ศูนย์ประสานงานช่วยเหลือน้ำท่วม

หลายพื้นที่ในหลายจังหวัดต้องการความช่วยเหลือ
คนไทย..ต้องไม่ทิ้งกันนะครับ

เหล็กกล้าไร้สนิม (ตอนที่ 8) : ข้อจำกัดของเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติก

สำหรับเนื้อหาตอนนี้เป็นตอนสุดท้ายของเรื่องเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติก ส่วนตอนหน้าผมจะมานำเสนอเนื้อหาของกลุ่มเฟอริติก โปรดติดตามนะครับ...........

ความสัมพันธ์ระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดต่างๆ แสดงในรูปที่ 1.9

รูปที่ 1.9 ความสัมพันธ์ระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดต่างๆ

ถึงแม้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติกมีสมบัติที่เด่นหลายอย่าง จนถูกนำมาประยุกต์ใช้งานกันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะสมบัติต้านทานการกัดกร่อน แต่ยังพบข้อจำกัดบางอย่างของเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติก [11] ที่มักเกิดขึ้นในระหว่างใช้งาน ดังนี้

• อุณหภูมิที่สามารถใช้งานได้สูงสุดในสภาวะแบบออกซิไดซิง คือประมาณ 925 องศาเซลเซียส

• เหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะกับกรดรีดิวซิง (Reducing Acid) ที่มีความเข้มข้นต่ำ (เกรดซุปเปอร์ออสเตนนิติกสามารถใช้ในสภาวะที่มีความเข้มข้นของกรดสูงขึ้นได้)

• ในบริเวณที่เป็นซอกหรือมุมอับจะไม่มีออกซิเจนมาช่วยสร้างฟิล์มได้อย่างเพียงพอ จึงทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบใต้รอยซ้อน (เกรดซุปเปอร์ออสเตนนิติก กลุ่มดูเพล็กซ์ และเกรดซุปเปอร์เฟอร์ริติกสามารถใช้งานได้ดีในสภาวะดังกล่าว)

• ถ้าใช้งานในสภาวะที่มีไอออนของเฮไลด์สูง (อิออนของธาตุหมู่ 7 ในตารางธาตุ เช่น คลอไรด์ โบรไมด์ ไอโอไดด์ ฯ) สามารถทำให้ฟิล์มป้องกันเกิดการเสียหายได้ (เกรดซุปเปอร์ออสเตนนิติกและดูเพล็กซ์สามารถใช้งานได้ในสภาวะดังกล่าว)

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้เหล็กกล้าไร้สนิมเกรดต่างๆ แสดงในรูปที่ 1.10

รูปที่ 1.10 ตัวอย่างการประยุกต์ใช้เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติกเกรดต่างๆ 

จรรยาบรรณนักวิเคราะห์ความเสียหาย (7)

จรรยาบรรณของนักวิเคราะห์ความเสียหายข้อที่ 4

"วิศวกรต้องใช้ความรู้ ความสามารถ และความชำนาญในวิชาชีพอย่างซื่อตรง เพื่อผลประโยชน์ของผู้ว่าจ้าง หรือลูกค้า ซึ่งตนปฏิบัติงานให้ เสมือนเป็นตัวแทนที่ซื่อตรงหรือเป็นผู้ที่ได้รับความไว้วางใจ และพึงหลีกเลี่ยงผลประโยชน์ทับซ้อน"

หลักปฏิบัติของจรรยาบรรณข้อนี้ คือ ต้องซื่อตรงต่อลูกค้าหรือผู้ว่าจ้าง เมื่อต้องปฏิบัติหน้าที่ในฐานะที่ตนเป็นตัวแทน หรือเป็นผู้ได้รับความไว้วางใจจากลูกค้า จะต้องแสดงฐานะของตนให้ผู้ว่าจ้างทราบก่อนที่จะรับดำเนินการ ในกรณีที่ได้รับแต่งตั้งให้ตัดสินงานหรือสิ่งอื่นที่ตนอาจจะมีผลประโยชน์เกี่ยวข้องอยู่ด้วย จะต้องไม่เปิดเผยความลับของงานที่ตนรับทำ เว้นแต่ได้รับอนุญาตจากผู้ว่าจ้าง ไม่เรียกรับผลประโยชน์ และเสนอผลการศึกษาของตนตามความเป็นจริงทุกประการ โดยไม่มีการบิดเบือน

บางครั้งพบว่า การหลีกเลี่ยงเพื่อไม่ให้เกิดผลประโยชน์ทับซ้อน ก็เป็นการปิดกั้นคนที่มีความรู้ความสามารถ ที่จะมาทำงานการตรวจสอบเป็นงานอดิเรก ซึ่งเขาสามารถใช้ประสบการณ์ให้เป็นประโยชน์กับเราได้ ดังนั้น บางครั้งก็น่าคิดเหมือนกันว่า การหลีกเลี่ยงผลประโยชน์ทับซ้อนมีความจำเป็นมากหรือน้อย เมื่อคำนึงถึงสวัสดิภาพของสาธารณชน

โปรดรออ่านจรรยาบรรณนักวิเคราะห์ความเสียหายข้อต่อไปในโอกาสหน้านะครับ...........

รูปแบบการเสียหายของวัสดุ : การเสียหายจากการแผ่รังสี (Radiation Damage)

สิ่งแวดล้อมที่เป็นอวกาศนับว่าเป็นอันตรายอย่างยิ่งกับวัสดุ เนื่องจากภายในอวกาศมีรังสีมากมายหลายชนิดหรือเรียกได้ว่าเป็นสภาวะที่รุนแรงจนสามารถทำให้วัสดุหรือสมบัติของวัสดุเกิดการเสื่อมสภาพในระยะเวลาที่รวดเร็วขึ้นกว่าปกติ การเสื่อมสภาพของวัสดุที่อยู่ในอวกาศนั้นส่วนมากจะเกิดจากชนิดของรังสีที่ต่างกัน ซึ่งการแผ่รังสีไม่มีขีดจำกัดในอวกาศ

