دلیل اساسی مقاومت به خوردگی فولاد ضد زنگ در عنصر آلیاژی اصلی آن یعنی کروم (Cr) نهفته است که معمولاً محتوای کروم آن بیش از 10.5٪ است.

تشکیل لایه غیرفعال:در یک محیط اکسیداتیو، کروم با اکسیژن واکنش نشان می دهد و به طور خود به خود یک لایه اکسید غنی از کروم بسیار نازک و متراکم (عمدتاً Cr₂O₃) روی سطح فولاد ضد زنگ تشکیل می دهد. این لایه تنها 2 تا 5 نانومتر ضخامت دارد و با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیست.

عملکردهای حفاظتی دوگانه:

• مانع فیزیکی:این لایه به طور کامل ماتریس فلزی را از محیط های خورنده خارجی (مانند آب، اکسیژن، اسیدها، قلیاها، یون های کلرید و غیره) جدا می کند و مسیرهای الکتروشیمیایی واکنش های خوردگی را مسدود می کند.

• پایداری شیمیایی:خود اکسید کروم از نظر شیمیایی بسیار پایدار است و در اکثر محیط ها بی اثر باقی می ماند و در برابر انحلال یا تخریب مقاوم است.

اگر این لایه غیرفعال به دلیل خراشیدگی به صورت موضعی آسیب ببیند، سطح فلزی تازه در معرض اکسیژن بلافاصله واکنش نشان می دهد و به سرعت خود ترمیم می شود و یک لایه محافظ جدید تشکیل می دهد. این امر به فولاد ضد زنگ توانایی مداوم "خود ترمیمی" می بخشد.

علاوه بر کروم، عنصر اصلی، سایر عناصر آلیاژی که معمولاً به فولاد ضد زنگ اضافه می شوند نیز نقش هم افزایی مهمی در افزایش مقاومت آن در برابر خوردگی در محیط های مختلف خشن دارند:

مولیبدن (Mo):مقاومت در برابر یون های کلرید (Cl⁻) را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. یون های کلرید یکی از "مقصران" اصلی هستند که لایه غیرفعال را از بین می برند و باعث خوردگی حفره ای و شکافی خطرناک می شوند. افزودن مولیبدن می تواند به طور موثر از این تخریب جلوگیری کند. بنابراین، مبدل های حرارتی برای مصارف دریایی یا حاوی نمک معمولاً از گریدهای حاوی Mo مانند 316L (S31603)، 317L (S31703)، 2205 (S32205)، 2507 (S32750) یا 254SMO (S31254) استفاده می کنند.

نیکل (Ni):عملکرد اصلی آن تثبیت ساختار آستنیتی است که باعث بهبود چقرمگی و شکل پذیری کلی مواد می شود. همچنین پایداری لایه غیرفعال را افزایش می دهد و خطر ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی را کاهش می دهد که برای مبدل های حرارتی که تحت تنش های حرارتی و مکانیکی قرار دارند (به عنوان مثال 304L/S30403، 316L/S31603، 904L/N08904، 254SMO/S31254، آلیاژ 625/N06625) بسیار مهم است.

نیتروژن (N):در فولاد ضد زنگ دوبلکس (2205/S32205، 2507/S32750)، نیتروژن می تواند به طور موثر اندازه دانه را اصلاح کند، استحکام مواد را افزایش دهد و مقاومت آن را در برابر خوردگی حفره ای به طور قابل توجهی افزایش دهد.

اگرچه فولاد ضد زنگ مقاومت ذاتی عالی در برابر خوردگی دارد، اما مقاومت به خوردگی مبدل های حرارتی نیز تحت تأثیر شرایط عملیاتی واقعی و کیفیت طراحی و ساخت قرار دارد:

ویژگی های محیط:ترکیب محیط های خورنده (مانند غلظت یون کلرید، مقدار pH)، دما و فشار عوامل کلیدی هستند. به عنوان مثال، هنگامی که غلظت یون کلرید از 50ppm تجاوز کند، فولاد ضد زنگ معمولی 304 (S30400) ممکن است با خطر خوردگی حفره ای مواجه شود. در چنین مواردی، باید از 316L (S31603) یا دوبلکس 2205 (S32205) مقاوم در برابر خوردگی بیشتر استفاده کرد.

فرآیند تولید:جوشکاری بخش مهمی از تولید مبدل حرارتی است، اما ناحیه تحت تأثیر حرارت جوشکاری مستعد حساس شدن است و حساسیت به خوردگی بین دانه ای را افزایش می دهد. بنابراین، معمولاً لازم است از فرآیندهایی مانند عملیات محلول برای از بین بردن تنش پسماند جوشکاری و بازیابی مقاومت مواد در برابر خوردگی استفاده شود (به ویژه برای گریدهای کم کربن مانند 304L/S30403 و 316L/S31603).

تصفیه سطح:پرداخت الکترولیتی یا اسید شویی و غیرفعال سازی سطح فولاد ضد زنگ می تواند عیوب جزئی سطح، ناخالصی ها و آلاینده ها را از بین ببرد و سطح را صاف تر کند. این امر باعث تشکیل یک لایه غیرفعال یکنواخت تر و متراکم تر می شود و مقاومت آن در برابر خوردگی را بیشتر می کند.