Может ли нержавеющая сталь ржаветь? Коррозия нержавеющей стали


    Виды коррозии нержавеющей стали

    Несмотря на то, что высоколегированные стали называются нержавеющими, при определенных условиях они подвержены коррозии. Рассмотрим виды коррозии изделий из нержавеющей стали, а так же методы ее защиты. 

     

    Щелевая коррозия нержавеющих сталей.

     

    щелевая коррозия нержавейки вызванная резиновой прокладкой на фланцеЩелевая коррозия – это второй по распространенности вид повреждения нержавеющих сталей после точечной коррозии.

    Щелевая коррозия возникает в тех местах, где между стальным изделием и другим предметом образуется небольшой зазор. В роли этого второго предмета обычно выступает изолирующий материал: уплотнитель или резиновая прокладка, хотя это может быть и металлический предмет. Геометрия зазора – решающий фактор начала развития щелевой коррозии. Зазор должен быть достаточно большим для проникновения химически агрессивной жидкости, но не настолько большим, чтобы материал мог вымываться из зазора течением или конвекцией жидкости.

    Механизм образования щелевой коррозии хорошо известен. Первая стадия – это накопление в зазоре агрессивных ионов (таких как хлорид-ионы) и вытеснение кислорода из раствора внутри зазора. Это приводит к формированию анода в зазоре, а материал вне зазора становится катодом. Коррозия образуется в зазоре по двум причинам: во-первых, пассивная пленка разрушается из-за вытеснения кислорода, во-вторых, коррозионные реакции в анодной зоне вызывают изменение кислотности среды (со временем кислотность в зазоре возрастает).

    Правильное проектирование – один из лучших способов избежать щелевой коррозии. Выбор материалов сравним с ним по важности. Щелевая коррозия наиболее интенсивна в кислотных условиях, в хлоридсодержащих нетекучих средах.  Катодная защита может снизить уровень как точечной, так и щелевой коррозии, повышая щелочность анодного участка. Повышение текучести среды также уменьшит последствия обеих форм местной коррозии.

    Другие пассивные материалы, такие как алюминий и его сплавы, чувствительны и к точечной, и к щелевой коррозии. Точечная и щелевая коррозия алюминия возникает аналогично коррозии нержавеющей стали.

     

    Точечная коррозия  

     

    точечная коррозия нержавеющей сталиТочечная коррозия – это вид крайне узко локализованной коррозии, приводящей к образованию небольших отверстий в металле. Движущей силой точечной коррозии служит недостаток кислорода в небольшой области. Эта зона становится анодной, в то время как зона избытка кислорода становится катодной, вызывая узко локализованную гальваническую коррозию. Коррозия этого типа имеет свойство проникать в глубь металла. Ограниченная диффузия ионов сохраняет местный недостаток кислорода. Этот вид коррозии весьма коварен, поскольку он не причиняет значительного вреда поверхности металла, при этом глубоко повреждая его структуру. Питтинги на поверхности металла зачастую скрыты продуктами коррозии.

    Развитие питтинга начинается с небольшого поверхностного дефекта: царапины, местного изменения состава или повреждения защитного покрытия. Полированные поверхности демонстрируют более высокую устойчивость к точечной коррозии, если полирование было выполнено правильно. Некачественная полировка может ускорить развитие коррозии. 

     

    точечная коррозия нержавейкиТочечной коррозии обычно более всего подвержены те сплавы, коррозионная устойчивость которых обеспечивается поверхностным слоем: нержавеющие стали, никелевые сплавы, алюминиевые сплавы. Металлы же, подверженные равномерной коррозии, обычно не страдают от точечной коррозии. Например, обыкновенная углеродистая сталь в морской воде будет равномерно разрушаться под действием коррозии, в то время как на нержавеющей стали будут возникать питтинги. Добавление около 2% молибдена повышает стойкость нержавеющих сталей к точечной коррозии. Присутствие хлоридов (например, в морской воде) значительно повышает образование и рост питтингов через автокаталитический процесс. Стоячая вода также способствует точечной коррозии.

     

    механизм точечной коррозииТочечная коррозия является самым распространенным видом коррозийного разрушения нержавеющей стали, приводящий к образованию отверстий в баках, резервуарах и стенках труб. Она встречается в виде небольших в диаметре, но глубоких полостей (питтингов). Их диаметр обычно не превышает 1 мм, но проникновение в глубину металла может быть велико.

    В коррозионной реакции в роли анодов выступают питтинги, катодом служит остальная поверхность. Старт образованию питтинга дает повреждение защитной оксидной пленки (пассивного слоя) на поверхности стали. Обычно эти повреждения представляют собой включения в сталь посторонних примесей, таких как сера. Посторонние включения могут приводить к местной нехватке легирующих элементов, тем самым нарушая равномерность защитного оксидного слоя.

    Благоприятные условия для точечной коррозии – это умеренно высокая температура, высокая концентрация хлорид-ионов и прочих галогенидов (фторидов, бромидов, йодидов). Кислотные среды также способствуют развитию питтингов, которые сами по себе кислотны.

    Кислотность внутри питтинга – это та причина, по которой они, однажды образовавшись, продолжают расти вглубь.

     

    Числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (PREN)

     

    Числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (RREN) – это полезный справочный показатель, отражающий склонность определенных нержавеющих сталей к образованию питтингов. Его следует использовать только в качестве ориентира, а не как гарантированный способ предсказания коррозионной устойчивости в любых обстоятельствах. Было обнаружено, что сплавы, имеющие высокую концентрацию азота (N), хрома (Cr) и молибдена (Mo), демонстрируют высокую устойчивость к точечной коррозии. Сравнительная эффективность сочетания этих элементов выражается следующей формулой:

    PREN = (%Cr) + (3.3 x %Mo) + (16 x %N)(обращаем внимание, что в некоторых вариантах используется 32 x %N)

    Чем выше значение показателя PREN, тем выше устойчивость к точечной коррозии.

