Dlaczego stal nierdzewna jednak rdzewieje?

Charakterystyka stali nierdzewnych. Stal nierdzewna to wspólna nazwa dla grupy stali o specjalnych właściwościach fizykochemicznych, charakteryzujących się większą odpornością na korozję w porównaniu z innymi grupami np. węglowymi i niskostopowymi. Główne rodzaje stali nierdzewnych to stal austenityczna, stal ferrytyczna, stal martenzytyczna oraz stal ferrytyczno-austenityczna (duplex).

Stal nierdzewna ze względu na swoje bardzo dobre własności korozyjne oraz mechaniczne i wytrzymałościowe znalazła szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Niektóre wyroby finalne z tego materiału posiadają trwałość korozyjną nawet do 50 lat eksploatacji.

Nierdzewność stali otrzymuje się poprzez dodanie określonych dodatków stopowych. Według definicji stali odpornych na korozję występującej w normie europejskiej PN-EN 10088-1. ,,za stale odporne na korozje uważa się stale, zawierające co najmniej 10,5% Cr i max. 1,2% C”. Właśnie ta zawartość chromu jest czynnikiem zapewniającym nierdzewny charakter stali. Należy jednak zauważyć, że nawet najbardziej odporne na korozję stale austenityczne o zawartości chromu na poziomie powyżej 20% oraz niklu powyżej 8% mogą w pewnych przypadkach ulegać korozji.

Oznaczanie stali odpornych na korozję

Stale odporne na korozję są objęte normami europejskimi PN-EN 10088-1 do PN-EN 10088-3. Zgodnie z nimi mają oznaczenie składające się z:

• litery X,

• liczby podającej średnie stężenie C w setnych częściach %,

• symboli głównych pierwiastków stopowych,

• liczb (rozdzielonych poziomą kreską) podających średnie stężenie głównych pierwiastków stopowych w %.

Warstwa pasywna stali nierdzewnej

Stal nierdzewna jest odporna na zjawiska korozyjne ponieważ pierwiastki stopowe tworzą na jej powierzchni warstwę ochronną. Powstaje ona w wyniku wejścia tlenu w reakcję ze stosunkowo wysokim stężeniem zawartych w stali atomów chromu. Atomy chromu i tlenu tworzą warstwę tlenku, która zapobiega dalszemu procesowi utleniania, a tym samym rdzewienia stali. Warstwa ta nazywana jest warstwą pasywną, a jej trwałość zależy przede wszystkim od składu stopu stali. Jeżeli ulegnie ona zniszczeniu w sposób mechaniczny lub chemiczny, stal traci w tym miejscu odporność na korozję. Istnieje jednakże możliwość regeneracji warstwy pasywnej – proces ten polega najpierw na usunięciu starej warstwy, a następnie jej odbudowaniu w procesie pasywacji.

Korozja stali nierdzewnej

Stal nierdzewna ma zdecydowanie większą odporność na korozję w porównaniu do innych stali, ale nie świadczy to o jej 100% odporności na korozję. Należy pamiętać, że w zależności od środowiska i składu chemicznego mogą wystąpić zjawiska korozyjne. Ma to miejsce na przykład przy błędnym doborze gatunku stali, czy też agresywnym środowisku z jakim stal ma styczność. Wiedza o różnych odmianach korozji, które mogą atakować stale nierdzewne pozwoli na wybór odpowiedniego gatunku z szerokiej gamy stali odpornych na korozję, co przełoży się na dłuższe użytkowanie oraz obniżenie kosztów eksploatacji maszyn i urządzeń.

Rodzaje korozji

Zgodnie z ogólną definicją korozji zawartą w normie PN-EN ISO 8044:2002 „korozja jest oddziaływaniem fizykochemicznym między metalem i środowiskiem, w wyniku którego powstają zmiany we właściwościach metalu, które mogą prowadzić do znacznego pogorszenia funkcji metalu, środowiska lub układu technicznego, którego są częściami”. Istnieje kilka typów korozji stali nierdzewnych, do podstawowych należą:

Korozja równomierna- najmniej groźny typ korozji. Polega na równomiernym zaatakowaniu całej powierzchni stali nierdzewnej. Spotykana jest głównie w środowiskach silnych kwasów i ługów. Ten typ korozji powoduje równomierne zmniejszanie się grubości wyrobu stalowego oraz zmniejszeniem ogólnej wytrzymałości wyboru dotkniętego korozją. Ubytek grubości nie powinien przekraczać pewnych wartości – dopuszczalny jest średni roczny ubytek nieprzekraczający 0,1 mm.

