Corrosieweerstand tussen Monel400 in zoet- en zeewateromgevingen

Monel 400 is een nikkel-koper-legering in vaste oplossing met een typische samenstelling van ongeveer 65% Ni, 33% Cu, plus kleine hoeveelheden ijzer, mangaan, koolstof en silicium. Het wordt veel gebruikt in waterige omgevingen vanwege zijn uitstekende corrosieweerstand, maar de prestaties verschillen aanzienlijk tussen zoet- en zeewater. De vergelijking en kwantitatieve analyse zijn als volgt.

Zoetwater heeft over het algemeen een laag zoutgehalte, een lage concentratie chloride-ionen, een neutrale of zwak alkalische pH en een beperkte opgeloste zuurstof- en microbiële activiteit.

Monel 400 vormt een stabiele, dichte passieve oxidefilm die in zoet water wordt gedomineerd door nikkel- en koperoxiden/hydroxiden. Deze film blokkeert effectief verder contact tussen de legeringsmatrix en corrosieve media. Onder normale temperatuur en statische of langzaam stromende zoetwateromstandigheden is de uniforme corrosiesnelheid extreem laag, gewoonlijk minder dan 0,000025 ~ 0,000051 mm/jaar (equivalent aan 0,001 ~ 0,002 mpy, mils per jaar).

Putcorrosie, spleetcorrosie en spanningscorrosie (SCC) zijn verwaarloosbaar in conventioneel zoetwater. Alleen in sterk zuur zoet water met veel opgeloste zuurstof of zware industriële vervuiling kan plaatselijke corrosie langzaam optreden.

Monel 400 kan een stabiele werking op lange termijn bereiken in zoetwatersystemen zoals koelwaterleidingen, opslagtanks en waterbehandelingsapparatuur, vaak met een levensduur van tientallen jaren onder de juiste bedrijfsomstandigheden.

Zeewater is een complexe elektrolyt met een hoog chloridegehalte (ongeveer 19.000 – 35.000 mg/l), neutrale pH, overvloedig opgeloste zuurstof en mariene micro-organismen. Deze factoren veranderen het corrosiemechanisme van Monel 400 aanzienlijk.

In stromend, goed belucht zeewater behoudt Monel 400 nog steeds een goede algemene corrosieweerstand. De passieve film kan zichzelf herstellen door hydrodynamisch schuren. De uniforme corrosiesnelheid wordt over het algemeen gehandhaafd op 0,000025 ~ 0,000127 mm/jaar (0,001 ~ 0,005 mpy), wat dicht bij die in zoet water ligt.

Put- en spleetcorrosie: Hoge concentraties chloride-ionen kunnen de passieve film binnendringen en vernietigen, vooral in stilstaand zeewater of zeewater met een lage stroming, spleten en gebieden die bedekt zijn met biofouling op zee. Putcorrosie en spleetcorrosie worden de dominante faalwijzen, en de lokale corrosiesnelheid kan tientallen of zelfs honderden keren hoger zijn dan de uniforme corrosiesnelheid.

Sulfide-geïnduceerde corrosie: In zuurstofarme, vervuilde zeewater- of sedimentomgevingen aan de kust produceren sulfaatreducerende bacteriën waterstofsulfide. Monel 400 is gevoelig voor H2​S, wat de afbraak van de film en lokale corrosie versnelt en zelfs waterstofbrosheid kan veroorzaken.

Door stroming geïnduceerde erosie-corrosie: Bij hoge stroomsnelheden of onder cavitatieomstandigheden verhoogt het synergetische effect van vloeistofreiniging en elektrochemische corrosie de algehele corrosiesnelheid aanzienlijk.

Monel 400 wordt veel gebruikt in maritieme omgevingen zoals zeewaterpijpleidingen, pompen, kleppen en schroefassen, maar vereist ontwerpmaatregelen zoals het vermijden van dode zones, het verminderen van spleten en het toepassen van aangroeiwerende behandelingen om plaatselijke corrosie onder controle te houden.