     

    Типичные значения показателя PREN таковы:

     

    Марка стали

    PREN

    430

    16

    444

    25

    304

    19

    304LN

    21

    316

    26

    316LN

    27.5

    904L

    36

    Zeron 100

    41

    SAF 2507

    42

     

    Пассивирование нержавеющей стали.

     

    Для условий, где риск возникновения точечной коррозии является критичным фактором, общепринятой практикой для придания большей равномерности поверхности металла служит пассивирование.

    Оно выполняется путем нанесения на поверхность окислителей, которые растворяют железо, но не оксиды легирующих элементов. Стандарт ASTM A967-1 в качестве простого и относительно безопасного способа предлагает применять 8%-ную лимонную кислоту в течение 3 часов при комнатной температуре. Пассивирование проходит быстрее при использовании 20%-ной азотной кислоты в течение 30 минут при 55°С.Для улучшения процесса пассивации к азотной кислоте также может быть добавлен 2%-ный дихромат натрия, но это значительно снижает безопасность. Для пассивации нержавеющей стали также может быть использована фтороводородная кислота, но этот процесс очень опасен. В фармацевтической индустрии для пассивации иногда используется особо чистый раствор фосфорной кислоты. В кислотах, используемых для пассивирования, должны практически отсутствовать хлорид- или фторид-ионы, иначе может возникнуть точечная коррозия стали.

    Скорость процесса пассивации с использованием как азотной, так и лимонной кислоты можно повысить путем увеличения температуры. Пассивация может длиться от нескольких минут до нескольких дней в зависимости от марки обрабатываемой стали.

    Стандарты ASTM – это лишь общие рекомендации. Химикаты, условия и время воздействия должны подбираться в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации, включая характер коррозионной среды.

    Проверка эффективности пассивирования может быть электрохимической, с использованием кривых поляризации и карты потенциалов, или химической, путем проведения анализа на сульфаты меди либо ферроцианиды. Электрохимические методы более совершенны, они выигрывают в точности и предоставляют больше информации.

    Там, где положительный участок кривой вертикален или близок к вертикали, находится пассивная область, т.е. на поверхности присутствует высокопрочная тонкая пленка хрома. Диапазон напряжений, в котором пленка остается стабильной, является показателем ее качества. 

     

    Сенсибилизация нержавеющих сталей и коррозия сварных швов

     

    межкристаллическая коррозия нержавеющей сталиСенсибилизация нержавеющей стали – это вид межкристаллитной (межзеренной) коррозии, который приводит к выпадению кристаллов стали с поверхности металла, как показано на фото выше.  Если это явление происходит в зоне сварного соединения, его часто называют коррозией сварного шва. Если сенсибилизация происходит в пределах узкой полосы, это называется ножевой коррозией: в прошлом нагретая область лезвия стального ножа вблизи рукоятки имела свойство терять кристаллы, оставляя чернеющие выемки. Нержавеющая сталь 316 может сенсибилизироваться при нагревании до температур в диапазоне 480-900°С. При более высоких температурах сенсибилизация может начаться по прошествии всего лишь 3-х минут. Если температура ниже, потребуется более часа.

    Сенсибилизация вызывает коррозию, так как межзеренные границы теряют хром из-за образования интерметаллических карбидов. Шесть атомов углерода изымают из сплава 23 атома хрома. Это может привести к снижению местного содержания хрома с 18 до 12%. Когда сенсибилизированная нержавеющая сталь встречается с агрессивной средой, центр кристалла становится катодом, а межзеренная граница – очень активным местным анодом. Начальный период развития процесса может затянуться, поскольку разрушение поверхностных кристаллов занимает длительное время. Тем не менее, когда межзеренные связи ослабевают, кристаллы выпадают с поверхности и оставляют черноватые ямки.

     

    Контактная коррозия

     

    Пассивная поверхность нержавеющей стали постоянно преобразуется. Если сталь вступает в контакт с углеродистой или ферритной сталью, частицы могут остаться на поверхности и образовать местные аноды. Образующаяся в результате коррозия выглядит некрасиво. Контакта между этими типами металлов следует избегать. Нужно применять отдельные инструменты для разных типов материалов; рабочие зоны должны быть разделены.

     

    Коррозия и поверхностная обработка нержавеющей стали

     

    обработка поверхности нержавеющей сталиСуществует много способов обработки поверхности изделий из нержавеющей стали. На фотографии выше показана фрезерованная поверхность. Также распространены зачищенные, отшлифованные и полированные поверхности. Обычно выбор способа поверхностной обработки нержавеющей стали основан на внешних предпочтениях архитекторов или конструкторов, но следует также принимать в расчет соображения коррозионной стойкости. В целом, чем более гладкая поверхность стали, тем устойчивей она к коррозии и появлению пятен ржавчины. Шероховатые поверхности склонны к возникновению точечной коррозии в тех условиях, где более гладкие поверхности проявили бы устойчивость. Шероховатые поверхности накапливают загрязнения и требуют большего ухода. Такие марки стали, как 304 или 316, лишь в малой степени устойчивы к образованию пятен ржавчины при использовании в морских условиях или в пищевой промышленности и определенно уязвимы, если изделия имеют шероховатую поверхность.

     

    Уход за нержавеющей сталью.

     

    Если нержавеющая сталь должна сохранять хороший внешний вид, не стоит полагать, что она может обходиться без ухода. В городской среде или в морских условиях для поддержания достойного облика требуется регулярное мытье теплой водой с содержанием ПАВ.  Обычно интервал между чистками составляет порядка полугода, однако в суровом климате может потребоваться более регулярное мытье. Следует строго избегать очистителей, содержащих такие активные ингредиенты, как хлориды или аммиак. При обнаружении на поверхности стали пятен или ямок следует удалить пятна жесткой губкой. С момента появления питтингов потребуется более регулярный уход. С методами очистки нержавеющей стали вы можете ознакомиться в этой статье.

