Что такое питтинговая коррозия нержавеющих сталей

Есть ли надежда?

Ущерб, наносимый человечеству коррозией, колоссален. По разным данным коррозия «съедает» от 10 до 25% мировой добычи железа. Превращаясь в бурый порошок, оно безвозвратно рассеивается по белу свету, в результате чего не только мы, но и наши потомки остаемся без этого ценнейшего материала.

Но беда не только в том, что теряется металл как таковой, нет — разрушаются мосты, машины, крыши, памятники архитектуры. Коррозия не щадит ничего.

Неизлечимо больна та же Эйфелева башня — символ Парижа. Изготовленная из обычной стали, она неизбежно ржавеет и разрушается. Башню приходится красить каждые 7 лет, отчего ее масса каждый раз увеличивается на 60-70 тонн.

К сожалению, полностью предотвратить коррозию металлов невозможно. Ну, разве что полностью изолировать металл от окружающей среды, например поместить в вакуум. Но какой смысл от таких «консервированных» деталей? Металл должен работать. Поэтому единственным способом защиты от коррозии является поиск путей ее замедления.

В незапамятные времена для этого применяли жир, масла, позднее начали покрывать железо другими металлами. Прежде всего, легкоплавким оловом. В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н.э.) и римского ученого Плиния-старшего уже есть упоминания о применении олова для защиты железа от коррозии.

Интересный случай произошел в 1965 году на Международном симпозиуме по борьбе с коррозией. Некий индийский ученый рассказал об обществе по борьбе с коррозией, которое существует около 1600 лет и членом которого он является. Так вот, полторы тысячи лет назад это общество принимало участие в постройке храмов Солнца на побережье у Конарака. И несмотря на то, что эти храмы некоторое время были затоплены морем, железные балки прекрасно сохранились. Так что и в те далекие времена люди знали толк в борьбе с коррозией. Может быть, не все так безнадежно?

Уход за нержавеющей сталью

Было бы наивным предполагать, что изделия из нержавеющих сплавов сами по себе будут сохранять свой элегантный и нарядный внешний вид в ходе длительной эксплуатации. Для сохранения рабочих качеств и внешнего вида нержавейки за ней потребуется соответствующий периодический уход. В обычных условиях, когда используется химически нейтральная неагрессивная среда при обычных температурах, может быть достаточным регулярное промывание изделий теплой водой с мыльным раствором. Не рекомендуется использовать моющие и чистящие средства на основе аммиака или абразивных порошков. При появлении первых признаков точечной коррозии, таких, как пятна и точки, их следует удалить жесткой щеткой или плотной губкой. Если процесс продолжает развиваться, потребуется использование более серьезных восстанавливающих средств. Такие составы, ка Cilitили Цинкарь неплохо справляются на начальных этапах. Подойдет также т 8-% раствор лимонной кислоты. После использования восстанавливающих средства обработанные места следует промыть большим количеством воды.

Что относится к косвенным расходам

Кроме прямых, также существуют и косвенные потери. Это большая группа факторов, которые потенциально могут сказаться на общих затратах вашей компании. Рассмотрим наиболее важные среди них:

Простои оборудования. Из-за того, что металлические конструкции и детали оказываются затронутыми коррозией, потребуется время на их замену. Часто это приводит к тому, что производство, трубопровод или другие промышленные объекты начинают простаивать. Это всегда приводит к убыткам.
Уменьшение объема поставки готовых продуктов. Речь идет о том, что под действием ржавения, потенциально могут появляться утечки, пробои. По этой причине происходит отток нефтепродуктов, газа, воды и других товаров.
Снижение мощности. Существует большая опасность того, что в силу большого накопления продуктов коррозии, будет снижаться уровень теплообмена, ухудшаться теплопроводность. Если говорить о трубах, нарастание ржавчины с внутренней стороны приводит к уменьшению проходимости. И такие проблемы присутствуют во многих отраслях, в том числе, в машиностроении, инженерных коммуникациях и других отраслях.
Сильное загрязнение продукции

Важно понимать, что если труба начинает ржаветь, продукты коррозии могут смешиваться с передаваемой по трубопроводу определенной рабочей средой. Таким образом, могут загрязняться нефтепродукты, вода и даже газ

Конечное качество товара будет хуже – это всегда приводит к возникновению множества проблем при поставках.
Устранение последствий аварий. Также к косвенным потерям можно отнести и вероятность того, что из-за коррозии могут появиться потери передаваемого рабочего вещества. Утечки приносят большой вред. Часто приходится тратить большие деньги на выплату многочисленных штрафов. Также есть вероятность, что из-за ржавения появится вероятность взрыва и появления многих других проблем.

