Нержавеющая сталь устойчива к коррозии, но не защищена от нее полностью. Если марка стали, поверхность, конструкция и условия эксплуатации не соответствуют друг другу, на детали могут появиться пятна, ямки, коррозия вокруг соединений или трещины. Это руководство поможет вам определить механизм возникновения проблемы, оценить риск и предотвратить повторение поломки.
Коррозия нержавеющей стали происходит, когда её пассивная плёнка, богатая хромом, разрушается или не может восстановиться самостоятельно. Хлориды, узкие щели, высокая температура, неподходящие химические вещества, загрязнение поверхности, некачественная обработка и растягивающие напряжения — всё это может создавать условия для возникновения коррозии.
Почему нержавеющая сталь устойчива к коррозии?
Нержавеющая сталь содержит достаточно хрома, чтобы образовать на своей поверхности очень тонкую, стабильную оксидную пленку. Эта пассивная пленка отделяет нижележащий металл от воды и многих коррозионных веществ. Если чистую поверхность из нержавеющей стали слегка поцарапать, пленка обычно может образоваться снова при наличии кислорода.
Эта защита не представляет собой толстое покрытие. Она зависит от состава сплава, чистоты поверхности и среды, в которой пленка остается стабильной. Если хлориды атакуют пленку, загрязнения блокируют ее, или узкий зазор ограничивает доступ кислорода, небольшой незащищенный участок может стать активным, в то время как окружающая поверхность остается пассивной. В этом случае коррозия может сконцентрироваться на этом небольшом участке и проникнуть глубже, чем это кажется на первый взгляд.
Что вызывает коррозию нержавеющей стали?
Большинство проблем с коррозией нержавеющей стали возникают из-за несоответствия материала и его реальных условий эксплуатации. Риск обычно возрастает при одновременном возникновении нескольких из следующих факторов.
Хлориды и солевые отложения
Хлориды часто встречаются в морской воде, прибрежном воздухе, дорожной соли, рассоле, некоторых технологических жидкостях, отбеливателях, гипохлоритных чистящих средствах и остатках, содержащих хлориды. Они могут локально разрушать пассивную пленку и вызывать образование точечных повреждений. Если соленая вода испаряется, оставшиеся на поверхности хлориды могут стать более концентрированными, поэтому периодическое увлажнение с последующим высыханием все равно может привести к серьезным локальным проблемам.
Узкие щели, отложения и застойная вода
Под шайбой, внутри резьбы, между перекрывающимися деталями или под грязью локальное поступление кислорода может быть ниже, чем на открытой поверхности. Эта разница затрудняет поддержание стабильности пассивной пленки внутри зазора. Соль и влага, скопившиеся в той же области, усугубляют проблему.
При работе с цепями и соединительными элементами особое внимание следует уделить точкам контакта между звеньями, крюками, скобами и соединительными деталями. В этих местах может скапливаться вода и отложения, даже если видимые внешние поверхности выглядят чистыми.
Неправильная оценка для окружающей среды
Нержавеющая сталь — это семейство сплавов, а не один материал. Каждый сорт по-разному реагирует на хлориды, кислоты, высокие температуры, износ и обработку. Сорта, содержащие молибден, такие как 316, как правило, более устойчивы к хлоридной питтинговой коррозии, чем обычная 304, но это не делает 316 подходящей для всех применений в прибрежных, морских, химических или высокотемпературных условиях.
Таким образом, одного лишь названия марки недостаточно для полного описания коррозии. Необходимо также учитывать фактическую среду, концентрацию, pH, температуру, характер воздействия, метод очистки и ожидаемый срок службы. Если вы сравниваете нержавеющую сталь с углеродистой сталью с покрытием, Изделия из оцинкованной и нержавеющей стали Защита от коррозии обеспечивается различными способами, поэтому их не следует рассматривать как взаимозаменяемые.
