৩১৬ স্টেইনলেস স্টিল প্লেট কেন ক্ষয় প্রতিরোধী?

সুরক্ষামূলক নিষ্ক্রিয় স্তর গঠনে ক্রোমিয়ামের ভূমিকা

৩১৬ স্টেইনলেস স্টিলে ক্ষয় প্রতিরোধে ক্রোমিয়াম সামগ্রীর ভূমিকা কীভাবে কাজ করে

316 স্টেইনলেস স্টিলের পাতগুলি যে কারণে দুর্নীতির প্রতিরোধী তার প্রথম কারণ হল এদের খনিজ মিশ্রণে ক্রোমিয়ামের পরিমাণ, যা সাধারণত মোট মিশ্রণের 16 থেকে 18 শতাংশ পর্যন্ত থাকে। যখন এই পাতগুলি অক্সিজেনের সংস্পর্শে আসে, তখন ক্রোমিয়াম স্বাভাবিকভাবেই বিক্রিয়া করে এবং প্রায় 2 থেকে 3 ন্যানোমিটার পুরু একটি ক্রোমিয়াম অক্সাইডের পাতলা স্তর তৈরি করে। এই রক্ষামূলক ফিল্মটি এক ধরনের তড়িৎ-রাসায়নিক আবরণ হিসাবে কাজ করে যা ক্লোরাইড আয়নের মতো জিনিসগুলিকে ধাতুর নিচের অংশে পৌঁছাতে বাধা দেয়। অধিকাংশ স্টেইনলেস স্টিলে ন্যূনতম 10.5% ক্রোমিয়াম থাকা প্রয়োজন হয় যাতে কিছু পরিমাণে দুর্নীতি প্রতিরোধ ক্ষমতা দেখা যায়, কিন্তু যেহেতু 316 এর মধ্যে আরও বেশি ক্রোমিয়াম থাকে, এটি এই রক্ষামূলক স্তরটি দ্রুত তৈরি করে এবং দীর্ঘস্থায়ী হয়। এটাই কারণ যে কঠোর পরিবেশের সম্মুখীন হওয়ার সময় অনেক শিল্প প্রয়োগে 316 কে অন্যান্য মানের উপরে পছন্দ করা হয়।

ক্রোমিয়াম অক্সাইড (Cr₂O₃) নিষ্ক্রিয় ফিল্মের গঠন এবং স্থিতিস্থাপকতা

Cr₂O₃ ফিল্মটি পরিবেশের তাপমাত্রায় জারণের মাধ্যমে স্বতঃস্ফূর্তভাবে গঠিত হয়, যেখানে এর স্থিতিস্থাপকতা পরিবেশগত অবস্থার উপর নির্ভরশীল:

নিরপেক্ষ পরিবেশে, অক্সাইড স্তর অনির্দিষ্টকালের জন্য স্থিতিশীল থাকে। তবে অম্লীয় অবস্থা (pH <4) বা 300°C এর বেশি তাপমাত্রায় দীর্ঘস্থায়ী প্রকোপ ফিল্মের অখণ্ডতা ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে, যার ফলে সুরক্ষার জন্য মলিবডেনাম এবং নিকেলের উপর নির্ভরশীলতা বেড়ে যায়।

জারক পরিবেশে নিষ্ক্রিয় স্তরের আত্ম-মেরামতের ক্ষমতা

যদি Cr2O3 স্তরটি কোনওভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয়ে যায়, তবে এর কাছাকাছি অক্সিজেন থাকলে এটির আসলে নিজেকে মেরামত করার একটি দক্ষ ক্ষমতা রয়েছে। খুব দ্রুত প্রতিক্রিয়া শুরু করে সুরক্ষা স্তরটি পুনর্নির্মাণ করতে মিশ্রধাতুর প্রধান অংশের ক্রোমিয়াম প্রতিটি উন্মুক্ত পৃষ্ঠের দিকে সরে যায়। কখনো কখনো এই সম্পূর্ণ মেরামতের প্রক্রিয়াটি মাত্র কয়েক ঘন্টার মধ্যেই ঘটে। রাসায়নিক প্রক্রিয়া সংশ্লিষ্ট কারখানার মতো স্থানগুলিতে এই ধরনের স্ব-সংশোধন ক্ষমতা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। এইসব পরিবেশ উপকরণগুলির পক্ষে কঠোর পরিবেশ তৈরি করে কারণ নানা ধরনের ঘটনা ঘটে - অংশগুলি পরস্পরের সাথে ঘর্ষণ হয়, তাপমাত্রা নিরন্তর উঠানামা করে, যা ক্রমশ পৃষ্ঠগুলিকে ক্ষতিগ্রস্ত করে। এই স্বয়ংক্রিয় মেরামতের প্রক্রিয়া ছাড়া সরঞ্জামগুলির অনেক বেশি নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণ এবং প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হত।

