Persekitaran marin memberikan cabaran yang nyata terhadap hayat logam, dengan pelbagai bentuk kakisan dan kegagalan yang mungkin berlaku. Air laut ialah elektrolit cekap yang memudahkan tindak balas elektrokimia bagi kakisan. Kehadiran ion klorida mempercepatkan tindak balas tersebut, disertai kehadiran oksigen terlarut. Selain itu, mungkin terdapat kesan daripada kelajuan aliran air, pencemaran setempat dan aktiviti mikrobiologi. Mekanisme kakisan berbeza yang mungkin berlaku sudah dijelaskan secara ringkas untuk memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang jenis aloi perintang kakisan yang mungkin lebih sesuai untuk persekitaran tertentu.

i) Kakisan am

Pada aloi perintang kakisan, kakisan am biasanya tidak dipertimbangkan. Penambahan aloi dapat memastikan bahawa lapisan pasif yang amat nipis terbentuk pada permukaan semasa pengilangannya dan pendedahan kemudiannya kepada persekitaran. Oleh itu, kakisan biasanya hanya berlaku apabila lapisan pasif ini rosak atau dibuang.

ii) Kakisan lekuk

Risiko kakisan yang hampir serta-merta berlaku adalah daripada lekukan. Lapisan pasif mungkin rosak secara fizikal dan kemudian tidak boleh dipasifkan semula jika terendam di dalam air laut. Sebagai pilihan lain, bendasing dalam pembuatan keluli, yang diketahui sebagai rangkuman, boleh terdapat pada permukaan logam dan menghalang pembentukan lapisan pasif yang berkesan. Ataupun, lapisan pasif boleh rosak dari segi kimia kerana keadaan setempat. Apabila lekukan mula berlaku, ia boleh menjadi semakin dalam dengan cepat memandangkan anod kecil yang terhasil (di dalam lekukan) berbanding katod besar (permukaan logam yang selebihnya) mempercepatkan tindak balas elektrokimia.

Pada amnya, peningkatan kandungan kromium, molibdenum dan nitrogen akan meningkatkan keupayaan rintangan keluli tahan karat terhadap kakisan lekuk (dan celah). Hal ini boleh sahaja diringkaskan sebagai nombor Setara Rintangan Lekuk (PREN), yang dihitung sebagai:

PREN = % Cr + 3.3 x % Mo + 16 x %N

walaupun rumusan alternatif turut merangkumi tungsten (W) sebagai penambahan aloi yang bermanfaat. Berdasarkan pengalaman Langley Alloys dalam keluli tahan karat super dupleks, penambahan meningkat CU turut berguna dalam mengehadkan kesan kakisan lekuk.

Pengukuran Suhu Lekuk Kritikal (CPT) turut boleh dilakukan melalui uji kaji terkawal, untuk menyatakan kesan suhu terhadap kemungkinan berlakunya kakisan lekuk. CPT diperoleh dengan mendedahkan sampel logam di dalam larutan FeCl3 6% / HCl 1%, biasanya hingga 72 jam. Suhu meningkat secara berperingkat-peringkat sehingga lekukan diperhatikan berlaku pada pembesaran/insidens yang tertentu. Kedua-dua PREN dan CPT akan memberikan tanda keupayaan rintangan terhadap kakisan, oleh itu berguna sebagai rujukan asas, tetapi tidak memberikan maklumat tentang kelakuan sebenarnya dalam persekitaran langsung. Ujian di dalam keadaan makmal yang lebih tepat dengan keadaan sebenar atau penggunaan sebenar memberikan ukuran terbaik jika masa dan peruntukan belanja mengizinkan.