     

    Коррозия нержавейки на строительных объектах

     

    коррозия нержавейки в строительствеНержавеющая сталь часто используется с наружной стороны современных зданий, поскольку она привлекательно выглядит и проста в уходе. Коррозия, подобная изображенной на фотографии выше, может иметь место в случае, если нержавеющая сталь в процессе строительства вступала в контакт с агрессивными средами или ферритной сталью. Поверхностные пятна такого рода могут легко возникнуть при несоблюдении режима ухода, если здание располагается в прибрежной(морской) или промышленной зоне. Стали 304 и 316 в таких условиях требуют регулярного ухода.

     

     

     

    Коррозия кухонного оборудования из нержавеющей стали

     

    коррозия пищевой нержавейкиФотография  демонстрирует последствия несоблюдения режима ухода на кухне заведения общественного питания. Такое оборудование, как полки или рабочие поверхности из нержавеющей стали, часто изготавливают из сталей группы прочности меньше 316, которые проще поддаются формовке(AISI 304). Промышленные холодильники и посудомоечные машины почти всегда изготовлены из более устойчивых к коррозии сталей 316 или 316L .

    Кухонные поверхности из нержавеющей стали могут быстро корродировать, если оборудование поступило в некачественном состоянии. 

     

     

    коррозия нержавейки вызванная моющими средствамиСправа продемонстрирован крайний случай точечной коррозии: хлоросодержащий очиститель вызвал коррозию раковины. Более мягкие формы этого вида коррозии возникают, когда в контакт с нержавеющей сталью вступает неверно выбранный очиститель или отбеливатель.

     

     

     

     

     

     

    Коррозия изделий из нержавеющей стали в фармацевтической промышленности

     

    щелевая коррозия нержавейкиМногие фармацевтические фабрики работают с соляными растворами и используют нержавеющую сталь 316L. Обычно нержавеющая сталь хорошо справляется с такими условиями, но если соединения кромок остаются в контакте с соляным раствором, может возникнуть щелевая коррозия, как показано на фотографии.

    При стерилизации паром поверхность нержавеющей стали может покрываться рыжеватыми пятнами. Применяемая в фармацевтической промышленности нержавеющая сталь, также может подвергаться точечной коррозии, если технологическая жидкая среда недостаточно текучая. Нетекучие растворы также могут вызывать коррозию шаровых и поворотных клапанов из нержавеющей стали. Дезинфицирующие пары, такие как пары надуксусной кислоты, также могут приводить к поражению нержавеющих сталей. Там, где используются регулируемые насосы, нержавеющая сталь может подвергаться коррозии под воздействием блуждающих токов.

     

    Коррозия нержавеющих сталей в пищевой промышленности

     

    коррозия нержавейки в молочной промышленности

     

     

    На этой фотографии видна коррозия стального распылителя из молочного цеха, начавшаяся на внутренней стороне и вышедшая наружу. Молочные и прочие продукты часто содержат соль. Если они долго находятся в контакте с нержавеющей сталью, может возникнуть коррозия.

     

     

     

     

     

    коррозия пищевой нержавейкиКонвейеры в пищевой промышленности, подобные изображенному на фотографии, могут быстро корродировать, если состояние поверхности неудовлетворительно. Поверхность этого конвейера подвергалась дробеструйной обработке. Зачищенные поверхности на том же предприятии оставались в хорошем состоянии. В мясной промышленности крайне важна стерильность, поэтому зачастую необходимо использовать хлоридсодержащие очистители. После обработки их нужно тщательно удалять с поверхности.

     

     

    Коррозия нержавеющей стали в бассейнах

     

    коррозия нержавеющих поручней в бассейнеПоручни из нержавеющей стали часто встречаются в бассейнах и в целом устойчивы к коррозии, которую могут вызвать применяемые в бассейнах химикаты. Коррозия, показанная на фотографии выше, возникла из-за неверного выбора средства для мытья полов. Изделия из нержавеющей стали, специально предназначенные для использования в бассейнах, требуют регулярной чистки и мытья.

     

     

     

     

     

    Заказывая изделия из нержавеющей стали в компании "Строй Металл", Вы можете быть уверены, что они будут изготовлены с учетом условий эксплуатации. Это позволит Вам минимизировать риск повреждения изделия в следствии коррозии.

     

    Рекомендуем ознакомиться со статьями:

     

    Определение стоимости изготовления металлоизделий

     

    Способы уменьшения стоимости изготовления изделия из металла.

     

    Инновационные технологии при сварочных работах

     

    stroy-metall.ru

    Типы коррозии нержавеющей стали | Атласстил

    Нержавеющие стали не являются естественными благородными материалами как золото или платина, которые более или менее инертны в большинстве сред.

    Коррозионное сопротивление нержавеющей стали зависит от тонкого невидимого пассивного слоя на стальной поверхности. Этот слой состоит главным образом из хромированной окиси, которая формируется в реакции с кислородом, содержащимся в воздухе.

    Для самовосстановления, после повреждения этого слоя, сталь должна содержать, по крайней мере, 12% хрома.

    Другие элементы сплава, например, молибден и азот призваны улучшать коррозионное сопротивление в коррозионных средах. Пассивный слой может нарушаться полностью или частично с последующей коррозией в результате. Тем не менее, пассивный слой имеет способность восстанавливаться в среде, содержащей кислород, даже не в больших количествах. Также есть среды, которые вызывают постоянную «поломку» пассивного слоя. При обстоятельствах, где пассивный слой не может быть восстановлен, коррозия происходит на незащищенной поверхности.

    Несколько форм коррозии могут произойти в безупречных сталях:

    • Однородная (сплошная) коррозия
    • Гальваническая (контактная) коррозия
    • Питтинговая (точечная) коррозия
    • Щелевая коррозия
    •  Атмосферная коррозии
    •  Коррозия межкристаллическая
    •  Коррозионное растрескивание под напряжением
    •  Коррозионная усталость

     

     

    Сопротивление коррозии

    Почему нержавейка сопротивляется коррозии?

