Высоколегированные стали обладают антикоррозийными свойствами, однако при определенных условиях они начинают ржаветь.
Причины коррозии нержавеющей стали
Нержавейка начинает ржаветь по двум причинам.
Во-первых, это происходит из-за нарушения кислородного баланса. Там, где кислорода недостаточно, формируется анод, где в избытке – катод. Условия возникновения анода могут быть разными.
Во-вторых, коррозия проявляет себя вследствие неправильного ухода или выпадения металлических кристаллов. Чаще всего это происходит на участках швов.
Виды коррозии нержавеющей стали
В зависимости от сферы применения, марки и ухода за сталью, материал может иметь следующие признаки коррозии:
Щелевая коррозия
Одна из наиболее распространенных деформаций. Появляется в местах зазоров между деталями. Если пространство достаточно широкое, чтобы в него приникала жидкость, оно начнет ржаветь. Геометрия зазоров в этом играет ключевую роль.
На первом этапе сталь будет накапливать вредные хлорид-ионы, которые со временем уничтожат кислород. В зазоре сформируется анод, а с его внешней стороны – катод. Это вызовет изменения концентрации кислотности, с которыми нержавейка справиться не сможет. Другая причина образования ржавчины – разрушение защитной пленки из-за недостатка кислорода.
Чтобы избежать щелевой коррозии, необходимо правильно подобрать толщину зазора. Если сталь находится в кислой среде, процессы ржавления ускорятся. Образование катода может стать основанием для формирования другого типа коррозии – точечной.
Точечная коррозия
Является самой распространенной. Возникает по причине нарушения кислородного баланса. Так же формируется анод и катод. В отличие от щелевой деформации, точечная распространяется в небольшой области. Она проникает глубоко внутрь, разрушая структуру материала, но при этом не деформируя его. Такую ржавчину бывает нелегко заметить.
На первом этапе сталь имеет несколько царапин, которые проникают вглубь защитной пленки. Затем они разрастаются, начинают образовывать борозды и кратеры. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока сталь полностью не разрушится и не перестанет выполнять свои функции. Чтобы избежать точечной коррозии, нержавейку полируют. Однако нужно быть осторожным: при неправильной технике ржавчина будет разрастаться быстрее.
Коррозия проявляет себя только на нержавеющей стали, алюминии или никеле, в которых антикоррозийные свойства поддерживает внешний слой. Металлы с равномерным ржавлением не страдают от точечного поражения. Повысить стойкость материала можно с помощью молибдена. Добавив даже небольшую концентрацию, можно значительно продлить срок службы изделия.
Точечная коррозия образуется после контакта с морской водой. Защитный слой деформируется из-за большого содержания хлористых элементов. В активной среде ржавление происходит быстрее, однако стоячая вода так же опасна. Результатом могут стать дыры в трубопроводах, баках, цистернах. Отверстия имеют небольшие размеры, но проникают глубоко. Увидеть невооруженным глазом удается не сразу – их диаметр меньше 1 мм.
В образовавшихся дырах возникает дефицит кислорода – анод. Кислородный баланс ускоряет процессы ржавления. Точечная коррозия проявляется из-за нарушения целостности верхнего слоя. Процесс сопровождается выделением серы, которая включается в состав материала. Ее содержание приводит к вытеснению легирующих элементов, делая сталь менее стойкой.
Оптимальные условия для возникновения ржавчины – большая концентрация хлорид-ионов и высокая температура. Причиной может стать и постоянный контакт с кислой средой, которая набирает силу в углублениях металла. Из-за этого ржавчина не перестает расти.
Сенсибилизация нержавейки
Приводит к выпадению металлических кристаллов. Ее также называют коррозией сварного шва, поскольку она часто образуется в зонах соединений. Если ржавчина распространяется в виде тонкой линии, это ножевая коррозия. Сенсибилизация возникает под действием высоких температур. Например, AISI 316 при нагреве в диапазоне 500-900 °С начинает терять антикоррозийные свойства в течение двух минут. При сниженных температурах может потребоваться около 60 мин.
Ржавчина образуется вследствие потери хрома. В процессе сварки его содержание может упасть на 6 %. При нагреве пространство между кристаллами становится анодом, а их вершина – катодом. Разрушение может затянуться, поскольку деформация кристаллов занимает много времени. Когда это произойдет, кристаллы начнут выпадать, оставляя после себя ямы.