Read More



iii) Kakisan celah Luang sempit pada komponen boleh menimbulkan keadaan persekitaran yang berbeza berbanding dengan yang besar, iaitu lebih berasid, atau biasanya kesusutan oksigen. Hal ini boleh memulakan kakisan, yang kemudiannya boleh berlaku berterusan pada kadar yang cepat dalam cara yang sama dengan kakisan lekuk. Berkaitan kakisan lekuk pula, adalah mustahil untuk mengukur Suhu Kakisan Celah Kritikal (CCCT) dengan mendedahkan sampel logam kepada larutan yang sama dan tempoh ujian. Bagaimanapun, ciri celah palsu terhasil apabila menggunakan sesendal, jalur, pita atau melalui kelengkapan terpiawai.
Kakisan celah boleh dihadkan secara membuat reka bentuk komponen dengan teliti, memastikan aliran seragam pada komponen untuk mengelakkan keadaan sedemikian daripada berlaku.

iv) Kakisan hakisan Di sini, kesan daripada kadar aliran tinggi atau media melelas di dalam air boleh menyebabkan sebahagian lapisan pasif pelindung terkopek atau rosak. Apabila berlaku demikian, kakisan boleh berlaku. Apabila kedua-dua lapisan pasif ini berterusan terkopek (jika ia cuba terbentuk semula) atau hasil kakisan (yang boleh melambatkan kakisan kemudiannya) terkopek, kakisan yang lebih umum dan berterusan akan berlaku.

v) Kakisan peronggaan Peronggaan ialah pembentukan rongga wap di dalam cecair, biasanya apabila ia tertakluk kepada perubahan tekanan yang mendadak. Rongga terbentuk di bahagian yang bertekanan paling rendah, dan rongga ini ‘meleduk’ sebenarnya dan dalam keadaan ini boleh merosakkan lapisan pasif pada permukaan logam. Peronggaan biasanya boleh berlaku pada kipas, ram pam dan kedap dan juga perpaipan, dan direka bentuk dengan membataskan perubahan tekanan dalam sistem.

Kakisan santak ialah satu lagi kelainan pada kakisan peronggaan, dan seringkali sukar untuk membezakan antara fenomena ini. Gelembung udara atau pepejal terampai di dalam cecair boleh terperangkap dalam aliran gelora atau santak, lalu menghentam logam dan merosakkan permukaannya.

vi) Kerapuhan hidrogen Sejak dahulu lagi, kerapuhan hidrogen dikaitkan dengan kehadiran hidrogen di dalam keluli sejak awal pengeluarannya. Bagaimanapun, sumber hidrogen yang lain ialah daripada sistem perlindungan katod yang tidak dikawal dengan baik, yang digunakan untuk marin, justeru itu turut dipertimbangkan.

Hidrogen meresap sepanjang sempadan butiran lalu bergabung dengan karbon, yang dialoikan dengan besi, untuk membentuk gas metana. Gas metana terkumpul di antara rongga kecil di sepanjang sempadan butiran lalu menimbulkan tekanan yang sangat kuat sehingga menyebabkan retakan. Jika logam tersebut di bawah tegasan tegangan yang tinggi, kegagalan rapuh boleh berlaku. Pada suhu bilik yang normal, atom hidrogen diserap ke dalam kekisi logam dan meresap melalui butiran, menyebabkannya terkumpul di rangkuman atau cacat kekisi yang lain.

Kerapuhan hidrogen bukanlah keadaan yang kekal. Jika retakan tidak berlaku dan keadaan persekitaran berubah dan menyebabkan hidrogen tidak terhasil pada permukaan logam, hidrogen boleh menyahresap daripada keluli, oleh itu kemuluran kembali pulih.

vii) Peretakan kakisan tegasan Sebagaimana istilahnya, bentuk kegagalan ini bergantung pada wujudnya kedua-dua keadaan mengkakis dan tegasan (sama ada digunakan atau sisa daripada proses pembikinan). Kesan gabungannya mengakibatkan kegagalan mendadak atau kasar pada bahagian diskret komponen, memandangkan retakan boleh merambat dengan cepat (biasanya di sepanjang sempadan butiran). Tegasan yang berlaku pada sesuatu bahagian boleh dihadkan melalui reka bentuk yang teliti, mengelakkan daripada sudut tajam atau ‘penumpu tegasan’ yang lain menggunakan jejari yang lebih miring.

viii) Peretakan kakisan tegasan sulfida Bentuk kegagalan ini menggabungkan unsur kerapuhan hidrogen dan peretakan kakisan tegasan. Dalam persekitaran yang terdapat hidrogen sulfida (H2S), seperti kegunaan untuk minyak & gas, logam tersebut bertindak balas dengan H2S lalu menghasilkan hidrogen, yang kemudiannya diserap ke dalam logam. Untuk kegunaan di dalam persekitaran masam sedemikian, terdapat tahap data yang agak banyak daripada spesifikasi NACE MR 0175, membolehkan spesifikasi logam yang teliti pada suhu dan kepekatan persekitaran yang berbeza.