    Все металлы реагируют с кислородом в воздухе, формируя слой окиси на поверхности. Окись, сформированная на обычной стали позволяет окислению продолжать производить обычную ржавчину. Поскольку безупречные стали содержат больше чем 10.5 % хрома, характеристики окиси меняются. Богатый хромом окисный защитный слой или пассивный слой придает поверхности стали замечательное сопротивление коррозии, чтобы предотвращать ее появление. Это — явление известно как «пассивность».

     

    Чрезвычайно тонкий для листа толщиной 1 мм, относительная толщина пассивного слоя сопоставима листу бумаги, помещенной в вершину 20 этажного здания. Этот невидимый инертный слой чрезвычайно хорошо противостоит многим видам коррозии. Если марка стали выбрана правильно и соответствует условиям эксплуатации, слой довостанавливается спонтанно после случайного повреждения. Действительно, стабильность пассивного слоя — решающий фактор, который определяет сопротивление коррозии нержавеющих сталей. Это зависит от характера коррозийной среды, которая определяет скорость окисления, уровень кислотности, содержание хлорида, температуру.

     

    Вообще, увеличение содержания хрома улучшает сопротивление коррозии нержавеющих сталей. Дополнение никеля поднимает общее сопротивление коррозии в более агрессивных условиях. Присутствие молибдена улучшает ограниченное сопротивление питтинговой коррозии. Практически, ферритные нержавеющие стали ограничены мягко-коррозийными окружающими средами и нормальной атмосферой. Оба из ферритных и аустенитных типов используются в производстве кухонной посуды, и домашних приборов, но из-за превосходящего сопротивления коррозии и простоты чистки, аустенитные предпочтены в отраслях пищевой промышленности и в производстве оборудовании для изготовления напитков. Поскольку аустенитные марки высокостойкие к широкому диапазону химикалий (кислоты, щелочь …) они часто находят применение в химических и перерабатывающих отраслях промышленности.

     

    1. В любой нормальной окружающей среде окисления защитное покрытие пассивного хромистого окисного слоя автоматически формируется на поверхности нержавеющей стали
    2. Когда поцарапан или механически поврежден этот защитный слой — поверхность стали лишается защиты атмосферному воздействию
    3. Защитное покрытие быстро самовосстанавливается благодаря свойствам богатого хромом слоя

     

     

    Понятие о коррозии металла

    Коррозия — это процесс разрушения металла под воздействием внешней среды. По механизму протекания различают химическую коррозию, возникающую под воздействием газов и неэлектролитов (нефть), и электрохимическую, развивающуюся в случае контакта металла с электролитами (кислоты, щелочь, соли, влажная атмосфера, почва, морская вода).

     

    Электрохимическая коррозия имеет свои разновидности: равномерная (по всей поверхности) и  локальная (на отдельных участках поверхности).

    В неоднородном, а часто и в однородном металле, коррозионный процесс зачастую реализуется за счет возникновения на поверхности стали микрогальванических элементов в связи с наличием там участков, обладающих различным электрохимическим потенциалом.

    Электрохимическая неоднородность может быть вызвана как наличием в сплаве нескольких фаз, так и разницей электрохимического потенциала на границе зерна и в объеме зерна. В данном случае по границам зерна реализуется интеркристаллитная (межкристаллитная) коррозия.

     

    Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называются коррозионностойкими (нержавеющими) сталями. Устойчивость стали против коррозии достигается введением в нее элементов, образующих на поверхности плотные, прочно связанные с основой защитные пленки, препятствующие непосредственному контакту с внешней средой, а также повышающие ее электрохимический потенциал в данной среде.

    Виды коррозии:                                    

    • Равномерная (поверхностная)
    • Местная (точечная)
    • Межкристаллитная (по границам зерен)
    • Коррозия под напряжением (ножевая)
    • Электрохимическая коррозия

     

    Понятие межкристаллистной коррозии (мкк) и способы борьбы с ней

    Железо не является коррозионностойким металлом. Чистое железо активно взаимодействует со всеми элементами. Повысить коррозионностойкость можно введением легирующих элементов, которые вызывают его пассивацию. Пассивация — эффект создания на поверхности стальной детали тонкой защитной пленки, подслоем которой является кислород. Результат — электронный потенциал становится положительным и поверхность становится менее склонной к коррозии. Усиливают пассивацию Cr, Ni, Cu, Mo, Pt, Pd. Особенно сильно влияет Cr.

     

    Химический состав: Cr13-30%, Ni4-25%, Mo до 5%, Cu до 1%. В зависимости от содержания легирующих элементов структура и свойства сталей могут быть различными. Если сталь содержит в основном Cr, который стабилизирует феррит, то сталь будет ферритной (низкая твердость, низкая прочность, высокая пластичность). Если сталь содержит в себе кроме Cr C, то ее структура будет мартенситной. Зная структуру стали, можно прогнозировать ее свойства и назначать режимы термообработки. Для определения, к какому структурному классу относится сталь, разработана диаграмма Шеффлера.

    Экв. Ni=%Ni + 30(%C) + 0,5(%Mn).

    Экв. Cr=%Cr + %Mo + 1,5(%Si) + 0,5(%Nb).

     

    Cr повышает коррозионную стойкость только в том случае, когда его количество в растворе превышает 13%. Если количество Cr не слишком высоко и при этом сталь содержит много углерода, то происходит взаимодействие Cr и С с образованием карбидов. Особенно энергично образование карбидов наблюдается на границах зерен. При этом количество Cr в твердом растворе снижается. И если Cr менее 13%, то границы зерен становятся незащищенными. В результате коррозия легко может пересылаться по границам, не затрагивая центров зерен. Если скорость охлаждения велика, то карбиды по границам зерен образовываться не успевают. Количество Cr не снижается меньше 13%. Если скорость охлаждения очень мала, то при этом сначала образуются карбиды по границам зерен. При этом количество Cr снижается, но за счет диффузии из центра зерна происходит увеличение содержания Cr и стойкость восстанавливается. Если охлаждение идет таким образом, что содержание Cr на границах не успевает увеличиться и остается меньше 13%, то такая сталь склонна к межкристаллитной коррозии. Чтобы сделать сталь нечувствительной к межкристаллитной коррозии, нужно:

    1. Понизить содержание углерода и азота.
    2. Вводить в сталь другие карбидообразующие элементы более сильные, чем Cr (Ti, Nb).
    3. Увеличить скорость охлаждения при термообработке.
    4.  Делать отжиг.