Способы предохранения нержавейки от МКК

Очистить от ржавчины поверхность порой бывает сложно, особенно при глубоком проникновении дефекта. Разработан ряд методов против межкристаллитной коррозии, вот основные из них:

Отжиг (стабилизирование). Ферритные стали обрабатывают высокими температурами (+750…+900 градусов), за счет чего концентрация хрома на поверхности повышается, при этом распределение элемента становится более равномерным.
Уменьшение содержания углерода. Если концентрация вещества будет менее 0,03%, то металл станет практически не подверженным межкристаллитной коррозии.
Закалка в воде. Этот метод применим для аустенитной стали, он помогает карбидам хрома перейти в более подходящую форму и сконцентрироваться на границах зерен металла.

Проверьте себя

Что такое коррозия?
Где в повседневной жизни можно встретить ржавление железа и других металлов? Приведите примеры.
Гидроксид железа Fe(OH)3 называют:

а ржавчина;

б) окалина;

в) патина.
Что является причиной возникновения коррозии?
Чем отличаются химический и электрохимический типы коррозии?
Что такое коррозионная среда?

Узнайте все о коррозии металлов и разберитесь в других темах за 9 класс на онлайн-курсах по химии в Skysmart! Наши преподаватели помогут выяснить, где скрываются пробелы в знаниях, и восполнить их. Никаких скучных задач и сухих лекций — только интерактивные упражнения, опыты и теория простым языком. Все это поможет разобраться даже в тех темах, которые не давались в школе. Ждем на бесплатном вводном уроке!

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА НЕРЖАВЕЙКИ

Оценка качественных характеристик нержавеющей стали имеет зависимость от различных параметров, таких как количество добавок, способа соединения и т.д… После сварочных работ в местах швов нержавющая сталь теряет свою устойчивость к коррозии, что может привести к образованию ржавчины и затем к ее разрушению. Покрашенную нержавейку нужно будет чистить от ржавчины, заново проводить шлифовку, из-за чего сталь будет утрачивать свою стойкость к влаге. Чтобы заранее провести оценку нержавеющей стали, нужно прибегнуть к соляному раствору: в случае высокого качества материала на стали не останется никаких пятен.

Ржавеют любые кузова

Как писали сатирики, «статистика знает все». Есть в Стокгольме такая организация – Шведский институт коррозии, далее просто ШИК. Его экспертизы пользуются огромным авторитетом, причем не только в Скандинавии.

Раз в три-четыре года шведские ученые организуют масштабное изучение коррозионного поражения автомобильных кузовов. В этих работах участвуют и автопроизводители, охотно предоставляющие автомобили на испытания. Не остались в стороне и металлургические компании, поставляющие листовой прокат для изготовления кузовов, а также разработчики технологий цинковых и цинко-никелевых покрытий.

Для определения степени коррозионного поражения шведские ученые выбирают сотни кузовов хорошо потрудившихся автомобилей. Вырезают участки вблизи порогов, угловых участков дверей, соединений арок колеса с порогом и тому подобных местах, и оценивают степень их поражения.

Исследованные кузовные панели были защищены от коррозии оцинковкой и (или) антикоррозионными препаратами. Итак, оцинковка и антикор.

Поделим оцинковку на три группы: «толстый» слой – от 7 до 10 мкм; «тонкий» слой – от 2 до 5 мкм; и «нулевой» слой (панель не оцинкована).

Под словом «антикор» будем понимать современные профессиональные антикоррозионные материалы. Получается шесть видов обработки панели:

«толстая» оцинковка плюс антикор;
«толстая» оцинковка без антикора;
«тонкая» оцинковка плюс антикор;
«тонкая» оцинковка без антикора;
«нулевая» оцинковка плюс антикор;
«нулевая» оцинковка без антикора, что означает просто окрашенную панель без дополнительной защиты.

ШИК утверждает, что пять вариантов из шести – плохи

Лишь владелец автомобиля с «толстой» оцинковкой и (внимание!) дополнительной антикоррозионной обработкой может ездить спокойно – 5%-ная поверхностная коррозия грозит ему лишь через семь лет эксплуатации. Выводы очевидны: оцинковка – не панацея; основа долголетия кузова – регулярная дополнительная антикоррозионная защита

Работы ШИКа дают колоссальный статистический материал по коррозионной стойкости автомобильных кузовов. Именно он ложится в основу совершенствования технологий защиты от коррозии – как заводских, так и послепродажных.