Загрязнение железом во время изготовления или обработки
Пыль углеродистой стали, частицы шлифовки, проволочные щетки, рабочие столы и инструменты могут переносить свободное железо на нержавеющую сталь. Это железо может быстро ржаветь при наличии влаги, оставляя оранжево-коричневые пятна на поверхности, которые выглядят как коррозия нержавеющей стали. Вкрапленные частицы также могут нарушать пассивную поверхность и способствовать локальному повреждению.
Именно поэтому инструменты для производства и обработки нержавеющей стали следует хранить отдельно от инструментов, используемых для обработки углеродистой стали. Очистка детали из нержавеющей стали обычной стальной ватой может привести к возникновению той самой ржавчины, которую вы пытаетесь удалить.
Сварка, термоокрашивание и неполная очистка после изготовления.
В процессе сварки на сварном шве могут оставаться следы термического воздействия и окалина. Сильное термическое воздействие может быть связано с обедненным хромом поверхностным слоем, что снижает локальную коррозионную стойкость до тех пор, пока оксид и поврежденная поверхность не будут должным образом обработаны. Брызги сварки, грубая шлифовка и остатки также могут создавать места скопления влаги и хлоридов.
Когда важна коррозионная стойкость, необходимо согласовать требуемую чистоту сварного шва, удаление оксидов, очистку и пассивацию до начала производства. Сварной шов, обладающий приемлемыми конструктивными характеристиками, не означает автоматически готовность к работе в агрессивной среде.
Стресс, температура и агрессивные химические вещества
Повышение температуры может ускорить химические реакции и повысить вероятность возникновения некоторых локальных механизмов коррозии. Определенные сочетания растягивающего напряжения, температуры и коррозионных веществ также могут вызывать коррозионное растрескивание под напряжением. Сильные кислоты и неподходящие чистящие средства могут разрушать пассивную пленку на большей площади.
Отбеливатели, гипохлоритные чистящие средства, остатки, содержащие хлориды, и чистящие средства на основе соляной кислоты могут повредить нержавеющую сталь. Поэтому чистящее средство, подходящее для других строительных материалов, может оказаться непригодным для чистки расположенной рядом фурнитуры из нержавеющей стали.
Какие основные виды коррозии встречаются в нержавеющей стали?
Выявление механизма имеет важное значение, поскольку для каждого типа требуются разные корректирующие действия. Удаление пятна не решит проблему, связанную с конструкцией щели, а изменение сорта не удалит загрязнения железом, возникшие в процессе совместного помола.
Точечная коррозия
Точечная коррозия — это локализованное повреждение, образующее небольшие полости на неповрежденной поверхности. Частой причиной являются хлориды. Отверстие может выглядеть незначительным, в то время как ямка под ним глубже, поэтому визуальный осмотр может недооценивать масштабы повреждения.
В случае декоративной фурнитуры неглубокие точечные повреждения могут сначала проявляться как жалоба на качество или внешний вид. В случае несущих деталей, таких как пружины, цепи или тонкие профили, точечные повреждения могут также уменьшать локальное поперечное сечение и выступать в качестве концентратора напряжений. Значение таких повреждений для безопасности следует оценивать с учетом функционального назначения изделия, а не только по цвету.
Щелевая коррозия
Щелевая коррозия возникает в защищенных зонах, где локальный химический состав становится более агрессивным, а доступ кислорода ограничен. К распространенным местам коррозии относятся резьба, нахлесточные соединения, поверхности прокладок, отложения и узкое пространство под головкой крепежного элемента.
Лучшая профилактика начинается с проектирования. Дренаж, гладкие поверхности, легко очищаемые стыки, герметизация зазоров там, где это необходимо, и уменьшение количества мест скопления грязи зачастую оказываются более эффективными, чем полагание на техническое обслуживание после начала коррозии.
Гальваническая коррозия
Гальваническая коррозия может возникать при электрическом соединении разнородных металлов в присутствии электролита, такого как вода. Менее благородный металл, как правило, корродирует быстрее. Нержавеющая сталь может оставаться визуально неповрежденной, в то время как соединенная с ней деталь с цинковым покрытием или алюминиевая деталь разрушается.