     

     

    Нагрев сталей, содержащих большое количество хрома, в интервале 400-800°С приводит к выделению в пограничных зонах зерен карбидов хрома Cr23C6 и обеднению в связи с этим указанных зон хромом ниже 12%-ного предела. Это вызывает снижение электрохимического потенциала пограничных участков аустенитного зерна и их растворение в коррозионной среде. Коррозионное разрушение имеет межкристаллитный характер, приводит к охрупчиванию стали, и называется межкристаллитной коррозией (МКК).

     

    Для уменьшения склонности сталей к МКК в их состав вводят сильные карбидообразующие элементы – титан или ниобий – в количестве, равном пятикратному содержанию углерода. В этом случае образуются карбиды типа TiC и NbC, а хром остается в твердом растворе. Этот способ борьбы с МКК является наиболее дорогим.

    Другим, более дешевым и распространенным, способом борьбы с МКК является производство нержавеющих сталей с минимальным (менее 0.4%) содержанием углерода (С). В таких сталях (пример, AISI 304, 304L, 316, 316L) образование карбидов хрома Cr23C6 резко ограничено из-за отсутствия углерода.

    Добавление в стали типа AISI 316Ti небольшого количества титана (Ti) вызвано необходимостью придания стали специальных потребительских свойств.

    Данные коррозийной устойчивости

    Символы и сокращения

    1. хорошее сопротивление
    2. удовлетворительное сопротивление
    3. недостаточное сопротивление
    4. не рекомендуется

    *** — кипение

     

     

    www.atlassteel.ru

    Может ли нержавеющая сталь ржаветь или нет, причины ржавения

    Может ли ржаветь нержавеющая сталь или нет? Если говорить о нержавеющей стали с содержанием хрома более 10,5%, то возникновение ржавчины полностью исключить нельзя. Даже аустенитная сталь с содержанием хрома свыше 20% и содержанием никеля более 8% может поржаветь при неправильном обращении и обработке или конструктивных дефектах. Вот почему так важно при обработке нержавеющей стали использовать абразивные инструменты со специальными свойствами. Примером таких инструментов являются фибровые шлифовальные круги или абразивные отрезные круги с пиктограммой Fe, S, Cl < 0,1%.

    Пассивный слой

    Нержавеющая сталь, как и обычные сорта стали, вступает в реакцию с кислородом, благодаря чему образуется оксидная пленка. Однако в случае с обычной сталью кислород вступает в реакцию с имеющимися атомами железа, что приводит к образованию пористой поверхности, которая способствует дальнейшей реакции. Это может привести к полному заржавению детали. В случае с нержавеющей сталью кислород реагирует с атомами хрома, которые в относительно высокой концентрации присутствуют в стали. Атомы хрома и кислорода образуют толстую оксидную пленку, которая предотвращает дальнейшее развитие реакции. Эта оксидная пленка также называется пассивным слоем в силу своей реакционной инертности в отношении окружающей среды. Характер и устойчивость пассивного слоя зависит в первую очередь от состава сплава стали.

    Коррозия

    Существует две причины возникновения ржавчины на нержавеющей стали:

    • пассивный слой не образовался;
    • пассивный слой был разрушен.  

    Отсутствие пассивного слоя может быть вызвано только высокой степенью чистоты. Обрабатываемые поверхности тщательно зачищаются от всех загрязнений.

    Описанные ниже виды коррозии обусловлены последующим разрушением пассивного слоя:

    Общая поверхностная коррозия

    Общей поверхностной коррозией называется равномерное повреждение поверхности детали. Этот вид коррозии возникает только в том случае, если на поверхность воздействуют кислоты или сильные щелочи. Если ежегодная скорость коррозии составляет меньше 0,1 мм, то можно говорить о достаточной устойчивости материала к поверхностной коррозии.

    Точечная коррозия (питтинг)

    Точечная коррозия возникает в том случае, если пассивный слой разрушается локально. Причиной являются ионы хлорида, которые в присутствии электролита вытягивают атомы хрома, необходимые для образования пассивного слоя. Так возникают точечные отверстия. Наличие отложений, налета ржавчины, остатков шлака или цветов побежалости приводит к усилению точечной коррозии.

    Интеркристаллическая коррозия

    Интеркристаллическая коррозия может возникнуть в том случае, когда под воздействием тепла вдоль границ зерен выступает карбид хрома и при наличии кислой среды происходит растворение. Это происходит при следующей температуре:

    • аустенитная сталь: 450° - 850°C
    • ферритная сталь: более 900°C  

    Сегодня при выборе правильного материала интеркристаллическая коррозия больше не играет никакой роли.

    Контактная коррозия

    Контактная коррозия возникает в том случае, когда в контакт вступают различные металлы под воздействием электролита. Менее благородный материал начинает корродировать и растворяться. Нержавеющие стали являются благородными при контакте с большинством других металлов.

    klingspor.com.ru

    Статья о коррозии стали на сайте Вестверк

    Written by Administrator on 12 August 2013.

    Говоря о коррозии, можно обозначить данный процесс как нарушение структуры материала под воздействием физико-химических проявлений окружающей среды или химически агрессивных сред, с которыми любой конструкционный материал контактирует в процессе эксплуатации.