К сожалению, у нас в России столь масштабные исследования не проводятся. А тем временем многие популярные иномарки (новые, «с иголочки»!) прибывают к российским дилерам с голым днищем. Катафорезный грунт, штатная окраска да скромные полоски пластизоля на сварных швах – вот и вся защита. Надолго ли ее хватит на наших дорогах?

Столь же безрадостно выглядят скрытые сечения кузова, если заглянуть в них с помощью соединенного с компьютером технического эндоскопа. Редко, очень редко в автомобильных внутренностях можно встретить антикоррозионный барьер из воскообразного ML-препарата. Чаще монитор показывает точки и даже очаги ржавчины – и в порогах, и в дверях, и в полостях капота и багажника. Вот тебе, бабушка, и новая иномарка…

Но автомобильные мифы живучи, иномарки заманчиво блестящи, а сознание потребителя инертно. Значит, будем развенчивать мифы: рассказывать, доказывать, убеждать.

Факторы, определяющие стойкость металла к коррозии

Чтобы металл не был подвержен коррозии, он должен пройти пассивацию – переход поверхности в неактивное (пассивное) состояние, при котором на ней формируется тонкий защитный слой. Хорошая нержавейка быстро и легко пассивируется при обычных атмосферных условиях – контакте с кислородом из воздуха. Чем больше хрома в составе стали, тем выше ее пассивационная способность и антикоррозионные свойства.

Кроме хрома, легирование стали производят с помощью никеля. Он тоже способствует пассивации, но в чуть меньшей степени. Оба металла придают наивысшую антикоррозионную стойкость, хотя в состав стали могут вводиться и иные элементы: медь, ниобий, молибден. Для усиления защитных свойств любые добавки должны находиться в стандартном состоянии, а при изменении их структуры стойкость к коррозии падает (например, при переходе хрома в форму нитрида, карбида). Это может произойти во время контакта с сильными кислотами: серной, соляной, плавиковой.

Пассивный слой

Под пассивным слоем понимают тонкую оксидную пленку, которая формируется на стали после реакции хрома с кислородом. Она благоприятно воздействует лишь на свойства нержавейки: на обычной стали кислород при взаимодействии с атомами железа провоцирует формирование мелких пор и появление ржавчины. Слой коррозии тоже будет называться пассивным, ведь он реакционно инертен по отношению к окружающей среде.

Факторы, определяющие стойкость металла к коррозии

Пассивный слой

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Почему ржавеет нержавейка? Простая невнимательность

небольшая очередь на загрузку на нашем складе с нержавейкой

Рассмотрим ещё пример. Заслали вы бойца на машине за металлом для нужд производства вашего к металлоторговцу. Да не за простым металлом, а за разномарочным. За черным и за нержавеющим. Хотя нержавейка и так относится к черному металлу, но сейчас не об этом. Итак, боец на базе. Его грузят. Листовым прокатом его грузят. И складывают всё друг на друга. Черный лист на лист нержавеющий. Без каких-либо прокладок между листами. И в процессе погрузки черный лист немного царапнул по нержавеющему. А ещё и моросит на улице слегка. В общем, созданы все условия для того, чтобы нержавейка начала ржаветь.

А всё почему? Потому что повреждён защитный слой оксидной пленки и происходит вытяжка железа на поверхность нержавеющего листа, которое и будет корродировать. Ибо вспомнив таблицу из ГОСТа 9.005 72-ого года рождения выпуска, в которой указана допустимость контактов различных металлов друг с другом, можно увидеть, что нержавеющие хромоникелевые и хромистые стали ну никоим образом не должны контактировать с низколегированной и углеродистой, то есть черной, сталью. От слова совсем. Разве что некоторым хромистым сталям ограничено допустимы контакты в атмосферных условиях и то при условии азотированного, оксидированного или фосфатированного покрытия низколегированной и углеродистой стали. Вот вам ещё один ответ на вопрос почему ржавеет нержавейка.

Как бороться с коррозией нержавеющей стали?

В первую очередь, сталь должна храниться и изготавливаться по особой технологии. На металлургических заводах должны соблюдаться все требования, относящиеся к эксплуатации нержавейки. Должны предотвращаться ситуации, в ходе которых частицы нелегированного металла могут попасть на нержавеющую сталь.