Результат зависит от пары металлов, соотношения площадей поверхностей, электрического контакта и окружающей среды. Риск можно снизить, выбрав совместимые материалы, обеспечив электрическую изоляцию металлов, исключив попадание влаги или применив правильно разработанную систему защиты.
Коррозионное растрескивание под напряжением
Коррозионное растрескивание под напряжением требует определенного сочетания подверженного ему материала, растягивающего напряжения и разрушительной среды. Напряжение может возникать из-за эксплуатационных нагрузок, холодной обработки, сборки или остаточных сварочных напряжений. Хлоридсодержащие среды при повышенных температурах являются хорошо известной проблемой для некоторых нержавеющих сталей.
Обнаружить трещины до того, как они начнут влиять на работоспособность, бывает сложно. Если деталь из нержавеющей стали несет нагрузку или выполняет функцию безопасности, видимые трещины должны стать поводом для инженерной оценки, а не просто для очистки поверхности.
Межкристаллитная коррозия
Межкристаллитная коррозия поражает участки вблизи границ зерен. Она может быть связана с сенсибилизацией, при которой хром соединяется с углеродом после воздействия неблагоприятного температурного диапазона, в результате чего близлежащие зоны теряют способность сохранять свою пассивную защиту.
Современные низкоуглеродистые марки стали и контролируемые процедуры сварки снижают этот риск, но марка материала и история изготовления все равно должны соответствовать применению. Если существует опасение по поводу разрушения сварного шва, следует указать применимые требования к материалу, сварке, термообработке и проверке, а не полагаться на общий запрос на “нержавеющую сталь”.”
Равномерная коррозия
Равномерная коррозия поражает более обширную площадь поверхности. Она менее характерна для нержавеющей стали в условиях нормальной атмосферной среды или воздействия воды, чем для углеродистой стали, но может возникать в кислотах или других химических веществах, которые воздействуют на пассивную пленку на поверхности. Решающее значение часто имеют концентрация химического вещества и температура.
В условиях воздействия химических веществ простого правила «304 против 316» недостаточно. Используйте данные о коррозии для конкретных химических условий и привлекайте специалиста по материалам, если отказ может иметь серьезные последствия.
Коричневое пятно образовалось от самой нержавеющей стали?
Не каждое оранжевое пятно свидетельствует о коррозии нержавеющей стали. Ржавчина, стекающая с соседней детали из углеродистой стали, или свободное железо, оставшееся в процессе изготовления, могут оставлять пятна на нержавеющей стали. С другой стороны, коричневый ореол вокруг небольшой полости может указывать на активную точечную коррозию.
Следующие наблюдения следует использовать в качестве инструмента первичной оценки, а не вместо осмотра.
| То, что вы видите | Возможная причина | Что проверить дальше |
|---|---|---|
| Светло-оранжевый налет, который можно удалить без образования кариеса. | Внешнее загрязнение железом или сток ржавчины | Проверьте находящуюся поблизости углеродистую сталь, инструменты общего пользования, пыль от шлифовки, условия хранения и упаковку. |
| Небольшие темные или коричневые пятна с видимыми полостями. | Точечная коррозия | Проверьте наличие хлоридов, отложений, качества, температуры и глубины ям. |
| Повреждения под шайбами, нитками, в местах нахлеста или грязью. | Щелевая коррозия | Проверьте дренаж, наличие скопившейся влаги, конструкцию стыков, отложения и доступ для очистки. |
| Ржавчина сконцентрировалась рядом со сварным швом. | Признаки термической обработки, окалина, загрязнение железом или неподходящая обработка сварного шва. | Проанализируйте записи о сварке, удалении оксидов, очистке поверхностей и пассивации. |
| Повреждения концентрируются в местах соприкосновения различных металлов. | Гальваническое взаимодействие или сток ржавчины с другого металла | Определите оба металла, электрический контакт, влажность и соотношение площади поверхности. |
| Тонкие разветвленные трещины, особенно вблизи напряженных или нагретых участков. | Возможное коррозионное растрескивание под напряжением | Вывести деталь из критически важных операций и получить квалифицированную оценку. |
Если компонент является несущим, частью подъемной системы или иным образом критически важным с точки зрения безопасности, не следует возвращать его в эксплуатацию, основываясь только на удалении пятен. Глубина ямок, оставшаяся площадь поперечного сечения, трещины и применимые критерии отбраковки важнее внешнего вида.