    Наиболее распространенной разновидностью коррозии является коррозия металлов, среди которых особо подвержено данному разрушающему процессу железо - базовый химический элемент в составе стали. Для улучшения конструкционной прочности, физических и химических характеристик, сопротивляемости коррозии, сталь подвергают легированию, что подразумевает введение в состав ферритового сплава дополнительных химических элементов, таких как хром, никель, вольфрам, марганец, молибден, титан и прочих.

    Краткая характеристика нержавеющей стали

    Сталь, легированная хромом, называется нержавеющей сталью и характеризуется наличием оксидной пленки хрома, способной противостоять различным воздействиям и самостоятельно восстанавливаться под воздействием кислорода. Нержавеющая сталь производится двух типов: 304 тип содержит 18% хрома и 10% никеля; 316 тип содержит 17% хрома, 11% никеля и 2% молибдена. Включение никеля в состав нержавеющей стали, придает ей дополнительные прочностные свойства, а молибден улучшает стойкость стали под влиянием агрессивных жидкостей. Коррозия нержавеющей стали происходит вследствие нарушения слоя оксида хрома, что вызывает окисление незащищенной ферритовой составляющей с образованием оксида железа бурого цвета.

    Классификация видов коррозии нержавеющей стали

    В зависимости от процессов, приводящих к разрушению нержавеющей стали, и условий их протекания, коррозия бывает следующих видов:

    щелевая;контактная;под напряжением;при трении;при погружении - полном, неполном, переменном;прочие.

    Виды коррозии по типу сред, воздействующих на поверхность нержавеющей стали:

    коррозия в электролитах;коррозия в не электролитах;коррозия в атмосфере;коррозия в газовой среде;прочие.

    Исходя из объема и локализации разрушения нержавеющей стали, коррозия подразделяется на:

    сплошную - равномерную и неравномерную;местную - точечную, сквозную, структурную, расслаивающуюся, ножевую и другие.

    Наиболее часто применяется классификация коррозии нержавеющей стали на химическую и электрохимическую, в зависимости от механизма протекания процесса разрушения.

    Способы защиты нержавеющей стали от коррозии

    Конструктивный метод

    Действенным методом борьбы с коррозией нержавеющей стали выступает, так называемый, конструктивный метод, заключающийся в проектировании такой конструкции из нержавеющей стали, чтобы узлы сочленения деталей были максимально защищены от попадания активных сред на поверхность стали с нарушенным слоем из оксида хрома. Для защиты мест соприкосновения конструктивных узлов от ржавления, применяются уплотняющие элементы и герметики.

    При креплении деталей из нержавеющей стали методом сварки с последующей зачисткой швов, происходит истирание слоя оксида хрома, что приводит к появлению ржавчины в ходе эксплуатации изделия, поэтому сварные швы требуют обработки специальными грунтовками.

    Контакт углеродистой стали с поверхностью нержавеющей также может повлечь образование ржавчины. Из углеродистой стали изготавливают различные крепежные элементы - болты, гайки. шпильки, которые необходимо изолировать от поверхности нержавеющей стали уплотнительными деталями.

    Возникновение и быстрый прогресс процесса ржавления наблюдается при повышенных температурах и воздействии горячего пара на изделие из нержавеющей стали. Большому риску образования ржавчины также подвержены вращающиеся в водной среде детали механизмов, изготовленные из нержавеющей стали. Ударная волна, возникающая при работе, например, лопастей электро-насоса, выбивает микрочастицы оксида хрома с поверхности нержавеющей стали, что способствует выпаданию ржавчины на поверхности нержавеющей стали. Правильный подбор мощности оборудования, работающего в пределах критичных скоростей вращения, обезопасит детали из нержавеющей стали от возникновения ржавчины.

    Выбор правильного метода обработки

    Дополнительным методом в комплексе мер по предупреждению ржавления изделий из нержавеющей стали является правильный подбор метода ее обработки. Поверхность нержавеющей стали, обработанная электрическими методами полировки, более устойчива к ржавлению, чем в тех случаях, когда применяется механическая полировка. В результате полировки с применением механических средств, поверхность нержавеющей стали под слоем оксида хрома более шероховата, что приводит к образованию ржавчины при малейшем повреждении защитной пленки.

    Самым разрушающим воздействием на нержавеющую сталь, как и на любой другой материал, обладает водная среда в виде влаги, осадков, конденсата. Особенно разрушительным для нержавеющей стали является содержание производных хлора в воде. Очистка, фильтрация и умягчение воды снижает риск ржавления нержавеющей стали, соприкасающейся с данной средой.

    Первичная ржавчина, образовавшаяся на нержавеющей стали может быть удалена промыванием чистой водой. Удаление более выраженной ржавчины с поверхности нержавеющей стали можно выполнять методом шлифовки и полировки, а при еще более глубоком поражении поверхности нержавеющей стали ржавчиной, применяется вытравливание кислотами - лимонной либо щавелевой.

    westwerk.su

    Коррозия нержавеющих сталей. Виды коррозии. Устранение коррозии и способы борьбы с ней.

    Несмотря на то, что высоколегированные, в том числе хромистые, стали называются нержавеющими, при определённых условиях они подвержены коррозии. И хотя подобные случаи довольно редки, знания условий возникновения разных типов коррозии и мер противодействия ей лишними не будут.

    Точечная или питтинговая коррозия

    Это вид коррозии, приводящей к образованию небольших отверстий в металле. Причиной точечной коррозии служит недостаток кислорода в небольшой области. Эта область становится анодной, в то время как зона избытка кислорода становится катодной, вызывая местную гальваническую коррозию.

    Точечная коррозия имеет свойство проникать вглубь металла, чем весьма коварна. Это распространённый вид коррозии нержавеющей стали, приводящей к образованию отверстий в баках, резервуарах и стенках труб.

    Сенсибилизация нержавеющих сталей и коррозия сварных швов

    Сенсибилизация нержавеющей стали - это вид межкристаллитной коррозии, который приводит к выпадению кристаллов стали с поверхности металла. Если это происходит в зоне сварного соединения, его часто называют коррозией сварного шва. Если сенсибилизация происходит в пределах узкой полосы, это называется ножевой коррозией.

