร่อนสม่ำเสมอจะต่ำมาก โดยปกติแล้วจะน้อยกว่า 0.000025∼0.000051 มม./ปี (เทียบเท่ากับ 0.001∼0.002 mpy, mils ต่อปี)

การกัดกร่อนแบบหลุม การกัดกร่อนตามรอยแยก และการกัดกร่อนจากความเครียด (SCC) นั้นไม่สำคัญในน้ำจืดทั่วไป เฉพาะในน้ำจืดที่มีความเป็นกรดสูงซึ่งมีออกซิเจนละลายสูงหรือมลพิษทางอุตสาหกรรมหนักเท่านั้นที่อาจเกิดการกัดกร่อนในท้องถิ่นได้ในอัตราที่ช้า

Monel 400 สามารถให้บริการได้อย่างมีเสถียรภาพในระยะยาวในระบบน้ำจืด เช่น ท่อส่งน้ำหล่อเย็น ถังเก็บน้ำ และอุปกรณ์บำบัดน้ำ โดยมักจะมีอายุการใช้งานหลายสิบปีภายใต้สภาวะการทำงานที่เหมาะสม

น้ำทะเลเป็นอิเล็กโทรไลต์เชิงซ้อนที่มีปริมาณคลอไรด์สูง (ประมาณ 19,000-35,000 มก./ลิตร) ค่า pH เป็นกลาง มีออกซิเจนละลายน้ำอย่างอุดมสมบูรณ์ และมีจุลินทรีย์ในทะเล ปัจจัยเหล่านี้เปลี่ยนแปลงกลไกการกัดกร่อนของ Monel 400 อย่างมาก

ในน้ำทะเลที่ไหลและมีอากาศถ่ายเทได้ดี Monel 400 ยังคงรักษาความต้านทานการกัดกร่อนโดยทั่วไปได้ดี ฟิล์มแพสซีฟสามารถซ่อมแซมได้ด้วยตัวเองภายใต้การกำจัดสิ่งสกปรกแบบอุทกพลศาสตร์ อัตราการกัดกร่อนสม่ำเสมอโดยทั่วไปจะคงอยู่ที่ 0.000025∼0.000127 มม./ปี (0.001∼0.005 mpy) ซึ่งใกล้เคียงกับอัตราในน้ำจืด

การกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยก: คลอไรด์ไอออนที่มีความเข้มข้นสูงสามารถเจาะและทำลายฟิล์มเฉื่อยได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในน้ำทะเลนิ่งหรือไหลต่ำ รอยแยก และพื้นที่ที่ถูกปกคลุมไปด้วยคราบชีวภาพในทะเล การกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกกลายเป็นโหมดความล้มเหลวที่สำคัญ และอัตราการกัดกร่อนเฉพาะที่อาจสูงกว่าอัตราการกัดกร่อนสม่ำเสมอหลายสิบหรือหลายร้อยเท่า

การกัดกร่อนที่เกิดจากซัลไฟด์: ในน้ำทะเลชายฝั่งหรือสภาพแวดล้อมที่มีตะกอนที่มีออกซิเจนต่ำ แบคทีเรียรีดิวซ์ซัลเฟตจะผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์ Monel 400 มีความไวต่อ H2​S ซึ่งเร่งการแตกตัวของฟิล์มและการกัดกร่อนเฉพาะจุด และอาจทำให้เกิดการแตกตัวของไฮโดรเจนด้วยซ้ำ

การกัดกร่อนที่เกิดจากการไหล‑การกัดกร่อน: ที่อัตราการไหลสูงหรือภายใต้สภาวะการเกิดโพรงอากาศ ผลการทำงานร่วมกันของการขัดถูของไหลและการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีจะเพิ่มอัตราการกัดกร่อนโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ

Monel 400 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมทางทะเล เช่น ท่อส่งน้ำทะเล ปั๊ม วาล์ว และเพลาใบพัด แต่ต้องมีมาตรการการออกแบบ เช่น การหลีกเลี่ยงบริเวณที่ตายแล้ว การลดรอยแยก และใช้การบำบัดป้องกันเพรียงเพื่อควบคุมการกัดกร่อนเฉพาะจุด