ক্রোমিয়াম তুলনা: 316 বনাম 304 স্টেইনলেস স্টীল প্লেটস

উভয় গ্রেডই ক্রোমিয়াম-প্ররোচিত পাসিভেশনের উপর নির্ভর করলেও, 316-তে 304-এর 18–20% ক্রোমিয়ামের তুলনায় 16–18% ক্রোমিয়াম থাকে। ক্রোমিয়ামের পরিমাণ যদিও একটু কম, 316-এ মলিবডেনামের উপস্থিতির কারণে এটি ক্লোরাইড-সমৃদ্ধ পরিবেশে পাসিভ ফিল্মের স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে পারে যেখানে 304 ব্যর্থ হয়। স্বাধীন পরীক্ষায় দেখা গেছে যে অভিন্ন পরিস্থিতিতে 304-এর তুলনায় 316 লবণ স্প্রে ক্ষয় প্রতিরোধ করে 4–6 গুণ বেশি সময় ধরে।

মলিবডেনামের উন্নত ক্লোরাইড প্রতিরোধে অবদান

316 স্টেইনলেস স্টিলে 2 থেকে 3 শতাংশ মলিবডেনাম যোগ করলে ক্লোরাইডের ক্ষতির বিরুদ্ধে এর রক্ষা অনেক বেড়ে যায়। যা ঘটে তা হলো মলিবডেনাম ধাতব পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলির স্থানে স্থিত মলিবডেট আয়ন MoO4^2- তৈরি করে যা আসলে গর্ত তৈরি হওয়া বন্ধ করে দেয়। 2001 সালে ইলেভবেয়ার এবং অন্যদের করা কিছু গবেষণা অনুযায়ী, মলিবডেনাম যোগ করার ফলে এমনকি তাদের কথিত পিটিং রেজিস্ট্যান্স ইকুইভ্যালেন্ট নম্বর (PREN) প্রায় 35% বেড়ে যায়। এটি বেশ তাৎপর্যপূর্ণ যখন সাধারণ 304 স্টেইনলেস স্টিলের সাথে তুলনা করা হয় যাতে কোনও মলিবডেনাম যোগ করা হয়নি।

মলিবডেনাম কীভাবে ক্লোরাইড-সমৃদ্ধ অবস্থার প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়

মরিন পরিবেষ্টনে ক্লোরাইড ঘনত্ব 19,000 পিপিএম অতিক্রম করলে, মলিবডেনাম সমান প্যাসিভ ফিল্ম বিকাশে সহায়তা করে। ত্বরান্বিত ক্ষয় পরীক্ষা (ASTM G48 পদ্ধতি A) দেখায় যে এটি লবণাক্ত দ্রবণে মেটাস্টেবল পিটিং ইভেন্টগুলি 72% কমায়, যা দৃশ্যমান ক্ষয়ের শুরুটি উল্লেখযোগ্যভাবে বিলম্বিত করে।

মলিবডেনাম মিশ্র ধাতুর দ্বারা পিটিং এবং ক্রেভিস ক্ষয়ের বাধা দেওয়া

মলিবডেনাম মাইক্রো-ত্রুটিগুলিতে স্থানান্তরিত হয়ে ক্ষয়-প্রতিরোধী বাধা তৈরি করে স্থানীয় সুরক্ষা বাড়ায় যা:

• মুক্ত Cl⁻ এর সমালোচনামূলক থ্রেশহোল্ডের (<0.1 পিপিএম) নিচে ক্লোরাইড আয়ন ভেদ করার সীমা আনে
• PH 4–9 পরিবেষ্টনে গর্ত ছড়ানোর হার 58% কমায়
• স্থিতিশীল সমুদ্রের জলে 60°C তাপমাত্রা পর্যন্ত অক্সাইড স্তরের অখণ্ডতা বজায় রাখে