การแผ่รังสีที่มีพลังงานสูง เช่น นิวตรอนที่เกิดขึ้นในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ สามารถทำให้วัสดุเสียหายได้เกือบทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นโลหะ เซรามิกส์ หรือแม้แต่โพลิเมอร์ โดยทั่วไปแล้วเมื่อวัสดุสัมผัสอยู่กับรังสีที่มีพลังงานสูง สมบัติของวัสดุจะเปลี่ยนแปลงโดยโครงสร้างภายในที่เกิดจากการดูดซับพลังงานที่เกิดขึ้นบนวัสดุ เมื่อวัสดุสัมผัสกับรังสีที่เกิดจากการแผ่ของนิวตรอนจากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ อะตอมในโลหะสามารถเคลื่อนที่จนทำให้เกิดจุดบกพร่องภายในวัสดุ จุดบกพร่องที่เกิดขึ้นนี้สามารถแพร่และรวมตัวกันเพื่อเป็นจุดเริ่มต้นของรอยร้าว หรือทำให้วัสดุมีสมบัติเปราะและไวต่อการเสียหายด้วยกลไกต่างๆ โดยส่วนหนึ่งของพลังงานที่เกิดขึ้นในโลหะจะถูกดูดกลืนและกลายเป็นความร้อน ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่า โลหะจะมีความต้านทานการเสียหายจากการแผ่รังสีได้ดีกว่าเซรามิกส์ โดยทั่วไปแล้ว ค่าความเหนียว ค่าการนำความร้อนและค่าการนำไฟฟ้าจะลดลงเมื่อวัสดุสัมผัสกับรังสี เซรามิกส์ที่ได้รับผลกระทบจากการแผ่รังสีนั้นจะขึ้นอยู่กับชนิดของพันธะที่เกิดขึ้นในวัสดุ (เช่น โควาเลนต์หรือ ไอออนิค) เซรามิกส์ที่มีพันธะแบบไอออนิคมักจะมีความเหนียว ค่าการนำความร้อน และสมบัติทางด้านแสงลดลง แต่การเสียหายที่เกิดขึ้นนั้นสามารถนำมาฟื้นฟูหรือปรับสภาพใหม่ได้โดยกระบวนการทางความร้อน ส่วนเซรามิกส์ที่มีพันธะแบบโควาเลนต์ก็จะมีลักษณะการเสียหายที่คล้ายกันแต่มักจะเป็นการเสียหายที่ถาวร คือฟื้นฟูได้ยาก

โพลิเมอร์จะไวต่อการแผ่รังสีแม้แต่ในรังสีที่มีพลังงานต่ำๆ เช่น รังสียูวี การเสียหายจากการแผ่รังสีของโพลิเมอร์มักจะปรากฏให้เห็นโดยการแตกร้าว ซึ่งเป็นรู้กันดีว่าโพลิเมอร์มักจะเกิดปัญหาการแตกร้าวเมื่อใช้งานในที่โล่งแจ้ง เนื่องจากสัมผัสกับรังสียูวีตลอดเวลา ดังนั้นการใช้วัสดุสำหรับป้องกันรังสียูวี ตัวดูดซับ และสารเพิ่มความเสถียรลงไปในโพลิเมอร์สำหรับชิ้นงานที่ใช้งานในที่โล่งแจ้ง สามารถเพิ่มความต้านทานการเสียหายจากการแผ่รังสีได้

รูปแบบการเสียหายของวัสดุ : บริเนลลิง (Brinelling)

การเสียหายด้วยรูปแบบดังกล่าวสามารถนิยามได้ง่ายๆ คือการเสียหายจากการถูกกดนั่นเอง (เหมือนการทดสอบความแข็งแบบบริเนล) เมื่อผิวหน้าวัสดุถูกกดแบบเฉพาะที่แบบซ้ำแล้วซ้ำเล่าหรืออยู่ภายใต้การรับแรงแบบคงที่แต่เกินค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดครากของวัสดุ ทำให้วัสดุเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างถาวร ซึ่งสามารถพิจารณาได้ว่าวัสดุเกิดการเสียหายแบบบริเนลลิง นอกจากนี้การกดยังเป็นสาเหตุให้เกิดการสั่นสะเทือน เสียงรบกวนและความร้อนเพิ่มขึ้น การเสียหายด้วยรูปแบบบริเนลลิงสามารถเกิดขึ้นได้จากการลำเลียงหรือการใช้งานชิ้นส่วนที่ไม่ถูกต้อง เช่น การให้แรงเพื่อนำแบริ่งเข้าเสื้อลูกปืนที่ให้แรงกดมากเกินไป การทิ้งแบริ่งให้กระแทกกับชิ้นส่วนอื่น หรือจากการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงหรือด้วยความถี่สูง เช่น ที่เกิดขึ้นระหว่างการล้างด้วยอุลตร้าโซนิค ดังนั้นการเลือกใช้วัสดุที่มีความแข็งสูงหรือการดูแลอย่างดีเป็นพิเศษระหว่างการลำเลียงขนส่ง ติดตั้ง และการทำความสะอาดสามารถป้องกันการเสียหายแบบบริเนลลิงได้ ตัวอย่างชิ้นส่วนที่เสียหายแบบบริเนลลิงแสดงในภาพด้านล่าง

การเสียหายแบบบริเนลลิง

(ขอบคุณภาพจาก http://www.elephantracing.com/techtopic/rollerbearings.htm)

เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์กับปัญหาที่เกิดจากการเชื่อม

เมื่อกล่าวถึงเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ (duplex stainless steel) อาจจะเป็นที่รู้จักกันดี โดยเฉพาะท่านที่ทำงานเกี่ยวข้องกับเหล็กกล้าไร้สนิม ในบทความต่อไปนี้จะขอกล่าวถึงเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เพียงบางส่วน รวมถึงปัญหาเพียงบางส่วนที่มักจะเกิดขึ้นจริงในระบบหรือโครงสร้างที่มีเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เป็นส่วนประกอบ


เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ คือ เหล็กกล้าผสมสูงชนิดหนึ่งที่มีความต้านทานการกัดกร่อนดีเยี่ยม ถูกพัฒนามาจากโลหะผสม เกิดจากการรวมเอาสมบัติที่มีความแข็งแรงสูงของโครงสร้างเฟอร์ไรต์ และสมบัติด้านความแกร่งของโครงสร้างออสเตนไนต์ จึงนิยมนำเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ไปใช้เป็นชิ้นส่วนงานอุตสาหกรรมที่ต้องการความปลอดภัยสูง หรือใช้กับอุปกรณ์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด สารเคมีที่มีความเข้มข้นสูง รวมถึงการใช้งานในสภาวะที่ต้องสัมผัสกับบรรยากาศที่กัดกร่อนสูง เช่น บรรยากาศที่มีปริมาณคลอไรด์สูง เป็นต้น สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ ที่นำไปผลิตเป็นถัง ท่อ หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ที่ต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมการใช้งานต่าง ๆ กัน มักจะพบปัญหาที่เกิดจากการประกอบเป็นอุปกรณ์ ถังหรือท่อ ปัญหาต่าง ๆ ที่อาจมาจากหลายสาเหตุ แต่ในที่นี้ขอกล่าวถึงปัญหาที่พบในการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ เพียงเฉพาะสาเหตุที่มาจากไฮโดรเจน หรือการแตกจากไฮโดรเจน (hydrogen cracking)

