Коррозия металлов — это естественный процесс, который происходит при взаимодействии металлической поверхности с окружающей средой, что приводит к разрушению металла. Основными факторами, способствующими разрушению металлов, являются влажность, температура, кислород, соли и другие агрессивные химические вещества. Самым распространенным примером коррозии является ржавчина, которая образуется на железе или стальных изделиях при воздействии влаги и кислорода. Борьба с коррозией металлов является ключевым моментом во многих областях промышленности и производства, потому что окисление и как следствие истончение, может привести к значительному снижению прочности, эффективности и долговечности металлических изделий и конструкций. В этой статье рассмотрим причины разрушения нержавеющих сталей, виды ржавчины и способы борьбы с ней.
Что такое нержавейка и почему она ржавеет
Существует много вопросов связанных с металлами, которые люди задают себе и специалистам: может ли ржаветь нержавеющая сталь? Почему так происходит что ржавеет нержавейка, если ее название указывает на обратное? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понимать, что за материал эта нержавеющая сталь.
Нержавеющая сталь - это вид стали, состав которого включает в себя химические элементы, предотвращающие коррозию. Основной элемент, обеспечивающий стойкость стали к коррозии, - это хром, содержание которого в разных марках нержавейки может достигать 12-20%. В процессе эксплуатации на поверхности металла, при непосредственном контакте с кислородом, появляется тонкий слой оксида хрома - пленка, которая и защищает материал от воздействия агрессивной среды.
Ни одна нержавеющая сталь не является полностью неподверженной разрушению ржавчиной, однако некоторые марки стали обладают значительно более высокой стойкостью к коррозии. В большинстве случаев выбор марки стали зависит от условий эксплуатации и требуемых характеристик материала.
Аустенитные нержавеющие стали, такие как AISI 304 (18-10, 18Cr-8Ni) и AISI 316 (18Cr-10Ni-2Mo), обладают хорошей коррозионной стойкостью в большинстве окружающих сред благодаря высокому содержанию хрома и никеля. AISI 316 особенно стойкая к коррозии из-за наличия молибдена в составе, который улучшает защитные свойства хрома.
Дуплексные нержавеющие стали (например, UNS S31803) также обладают отличной коррозионной стойкостью. Они состоят из двух фаз – аустенитной и ферритной, что обеспечивает им высокую прочность и устойчивость к ржавчине.
Для агрессивных сред, таких как морская вода или химические растворы, можно использовать марки стали с высоким содержанием молибдена и никеля, такие как 904L или 254 SMO.
Как видим, ни одна марка нержавеющей стали не является полностью "нержавеющей" в буквальном смысле этого слова. Вместо этого эти стали часто называют "устойчивыми к коррозии".
Возникновение ржавчины на таком материале, как нержавейка, связано с рядом причин.
Причины появления ржавчины на нержавейке
Основной причиной, почему ржавеет нержавейка, является нарушение целостности защитного слоя. Это может произойти из-за механического воздействия, неправильного использования изделия или под влиянием агрессивной среды.
Сталь с нержавеющими свойствами обладает уникальной способностью к самозащите благодаря созданию на поверхности тонкого слоя хромового оксида. Этот слой защищает металл от разрушения ржавчиной. Механическое воздействие, такое как царапины, удары или изгибы или воздействие сильных химических реагентов может повредить защитный слой нержавейки. Это приводит к тому, что рассматриваемый вид стали ржавеет на местах повреждений.
Эксплуатация изделий из стали с нержавеющими свойствами в условиях повышенной влажности или взаимодействие с агрессивными веществами, такими как соли, кислоты, также может привести к разрушению металла. Вода, особенно с высоким содержанием хлора, может проникнуть под защитную пленку и вызвать появление ржавчины. Также, загрязнения на поверхности стали могут быть источниками коррозии т.к. они могут включать в себя остатки железа или стали, которые будут повергаться ржавлению и "заражать" нержавеющую сталь.
Еще одна причина, почему нержавейка начинает ржаветь после сварки, заключается в изменении химического состава металла в зоне шва. В результате сварки может произойти окисление хрома, и в результате защитная пленка на шве не формируется. Поэтому, если наблюдается, что нержавеющий метал разрушается после сварки, это связано именно с этим процессом.