বাস্তব পারফরম্যান্স: মরিন এবং উপকূলীয় পরিবেষ্টনে 316 স্টেইনলেস স্টিল

উপকূলীয় অবকাঠামোর ক্ষেত্র পর্যবেক্ষণে দেখা গেছে যে 316 প্লেটগুলি লবণাক্ত স্প্রে প্রক্রিয়ার ফলে দু'যুগ পরেও বছরে 0.002 মিমি এর নিচে ক্ষয় হয়। জোয়ারের অঞ্চলে, মলিবডেনাম আর্দ্র/শুষ্ক চক্রের অধীনে ক্রোমিয়াম অক্সাইড স্তরকে সমর্থন করার ফলে এই প্রকরণ 304 অস্টেনিটিক ইস্পাতের চেয়ে 4:1 অনুপাতে বেশি।

নিকেল এবং মোট খাদ গঠনের সহজীবী প্রভাব

316 অস্টেনিটিক ইস্পাত পাতের রাসায়নিক গঠন (Fe, Cr, Ni, Mo, C)

316 অস্টেনিটিক ইস্পাতে 16–18% ক্রোমিয়াম, 10–14% নিকেল, 2–3% মলিবডেনাম, 0.08% এর কম কার্বন এবং লোহা মূল উপাদান হিসেবে (68–72%) রয়েছে। এই সুষম মিশ্রণে পরস্পর পরিপূরক পারস্পরিক ক্রিয়া ঘটে: ক্রোমিয়াম প্যাসিভেশন নিয়ন্ত্রণ করে, নিকেল কাঠামোকে স্থিতিশীল করে এবং মলিবডেনাম ক্লোরাইডের প্রভাব প্রতিরোধ করে—নিকেল-ভিত্তিক খাদের ধাতুবিদ্যা সংক্রান্ত অধ্যয়নে এই সহজীবিতা প্রমাণিত হয়েছে।

কিভাবে নিকেল স্থিতিস্থাপকতা বাড়ায় এবং ক্ষয় প্রতিরোধে সহায়তা করে

নিকেল এর ফেইস-সেন্টারড কিউবিক ক্রিস্টাল স্ট্রাকচারের মাধ্যমে চমৎকার নমনীয়তা প্রদান করে, 316 প্লেটগুলিকে ফাটার ছাড়াই জটিল আকৃতিতে তৈরি করতে দেয়। এটি অস্টেনিটিক পর্যায়কে শীতল তাপমাত্রায় স্থিতিশীল করে দৃঢ়তা প্রদান করে এবং প্যাসিভ লেয়ার এবং মূল ধাতুর মধ্যে আঠালোতা বাড়িয়ে ইন্টারফেস সীমান্তে ক্ষতির ঝুঁকি কমিয়ে দেয়।

অ্যালয় সিনার্জি: ক্রোমিয়াম, নিকেল এবং মলিবডেনামের মধ্যে পারস্পরিক ক্রিয়া

316 স্টেইনলেস স্টিলের কাটিং প্রতিরোধ প্রতিটি উপাদানের পৃথক অবদানের যোগফলকে ছাড়িয়ে যায়:

• ক্রোমিয়াম অক্সাইড প্রাথমিক সুরক্ষা বাধা তৈরি করে (Cr₂O₃)
• নিকেল লোহা জারণ দমন করে ক্রোমিয়ামের পৃষ্ঠ সমৃদ্ধি ঘটায়
• মলিবডেনাম আয়ন MoO⁴²⁻ অধঃক্ষেপণের মাধ্যমে ক্ষুদ্র ত্রুটিগুলি বন্ধ করে দেয়
  এই বহুস্তরীয় প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা 316 কে রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ এবং সমুদ্রের পরিবেশে চাহিদাপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে যেখানে একক উপাদানের সুরক্ষা ব্যর্থ হবে।

প্যাসিভ ফিল্ম গঠনের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল মেকানিজম