В целях защиты нержавеющей стали от коррозии требуется исключить близкий контакт стали с обычным металлом. Это правило касается и других инструментов, применяемых для изготовления деталей. Запрещено использовать металлическую щетку для зачистки поверхности необработанного металла на легированной стали.

Использование нержавеющей стали в соляной и серной кислоте приводит к образованию ржавчины, следовательно, необходимо исключить применение сплава в агрессивных средах.

Также для защиты нержавейки от коррозии следует добавлять в сплав легирующие компоненты, это повысит антикоррозийные свойства стали. Чем больше их процентное содержание, тем выше стойкость к коррозии.

Не рекомендуется также использовать хлорсодержащие средства для обработки и чистки поверхности.

Числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (PREN)

Показатель RREN относится к справочным, он показывает склонность разных видов и марок нержавейки к появлению питтингов. Числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии применяют как ориентир, но не как абсолютное руководство для предопределения коррозионной стойкости.

Обычно наиболее устойчивыми к точечному ржавлению оказываются молибден, хром и азот в качестве добавок при легировании. Чем выше цифра RREN, тем более стойкой будет сталь к появлению питтингов. Вот справочная информация по RREN:

Марка стали	RREN
444	25
430	16
304	19
316	26
304LN	21
904L	36
316LN	27,5
SAF 2507	42
Zeron 100	41

Как уберечь нержавеющую сталь от ржавчины

Будь то для небольших применений, таких как бытовая техника, или для промышленного применения, вы должны стремиться защитить нержавеющую сталь от ржавчины. Но как это сделать?

Есть несколько простых, но эффективных способов защиты нержавеющей стали от ржавчины. Вот некоторые из этих советов;

Чистите с помощью неабразивных инструментов: когда дело доходит до чистки деталей из нержавеющей стали, используйте мягкие предметы, например ткань. Они не разъедают поверхность металла, подвергая его коррозии.

Используйте чистящие средства, не содержащие хлора: это могут быть щелочные или щелочные хлорированные чистящие средства, поскольку они не разъедают сталь. Избегайте чистящих средств, содержащих четвертичные соли.

При чистке нержавеющей стали всегда используйте очищенную воду.

Никогда не используйте соляную кислоту для обработки стали.

Часто очищайте материалы изделий из нержавеющей стали, чтобы избавиться от стойких пятен.

Форма питтингов

Форма питтингов зависит от пустот внутри кристаллической решетки, которые образуются на первых этапах коррозионного процесса. Чаще всего встречаются образования неправильной формы – они возникают на поверхности нержавеющей, низколегированной и углеродистой сталей, алюминиевых, хромовых, никелевых сплавов, железа.

Полусферические язвы образуются в результате изотропного растворения. Этот процесс схож с электрополировкой. Отчасти этим и объясняется блестящее дно полукруглых углублений. Наиболее подвержены подобному разрушению титановые, алюминиевые, никелевые и кобальтовые изделия, а также конструкции из тантала. Приблизительно такой же вид имеет питтинговая коррозия нержавеющих сталей.

Кроме того, питтинги могут быть полиэдрическими и ограненными. «Язвы» последнего типа очень часто объединяются друг с другом, что приводит к возникновению крупных полусферических разрушений.

Ржавеет ли нержавейка? Причины проблемы и способы борьбы с ней

Появление дефектов на поверхности металлов озадачивает и наводит на мысль о низком качестве стали. Еще больше вопросов возникает, если бурые пятна ржавчины появляются на высоколегированной стали

Важно вовремя понять, что стало причиной такого дефекта и что делать дальше, чтобы остановить этот процесс

Нержавеющая сталь обладает устойчивыми свойствами благодаря хрому в качестве ведущего легирующего элемента. Даже незначительное количество хрома в составе сплава помогает сформировать тончайшую пленку из оксида хрома, предотвращающую коррозию из-за воздействия агрессивных реагентов, воды, щелочей.

Особенности трубы нержавеющей

Изделие производится из легированной стали, в состав которой вводятся такие добавки как:

хром;
молибден;
марганец;
титан;
никель;
ниобий;
азот.

Каждое из этих веществ увеличивает устойчивость стали к воздействию различных факторов в процессе ее эксплуатации, часто неблагоприятных. Подобный сплав образует на поверхности металла тонкую пленку, предохраняющую его от возникновения коррозии. По своей сути прочный и долговечный материал, являющийся исходным сырьем для изготовления нержавеющей трубы, которую предлагается купить в СтальПро, обладает уникальной функцией самовосстановления защитной пленки, образуемой в процессе окисления хрома. В зависимости от состава добавок, регламентируемых ГОСТ, нержавеющая сталь выпускается различных марок.