Как предотвратить коррозию нержавеющей стали?
Наиболее надежный план профилактики начинается еще до размещения заказа. Принимайте решения в следующей последовательности.
1. Определите реальную среду предоставления услуг.
Укажите, будет ли продукт использоваться в помещении, на открытом воздухе, вблизи побережья, полностью погруженным в воду, подвергаться воздействию противогололедных солей, промываться дезинфицирующими средствами или использоваться с технологическими химикатами. Укажите температуру, pH, циклы увлажнения-высыхания, используемые чистящие средства, а также вероятность образования отложений или застоя воды.
“Понятие ”использование на открытом воздухе» слишком широко для надежного выбора материалов. Защитная городская цепочка витрин и постоянно влажная прибрежная цепочка не создают одинаковых требований к коррозионной стойкости.
2. Выберите категорию для окружающей среды и функциональности.
Выбор марки нержавеющей стали следует производить после определения условий эксплуатации, а не до этого. Более высокое содержание легирующих элементов может улучшить устойчивость к некоторым видам локальной коррозии, но также изменяет стоимость, доступность, свойства при формовке и иногда механические характеристики.
Для условий эксплуатации с высоким риском или критически важных условий, выбор следует основывать на соответствующих данных о коррозии, стандартах или результатах испытаний. Не используйте PRE или PREN в качестве самостоятельной гарантии; это полезное сравнение сплавов, а не прогнозирование срока службы в полевых условиях.
3. Удалите скапливающиеся лужи и ненужные щели.
Проектируйте с учетом дренажа, очистки и доступа воздуха. По возможности избегайте незагерметизированных стыков и мест скопления грязи. Если щель невозможно удалить, оцените, следует ли ее загерметизировать, изолировать, сварить или изготовить из более прочного материала.
При проектировании цепных систем следует учитывать не только материал цепи, но и крюки, соединители, крепежные элементы и точки крепления. Один неподходящий компонент может привести к образованию ржавчины, гальванической коррозии или возникновению локальных проблем с обслуживанием.
4. Контроль процесса изготовления и состояния поверхности.
При резке, шлифовании, зачистке и хранении нержавеющей стали следует хранить отдельно от углеродистой стали. Используйте специальные или тщательно контролируемые инструменты. Удаляйте сварочный оксид и термоокрашивание, когда это требуется в процессе эксплуатации, и указывайте требуемую чистоту поверхности.
ASTM A380/A380M В документе описываются методы очистки, удаления окалины, травления и пассивации деталей и систем из нержавеющей стали. Требования к пассивации должны определять предполагаемый процесс и метод приемки; само слово “пассивированный” может быть слишком расплывчатым для закупки.
5. Согласовать требования к проверке и испытаниям.
В технической документации должны быть указаны образец, условия, метод, воздействие и критерии приемлемости. Общий запрос типа “устойчивость к солевому туману” или “отсутствие ржавчины” оставляет слишком много места для различных интерпретаций.
Испытание солевым туманом позволяет проверить соответствие согласованным требованиям или контролировать стабильность характеристик при условии, что материал, система защиты, образец и условия испытания остаются сопоставимыми. Однако его не следует использовать отдельно для ранжирования различных материалов или систем защиты от коррозии, и оно не позволяет предсказать фактический срок службы на открытом воздухе. Кроме того, готовая цепь имеет зоны контакта и возможные зоны сварки, которые ведут себя иначе, чем плоская испытательная панель.
6. Очистите изделие, не допуская повторного загрязнения.
Удаляйте соль, грязь и технологические отложения до того, как они начнут накапливаться. Используйте методы очистки, соответствующие типу поверхности и степени загрязнения. Смойте остатки и дайте воде стечь или высохнуть, если это возможно.