ix) Kakisan tercetus secara mikrobiologi Logam yang terendam di dalam air mungkin tertakluk kepada pengkolonian oleh mikro-organisma, menyebabkan biofilem (lendir) nipis terbentuk pada awalnya sebelum menjadi mendapan yang lebih besar. Akhirnya, permukaan boleh dipenuhi oleh kotoran makro seperti kerang-kerangan dan rumpai laut. Kandungan mendapan tersebut jelas berbeza daripada dan lebih mengkakis berbanding persekitaran air yang banyak memandangkan sel kepekatan dan pengudaraan bezaan berlaku. Dalam keadaan ini, kakisan setempat seperti kakisan lekuk atau celah akan mula berlaku.

Dalam sistem terbuka, pengurangan kemungkinan berlaku MIC boleh dipertingkatkan melalui reka bentuk dengan cuba menghalang mendapan daripada terkumpul pada permukaan, mengubah bentuk, lokasi atau memastikan regim aliran lebih pantas berlaku di sekelilingnya. Dalam sistem tertutup, prinsip yang sama wujud, tetapi ada peluang untuk menapis atau memberikan dos pada air tersebut, serta membataskan kemungkinan pengoksigenan. Sistem tertutup sedemikian terutamanya mudah mengalami MIC semasa keadaan henti-mula, yang ia mungkin tidak habis sepenuhnya semasa tempoh penyelenggaraan lanjutan, membolehkan mendakan berlaku dengan keadaan hampir biak sepenuhnya.

Pemilihan Bahan Bahan untuk penggunaan marin dipilih untuk mengekalkan integriti struktur (sifat mekanikal seperti kekuatan, kekerasan dan hentaman) dan agar tahan kakisan. Keluli tahan karat biasanya digunakan kerana ia menggabungkan keupayaan rintangan terhadap kakisan, mudah ditempa dan menawarkan sifat mekanikal yang bagus.

a) Keluli Tahan Karat Austenit Gred keluli tahan karat austenit standard iaitu Alloy 316L dan produk terbitannya adalah sesuai untuk persekitaran servis pinggir laut, penggunaan di zon simbah dan penenggelaman berkala di dalam air laut. Apabila dihuraikan sebagai keluli tahan karat ‘gred marin’, ia tidak lagi disyorkan untuk keadaan sentiasa terendam di dalam air laut. Oleh yang demikian, kegunaannya berbeza tetapi termasuk selusur, bekas untuk peralatan, tangga dan pelbagai komponen geladak kapal seperti mata geladak, pendakap tali sauh, bekas untuk peralatan, belenggu dan rel susur tangan.

Fermonic ialah keluli tahan karat austenit diperkuat nitrogen, memberikan hampir dua kali kekuatan alah gred standard. Oleh itu, ia lebih sesuai untuk digunakan sebagai galas beban seperti cemat dan sokongan plat lantai untuk tali-temali yang terdapat pada kapal pesiar – pertambahan kekuatannya membolehkan pereka mengurangkan ketebalan keratan dan berat komponen untuk prestasi yang sama atau lebih tinggi. Tersedia dalam bentuk Fermonic 50 – Tersepuh Lindap, ciri kemuluran tahap tingginya memudahkan lagi kerja, dengan demikian memperoleh manfaat daripada peningkatan kekuatan yang agak besar pada aloi austenit apabila terlasak kerja. Ia turut tersedia sebagai Fermonic 50 – Kekuatan Tinggi, malah mencapai tahap kekuatan yang lebih tinggi pada bar bergaris pusat sehingga 9”. Ciri ini membolehkannya digunakan untuk aci dan tiang mercu, serta sebagai pam dan injap marin.

Ciri-ciri lain pada Fermonic ialah ia kekal liat dan mengekalkan sifat mekanikal daripada kriogenik pada suhu tinggi, berserta sifat bukan magnetik, yang hasil gabungannya amat sesuai untuk penderia marin.

