Что разъедает нержавеющую сталь?

Нержавеющая сталь тем и славится, что «не боится» разрушительного влияния коррозии, может эксплуатироваться при экстремально высоких температурах и в условиях воздействия агрессивных сред. Даже серная и соляная кислоты в определенной концентрации и при благоприятном температурном режиме ей нипочем — если, конечно, использовать специальные кислотостойкие марки стали, например, AISI 316. Однако не стоит думать, что нержавейка листовая и изготовленные из нее изделия не могут стать жертвой окислительных и прочих разъедающих металл процессов. Во-первых, это может произойти из-за неправильно выбранного состава сплава. Во-вторых, вследствие нарушения условий эксплуатации и хранения нержавеющего проката и деталей оборудования. Давайте подробнее выясним, почему сталь не сможет противостоять образованию ржавчины.

Почему нарушаются защитные функции нержавеющей стали

Как известно, обыкновенная углеродистая сталь становится нержавеющей после добавления в состав сплава от 12% хрома. Другие легирующие добавки также влияют на технические характеристики металла — повышают стойкость к коррозии, делают возможной эксплуатацию проката в контакте с химически активными веществами и под действием высоких температур. Но «первая скрипка» в обеспечении устойчивости к образованию ржавчины принадлежит именно хрому.

Хром окисляется, и на поверхности стали образуется тонкий слой его оксида. Правильнее даже назвать такое соединение хрома с кислородом пленкой. Именно она препятствует окислению железа и появлению ржавчины. Но важно обеспечить присутствие достаточного количества такого химического элемента плюс равномерно распределить его по структуре металла. Иначе в определенных местах появится нехватка хрома, и защитная пленка будет повреждена. Но часто причина связана не только с недостатком хрома, но и уменьшением количества кислорода. Рассмотрим два самых распространенных вида коррозии нержавеющей стали — точечную и щелевую.

Почему не стоит царапать поверхность нержавеющей стали

В отдельных точках коррозия может образовывать небольшие отверстия в металле. Это связано с недостачей кислорода в некоторых маленьких по площади областях. Такой разрушительный процесс обычно начинается с практически незаметного дефекта поверхности нержавеющей стали. В результате царапины или трещины начинается очень узко локализованная гальваническая коррозия. Она получила названия точечной.

Принцип ее распространения прост — неравномерность распределения кислорода приводит к образованию анодной зоны там, где его не хватает. Соответственно в месте избыточного количества кислорода появляется катодная зона. Из-за недостаточной диффузии ионов коррозия быстро проникает внутрь стали на достаточную глубину. При этом структура металла повреждается очень сильно. А вот поверхности, наоборот, не наносится слишком сильного вреда.

Правильно проектируем изделие и выбираем подходящие материалы изготовления

Если между изготовленным из нержавейки изделием и другим объектом появляется даже маленький зазор, это может стать причиной возникновения щелевой коррозии. Таким вторым объектом может быть изолятор, например, уплотнительная или резиновая прокладка. Но в роли «напарника» часто выступают и металлические предметы. Образуется ли щелевая коррозия, зависит от нескольких факторов, но прежде всего — от геометрических размеров зазора. Он, с одной стороны, должен быть немалым, чтобы туда проникла химически активная среда. С другой стороны, чрезмерные размеры могут вызвать вымывание вещества.

Щелевая коррозия развивается следующим образом:

1. В зазоре скапливаются агрессивные элементы, например, ионы хлора.
2. Они постепенно вытесняют кислород из раствора внутри щели.
3. В зазоре образуется анодная зона, а остальной материал приобретает свойства катодной зоны.
4. В результате происходит разрушение пассивной защитной пленки оксида хрома, так как кислород вытесняется из мест появления коррозионных процессов.
5. Химические реакции у анода повышают кислотность среды, что отрицательно сказывается на способности образовываться нового слоя оксида хрома.

Важно не допускать ошибок при проектировании деталей и выбирать материалы, которые не будут способствовать активизации подобных разрушительных процессов.