ไฮโดรเจนจะถูกดูดซับหรือปรากฏอยู่ในบ่อเชื่อมอันเนื่องมาจากสาเหตุเบื้องต้นดังต่อไปนี้

1.สารปนเปื้อนบริเวณแนวเชื่อมต่อ

2.ไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจากฟลักซ์ที่หุ้มผิวลวดเชื่อม

3.การใช้ก๊าซไฮโดรเจนเป็นแก๊สปกคลุมผิวชิ้นงานเชื่อม (shielding gas)

โลหะที่ใช้ในการเชื่อมที่มีไฮโดรเจนตกค้างในปริมาณสูง สามารถกำจัดหรือลดปริมาณได้โดยการอบแท่ง electrode ของการเชื่อมแบบ SMAW (Shielding Metal Arc Welding) ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม แต่การอบที่ไม่เพียงพอ คือยังมีความชื้นตกค้างสามารถส่งผลให้ไฮโดรเจนเกิดการแพร่และเป็นสาเหตุของการแตกของวัสดุเชื่อมที่มีเฟอร์ไรต์ปริมาณสูง ในระบบการเชื่อมอัตโนมัติของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก เช่น การเชื่อมท่อชนิดที่เรียกว่า tube mills แก๊สไฮโดรเจนที่ปกคลุมเป็นตัวเพิ่มอัตราการซึมลึกและอัตราเร็วในการเชื่อม ซึ่งก็สามารถนำไปใช้ได้ดีในการเชื่อมตามแนวยาวของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ ขณะเดียวกันรอยเชื่อมของท่อก็จะเกิดการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว พร้อมกับการแพร่ออกของไฮโดรเจนเมื่อวัสดุที่หลอมเกิดการแข็งตัว (แต่ในกระบวนการเชื่อมที่เรียกว่า GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) พบว่าการมีปริมาณไฮโดรเจนในแก็สปกคลุมเพียง 2–10 % ก็สามารถส่งผลให้เกิดการแตกบนรอยเชื่อมได้) ลักษณะดังกล่าวจะเป็นตัวหน่วงเหนี่ยวการเกิด cold crack ภายหลังจากทิ้งไว้ระยะหนึ่งหลังการเย็นตัวโดยเฉพาะถ้ามีปริมาณเฟอร์ไรต์มากกว่า 50–60 % ดูได้จากรูปที่ 1 ในกรณีที่ใช้ไนโตรเจนเป็นแก็สปกคลุม เราพบว่าไฮโดรเจนไม่สามารถที่จะถูกดูดซับเข้าไปอยู่ในเนื้อเชื่อมได้

รูปที่ 1

ความสามารถของการแพร่ของไฮโดรเจนในโครงสร้างเฟอร์ไรต์ มีมากกว่าในโครงสร้างออสเตนไนต์ และความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนในออสเตนไนต์มากกว่าเฟอร์ไรต์ 30 เท่า โดยวัสดุที่มีเฟอร์ไรต์เป็นโครงสร้างหลักจะสามารถถ่ายเทไฮโดรเจนเข้าไปอยู่ในเกรนของออสเตนไนต์ได้เร็ว เป็นการป้องการกักตัวของไฮโดรเจน อย่างไรก็ตามปริมาณของไฮโดรเจนที่ถูกกักตัวไว้จะเป็นปัจจัยที่มีความสัมพันธ์ต่อการแตกร้าว โดยเขตรอยต่อระหว่างเฟสออสเตนไนต์และเฟอร์ไรต์จะเป็นบริเวณที่เกิดการกักตัวของไฮโดรเจนเป็นหลัก และจะมีผลต่อเฟสออสเตนไนต์เป็นหลัก ทำให้การแตกร้าวมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นกับเฟสเฟอร์ไรต์ได้เช่นกัน ถ้าไฮโดรเจนที่ปรากฏมีในชิ้นงานระหว่างกระบวนการเชื่อมไม่สามารถป้องกันที่จะไม่ให้เกิดขึ้นได้ เราจึงสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการให้ความร้อนกับชิ้นงานก่อนการเชื่อม (preheat) จนถึงอุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส และหลังการเชื่อมควรให้ความร้อนกับชิ้นงานที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียสเป็นเวลาประมาณ 100 ชั่วโมง หรือโดยการทำ PWHT (Post Welding Heat Treatment) อย่างรวดเร็วภายหลังการเชื่อม

จากบทความดังกล่าวนี้เป็นเพียงหนึ่งในปัญหาที่เกิดขึ้นกับเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ ที่สามารถช่วยเป็นแนวทางเบื้องต้นในการทำงานเพื่อลดปัญหาการแตกหักจากผลของไฮโดรเจนได้

เอกสารอ้างอิง
1. Lippold JC, Varol I, Baeslack III W A: Conf proc Duplex Stainless Steels ’91, Beaune, Les editions de physique, 1991, vol.1, 383-402.

2. Gunn RN: Conf proc Duplex Stainless Steels ’94, Glasglow, TWI, 1994, Vol.1, paper 32.

3. Noble DN, Gooch TG: Welding Institute Report 321/1986, November 1986.

ขอขอบคุณข้อมูลจาก คุณพัทธิมา รัตนตระกูล

เมื่อวัสดุฉลาด (SMA; nitinol) ที่ฝังอยู่ในร่างกายถูกโจมตีจากการกัดกร่อน

จากที่กล่าวในบทความก่อนที่ว่า shape memory alloys - SMA ซึ่งจัดเป็นหนึ่งในวัสดุฉลาด ด้วยเหตุที่วัสดุสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงถึงระดับหนึ่ง และที่นิยมใช้กันอย่างมากในทางการแพทย์ คือ โลหะจำรูปผสมระหว่างไทเทเนียมและนิกเกิล (Nitinol) นั้น แม้จะมีสมบัติที่ดี แต่ก็ด้วยกฏไตรลักษณ์ มันก็เสื่อมสลายไปตามกาลเวลา ซึ่งปัจจัยเร่งก็มีมากมาย ดังที่จะกล่าวต่อไปนี้


ความไม่เป็นพิษต่อร่างกายและการพิจารณาว่าวัสดุฝังใน TiNi ในร่างกายมนุษย์จะทำปฏิกิริยากับสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบข้างอย่างไร ร่างกายมนุษย์สามารถต่อต้านวัสดุที่ฝังในร่างกายและ TiNi ก็มีสมบัติทางกลและทางเคมีที่ดี และค่อนข้างจะมีความต้านทานการกัดกร่อนที่สูง ปฏิกิริยาและผลข้างเคียงของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการกัดกร่อนของวัสดุต่อร่างกายมนุษย์ เป็นรายการที่นำมาพิจารณาเป็นอันดับแรกในระหว่างขั้นตอนการเลือกใช้วัสดุ (material selection)