Fermonic 60 ialah aloi yang lebih khusus, direka untuk memberikan keupayaan rintangan gahar yang unggul. Keupayaan rintangan kakisannya adalah pada tahap di antara Alloy 304 dan Alloy 316L, oleh itu kurang daripada Fermonic 50. Bagaimanapun, untuk komponen yang berciri luncur atau putar, seringkali ia boleh digunakan tanpa penambahan pelincir – sesuai untuk kegunaan marin. Begitu juga, sifat antipuru menjadikannya sesuai digunakan di bahagian pemasangan dan penyahpasang yang berulang, iaitu penderia dan belenggu.

Pelengkap kepada kumpulan keluli tahan karat austenit ialah produk yang amat beraloi seperti Alloy 254, yang kadangkala dirujuk sebagai keluli tahan karat ‘super austenit’. Oleh sebab ia mengandungi tahap molibdenum yang tinggi, nilai PREN ialah ≥42, memberikan tahap keupayaan kakisan lekuk dan celah yang cemerlang. Ini terutamanya berkaitan untuk pendedahan kepada air payau, tercemar dan air laut, yang digunakan dengan meluas pada pam dan injap marin, serta tiub dan paip di dalam sistem penyejukan yang berkaitan. Ia turut digunakan pada peralatan yang melekap pada badan bot dan kapal, yang terendam lama di dalam air laut. Satu kekurangannya ialah tahap kekuatan yang lebih rendah, selain kos yang tinggi secara relatif disebabkan kandungan aloi.

b) Keluli tahan karat dupleks dan super dupleks Aloi sedemikian menyediakan pilihan lain yang berdaya saing bagi gred austenit prestasi tinggi, yang menggabungkan tahap keupayaan kakisan lekuk dan celah yang tinggi serta tahap kekuatan yang tinggi. Gred dupleks standard adalah berdasarkan 22% Cr, dan berciri PREN c. 34, yang melebihi ciri pada Alloy 316L (29). Bagaimanapun, keluli tahan karat super dupleks, berdasarkan 25% Cr seperti Ferralium berciri PREN > 40, menjadikannya pilihan lain yang boleh diharapkan berbanding aloi nikel yang lebih mahal dalam kegunaan terpilih. Walaupun tahap penambahan kromium lebih tinggi, yang memberikan keupayaan rintangan lekuk yang unggul, ia mampu menggunakan penambahan lebih rendah unsur nikel dan molibdenum yang lebih mahal, supaya amat berkesan kos. Ini terutamanya dilakukan demikian jika kekuatan yang lebih tinggi digunakan untuk mengoptimumkan reka bentuk dan mengurangkan berat bahan yang diperlukan. Satu-satunya kekurangan gred duplieks ialah tahap penjagaan yang diperlukan semasa pengimpalan untuk mengelakkan daripada terhasilnya fasa yang tidak dikehendaki. Berbanding gred dupleks yang lain, Ferralium kurang mudah mengalami peretakan kepada pembentukan fasa sigma. Selain itu, penyertaan kuprum membantu dalam merencatkan lekukan daripada terhasil. Dalam industri marin, ia sering digunakan untuk kipas, aci, kemudi, kedap aci, pam, bolt, pengikat, injap dan pengalatan.

Struktur luar pesisir itu sendiri memerlukan bahan yang berbeza, bergantung pada sama ada ia digunakan di bahagian atas, zon simbah atau bawah laut. Ferralium 255 – SD50 digunakan dengan meluas untuk pemasangan bolt dan pengikat. Sepadan dengan kekuatan keluli karbon B7 tetapi dengan keupayaan rintangan kakisan yang jauh lebih unggul dan hayat khidmat sama dengan hayat sistem, dengan itu menyumbang kepada kos penyelenggaraan yang makin kurang. Dalam zon simbah, ia menunjukkan kesesuaiannya untuk keupayaan rintangan air laut selama lebih 15 tahun khidmat dalam pemasangan di Laut Utara dan telah digunakan dengan meluas untuk bolt penaik dan komponen pada sistem perlindungan penaik pada pelantar.

c) Aloi kuprum nikel (kupronikel) Aloi sedemikian digunakan dengan meluas dalam bidang marin disebabkan keupayaan rintangannya yang cemerlang terhadap kakisan air laut, kadar kotoran makro yang kurang dan mudah ditempa. Penambahan nikel pada kuprum menambahkan kekuatan dan keupayaan rintangan kakisan sementara aloi kekal mulur. Pelbagai unsur lain boleh ditambahkan pada kuprum nikel untuk meningkatkan kekuatan, keupayaan rintangan kakisan, pengerasan dan kebolehkimpalan. Langley Alloys menawarkan sebilangan aloi kuprum sedemikian dengan sifat yang disesuaikan untuk penggunaan tertentu.

