الملخص

خشونة السطح (Ra) للحديد المقاوم للصدأ من الخواص السطحية المهمة التي يجب أَن تؤخذ بعين الاعتبار عند إختيار هذا الصنف من الصلب للتطبيقات المختلفة. وترتبط هذه الخاصية بنوع المعالجة السطحية، وهي من بين الخواص السطحية التي لها علاقة بمقاومة التآكل في الأوساط التآكلية.
وتهدف هذه الدراسة إلى تقييم معامل خشونة السطح أثر عمليات المعالجة السطحية للصلب، وتأثيره على نشوء التآكل النقري للصلب المقاوم للصدأ )الصنف الأوستنايتى) UNS31603))AISI316L) والذي يعد من أكثر أنواع الصلب المقاوم للصدأ استعمالاً في العديد من التطبيقات خصوصاً تلك التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل بسبب وجود وسط قاس مساعد على التآكل مثل الأوساط الموجودة في الصناعات الكيماوية والصناعات الغذائية وكذلك التطبيقات الطبية. إلا أنه تحت ظروف معينة يكون هذا الصنف من الصلب عرضة للعديد من أنماط التآكل الموضعي مثل التآكل النقري والتصدعي. فى هذه الدراسة جرى إستخدام طريقة الاستقطاب المتغيرpotentiodynamic polarization)) وقياس معدل تغير جهد التآكل لأجل قياس المعاملات الكهروكيمياوية لعينات الاختبار في تركيزين مختلفين من محلول كلوريد الصوديوم. تم تقييم أداء أسطح الصلب المقاوم للصدأ والمعالجة بطرق الكشط والتلميع وكذلك الأسطح المعالجة كيميائياً فى محاليل لكلوريد الصوديوم، عند قيم لمعامل خشونة السطح تتراوح ما بين 0.01 الى 6 ميكرون. وقد أختير هذا النطاق من الخشونة السطحية ليغطي مدى واسع من التشطيب النهائي للعديد من التطبيقات الصناعية
أشارت قياسات جهد التآكل إلى أقل إنحراف في جهد التآكل (Ecorr) للعينات المعالجة ميكانيكياَ إاى إنخفاض مستمر لقيم الجهد عند بدء القياس مما يشير إلى تحلل طبقة الأكسيد المتكونة على السطح. أما بالنسبة للعينات التي عولجت كيميائياَ فقد سجلت قياسات الجهد أرتفاع مستمر ينبيء بأستمرار تكوين وتطوير بنية طبقة ألأكسيد.
وقد بينت نتائج الدراسة بأن درجة الخشونة (Ra= 0.25 μm) هى الحد الأدنى لحماية سطح الصلب من استمرار نمو النقور (التآكل النقري) فى محلول الاختبار بتركيز 1000 ppm عند درجة 30 °م وأن القيمة المناظرة عند درجة 50°م هي (Ra= 0.20 μm) .كما أشارت نتائج الدراسة الى أن الدرجات المختلفة لخشونة السطح لعينات الصلب المقاوم للصدأ الصنف الأوستنايتى AISI 316L لها ثأتيرات متفاوتة على مقاومة الصلب للتآكل النقري والخمول السطحي (repassivation). وبصفة عامة أبدت الأسطح الأكثر نعومة مقاومة للتآكل بدرجة أعلى من الأسطح الخشنة.

ABSTRACT

For stainless steel, surface roughness is an important surface property that should not be overlooked during material selection. This property is related to the type of surface treatment applied to metal surface. It is among other surface qualities which affect the stainless steel resistance to corrosive environments.
This study deals with the evaluation of surface roughness parameter, Ra, and its effects on initiation and propagation of pitting corrosion of stainless steel. Austenitic stainless steel, type AISI 316L (UNS S31603), was chosen as the test material due to its wide range of application in food, chemical and pharmaceutical industries. In addition to evaluation under freely corroding conditions, both potentiostatic and potentiodynamic polarization were used for the determination of electrochemical parameters of tested steel in aerated 1000 and 1500 ppm chloride solutions. The corrosion performance was evaluated under ground, polished, passivated and pickled surface finishing conditions. A range of surface roughness between 0.01 and 6 microns has been selected to cover a wide range of industrial finishes that are applied to stainless steel surfaces.
The open circuit potential measurement for mechanically finished steel surface showed an initial dissolution stage, suggesting adsorption of chloride ions on the surface which makes the film less protective. For the rest of tested surface conditions, i.e., passivated, pickled, and as received surface finish, a continuous increase of corrosion potential in the noble direction was noted. This electrochemical behavior suggests an improvement of the properties of surface oxide film formed on steel under these surface treatment conditions. It has been proven that a minimum surface roughness value better than Ra=0.25 micron is required to re-establish passivation on steel surface in 1000 ppm chloride containing water at 30 ºC. Under similar test conditions, except higher testing temperature (50oC), the surface finish must be better than Ra= 0.20 micron.
The data obtained in this work showed that different degrees of surface roughness on finished 316L stainless steel induce differential (not equal) effects on pitting and repassivation potentials. Furthermore, a smoother surface finish has exhibited improved resistance to pitting where nobler breakdown potential values were recorded.