Преимущества нержавеющей трубы

По сравнению с оцинкованными изделиями, трубы из нержавейки обладают более существенными преимуществами:

Срок их эксплуатации достигает 50 лет, что вдвое превосходит период пользования оцинкованными трубами.
Изделия из нержавеющей стали экологически более безопасны, чем оцинкованные.
Высокая устойчивость к воздействию положительных и отрицательных температур.
Труба нержавеющая хорошо поддается обработке, как ручным, так и механизированным инструментом без потери своих свойств.
Благодаря высокой степени пластичности нержавеющий металл хорошо переносит деформацию при изготовлении различных изделий, не теряя при этом защитного слоя.
Высокая механическая прочность позволяет изделиям из нержавеющей стали выдерживать значительные ударные нагрузки.
За счет введения в состав стали различных веществ стойкость нержавеющих труб максимально увеличивается к процессам коррозии, а также к воздействию слабоагрессивной и кислой среды.

В отличие от оцинкованных изделий металлопроката оцинкованные трубы могут использоваться в пищевой промышленности.

Сенсибилизация нержавеющих сталей и коррозия сварных швов

Этот вид коррозионного поражения обусловлен отрыву отдельных кристаллов сплава от поверхности детали. Он обусловлен влиянием насыщеннымх солями металлов рабочих сред. В таких средах между разделенных кристаллов вклиниваются соли кальция, рост карбидных кристаллов приводит к дальнейшему разрушению кристаллической структуры.

Такому влиянию подвержены сварные швы, при выполнении которых нарушалась технология проведения сварных работ. Возможна сенсибилизация и участков оболочек емкостей. Ее называют ножевой коррозией, она распространяется в виде узких полос.

Ослабленная сенсибилизацией кристаллическая структура особенно подвержена гальваническому влиянию. Под действием наведенных потенциалов скорость коррозии многократно возрастает.

Для профилактики таких негативных процессов используют метод пассивирования нержавеющих сплавов и сварных швов.

Причины нарушения качества гальванических покрытий

Брак при нанесении гальванических покрытий, который вызывает затруднения в производстве, можно предотвратить, если внимательно относиться к ряду вопросов: выбор оборудования для подготовки и нанесения гальванических покрытий, надлежащий уход за оборудованием, периодический анализ электролитов, входной контроль деталей, подлежащих покрытию.

Наиболее серьезными видами брака являются:

недостаточная адгезия (вспучивание или отслаивание);
питтинг;
шероховатость поверхности;
неоднородность внешнего вида.

Недостаточная адгезия гальванического покрытия

При нарушении адгезии гальванических покрытий к основному металлу, деталь, как правило, приходится перепокрывать или изготавливать заново (при многослойном покрытии), что требует значительных материальных затрат. Поэтому бракованное изделие необходимо тщательно проанализировать и выяснить вид отслоения: от основного металла или от металла подслоя.

Если недостаточное сцепление наблюдается между основным металлом и покрытием, то логичнее всего искать причину брака в процессе подготовки поверхности (см. «Как подготовить поверхность детали под покрытие»), предварительно убедившись в марке основного металла на соответствие КД.

Качество операции обезжиривания следует проверить на опытной партии деталей, которые очистить вручную, добившись полной смачиваемости поверхности, после чего провести последующие операции – травления и активации, предварительно проверив чистоту этих растворов на наличие загрязнений (возможно заменить).

Если адгезия покрытия на опытной партии недостаточная, провести анализ основного электролита на наличие примесей. Очистку электролита от примесей производить в соответствии с имеющимся техпроцессом.

Отслаивание основного покрытия от подслоя (например, никеля от меди) возможно в следующих случаях:

недостаточная промывка после меднения или декапирования;
если подслой меди высушен перед никелированием и имеет пятна на поверхности непосредственно перед погружением в ванну никелирования.

Чтобы исключить появления некачественного покрытия, целесообразно производить регулярные испытания на общую адгезию: на изгиб, на отрыв, на удар и нагрев.

Питтинг на поверхности гальванического покрытия

Питтинг можно охарактеризовать как небольшие углубления в покрытии, которые вызваны экранирующим действием пузырьков водорода, выделяющихся на катоде в электролитах цинкования и никелирования, где выход по току менее 100%. Этот дефект требует повторного нанесения покрытия или окончательной забраковки детали.