Контактная коррозия
Защитный слой нержавейки постоянно меняется, поскольку контактирует с другими материалами. При взаимодействии с углеродистыми сталями их частички могут остаться на поверхности нержавейки, формируя аноды. Чтобы не создавать предпосылок к возникновению ржавчины, следует избегать контакта между этими сталями. Необходимо работать разными инструментами в разных рабочих зонах.
Обработка нержавейки
Обычно материал обрабатывают в декоративных целях, однако нужно принимать в расчет и технические особенности. Правильный выбор поверхности может увеличить ее долговечность. Шероховатое покрытие быстро загрязняется, требует особой заботы и соблюдения мер профилактики от ржавления. Гладкие стали более стойки к коррозии.
Уход за нержавейкой
Если материалу удается поддерживать декоративные качества, это не значит, что за ним не нужно ухаживать. Сталь необходимо периодически промывать с использованием моющих средств. Проводить уборку следует раз в полгода, в агрессивной среде – чаще. От веществ с содержанием хлора и аммиака отказываются. При наличии пятен поверхность очищают щеткой. Если на покрытии появились царапины, уборку стараются проводить регулярно.
Какая защита от коррозии нержавеющих сталей требуется?
При работе в условиях, где может проявиться точечная коррозия, проводят пассивирование. Это процедура, целью которой является образование равномерного антикоррозийного слоя для предотвращения проникновения ржавчины.
Пассивирование выполняют с помощью специальных окислителей. Они не действуют на легирующие элементы, но растворяют железо. Эксперты рекомендуют использовать лимонную кислоту в концентрации 8 %. Ее выдерживают в течение 2,5-3,5 ч при температуре 25 °С.
Можно использовать и другие кислоты, например, азотную (не менее 20 %). Для нее необходимо поддержание температуры в 55 °С. Благодаря этому обработка происходит быстрее. Нужного эффекта удается достичь по прошествии получаса. В комплексе с азотной кислотой можно применять дихромат натрия в концентрации 2 %. Процедура пройдет еще быстрее, но возможен риск нарушения целостности материала.
Пассивирование осуществляют и с помощью фтороводородной кислоты, однако работы нужно производить в соответствии с мерами безопасностями. Реакция на фтороводород может получиться слишком интенсивной. В фармацевтике практикуют обработку фосфорной кислотой. Для процедуры подойдут практически все кислоты. Главное условие – отсутствие хлоридов и фторид-ионов.
Скорость реакции принято увеличивать регулированием температуры. В зависимости от марки, нержавейку можно обрабатывать несколько минут или дней. Выбор кислоты, температуры и времени воздействия следует подбирать индивидуально под каждый тип стали. Объемным конструкциям требуется больше времени на пассивирование.
Проверить действие кислот можно электрохимическим способом. По сравнению с другими методами, он выигрывает в объеме предоставляемой информации и точности. Узнать величину защитного слоя можно по вертикальной кривой.
Ржавление нержавеющих сталей в строительной сфере
Коррозия образуется в результате контакта с агрессивными средами или углеродистыми сталями. Неправильный выбор строительных материалов и отсутствие ухода также могут стать причинами возникновения ржавчины. К маркам стали, требующим особой заботы, относятся AISI 304 и 316.
Ржавление нержавеющих сталей в пищевой промышленности
Кухонное оборудование требует регулярной уборки. При отсутствии ухода на поверхности может проявиться точечная коррозия. Столы и полки в основном изготавливают из AISI 304. По сравнению с более высокими марками, сталь быстрее поддается ржавлению. Мягкие виды коррозии возникают из-за неправильного выбора моющего средства.
Ржавление нержавеющих сталей в фармацевтической сфере
Поскольку фармацевтические предприятия работают с соляными кислотами, необходимо применение нержавейки не ниже 316L. Марка отлично справляется с химическими веществами, однако на ее краях может образоваться щелевая коррозия. Это происходит из-за отсутствия регулярной уборки.
Ржавление нержавеющих сталей в пищевой индустрии
Молочные продукты содержат в своем составе соль. При длительном контакте с нержавейкой она вызывает процессы ржавления. Обрабатывать поверхность изделий следует моющими средствами без содержания хлора и аммиака.
Ржавление нержавеющих сталей в бассейне
Стальные конструкции в бассейнах рассчитаны на постоянный контакт с водной средой. Ржавчина возникает в результате химической обработки воды или неправильного ухода. Стальные элементы требуют влажной уборки простой водой.
Инокснао – это отечественная компания, занимающаяся продажей нержавеющего металлопроката. Изделия изготавливаются строго под заказ клиента. При покупке больших объемов действуют оптовые расценки. Бесплатная доставка действует для всех регионов РФ.