Не используйте обычную стальную вату, щетки из углеродистой стали или инструменты, уже загрязненные углеродистой сталью. При значительном образовании ржавчины, внедренных частиц железа, окалины или подозрении на точечную коррозию обращайтесь к квалифицированному специалисту по обработке нержавеющей стали или борьбе с коррозией. При использовании сильных кислот и травильных растворов необходимо соблюдать контролируемые правила техники безопасности, охраны окружающей среды и качества обработки поверхности.
Что следует указывать покупателям при выборе цепей и фурнитуры из нержавеющей стали?
При заказе цепей и фурнитуры “нержавеющая сталь” — это лишь отправная точка. В спецификации закупки также следует указать:
- марка нержавеющей стали или соответствующий стандарт материала;
- Условия эксплуатации и химические вещества;
- требуемые размеры и механические характеристики;
- Требования к сварке и качеству поверхности;
- требуется ли очистка, травление или пассивация;
- Соединительные материалы в крюках, звеньях, крепежных элементах и фитингах;
- Методы контроля и испытаний на коррозию;
- Критерии приемлемости для пятен, ямок, трещин и состояния поверхности;
- Меры контроля упаковки и хранения, предотвращающие загрязнение углеродистой стали и задержку влаги.
Если ваше приложение связано с блокчейном, прочтите следующее. Ржавеют ли цепи из нержавеющей стали? для более узкого обсуждения вопросов, связанных с воздействием на цепочку поставок и ее обслуживанием.
Часто задаваемые вопросы
Означает ли появление пятен от чая, что деталь утратила структурную прочность?
Не обязательно. Пятна от чая могут начинаться с поверхностного изменения цвета вокруг небольших ямок, особенно там, где на открытой нержавеющей стали остаются солевые отложения. Значимость зависит от глубины ямки, оставшейся площади, назначения изделия и того, активна ли коррозия. Осматривайте несущие детали, а не судите о них только по цвету.
Какие документы следует запросить, если при входном контроле обнаружена ржавчина?
Запросите идентификационные данные материала, записи о изготовлении и обработке сварных швов, записи об очистке или пассивации (если таковые указаны), фотографии с проверки, информацию об упаковке и согласованный отчет об испытаниях на коррозию, если таковой требовался. Эти записи помогают отделить проблему с материалом от загрязнения, повреждений в процессе обработки или хранения.
Может ли коррозия начаться во время транспортировки или хранения?
Да. Конденсация, скопившаяся влага, остатки соли, пыль из углеродистой стали и контакт с ржавой упаковкой или складским оборудованием могут оставлять пятна или повреждать деталь до установки. Необходимо обеспечить разделение материалов, сухую упаковку, дренаж или вентиляцию там, где это необходимо, а также входной контроль, позволяющий отличать удаляемые загрязнения от ямок.
Почему после чистки пятна ржавчины появляются снова?
Очистка может удалить видимые продукты коррозии, не удаляя при этом въевшееся железо, застрявшие хлориды или ямку, содержащую загрязнение. Если пятна появляются снова, следует исследовать источник и использовать подходящий метод очистки вместо многократной полировки видимого пятна.
Подтверждает ли сертификат на материал, что готовая деталь не будет подвергаться коррозии?
Нет. Сертификат на материал может помочь подтвердить заявленный класс сплава или состав, но он не доказывает пригодность изготовления, обработки сварных швов, очистки, упаковки, конструкции или условий эксплуатации. Для контроля коррозии эти параметры необходимо проверять отдельно.
Заключение
Для предотвращения коррозии нержавеющей стали необходимо, чтобы марка, конструкция, изготовление, очистка и план контроля соответствовали реальным условиям эксплуатации. В запросе предложений (RFQ) предоставьте поставщику информацию об условиях эксплуатации, требованиях к материалам и поверхности, механических характеристиках, методе испытаний и критериях приемки до начала производства.
Russian 
English 
Spanish 
Czech 
German