Виды коррозии нержавеющей стали
Сталь с нержавеющими свойствами может подвергаться различным видам ржавчины в зависимости от условий её использования. Вот основные виды коррозии, которые могут возникнуть:
Общая коррозия: Это самый распространенный вид коррозии, при котором происходит равномерное утоньшение всей поверхности металла.
Точечная коррозия: Также известная как питтинг, это вид ржавчины, при котором происходит локальное разрушение металла в виде небольших ямок или отверстий. Этот тип коррозии часто возникает в местах, где поверхность металла повреждена или загрязнена.
Межкристаллитная коррозия: Это вид коррозии, при котором происходит разрушение вдоль границ кристаллов металла. Это может быть особенно проблематично для нержавеющих сталей после сварки, если не проводится подходящая послесварочная обработка.
Напряженно-коррозионное растрескивание: Этот тип разрушения металла происходит, когда на материал одновременно воздействуют механическое напряжение и агрессивная коррозионная среда. Это может привести к образованию трещин, распространяющихся вглубь металла.
Эрозионная коррозия: Этот вид коррозии происходит при взаимодействии поверхности металла с быстро движущейся жидкостью или газом. Эрозия может ускорить процесс разрушения, удаляя защитные слои на поверхности металла.
Гальваническая коррозия: Это происходит, когда два различных металла (или различные марки стали) находятся в электрическом контакте в присутствии электролита. Менее благородный металл будет корродировать быстрее, чем если бы он был изолирован.
Существуют различные способы предотвращения этих видов разрушения металлов, включая правильный выбор материала, соблюдение процедур обработки и сварки, использование защитных покрытий и контроль условий эксплуатации.
Как избавиться от ржавчины на металле: методы борьбы
Если нержавейка ржавеет, что делать в такой ситуации? Существует несколько способов борьбы с появлением ржавчины на нержавеющей стали.
- Механическая обработка - это первый и самый простой способ избавиться от ржавчины на металле. Этим способом можно удалить образовавшуюся коррозию с поверхности нержавеющей стали, используя щетку или абразивную бумагу.
- Химическая обработка включает в себя использование кислотных или щелочных растворов для удаления ржавчины. Однако этот метод требует определенных навыков и предосторожностей, поскольку агрессивные химические вещества могут нанести вред не только ржавчине, но и самому материалу.
- Полировка - это процесс, при котором с помощью абразивного материала удаляются поверхностные дефекты, включая ржавчину. Полировка нержавеющей стали не только удаляет ржавчину, но и восстанавливает защитный слой на поверхности стали. Это делает полировку одним из самых эффективных способов борьбы с коррозией.
Также, существуют специальные антикоррозионные покрытия, которые можно нанести на поверхность нержавеющей стали для дополнительной защиты.
Однако, самый лучший способ борьбы с коррозией - это ее предотвращение. Соблюдение правил эксплуатации изделий из нержавеющей стали - один из самых эффективных способов предотвращения разрушения металла. Избегайте контакта с агрессивными веществами, регулярно очищайте поверхность от загрязнений и старайтесь предотвратить механические повреждения. В зависимости от условий где эксплуатируются изделия, важно выбрать правильную марку стали с нержавеющими свойствами. Некоторые марки, например, аустенитные, обладают более высокой стойкостью к появлению коррозии. При сварке изделий из нержавейки важно соблюдать технологию, чтобы тем самым не нарушить защитный слой на швах. Это позволит избежать ситуаций, когда стальные изделия с нержавеющими свойствами начинают разрушаться после сварки.
Общие выводы о причинах коррозии нержавейки
В заключение, стоит отметить, что, несмотря на свое название, нержавеющая сталь может ржаветь под влиянием определенных факторов, хотя и обладает значительной коррозионной стойкостью по сравнению с другими металлами. Основными причинами появления коррозии на нержавейке являются нарушения защитного слоя оксидов, воздействие агрессивных сред, некорректные процессы сварки и механические повреждения. Борьба с ржавлением нержавеющей стали включает в себя несколько основных методов: правильный выбор марки стали, соответствующей условиям эксплуатации; соблюдение технологических процессов при сварке; поддержание чистоты и целостности поверхности стали; использование антикоррозионных покрытий.
Таким образом, несмотря на то, что нержавеющая сталь может подвергаться нескольким видам коррозии, включая общую, точечную, межкристаллитную, напряженно-коррозионное растрескивание, эрозионную и гальваническую, знание причин этого явления и способов его предотвращения позволяет значительно продлить срок службы и добиться надежной эксплуатации изделий из этого материала.