    Сенсибилизация вызывает коррозию, так как межзёренные границы теряют хром из-за образования интерметаллических карбидов. Когда сенсибилизированная нержавеющая сталь встречается с водой ненадлежащей чистоты и кислотности, центр кристалла становится катодом, а межзёренная граница – анодом. Межзёренные связи ослабевают, кристаллы выпадают с поверхности и процесс коррозии резко ускоряется.

    Для нейтрализации этого явления применяется пассивирование нержавеющей стали.

    Коррозия в водной среде

    Коррозия нержавеющих сталей в воде, так же как и в атмосфере, носит как питтинговый так и межкристаллитный (межзёренной) характер при этом наиболее часто коррозии подвергаются зоны сварных швов.

    Процесс коррозии, его скорость, характер и глубина повреждения зависят от состава воды и условий эксплуатации. Наибольшее влияние на коррозию оказывают такие факторы, как жёсткость воды (присутствие в воде комплексов солей карбонатов, сульфатов, хлоридов) наличие ионов железа, величина рН, содержание примесей тяжёлых металлов (особенно меди и ртути) и насыщение кислородом. Скорость коррозионного процесса повышается при повышении температуры воды. Стоячая вода также способствует увеличению скорости процесса коррозии.

    Небольшое отклонение значения рН от нейтральной среды в кислотную (рН до 4,0) или слабощелочную увеличивает скорость коррозии в воде. Минимальная скорость коррозии наблюдается при рН от 6 до 7. Бикарбонат незначительно влияет на коррозию. Присутствие в воде сульфатов может повышать сопротивление питтинговой коррозии. Большое влияние на коррозионную активность воды оказывают хлориды. Заметное увеличение скорости коррозии наблюдается при увеличении их концентрации от 50 до 300 мг/л. Влияние хлоридов резко возрастает в присутствии ионов меди и заметно в присутствии карбонатов.

    Особо следует отметить негативное влияние повышенного содержания в воде ионов железа. В этом случае при контакте с атмосферным и растворенным в воде кислородом происходит их окисление с характерным изменением цвета воды и её загрязнение продуктами окисления с последующим выпадением их в осадок, который вызывает резкое ускорение процесса коррозии. В качестве характерного примера можно привести «ржавые» потеки на санфаянсе при протечках воды.

    Действенной мерой по воспрепятствованию негативного влияния воды ненадлежащей чистоты и рН является её отстаивание в специальных ёмкостях до применения, что является наиболее простым и действенным методом. При значительной загрязнённости воды требуется очистка с использованием бытовых фильтров. Кроме того, предназначенные для хранения и нагрева воды ёмкости подлежит надлежащему периодическому уходу.

    Уход за нержавеющей сталью

    Если изделия из нержавеющей стали призваны эксплуатироваться длительное время и сохранять хороший внешний вид, не стоит полагать, что они могут обходиться без ухода. В городской среде или в загородных условиях для поддержания внешнего вида требуется регулярное мытье тёплой водой с содержанием ПАВ. Следует избегать очистителей, содержащих хлориды или аммиак. При обнаружении на поверхности стали пятен или ямок следует удалить пятна жёсткой губкой. С момента появления питтингов потребуется более регулярный уход. Действенной мерой по устранению загрязнений от окислов железа является применение средств «Cillit», «Цинкарь» и аналогичных им. Можно применять и 8% лимонную кислоту. После применения указанных средств, следует тщательно промыть изделие чистой водой.

    Пассивирование нержавеющей стали

    В условиях, где риск возникновения коррозии является критичным, применяется пассивирование.

    Оно выполняется путём применения окислителей, которые растворяют железо, но не оксиды легирующих элементов. Возможно применять 8%-ную лимонную кислоту при комнатной температуре. Скорость процесса пассивации с использованием лимонной кислоты можно повысить путём увеличения температуры раствора.

    Повторение процедуры пассивирования перед началом эксплуатации и далее один раз в два месяца повысит срок службы изделий, предназначенных для хранения и нагрева воды.

    27 Марта 2015

    t-m-f.ru

    Питтинговая коррозия нержавеющих сталей - виды и способы защиты

    korrГОСТ № 5272 от 1968 года дает определения различным видам разрушения металлов (сплавов) и классифицирует их по типам и видам. Питтинговая коррозия – название не совсем верное, если ориентироваться не на распространенную в обиходе терминологию, а на стандарт. Ее правильное название – точечная. В нормативном документе дается пояснение, что питтинг – это разновидность местной (локальной) коррозии.

    Нержавеющая сталь – общее определение сплавов, которые подразделяются на 3 группы. Они отличаются спецификой применения и превалированием тех характеристик, которые являются наиболее важными в каждом конкретном случае. Далее речь пойдет в основном о наиболее распространенной модификации продукции – стали коррозийностойкой.

    Внешнее проявление питтинговой коррозии

    Выражается в точечных поражениях сплавов (в том числе, нержавеющих сталей) и металлов. Питтинговая коррозия начинается с поверхности образца и постепенно распространяется вглубь структуры, вызывая появление в материале полостей (язв). Чаще всего проявляется в местах различных дефектов нержавеющей стали.

    p-1

    Причины, инициирующие питтинг

    • Механические воздействия на металлы, в результате которых образуются царапины, вмятины на нержавеющей стали.
    • Неоднородность структуры нержавеющей стали – одна из причин возникновения питтинга.
    • Естественные процессы – внутренние напряжения, различные микровключения и ряд других.
    • Повреждения защитного (антикоррозийного) покрытия нержавеющей стали.
    • Несоблюдение технологии производства и обработки сплава – повышенная пористость структуры, остаточная окалина.
    • Состояние поверхности образца из нержавеющей стали. Ее шероховатость повышает риск возникновения питтинга.
    • Агрессивные среды. На сталь негативно воздействуют морская вода, кислотные среды и так далее.

