В составе нержавеющей стали присутствует хром — ключевой антикоррозийный компонент. Элемент формирует на поверхности металлопродукции плотную пленку оксидов. Ее толщина — 2-4 нанометра. Чем больше доля хрома (среднее 10.5-27%), тем более износостойкий, механически прочный оксидный слой. Пассивная пленка выступает барьером, который не допускает воздействия влаги, попадания иных агрессивных веществ к базовому металлу.
Марки стальных сплавов AISI 304, 316, 430, любые прочие нержавейки — легированные стали. В таблице — популярные добавки, придающие базовому сырью дополнительную противокоррозионную стойкость.
Защитный слой устойчив к хромовой, азотной, прочим окисляющим кислотам (сопротивляемость неокисляющим растворам средняя), щелочам. Он переносит абразивные нагрузки, не вступает в химические реакции. Однако в особо сложных условиях эксплуатации разрушение пассивного слоя возможно.
Причины коррозии нержавейки
Для защиты металла от коррозийного повреждения оксидная пленка должна быть высокоплотной, целостной — без растрескиваний, пор, прочих дефектов. В иных случаях на слабых участках начнется ржавление.
Слой имеет способность к самостоятельному восстановлению. Но лишь под действием кислорода. Если воздух не поступает к металлоизделию (например, из-за того, что оно изолировано плотными материалами), пленка не восстанавливается. Развивается питтинг — точечная коррозия.
Наиболее часто антикоррозийные свойства нержавеющей стали ослабляют следующие факторы:
- Воздействие хлоридов, концентрированных щелочей, иных агрессивных химикатов, способных разрыхлять, растворять пленку.
- Чрезмерный нагрев металлопроката. Например, при сварочных работах.
- Механические нагрузки, ведущие к образованию зон износа, царапин, трещин. Допустим, при чрезмерно активной и/или абразивной полировке.
- Контакт нержавейки с углеродистыми стальными сплавами, медью, алюминием, некоторыми иными металлами (провоцирует гальваническую коррозию) с одновременным воздействием воды, другого электролита.
- Долгий нагрев до температуры +400–500°C, более. Допустим, при эксплуатации нержавеющего металлоизделия в конструкции промышленного нагревателя.
- Отсутствие регулярного ухода за изделиями из нержавеющей стали. Металлические, солевые фракции, прочие загрязнители удерживают жидкости на поверхности, разрушают пленку.
Различные причины ржавчины приводят к развитию разных коррозийных процессов. Отличия между ними заключаются в скорости, мощности повреждающего воздействия.
Типы коррозии нержавеющих сплавов стали
- Общее коррозионное разрушение. На поверхности металлоизделия присутствуют пятна из рыжих кристаллов, обширные зоны потемнения. Провоцирующие вещества — бром, фтор, хлор и прочие химикаты, попадающие на нержавейку, например, из чистящих средств. Также общая коррозия возникает при контакте металла с простой сталью, при механическом разрушении пленки, недостаточной доле хрома в сырье (слой нестабильный, тонкий, неустойчивый).
- Межкристаллитная коррозия — свойственна сплавам, обогащенным никелем, составам промышленной чистоты, аустенитным маркам. Материал утрачивает прочность, пластичность. Разрушение происходит наиболее быстро. Возможно полное крошение нержавейки на зерна. Повреждение идет в основном по границам кристаллов;
- Щелевая коррозия — характерна для нержавеющих металлоизделий, которые работают под застойной водой, прокладками, другими изоляторами, там, где нет доступа кислорода. Разрушение происходит в узких участках между металлическими элементами. Агрессивная среда накапливается в щелях, зазорах из-за отсутствия циркуляции воздуха. Провоцирующие факторы — агрессивные ионы, например, хлориды;
- Точечная коррозия — свойственна сплавам с большой долей хрома. Отличается глубоким локальным воздействием. Визуально узнать ее можно по точечным мини-выемкам. Причины возникновения — воздействие хлористых, солевых, иных химикатов, вмятины, царапины, рыхлости, шероховатости, прочие дефекты поверхности.
Для предотвращения коррозии нужна не только противокоррозионная обработка, но и устранение провоцирующих факторов. Например, регулярная механическая очистка металлопроката.
Как предотвратить коррозию нержавейки?
Для недопущения коррозийного разрушения важно правильно выбирать металлоизделия, учитывая особенности сырья изготовления, условия службы проката. Пример: в составе 06ХН28МДТ большая доля приходится на молибден, никель. Металлопродукция из него химически стойкая (может контактировать, например, с нефтепродуктами), коррозийно прочная, жаростойкая. Металлопрокат из 30Х13 — упругий, но не податливый сварке. 13% хрома в сплаве недостаточно для того, чтобы справляться с содержащими хром, сильнокислыми средами.
Основная технология обработки, предотвращающая ржавление и продлевающая срок службы металлоизделий, — пассивация нержавеющей стали. После электрохимической (с лимонной/азотной кислотой, электротоком) или химической очистки поверхности пассивный слой восстанавливается, укрепляется. Выполнение процедуры обязательно до или после воздействия на прокат солей, других агрессивных загрязнителей, после механической металлообработки (может повредить пленку), сварки. Также она необходима, если нержавейка будет работать в пищевом оборудовании, медтехнике — там, где нужна наибольшая чистота материала.
Другие способы:
- Цинкование, анодирование, окрашивание антикоррозийными ЛКМ, нанесение других защитных составов.
- Химическая чистка поверхностей (для металлов) средствами с ингибиторами — для удаления загрязнений, удерживающих влагу, проникающих вглубь изделий.
- Шлифовка, полировка для устранения микроцарапин, прочих дефектов, выступающих коррозийными очагами.
Пассивация, оцинковка, иная металлообработка особо важна после сварки. При ее отсутствии в зоне соединения появятся окислы, ухудшающие противокоррозионные качества нержавеющей стали.
По возможности металлопродукцию следует использовать в благоприятных условиях. Не допуская ее контакт с простой сталью, химикатами, промышленными средами, жидкостями. Появляющийся на поверхностях конденсат требуется убирать сразу. Рекомендован стабильный режим температур. При их перепадах слой повреждается локально — из-за сжатия/расширения материала, в нем образуются микротрещины. Через них к металлу попадают разрушающие вещества.
Как убрать коррозию с нержавейки?
Если зона поражения труднодоступная или обширная, можно выполнить пескоструйную обработку, полировку или шлифовку электроинструментом. Механическое абразивное воздействие должно быть контролируемым, легким.
Если участок ржавчины незначительный, можно отполировать поверхность пастой для нержавейки. Другие решения: преобразователи ржавчины (формируют стабильные соединения для последующего окрашивания, цинкования) и противокоррозионные спреи (не допускают распространение ржавчины). Единичные пятна можно убрать лимонным соком, уксусом, смесью воды с содой.
Запрещено чистить металлоизделия металлическими щетками, жесткими губками, иными абразивными инструментами, царапающими поверхности. Также нельзя применять чистящие сильные кислоты, препараты с хлоридами — они еще больше повредят пленку.