Антикоррозийные свойства нержавеющей стали: защита для тяжелой промышленности и морских условий

Фото: stock.adobe.com

Почему это происходит, какие факторы влияют, что поможет избежать появления ржавчины и какие марки нержавеющей стали подходят для тяжелой промышленности и использования в морских условиях, расскажем в статье.

Причины появления ржавчины на нержавейке

Как известно, основу стали составляет железо — и оно под воздействием влажности, агрессивных сред и других внешних факторов ржавеет достаточно быстро. Добавление в стальные сплавы других химических веществ создает своеобразную защиту — но ее не всегда бывает достаточно, поэтому может появиться коррозия. Повышаются риски при сваривании деталей из нержавеющей стали с железом — его частицы при сварке попадают на стальную часть, подвергаются коррозии, а оттуда она уже распространяется дальше. Разрушить защиту могут микроповреждения при обработке и, конечно, внешние факторы.

Виды коррозии

Чаще других встречается общая — с коррозионными очагами по всей поверхности детали. Точечная возникает в местах повреждения защитной пленки в виде небольших углублений, когда процесс только начинается. Щелевая — в местах, где есть зазор между деталями. Межкристаллитная — при сваривании и других случаях воздействии высоких температур. Гальваническая — при контакте разных марок стали или видов металла. Эрозионная — при попадании на поверхность агрессивных жидкостей или газов.

Сталь разных марок содержит различные добавки и может по-разному обрабатываться, в результате чего сплав становится более устойчив к некоторым (но не всем) негативным факторам.

Механизмы коррозионной стойкости

Наиболее выраженное антикоррозийное действие оказывает хром. Он при контакте с содержащимся в воздухе кислородом образует на поверхности металла тонкую защитную пленку. Однако при недостаточном содержании хрома его может не хватить на полноценную защиту, а «нержавейка ржавеет» (для выраженного эффекта его должно быть 12% или более).

Схожим образом действуют и другие легирующие добавки, но они могут быть «заточены» на другие воздействия. Например, никель повышает вязкость металла (что предотвращает повреждение защитной пленки и структуры самого металла при ударных нагрузках), защищает от разрушения при воздействии агрессивных химических веществ, повышает прокаливаемость.

Марганец связывает попавший в сплав кислород и выводит серу (эти элементы ухудшают качество сплава и повышают риск коррозийных процессов). Также повышает прокаливаемость даже лучше, чем никель, и уменьшает магнитные свойства.

Вольфрам защищает от воздействия высоких температур, делает сварные швы более пластичными, благодаря чему они лучше выдерживают нагрузку.

Нержавеющие стали делятся на 4 вида:

• аустенитные — с большим количеством никеля, пластичные, легко поддаются обработке;
• ферритные — в них много хрома, образующего защитную пленку, могут использоваться в агрессивных средах, но обладают магнитными свойствами, что может ограничивать спектр вариантов их применения;
• мартенситные — высокоуглеродистые, благодаря чему повышается прочность и твердость металла (может использоваться при производстве ножей, лезвий, режущих элементов и др.)
• комбинированные — сочетают качества других видов.

Создать универсальный сплав, который будет полностью защищен от коррозии и сможет сохранять свои антикоррозийные свойства до бесконечности, невозможно. Марки стали разработаны таким образом, чтобы обеспечить защиту от коррозии не при всех, но при некоторых видах воздействия. Поэтому одни из них подходят для приготовления кулинарных блюд, другие — для производства морских судов, третьи — для авиастроения. Повысить устойчивость к коррозии можно, обработав детали специальными красками или составами, которые создадут дополнительную защитную пленку на поверхности.

Применение в тяжелой промышленности

Металлургия, добывающая и нефтедобывающая отрасль, энергетика — эта сфера предъявляет повышенные требования к используемому оборудованию, то есть и к материалам, из которых оно изготавливается. В зависимости от условий эксплуатации в приоритете, может быть, устойчивость к воздействию кислот и других агрессивных веществ (например, в нефте- и других трубопроводах), высоким температурам и давлению. Например, для производства оборудования, трубопроводов используется AISI 403, в машиностроении — 409, а 410 практически не восприимчива к агрессивным средам (за исключением хлора) и применяется в нефтедобыче и переработке, машино-, авиа-, станкостроении и гидротехнике. Из 416 производят режущий инструмент и крепеж, 420 — металлоконструкции и метизы. АИСИ 317 можно применять при работе с химическими соединениями, включая кислоты и щелочи, 347 подходит для производства оборудования для нефтепереработки, а 348 используется в ядерных технологиях.

Использование в морских условиях

Высокое содержание NaCl и других соединений в морской воде приводит к тому, что даже нержавеющая сталь многих марок при ее воздействии быстро поддается коррозии. Чтобы от нее защититься, в состав сплава вводится молибден. Как правило, для производства морских судов и оборудования, которое эксплуатируется в водах или непосредственной близости от моря, используется марка AISI 316 и ее модификации: 316L с пониженным содержанием углерода (легче обрабатывается), AISI 316Ti с титаном, дающим дополнительную защиту от межкристаллической коррозии, 316N, где азот снижает риск точечной и щелевой коррозии, и др. В то же время для оборудования и внутренней отделки судов, которые не соприкасаются с морской водой и защищены от попадания брызг, могут подходить и другие марки стали.

Заключение

Нержавейка благодаря своей устойчивости к коррозии отлично подходит для использования в сложных условиях, поэтому востребована в различных отраслях. Каждый сплав стали имеет свои преимущества и ограничения, что определяет области их применения. При этом даже в одном изделии часто сочетается сталь разных марок. В некоторых случаях возможна замена одного вида на другой, в других это может привести к ухудшению эксплуатационных свойств и уменьшению срока службы. Поэтому внимательно отнеситесь к выбору металлопроката, изучите характеристики разных марок, чтобы принять взвешенное решение.