Ni ไอออนที่อยู่ในโลหะผสม TiNi สามารถทำความเสียหายต่อร่างกายได้อย่างรุนแรง อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะของโลหะผสม TiNi ที่จะใช้เป็นวัสดุทางการแพทย์ในร่างกายนั้นมีความเชื่อว่าสามารถควบคุมได้ คุณสมบัติทางกลที่ไม่ปกติของ TiNi สามารถที่จะปรับปรุงส่วนผสมทางเคมี เพื่อให้ใช้ประโยชน์ได้มากที่สุด ด้วยการให้ความร้อนและกระบวนการทางกลที่แตกต่างกัน

การกัดกร่อนของวัสดุฝังในร่างกาย

โดยทั่วไป การเสียดสี การสึกหรอ และการฉีกขาด ทำให้วัสดุฝังในทางการแพทย์เกิดการแตกหักได้ กลไกอื่นๆ ที่สามารถทำให้วัสดุฝังในร่างกายเกิดการเสียหายจากการกัดกร่อนจากของเหลว การกัดกร่อนเป็นสิ่งที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ เนื่องจากในร่างกายมีสารละลายที่เป็นของเหลวที่มีไอออนต่างๆ มากมาย และสารอินทรีย์ ทำให้เกิดเป็นสารละลายอิเล็กโตรไลต์ การเปลี่ยนแปลงความเป็นกรด-ด่าง ของสารละลายภายในร่างกาย จะขึ้นอยู่กับปริมาณและชนิดของไอออน และอุณหภูมิของร่างกาย โดยค่าความเป็นกรด-ด่างภายในร่างกายจะอยู่ในช่วงประมาณ 7.4 ที่อุณหภูมิร่างกายประมาณ 38 C ไอออนที่ปรากฏสามารถรวมอยู่ในรูปของไอออนลบ และไอออนบวก ไอออนลบหลักๆ จะอยู่ในรูปของคลอไรด์ ฟอสเฟต ไบคาร์บอเนต และออกซิเจนที่ละลาย ส่วนไอออนบวกจะมีองค์ประกอบหลัก Na+, K+, Ca2+ และ Mg2+, และไอออนบวกอื่นๆ ที่มีปริมาณเล็กน้อย ไอออนเหล่านี้จะทำปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าที่ผิวหน้าของวัสดุโลหะทางการแพทย์ นำไปสู่ปัญหาการกัดกร่อน

มี 2 ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากกระบวนการกัดกร่อน คือ ปฏิกิริยาอะโนดิกและแคโธดิก โดยปฏิกิริยาแคโธดิกจะเกี่ยวกับการเกิดออกซิเดชันของวัสดุทางการแพทย์และให้ไอออนของโลหะ ส่วนปฏิกิริยาแคโธดิกจะขึ้นอยู่กับธรรมชาติของสารอิเล็กโตรไลต์ (สารละลายในร่างกาย) เกี่ยวข้องกับกระบวนการรีดัคชันและทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนที่ได้จากปฏิกิริยาอะโนดิก อัตราการเกิดปฏิกิริยาอะโนดิก จะต้องเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาแคโธดิกสำหรับการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นกับโลหะ จากหลักการเบื้องต้นที่กล่าวมา เราสามารถป้องกันการกัดกร่อนไม่ให้เกิดขึ้น โดยการควบคุมปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน

การกัดกร่อนสามารถสังเกตได้จากฟิล์มที่ได้จากการถ่ายภาพด้วยรังสี ไม่ว่าจะเป็นการแตกร้าวหรือลอกเป็นแผ่น ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะทำให้มีผลกระทบต่อร่างกายรอบๆ วัสดุฝังใน ในบางกรณีอาจทำให้เกิดการเจ็บปวด ส่วนชิ้นส่วนที่เกิดการหลุดลอกออกมาจากผิวหน้าวัสดุ สามารถที่จะฝังในเนื้อเยื่อ และทำให้เกิดการเจ็บปวดและบวม โลหะที่เลือกใช้สำหรับเป็นวัสดุฝังในร่างกายจะต้องไม่เป็นอันตรายต่อร่างกาย

ในทางการแพทย์นั้น โลหะถือได้ว่า เป็นวัสดุกลุ่มหนึ่ง ที่มีการนำมาใช้งาน ในการผลิต อุปกรณ์ต่าง ๆ มากมาย ทั้งอุปกรณ์ที่ช่วยในการผ่าตัด ไปจนถึงอุปกรณ์ที่ฝังเข้าไป ในร่างกาย เป็นเวลานาน เป็นที่ทราบกันดีว่า สภาพแวดล้อมภายในร่างกายมนุษย์ สามารถก่อให้เกิด การกัดกร่อนของอุปกรณ์ ที่ผลิตจากโลหะ ประเภทต่าง ๆ ได้ ถึงแม้ว่า โลหะที่นำมาใช้งาน จะถูกเลือกแล้วว่า สามารถทนทานต่อการกัดกร่อน ภายในร่างกายได้ก็ตาม แต่ปัญหา ของการกัดกร่อน เป็นสิ่งที่พบเห็นได้มาก มีผลทำให้ผลิตภัณฑ์ เกิดการแตกหักเสียหาย ก่อนเวลาอันควร หรือไม่เป็นไปตามอายุการใช้งานจริงที่ได้ออกแบบไว้ นอกจากนี้ การหลุดออกมาของเศษวัสดุเนื่องจากการกัดกร่อน อาจก่อให้เกิดปฏิกิริยา ต่อเนื้อเยื่อ ข้างเคียงได้ โดยบางครั้งถูกระบุว่า ก่อให้เกิดการเจ็บปวดหรือปวดบวม ในบริเวณ วัสดุฝังในแม้ปราศจากการติดเชื้อ นอกจากนี้ อาจส่งผลต่อการสลายตัว ของเนื้อกระดูก โดยรอบได้