অক্সাইড স্তরের স্বতঃস্ফূর্ত উন্নয়ন: তড়িৎ-রাসায়নিক নীতিসমূহ

যখন 316 স্টেইনলেস ইস্পাত অক্সিজেনের সংস্পর্শে আসে, তখন এর পৃষ্ঠে প্রাকৃতিকভাবে Cr2O3 প্যাসিভ স্তর গঠিত হয়। এর মাধ্যমে পৃষ্ঠের ক্রোমিয়াম পরমাণুগুলি অক্সিজেন অণুকে আবদ্ধ করে ফেলে, যার ফলে কয়েক মিনিটের মধ্যে 2 থেকে 5 ন্যানোমিটার পুরুত্বের একটি অক্সাইড ফিল্মের সূত্রপাত হয়। আমাদের উপাদান বিজ্ঞানের জ্ঞান অনুযায়ী, এটি পয়েন্ট ডিফেক্ট মডেল নামক কিছুর মাধ্যমে ঘটে থাকে। মূলত, অক্সাইড গঠনে ফাঁকা স্থান বা শূন্যস্থান থাকে যা ধাতুর ভিতরের ক্রোমিয়ামকে পৃষ্ঠের দিকে চলাচলের অনুমতি দেয়, যার ফলে সময়ের সাথে সাথে সুরক্ষামূলক স্তরটি নিজেকে সংশোধন করতে পারে। তড়িৎ-রাসায়নিক ইম্পিড্যান্স স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে পরীক্ষা করে দেখা যায় যে এই ফিল্মগুলি অনেক দীর্ঘ সময় ধরে স্থিতিশীল থাকে। সংখ্যাগুলিও একই কথা বলে – ইম্পিড্যান্স পাঠ নিয়মিতভাবে 500 কিলোওহম প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারের বেশি থাকে, যা দ্যুতিকর ক্ষয় প্রতিরোধের নির্দেশ দেয়।

নিষ্ক্রিয় ফিল্মের অখণ্ডতা (পিএইচ, তাপমাত্রা, অক্সিজেন) প্রভাবিত করে এমন পরিবেশগত কারক

নিষ্ক্রিয় ফিল্মের কার্যকারিতা তিনটি প্রধান পরিবর্তনশীলের উপর নির্ভর করে:

• পিএইচ : আম্লিক অবস্থা (পিএইচ < 2) দ্রবণ হার 300% বৃদ্ধি করে নিরপেক্ষ পরিবেশের তুলনায়
• তাপমাত্রা : 60°C এর উপরে, অক্সিজেন দ্রাব্যতা হ্রাস করে স্ব-সংশোধনকে বাধা দেয়
• অক্সিজেন : 8 ppm এর উপরে অক্সাইড পুনর্জন্মে সহায়তা করে

অনুকরিত সমুদ্র পরিবেশে অক্সিজেনের ভূমিকা ধাতু-তরল ইন্টারফেসে তড়িৎ রাসায়নিক ভারসাম্য বজায় রাখতে প্রমাণিত হয়েছে, যেখানে অনুকূল ঘনত্ব (8–12 ppm) দীর্ঘমেয়াদী ফিল্ম স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করে।

FAQ বিভাগ

316 স্টেইনলেস স্টিলে ক্রোমিয়ামের ভূমিকা কী?

316 স্টেইনলেস স্টিলে ক্রোমিয়াম পৃষ্ঠে একটি সুরক্ষামূলক ক্রোমিয়াম অক্সাইড স্তর তৈরি করে যা ক্লোরাইড আয়ন এবং অন্যান্য ক্ষয়কারী পদার্থগুলিকে ধাতুর নিচে পৌঁছাতে বাধা দেয়, যা ক্ষয় প্রতিরোধ সম্পত্তি প্রদান করে

316 স্টেইনলেস স্টিলে মলিবডেনাম কেন গুরুত্বপূর্ণ?

মলিবডেনাম ক্লোরাইড সমৃদ্ধ পরিবেশে গর্ত এবং ফাটল ক্ষয় প্রতিরোধের বৃদ্ধি করে, এইভাবে 316 স্টেইনলেস স্টিল 304 স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায় উচ্চতর স্থায়িত্ব দেয়।

স্টেইনলেস স্টিলের প্যাসিভ ফিল্মকে কোন পরিবেশগত অবস্থা প্রভাবিত করে?

প্যাসিভ ফিল্মের অখণ্ডতা অ্যাসিডিক অবস্থা, উচ্চ তাপমাত্রা এবং অপর্যাপ্ত অক্সিজেন স্তরের দ্বারা বিপন্ন হতে পারে।

স্টেইনলেস স্টিলের বৈশিষ্ট্যগুলিতে নিকেল কীভাবে অবদান রাখে?

নিকেল নমনীয়তা বৃদ্ধি করে, নিম্ন তাপমাত্রায় কাঠামো স্থিতিশীল করে এবং প্যাসিভ ফিল্মের বেস ধাতুতে সংযুক্তিকে সমর্থন করে, যা সামগ্রিক জারা প্রতিরোধের উন্নতি করে।