Hiduron 130 ialah kupronikel kekuatan tinggi, dengan penambahan aluminium menyebabkan penguatan mendakan yang ketara (ia satu daripada aloi kuprum paling kuat yang boleh didapati di pasaran). Sebagai kupronikel, ia memiliki keupayaan rintangan yang cemerlang terhadap kakisan oleh air laut dan dalam atmosfera marin dan industri, serta amat tahan terhadap kakisan celah. Penggunaan utama Hiduron 130 ialah pada hidraulik dan penyambung elektrik bawah laut seperti penyambung dawai terbang untuk plat tusuk. Ia turut digunakan pada winc kapal, injap air laut dan kejuruteraan marin.

Hiduron 191 ialah hasil kemas kini produk Hiduron 130 yang asal. Walaupun kekuatan alah agak berkurang, kemuluran dan keupayaan rintangan hentaman dipertingkatkan dengan ketara. Kegunaan dalam bidang perkapalan dan pertahanan (menurut spesifikasi UK DTD 900/4805) untuk pengikat untuk kapal dan kapal selam, unsur kawalan kapal selam, aci pam, kedap mekanik, komponen winc, gear, sambungan hos, peralatan pengendalian senjata, komponen pada peranti sonar, aci kipas dan sesendal pandu.
Hidurel 5 ialah aloi kuprum nikel silikon yang menggabungkan keberaliran elektrik dan haba yang tinggi dengan kemuluran takuk yang amat bagus dan kekuatan mekanikal yang tinggi. Keupayaan rintangan terhadap kakisan menurut keadaan marin dan industri adalah cemerlang dan aloi tersebut mempunyai sifat antigeseran dan bearing yang bagus. Dengan kebolehtelapan bermagnet kurang daripada 1.001, aloi tersebut pada dasarnya bukan bermagnet. Kegunaan sebelumnya pada kapal adalah merangkumi aci, bolt untuk kapal & kapal selam, bebibir, komponen pam plat kocak dan peralatan pengesanan lombong.

d) Aloi Nikel Akhir sekali, kita boleh mempertimbangkan aloi nikel untuk kegunaan marin. Terdapat sebilangan besar spesifikasi aloi tersedia, tetapi pada amnya ia mempunyai keupayaan rintangan kakisan yang cemerlang termasuk keupayaan rintangan terhadap lekuk dan perekahan kakisan tegasan sulfida. Ia turut mempunyai kekuatan tinggi dan pengekalan sifat mekanikal pada pelbagai peringkat suhu. Bagaimanapun, ia memang lebih mahal daripada logam lain, oleh itu digunakan dengan meluas apabila spesifikasinya berpatutan. Oleh yang demikian, sifatnya lebih dipertimbangkan dengan teliti dalam bahagian penggunaan Minyak & Gas.

Case Studies

Kertas Teknikal

Marin

Kertas kerja ini memberikan penyelidikan tentang perencat kakisan, dan cara ia boleh digunakan untuk melanjutkan lagi prestasi Ferralium® apabila digunakan dalam persekitaran berasid yang terdapat di kemudahan pengeluaran baja.

Marin

Kertas kerja ini memberikan penyelidikan tentang perencat kakisan, dan cara ia boleh digunakan untuk melanjutkan lagi prestasi Ferralium® apabila digunakan dalam persekitaran berasid yang terdapat di kemudahan pengeluaran baja.

Marin

Kertas kerja ini memberikan penyelidikan tentang perencat kakisan, dan cara ia boleh digunakan untuk melanjutkan lagi prestasi Ferralium® apabila digunakan dalam persekitaran berasid yang terdapat di kemudahan pengeluaran baja.