การประยุกต์ใช้งานของ TiNi ในการปลูกฝังในร่างกายคือ endovascular stents ซึ่งใช้ในการหดรัดของเส้นเลือดแดงและเส้นหลอดเลือดแดงใหญ่ แต่ก่อน stent ผลิตจากเหล็กกล้าไร้สนิม แต่ TiNi ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาแทนที่เหล็กกล้าไร้สนิม ในรูปของ วัสดุทางการแพทย์ที่เป็น stentor และอุปกรณ์ทางการแพทย์อื่นๆ สมบัติ superelastic ของ TiNi ค่อนข้างจะมีข้อดีมากกว่าวัสดุที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน TiNi (atomic% –50Ti–50Ni) มีค่า elastic strain ประมาณ 8% ซึ่งมากกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีแค่ 0.5% เท่านั้น TiNi ทำหน้าที่คล้ายกับเหล็กกล้าไร้สนิม ความสามารถที่ยืดหยุ่นได้สูงของ TiNi ทำให้สามารถขยายตัวได้ดี จึงเข้าไปในผนังหลอดเลือดโดยปราศจากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างถาวรและรอยร้าวบนเนื้อวัสดุ จึงทำให้คาดหวังได้ว่าจะมีอายุการใช้งานต่อการล้าที่สูง และลดความเสี่ยงต่อการเสียหาย นอกจากนั้นยังมีข้อดีความแกร่ง

การกลึงด้วยเลเซอร์เป็นวิธีที่นิยมใช้กันในการเจียรนัยตกแต่ง stent ซึ่งกระบวนการนี้ทำให้เกิดรอยร้าวขนาดเล็กบนผิวหน้าชิ้นงาน ซึ่งมีขนาดอยู่ในช่วงระหว่าง 5-20 ไมครอน รอยร้าวที่เกิดขึ้นนี้สามารถนำไปสู่การเกิดการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อน เนื่องจากแรงกระทำที่มีลักษณะเป็นคาบที่เกิดขึ้นจากความดันเลือดที่เป็นแบบ systolic/diastolic และการหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจจะทำให้เกิดความเค้นกระทำต่อ TiNi stents เนื่องจาก stent มีขนาดเล็ก อายุการใช้งานของ slent จะถูกกำหนดโดยค่า fatigue threshold แทนที่จะเป็นเวลาที่ใช้ในการเกิดรอยร้าวที่เกิดการกัดกร่อนจนเสียหาย ดังนั้นการทำนายอายุการใช้งานของอุปกรณ์ดังกล่าว การออกแบบ TiNi slent จำเป็นต้องนำมาพิจารณาค่า fatigue threshold และอัตราการกัดกร่อน

ล่าสุด อุปกรณ์ TiNi stentor และ aortic endografts ที่ฝังในร่างกายของมนุษย์ ถูกตรวจสอบว่าเกิดการเสียหายหรือไม่สามารถใช้งานต่อไปได้ในช่วงระยะเวลา 5-46 เดือนหลังจากปลูกฝังในร่างกาย ทางเลือกใหม่ของการประกอบติดตั้งอุปกรณ์ TiNi กำลังศึกษาและทดสอบ เพื่อปรับปรุงความเสถียรภาพที่ผิวหน้าของอุปกรณ์ที่อยู่ในร่างกาย

การแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อน ในวัสดุทางการแพทย์ที่ฝังในร่างกายสามารถทำให้เกิดการสูญเสียความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความสามารถในการใช้งาน ผลที่เกิดจากการกัดกร่อนของวัสดุทำให้เป็นพิษต่อเนื้อเยื่อในร่างกาย การวิจารณ์ผลได้สรุปว่าการกัดกร่อนเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นที่ผิวหน้าชิ้นงาน ซึ่งอายุการใช้งานของชิ้นส่วนสามารถปรับปรุงหรือเพิ่มได้โดย การปรับปรุงที่ผิวหน้าด้วยกระบวนการทางความร้อนของวัสดุระหว่างกระบวนการผลิต

การกัดกร่อนแบบกราไฟต์ (Graphitic Corrosion หรือ Graphitization)

เป็นปัญหาของความเสียหายแบบการสูญเสียส่วนผสมบางตัว (Selective Leaching) อีกรูปแบบหนึ่งที่มักเกิดกับเหล็กหล่อเทา (Gray Cast Iron) เมื่อถูกใช้งานในสภาวะแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนพอสมควร (โดยสารละลายจะต้องไม่รุนแรงเกินไป) เป็นที่ทราบกันดีว่าโลหะผสมที่ผลิตกันออกมาในปัจจุบันนี้มีองค์ประกอบของธาตุผสมที่มีศักย์ทางเคมีไฟฟ้าหรือศักย์ของการกัดกร่อนเมื่ออยู่สารละลายเดียวกันที่แตกต่างกันออกไป ดังนั้นความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้านี่เองที่เป็นแรงผลักดันให้เกิดการกัดกร่อนแบบเลือกกับโลหะผสมที่มีความไวต่อการกัดกร่อนมากกว่า สำหรับเหล็กหล่อเทาก็เช่นเดียวกัน เนื่องจากโลหะดังกล่าวมีโครงสร้างจุลภาคประกอบไปด้วยโครงสร้างพื้นฐาน (Matrix) ที่เป็นไปได้ทั้งแบบเฟอร์ไรต์ เพิรไลต์ หรือเฟอร์ไรต์-เพิรไลต์ ที่มีกราไฟต์แบบแผ่น (Graphite Flake) ที่มีลักษณะเป็นโครงร่างแทรกตัวอยู่ภายในโครงสร้างพื้นฐานดังกล่าว ถ้าพิจารณาจากอนุกรมกัลวานิกจะพบว่ากราไฟต์มีความเสถียรมากกว่าแพลตินัมและทองคำ ดังนั้นเมื่อเหล็กหล่อเทาถูกจุ่มแช่หรือสัมผัสในสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อน จะส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนขึ้นกับโลหะส่วนที่เป็นโครงสร้างพื้นฐาน ยังเหลือแต่กราไฟต์ปรากฏให้เห็น เนื่องจากกราไฟต์ในเหล็กหล่อเทาจะมีขั้วเป็นแคโทดเมื่อเทียบกับโครงสร้างพื้นฐานที่มีขั้วเป็นแอโนด โดยเกิดที่ผิวด้านนอกก่อน

อนุกรมกัลวานิกที่ชี้ให้เห็นว่ากราไฟต์มีความเสถียรมาก

การสูญเสียส่วนผสมบางตัวจะเกิดขึ้นโดยเนื้อเหล็กส่วนที่เป็นโครงสร้างพื้นฐานหรือเนื้อโลหะหลัก (Matrix) เป็นขั้วแอโนด (Anode) ถูกละลายออกไป ในขณะที่ร่างแหของกราไฟต์ (คาร์บอน) จะแสดงตัวเป็นแคโทด (Cathode) เมื่อโครงสร้างพื้นฐานถูกละลายออกไปจนหมดจะเหลือมวลสารที่เป็นรูพรุนของเหล็กออกไซด์เชิงซ้อน (Complex Iron Oxide) ซึ่งส่งผลให้เหล็กหล่อเทาสูญเสียความแข็งแรงไปอย่างมาก และสูญเสียคุณสมบัติของโลหะไปด้วย โดยถ้าเราสังเกตจากภายนอกจะพบว่ามิติของชิ้นส่วนไม่เปลี่ยนแปลง (ให้นึกถึงสภาพของรังปลวก ที่ภายในมีลักษณะเป็นโพรง) โครงสร้างแบบร่างแหของกราไฟต์เมื่อถูกแรงกระทำ เช่น แรงกระแทก ชิ้นส่วนจะแตกสลายทันที เพราะว่ากราไฟต์ไม่มีความแข็งแรง