    Особенности питтинговой коррозии

    • Процессы, происходящие при ее возникновении, характеризуются большой скоростью протекания. Несвоевременное принятие мер практически всегда приводит к сквозному разрушению образца.
    • Питтинговой коррозии подвергаются металлы и сплавы, относящиеся к категории «пассивные». К этой группе относится и нержавеющая сталь.
    • Чем выше температура, тем интенсивнее протекает процесс.

    p-3

    Классификация питтинга

    По размерам (в мм)

    • Микропиттинг – < 0,1.
    • Питтинг – до 1.
    • Язва (пятно) – ˃ 1.

    По специфике развития

     Поверхностный.  Наиболее интенсивно развивается по горизонтали, не затрагивая структуру. Результат – небольшие выемки в нержавеющей стали.

    p-4

     Открытый.  Небольшие вкрапления, которые заметны визуально.

    p-2

     Закрытый.  Сложный (с точки зрения диагностики) и опасный в плане эксплуатации изделий вид питтинга. Выявить такой дефект без использования специального оборудования практически невозможно. Поэтому и принятие каких-то мер в большинстве случаев бессмысленно, так как они уже несвоевременны, следовательно, неэффективны.

    Способы защиты от питтинга

    Основные методики известны специалистам, и их реализация на производстве требует применения специального оборудования, материалов и технологий. Как защитить от питтинга нержавеющую сталь в быту?

    • Тщательная полировка поверхности.
    • Нанесение защитного покрытия. Кроме лакокрасочного, используется такой метод, как хромирование изделий. О том, как это можно сделать самостоятельно, рассказывается здесь. А вот цинкование для этих целей бессмысленно – этот металл от питтинга не защитит.
    • Снижение кислотности среды, с которой соприкасается нержавеющая сталь. Например, повышением щелостности.
    • Эл/химическая защита. Целесообразно применять для предохранения от питтинга образцов из нержавеющей стали стационарной установки.

    ismith.ru

    Почему ржавеет нержавейка?

    Иногда приходится слышать от заказчиков пожелание, чтобы при изготовлении изделия из нержавейки под заказ была использована сталь, которая не будет ржаветь. Иногда просят, чтобы была "не китайская". От чего зависит будет ли ржаветь нержавейка? Почему вообще это происходит?

    По сути могут быть две причины. Первая - условия эксплуатации в агрессивной среде. И вторая - дефекты материала.

    Рассмотрим эти явления подробнее.

    точечная коррозия вызванная хлорсодержащими моющими веществамиНе все виды нержавеющей стали предназначены для эксплуатации в агрессивных средах. Например на пищевых производствах при технологических процессах используются хлорсодержащие моющие средства и там могут должна применяться нержавеющая сталь с повышенной коррозионной устойчивостью. То же самое относится к условиям эксплуатации в морской воде. По этой причине оборудование, например, из AISI 304 может попросту придти в негодность. Для агрессивных сред имеет смысл использовать AISI 316 или дуплексные виды нержавеющей стали, такие как Ferralium SD40, SAF 2205 или Zeron 100.

     

    Вторая причина более распространена - ржавчина может возникнуть на поверхности металла в следствии механических повреждений или термической обработки(вызванные сваркой). Это так называемая точечная коррозия. Этот вид коррозии может начаться в металле где присутствуют посторонние примеси, например такие как сера.

    Гладкая поверхность нержавеющего металла менее подвержена точечной коррозии чем шероховатая. На графике приведенном ниже показана зависимость коррозионной устойчивости от шероховатости поверхности. Эксперимент проводился с коррозионноустойчивой маркой нержавеющей стали AISI 316 в хлорсодержащей среде. На графике видно, что после того как шероховатость поверхности превышает Ra > 0,5 мкм, устойчивость к коррозии резко снижается. Таким образом, шероховатая поверхность AISI 316 делает ее коррозионную устойчивость даже хуже, чем полированная поверхность AISI 304.

     

    зависимость коррозии от шероховатости поверхности

     

    Следы ржавчины могут появиться даже в местах куда попала раскаленная окалина. Это происходит потому, что при температуре сварки выгорают легирующие элементы, в первую очередь хром. На металле в местах сварки образуются "следы побежалости"(иногда называют следы термического воздействия). В этих местах нержавейка неизбежно начнет ржаветь. Слой ржавчины, однако, может остаться только на поверхности металла, там где нет оксидной пленки, которая образуется благодаря хрому. То есть в глубь ржавчина развиваться не будет. Но выглядят следы побежалости и тем более ржавчина очень не эстетично. Чтобы этого не произошло сварочный шов обрабатывают специальными эмульсиями, травильными пастами или при помощи абразивных материалов. При очистке шва от железных окислов(окалины окисей) травильными пастами, следует работать в защитных очках и наносить только на остывший металл, поскольку в них может содержатся плавиковая кислота. После очистки зону сварного шва необходимо подвергнуть операции пассивации. Пассивация металла - это процесс обработки поверхности с целю образования на ней слоев соединений препятствующих коррозии. То есть недостаточно только очистить сварной шов от продуктов сварки, необходимо так же восстановить защитный слой. Для этого так же существует разнообразная химия: гели, пасты. Иногда используют для пассивации нержавейки азотную или лимонную кислоту.

     

    электро-химическая пассивация нержавекиСуществуют инновационные методы очистки и пассивации. Например метод электро-химической пассивации нержавеющего металла. Причем этот процесс осуществляется без применения продуктов травления, которые очень вредны для здоровья и окружающей среды. Компания "Строй Металл" использует оборудование компании Surfox. Благодаря этому производительность и качество работ позволяют нам выполнять заказы по изготовлению изделий из зеркальной нержавейки для элитных магазинов одежды, ресторанов, элементов интерьера.

     

    Рекомендуем ознакомиться со статьями:

     

    Виды нержавеющей стали

     

    Виды коррозии нержавеющей стали

     

    Шлифованная или полированная нержавейка.

    stroy-metall.ru