Korozja międzykrystaliczna (intergranular corrosion)– najgroźniejszy typ korozji. Korozja ta ma miejsce wówczas, gdy atakowane są granice ziaren. Mechanizm przebiegu korozji międzykrystalicznej polega na wyodrębnieniu poszczególnych ziaren z powierzchni stali, zmniejszając tym samym grubość ścianek bądź też naruszeniu spójności pomiędzy poszczególnymi ziarnami. Korozja ta postępuje od powierzchni w głąb materiału. Wytrzymałość i ciągliwość metalu gwałtownie maleje. Podczas prób wytrzymałościowych stal pęka, w szczególnych wypadkach może nawet rozsypać się w proch.

Korozja naprężeniowa (stress corrosion cracking) – śródkrystaliczne lub międzykrystaliczne pękanie metalu pod wpływem równoczesnego działania naprężeń oraz wpływu specyficznego środowiska. Mogą to być naprężenia wywołane działaniem sił zewnętrznych jak również naprężenia z uprzednich procesów technologicznych jak spawanie czy zgniatanie. Cechą charakterystyczną korozji naprężeniowej jest kruchość metalu występująca przy próbie rozciągania. Metal skorodowany pęka, początek pęknięć leży zazwyczaj obok spawów.

Korozja wżerowa (pitting corrosion) - to typ korozji, gdzie w materiale powstają lokalne ubytki – wżery. W tym przypadku bardzo ważny jest stan powierzchni stali, ponieważ im powierzchnia jest gładsza i czystsza, tym intensywność korozji jest mniejsza. Korozja wżerowa stali nierdzewnej występuje głównie w środowiskach wodnych zawierających jony halogenkowe, tj. jony chloru, bromu, jodu. Dodatkami stopowymi, które zmniejszają ryzyko wystąpienia korozji wżerowej są przede wszystkim chrom, molibden oraz azot. Istnieje możliwość określenia przybliżonej oceny odporności stali nierdzewnych na korozję wżerową. Służy do tego współczynnik PRE (Pitting Resistance Equivalent). PRE= %Cr (chrom) + %Mo (molibden) + 16x%N (azot). Im większa jest wartość współczynnika PRE, tym stal ma większą odporność na korozję wżerową.

Korozja szczelinowa (crevice corrosion) – typ korozji lokalnej pojawiający się w szczelinach, zagłębieniach konstrukcyjnych, pod uszczelnieniami, główkami śrub i nitów oraz w pęknięciach. Korozja szczelinowa powstaje w wyniku stopniowego zanikania warstwy pasywnej w szczelinach. Warstwa ta nie może się zregenerować z powodu utrudnionego napowietrzenia i ograniczenia lub zahamowanego dopływu tlenu. Powstaniu oraz rozwojowi tego typu korozji można w wielu wypadkach zapobiec poprzez odpowiednie zaprojektowanie konstrukcji i połączeń oraz ich właściwe wykonanie.

Zapobieganie korozji

Dla zachowania przez stal nierdzewną odporności na korozje należy zwrócić uwagę na następujące wskazówki.

1. na etapie projektowania:

• należy dobrać właściwy gatunek stali – uwzględniając m.in. stopień zanieczyszczenia powietrza, możliwość powstania osadów pyłu, czy też kontakt z solą;

• w miejscach narażonych na intensywne działanie wilgoci i wody, powinno się eliminować zagrożenie korozji galwanicznej- korozji występującej pomiędzy elementami ze stali nierdzewnej i stali węglowej, np. zapewniając właściwą izolację elektryczną;

• zaplanować rozwiązanie pozwalające wodzie deszczowej na spłukiwanie osadów pyłu i brudu z całej powierzchni stali nierdzewnej.

a) na etapie wykonania i eksploatacji:

• elementy nierdzewne należy mocować przy użyciu śrub, gwoździ, nitów itp. wykonanych również ze stali nierdzewnej;

• stal nierdzewną należy chronić podczas transportu i montażu przed jakimkolwiek kontaktem ze stalą węglową; rury nierdzewne, kształtki, blachy oraz pręty nierdzewne nie powinny być przechowywane na niezabezpieczonych regałach ze stali węglowej, wskazane jest stosowanie na półkach warstwy separującej bezpośredni kontakt, np. gumowej lub drewnianej.[/p] • używać specjalistycznych narzędzi przeznaczonych wyłącznie do stali nierdzewnej;

• czyszczenie stali nierdzewnej powinno odbywać się przy użyciu szczotek ze stali nierdzewnej lub specjalistycznej włókniny;

• w przypadku czyszczenia pneumatycznego strumieniowo-ściernego nie powinno się używać kulek, które wcześniej były wykorzystywane do czyszczenia stali węglowej;

• do czyszczenia stali nierdzewnych zaleca się stosowanie wyłącznie specjalistycznych środków do tego przeznaczonych. Nie powinno się stosować produktów do usuwania zapraw, rozcieńczonego kwasu solnego, czy też preparatów do czyszczenia srebra.

Wszystkie te rygorystyczne zalecenia dotyczące przechowywania i konserwacji stali nierdzewnych są przestrzegane dla wyrobów oferowanych przez sklep internetowy Stalesia Sp. z o.o.