นอกจากนี้ graphitization ยังหมายถึง การสลายตัวของโครงสร้าง pearlite ไปเป็น ferrite และ carbon (graphite) ซึ่งมักเกิดขึ้นกับเหล็กกล้าคารืบอน หรือ เหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบดีนัม เมื่อถูกใช้งานที่สภาวะอุณหภูมิสูงเกินพิกัดไม่มากนัก (moderate overheating) เป็นระยะเวลานาน ส่งผลให้ชิ้นส่วนที่เกิดการเปลี่ยนแปลงดครงสร้างจุลภาคนั้นมีความสมบัติที่เปราะขึ้น มีความแข็งแรงและความต้านทานต่อการคืบลดลง ในความเป็นจริงแล้วการสลายตัวของ pearlite สามารถเกิดขึ้นได้จากกลไกทั้ง graphitization และ spheroidization โดยทั้ง 2 กลไกจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ซึ่งมักขึ้นที่ช่วงอุณหภูมิ 427-732 C แต่มีข้อสังเกตว่า graphitization มักเกิดที่ช่วงอุณหภูมิต่ำกว่า 500 C ในขณะที่การฟอร์มตัวของคาร์ไบด์ก้อนกลม (formation of spheroidal carbide) จะเกิดที่ช่วงอุณหภูมิสูงกว่า การเสียหายดังกล่าวมักเกิดขึ้นกับระบบท่อในโรงงานปิโตรเคมีและโรงผลิตไฟฟ้า เนื่องจากมีระบบท่อที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูงค่อนข้างมาก

โครงสร้างจุลภาคของท่อเหล็กกล้าคาร์บอน-โมลิบดีนัม (SA209) ประกอบด้วย เฟอร์ไรต์ เบนไนต์ และกราไฟต์ทรงกลม

ดังนั้น ถ้าไม่ตรวจสอบพบสภาพความบกพร่องก่อนจะเสียหายอย่างรุนแรง จะเป็นสภาพที่ก่อให้เกิดอันตรายมาก และขั้นตอนการเกิดจะช้าถ้าอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน (Corrosive) มาก ผิวทั้งหมดจะถูกชะละลายออกมา กลายเป็นการกัดกร่อนทั่วผิวหน้า (Uniform Attack) ส่วนเหล็กหล่อกราไฟต์กลม (Nodular Iron) และเหล็กหล่ออบเหนียว (Malleable Iron) จะไม่เกิด Graphitization เพราะว่าไม่มีร่างแหของกราไฟต์ที่จะช่วยพยุงเนื้อเหล็กหล่อส่วนที่เหลือให้คงรูปร่างไว้ได้

วิธีการแก้ไขก็มี 2 แนวทางหลักๆ คือ เลือกใช้วัสดุชนิดอื่น หรือควบคุมสภาพแวดล้อม สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมที่ประสบปัญหาดังกล่าวกับระบบท่อ ควรมีการสุ่มตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคอยู่บ่อยๆ โดยใช้เทคนิค field metallography หรือ การลอกลาย ซึ่งไม่จำเป็นต้องตัดชิ้นส่วนออกมาตรวจสอบ หรือใช้เทคนิคการตรวจสอบแบบไม่ทำลายอื่นๆ

References
1.ASM Committee on Failures of Pressure Vessels, Boilers and Pressure Piping, G.M. Slaughter, Chairman, "Failures of Boilers and Related Steam Power-Plant Equipment," Metals Handbook, 8th Edition, Volume 10: Failure Analysis and Prevention, Howard E. Boyer, Ed., American Society for Metals, Metals Park, OH, 1975, p. 533.

รูปแบบการเสียหายของวัสดุ : การหลุดร่อน (Spalling)

การหลุดร่อนเป็นการเสื่อมสภาพของวัสดุจากชิ้นส่วนโดยการแยกตัวออกจากผิวหน้าวัสดุ ปรากฏการณ์นี้สามารถเกิดขึ้นได้จากหลายกลไกประกอบไปด้วยการฟอร์มตัวและการขยายตัวของรอยร้าวล้า (Fatigue Crack) ที่เกิดขึ้นภายใต้ผิวหน้าชิ้นงาน กลไกที่เกิดขึ้นจะคล้ายกับกลไกของการล้าที่ผิวหน้า (Surface Fatigue) ซึ่งจะได้กล่าวในลำดับถัดไป กลไกอื่นๆ ที่สามารถนำไปสู่การหลุดร่อนจะเกี่ยวกับการขยายตัวของคลื่นกระแทกผ่านไปยังผิวหน้าด้านตรงกันข้ามของผิวหน้าวัสดุหลังจากถูกแรงกระแทก อันเป็นผลให้เกิดแรงเค้นแบบเฉพาะที่ (Localized Stress) และนำไปสู่การแตกร้าวในบริเวณที่ใกล้กับผิวหน้าชิ้นส่วน การแตกร้าวภายใต้ผิวหน้าชิ้นงานทำให้เกิดการแตกร้าวของผิวหน้าและมีเศษโลหะกระเด็นออกจากผิวหน้าวัสดุ และในลักษณะที่คล้ายกัน การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วสามารถทำให้เกิดการเสียหายด้วยการหลุดร่อนได้ การหลุดร่อนสามารถเกิดได้ทั้งในโลหะ หรือเซรามิกส์ หรือผิวหน้าที่ผ่านการเคลือบ ส่วนใหญ่มักเกิดในชิ้นส่วนของพวกยานเกราะ ฟันเฟืองและแบริ่ง เป็นต้น ดังแสดงตัวอย่างในรูปด้านล่าง

การหลุดร่อนจากการล้า

(ขอบคุณภาพจาก http://www.machinerylubrication.com/Read/1863/lubricant-failure)

เหล็กกล้าไร้สนิม (ตอนที่ 7) : การใช้งานของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก

ห่างหายไปนาน เพิ่งกลับมาจากไปปฏิบัติธรรมที่สิงห์บุรี ผมก็ขอต่อในเรื่องเหล็กกล้าไร้สนิมเลยละกัน...

เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติกมีมากมายหลายเกรด ซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนและสมบัติทางกลที่แตกต่างกันไปตามกรรมวิธีการผลิตและส่วนผสมทางเคมี ดังนั้นจึงมีการนำไปประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานของเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติก เช่น

เกรด AISI 201 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกประเภทที่มีโครเมียม-นิกเกิล-แมงกานีส เป็นธาตุผสม มีโครเมียมผสมอยู่ในช่วง 16-18% นิกเกิล 3.5-5.5% และแมงกานีส 5.5-7.5% ถูกพัฒนามาทดแทนเกรดที่มีนิกเกิลสูง ให้สมบัติที่คล้ายคลึงกับเกรด AISI 301 จึงสามารถใช้ทดแทนเกรดดังกล่าวได้ทุกกรณีการใช้งาน มีสมบัติไม่ดูดติดแม่เหล็กในสภาวะหลังการอบอ่อน แต่จะดูดติดเล็กน้อยเมื่อผ่านการขึ้นรูปเย็น มีความต้านทานแรงดึงที่จุดครากสูง และมีความแกร่งที่อุณหภูมิต่ำดีเยี่ยม จึงมักผลิตเป็นผลิตภัณฑ์บรรจุอาหาร อุปกรณ์ในภัตตาคาร เครื่องครัว อ่างล้างจาน อุปกรณ์ประดับยนต์ อุปกรณ์ตกแต่งอาคาร และสายรัด เป็นต้น

เกรด AISI 301 เป็นเกรดที่มีโครเมียมผสมอยู่ในช่วง 16-18% นิกเกิล 6-8% และแมงกานีสไม่เกิน 2% มีความแข็งแรงสูงและมีความเหนียวที่ดีหลังผ่านการขึ้นรูปเย็น (Cold Worked Condition) มีสมบัติไม่ดูดติดแม่เหล็กในสภาวะหลังการอบอ่อน แต่จะดูดติดเล็กน้อยเมื่อผ่านการขึ้นรูปเย็น (มากกว่าทุกเกรดในกลุ่มออสเตนนิติก) มีความต้านทานการกัดกร่อนดีเยี่ยม จึงมักใช้ทำฝาครอบล้อรถยนต์ สปริง และอุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตอาหาร โครงสร้างที่มีน้ำหนักเบา [58] โครงสร้างอากาศยาน ชิ้นส่วนรถเทรลเลอร์ (Trailer Body) ไดอะแฟรม ชิ้นส่วนประดับยนต์ อุปกรณ์ตั้งโต๊ะ และสายพานลำเลียง เป็นต้น

เกรด AISI 304/304L เป็นเกรดที่มีการประยุกต์ใช้งานมากที่สุด มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง เนื่องจากมีการสร้างฟิล์มป้องกันที่ดี และมีสมบัติทางกลที่ดี จึงมักใช้ทำเป็นชิ้นส่วนของโรงงานผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ [59] อุปกรณ์ลำเลียงกรดไนตริก [36] ถังทนแรงดัน แทงค์ ท่อ และอุปกรณ์ในโรงงานที่สัมผัสกับกรดที่มีความเข้มข้นไม่เกิน 8 นอร์มอล (N) และอุณหภูมิไม่เกิน 80 องศาเซลเซียส [10] ผลิตภัณฑ์บรรจุอาหาร ท่อลำเลียงน้ำ และชิ้นส่วนตกแต่งทางสถาปัตยกรรม เครื่องครัว ตะแกรงกรองสารเคมี ชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมผลิตยา กระดาษและเยื่อ โรงไฟฟ้า และปิโตรเคมี โดยเฉพาะโครงสร้างที่ต้องผ่านการเชื่อมควรเลือกใช้เกรด AISI 304L เพื่อหลีกเลี่ยงการตกตะกอนของคาร์ไบด์ที่ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนตามมา เป็นต้น

เกรด AISI 309/309S เป็นเกรดที่มีสมบัติต้านทานการกัดกร่อนดีเยี่ยม และต้านทานต่อความร้อน รวมทั้งมีความแข็งแรงที่ดีทั้งที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง จึงมักผลิตเป็นแผ่นให้ความร้อนและชิ้นส่วนเตา อุปกรณ์ให้ความร้อน ชิ้นส่วนอากาศยานและเครื่องยนต์ไอพ่น (Jet Engine) ชิ้นส่วนตกแต่งบ้าน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อุปกรณ์ลำเลียงสารละลายประเภทซัลไฟด์ บุผนังเตา แผงกั้นในหม้อไอน้ำ อุปกรณ์ที่ใช้งานในกระบวนการผลิตสารเคมีและโรงกลั่น และชิ้นส่วนกำจัดไอเสียยานยนต์ เป็นต้น

เกรด AISI 310 เป็นเกรดที่มีการเติมโครเมียมและนิกเกิลในปริมาณสูง (โครเมียม 24-26% และ นิกเกิล 19-22%) มีสมบัติที่สามารถใช้งานในสภาวะอุณหภูมิสูงดีเยี่ยม มีความเหนียวและความสามารถในการเชื่อมที่ดี มีความต้านทานต่อออกซิเดชันและคาร์บูไรเซชัน [60-62] จึงมักใช้งานในสภาวะแบบออกซิไดซิงแบบต่อเนื่องโดยไม่มีซัลเฟอร์เจือปนและที่มีอุณหภูมิใช้งานไม่เกิน 1,150 C เช่น ท่อลำเลียงแก็สธรรมชาติร้อน และอุปกรณ์ในเตาเผาวัสดุทนไฟ เป็นต้น

เกรด AISI 316/316L เป็นเกรดที่มีความต้านทานการกัดกร่อนดีกว่าเกรด AISI 304/304L มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงดี จึงนิยมผลิตเป็นชิ้นส่วนท่อแลกเปลี่ยนความร้อน อุปกรณ์บรรจุหรือลำเลียงสารเคมี และชิ้นงานที่ติดตั้งแถวชายฝั่งทะเล ชิ้นส่วนท่อไอดี ชิ้นส่วนเตา ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ไอพ่น อุปกรณ์ผลิตยาและถ่ายภาพ ชิ้นส่วนวาล์วและปั๊ม อุปกรณ์บรรจุสารเคมี เครื่องหมัก แทงค์ อุปกรณ์ที่ใช้งานในกระบวนการผลิตกระดาษ เส้นใย ชิ้นส่วนที่สัมผัสกับบรรยากาศทะเล และระบบท่อ เป็นต้น

เกรด AISI 317LN เป็นเกรดที่มีโมลิบดีนัมผสมในปริมาณสูง จะให้สมบัติความต้านทานการกัดกร่อนสูง โดยเฉพาะในสิ่งแวดล้อมที่เป็นน้ำทะเล (Seawater Environment) และให้สมบัติทางกลที่ดี โลหะผสมดังกล่าวจึงมักผลิตเป็นชิ้นส่วนและอุปกรณ์จำพวกถังในอาคาร และตู้คอนเทนเนอร์ที่ใช้ในการจัดเก็บและลำเลียงสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เช่น ฟอสฟอริก ไนตริก หรือกรดซัลฟูริก [54] โดยโมลิบดีนัมจะเพิ่มสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อน แต่มักส่งเสริมให้เกิดการฟอร์มตัวของเฟอร์ไรต์ (Ferrite Stabilizer) ดังนั้นจึงมักเติมไนโตรเจนซึ่งเป็นธาตุที่ช่วยฟอร์มเฟสออสเตนไนต์ลงไป เพื่อลดบทบาทหรือชดเชยศักยภาพของโมลิบดีนัมที่ช่วยให้เกิดเฟอร์ไรต์ ไนโตรเจนจะเพิ่มความต้านทานต่อการล้าตัว อย่างไรก็ตาม ถ้ามีการใช้งานที่อุณหภูมิสูงมักมีแนวโน้มในการฟอร์มตัวเป็นคาร์ไบด์ชนิด M6C และสามารถทำให้เกิดการตกตะกอนของโครงสร้างที่ไม่พึงประสงค์ เช่น เฟสซิกม่า (sigma phase) ได้

เกรด AISI 321 เป็นเกรดที่มีการเติมไทเทเนียมและไนโอเบียม เพื่อเพิ่มความเสถียรให้กับคาร์ไบด์ ส่งผลให้แนวเชื่อมมีความต้านทานการกัดกร่อนดีขึ้น เนื่องจากธาตุทั้งสองจะไปลดการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ตามขอบเกรน [63] มีสมบัติที่ต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนดีเยี่ยม และมีความต้านทานต่อการคืบที่ดี เหมาะสำหรับการใช้งานทั้งแบบต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่องในช่วงอุณหภูมิที่สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการตกตะกอนของคาร์ไบด์ (427-816 °C) ดังนั้นจึงนิยมผลิตเป็นชิ้นส่วนท่อแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงปานกลาง ชิ้นส่วนอากาศยาน ฝาครอบเตาอบ อุปกรณ์สำหรับอบคืนไฟอุณหภูมิสูง ระบบกำจัดไอเสียของรถยนต์ที่ทำงานหนักและเครื่องยนต์ดีเซล ผนังทนไฟ บุปล่องทนไฟ (Stack Liner) ครอบหม้อไอน้ำ (Boiler Casing) ท่อทนแรงดันที่ต้องเชื่อม ชิ้นส่วนระบบซุปเปอร์ฮีต และอุปกรณ์โรงกลั่นน้ำมัน เป็นต้น

เกรด AISI 904L เป็นเกรดออสเตนนิติกผสมสูงแต่มีคาร์บอนต่ำหรือบางครั้งเรียกว่า เกรดซุปเปอร์ออสเตนนิติก มีการเติมโมลิบดีนัมในปริมาณสูง (4-5%) และทองแดง เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อกรดรีดิวซิงอย่างรุนแรง เช่น กรดซัลฟูริก นอกจากนี้ยังต้านทานการกัดกร่อนจากคลอไรด์ทั้งในรูปแบบการกัดกร่อนภายใต้รอยซ้อน/รูเข็ม และการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อน มีความสามารถในการเชื่อมและการแปรรูปดีเยี่ยม โครงสร้างแบบออสเตนนิติกยังส่งผลให้วัสดุเกรดดังกล่าวมีความแกร่งดีเยี่ยมแม้เป็นการใช้งานที่อุณหภูมิติดลบ จึงมักผลิตเป็นชิ้นส่วนในโรงงานที่เกี่ยวข้องกับกรดซัลฟูริก ฟอสฟอริก และอะซิติก กระบวนการผลิตเยื่อและกระดาษ ชิ้นส่วนในโรงงานแยกแก๊ส และอุปกรณ์สำหรับบรรจุน้ำทะเลหล่อเย็น เป็นต้น

เกรด UNS S31254 หรือชื่อทางการค้า 254SMO เป็นโลหะออสเตนนิติกผสมสูง ถูกพัฒนาขึ้นในราวปี ค.ศ.1970 [64] มีธาตุโครเมียม นิกเกิล และโมลิบดีนัมเป็นธาตุผสมหลัก และมีธาตุไนโตรเจนและทองแดงในปริมาณรองลงมา ซึ่งเป็นทราบกันดีว่าเป็นธาตุที่เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน เหมาะต่อการใช้งานในสิ่งแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง เช่น ระบบเครื่องย่อยกระดาษ ระบบแยกเกลือออกจากน้ำทะเลหรือผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนและที่ต้องสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่มีคลอไรด์เป็นองค์ประกอบ เป็นต้น

เอกสารอ้างอิง:
[58] M. Eskandari, A. Najafizadeh, A. Kermanpur, M. Karimi. Potential application of nanocrystalline 301 austenitic stainless steel in lightweight vehicle structures. Materials & Design 2009 ; 30(9) : pp 3869-72.


[59] N. Padhy, S. Ningshen, U. Kamachi Mudali, Baldev Raj. In situ surface investigation of austenitic stainless steel in nitric acid medium using electrochemical atomic force microscopy. Scripta Materialia 2010 ; 62(1) : pp. 45-8.

[60] Charng-Cheng Tsaur, James C. Rock, Chaur-Jeng Wang, Yung-Hua Su. The hot corrosion of 310 stainless steel with pre-coated NaCl/Na2SO4 mixtures at 750 °C. Materials Chemistry and Physics 2005 ; 89(2-3) : pp. 445-53.

[61] Hung-Wen Hsu, Wen-Ta Tsai. High temperature corrosion behavior of siliconized 310 stainless steel. Materials Chemistry and Physics 2000; 64(2): pp. 147-55.

[62] Ruchuan Yin. Carburization of 310 stainless steel exposed at 800–1100 °C in 2%CH4/H2 gas mixture. Corrosion Science 2005; 47(8): pp. 1896-910.

[63] S.A.A. Akbari Mousavi, A.R. Sufizadeh. Metallurgical investigations of pulsed Nd:YAG laser welding of AISI 321 and AISI 630 stainless steels Materials & Design 2009; 30(8): pp.3150-7.

[64] C.T. Liu, J.K. Wu. Influence of pH on the passivation behavior of 254SMO stainless steel in 3.5% NaCl solution. Corrosion Science, Volume 49, Issue 5, May 2007, Pages 2198-2209