Что такое щелевая коррозия
Щелевая коррозия
Щелевая коррозия – усиленное разрушение в зазорах, щелях, трещинах. Является одним из видов электрохимической местной коррозии.
Чаще всего щелевая коррозия наблюдается в резьбовых, фланцевых соединениях, местах, где прокладочные материалы неплотно прилегают к поверхности металла. Этот вид разрушения протекает в любых средах, будь то вода, атмосфера либо грунт. Протекание щелевой коррозии в атмосферных условиях обуславливается скоплением и задержкой влаги в щелях и зазорах.
Особенностью протекания щелевой коррозии является наличие малого количества окислителя либо его полное отсутствие, т.к. в узких зазорах подход окисляющего элемента к стенкам затруднен. Со временем в щели скапливаются продукты коррозии, которые могут изменять значение рН электролита внутри зазора, оказывают влияние на протекание анодного и катодного процесса. Повышение рН электролита способствует разрушению защитных пленок, которые образуются внутри щели. Щели и зазоры на основной поверхности металла являются макропарами, так как металл снаружи щели является катодом, а внутри – анодом. Макроэлемент может возникнуть также в пределах одного зазора.
Процесс щелевой коррозии проходит с кислородной деполяризацией, но в некоторых случаях может проходить с водородной. При этом увеличивается ток коррозии.
Наиболее чувствительны к щелевой коррозии пассивирующиеся металлы и сплавы, такие, как алюминий и его сплавы, хромоникелевые, хромистые сплавы. В результате плохого доступа кислорода в щель, подкисления электролита, затруднениях в протекании катодного процесса существует вероятность перехода металла из пассивного состояния в активное.
Защита от щелевой коррозии:
См. также
Литература
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Щелевая коррозия» в других словарях:
щелевая коррозия — Ндп. щелевой эффект Усиление коррозии в щелях и зазорах между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионно инертным материалом. [ГОСТ 5272 68] Недопустимые, нерекомендуемые щелевой эффект Тематики… … Справочник технического переводчика
Щелевая коррозия — ускоренное локальное разрушение металла в небольших зазорах и щелях (глубиной от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров) судовых конструкций, имеющих болтовые и заклепочные соединения деталей внахлестку. Возникает в электролитах… … Морской словарь
Щелевая коррозия — 45. Щелевая коррозия Ндп. Щелевой эффект Усиление коррозии в щелях и зазорах между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионно инертным материалом Источник: ГОСТ 5272 68: Коррозия металлов. Термины… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Щелевая коррозия — Crevice corrosion Щелевая коррозия. Местная коррозия металлической поверхности в местах перехода толщин, сопряжения поверхностей, зазорах между металлом и другими материалами. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П.… … Словарь металлургических терминов
щелевая коррозия — plyšinė korozija statusas T sritis chemija apibrėžtis Metalų korozija siaurose angose ar tarpuose. atitikmenys: angl. crevice corrosion rus. щелевая коррозия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
ЩЕЛЕВАЯ КОРРОЗИЯ — ускоренное локальное разрушение металла в небольших зазорах и щелях (глубиной от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров) судовых конструкций, имеющих болтовые и заклепочные соединения деталей внахлестку. Возникает в электролитах… … Морской энциклопедический справочник
Коррозия щелевая — – усиление коррозии в щелях и зазорах между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионно инертным материалом. [ГОСТ 5272 68] Коррозия щелевая – коррозия, развивающаяся в узких щелях и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Коррозия — [corrosion] (от лат. corrosio разъедание) разрушенияе металлов и сплавов вследствие химического и электрохимического взаимодействия их с внешней средой. При этом металл или компоненты сплава переходят в ионное (окисленное) состояние. Наука о… … Энциклопедический словарь по металлургии
Коррозия металлов — Коррозия металлов, разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней (коррозионной) средой. В результате К. ежегодно теряется от 1 до 1,5% всего металла, накопленного и эксплуатируемого человечеством. В … Большая советская энциклопедия
Щелевая коррозия металла
Щелевая коррозия – распространенный вид повреждения металла. Если не остановить его и не предпринять меры, столкнетесь с потерей прочности изделия, полным разрушением.
Такой процесс относится к категории электрохимических. Особенность понятна уже из названия – коррозия начинает развиваться в многочисленных щелях и трещинах на металлических предметах. Часто страдают также зазоры и места соединения нескольких изделий друг с другом.
Потому коррозийный процесс часто начинает протекать на фланцах, запорной арматуре, болтах с резьбой и в других местах.
Особенность такого процесса – универсальность. Повреждения развиваются на открытом воздухе при контакте с атмосферой, а также в газовой среде или при намокании. Некоторые внешние факторы, такие, как постоянный контакт с морской водой, применение в грунте или при высоком уровне относительной атмосферной влажности, только усугубляют ситуацию.
Как протекает процесс
Щелевая коррозия металла относится к сложным процессам, которые протекают в разных средах. Среди особенностей то, что она возникает и развивается, даже если нет основного окислителя – кислорода.
Наблюдается разрастание коррозийных процессов в среде с высоким уровнем кислотности, а также при контактах с электролитами.
Само окисление достаточно слабо выражено. Причина в том, что во многих местах сам доступ окислителя затруднен. Пример – резьбовые соединения.
Но даже в таких условиях происходит постепенное накопление коррозионных продуктов в зазорах, щелях и других участках. Это запускает процесс гидролиза. Меняется кислотность электролита, возникают катодные и анодные процессы.
В процессе в качестве катодного деполяризатора выступает окислитель, потому из-за его малого притока процесс тормозится. Анодный же ускоряется и протекает намного легче. Критическим становится значительное снижение уровня рН у электролита.
Из-за этого не появляются оксидные пленки, в обычных ситуациях выступающие в качестве средства защиты. Формируется макропара из катода и анода – внутреннего и внешнего металла в месте соединения.
Значительную роль также играет и поляризуемость. Чаще всего процесс протекает с водородной деполяризацией.
В зависимости от типа металла или сплава степень его подверженности коррозии сильно изменяется. Если материал относится к пассивирующемуся типу, вы используете алюминий, сплавы с высоким содержанием хрома и никеля, риск развития ржавения сильно увеличивается.
Факторы, влияющие на ускорение протекания процесса
На разных деталях коррозия развивается неравномерно. Меняется скорость, а также общая затрагиваемая площадь. Есть 3 фактора, которые влияют на общие показатели:
Спрогнозировать, насколько быстро будет протекать процесс и какую область детали он затронет сложно. Так наблюдается даже щелевая коррозия нержавеющих сталей, связанная как с их составом, так и областью использования, интенсивностью.
Потому на первый план выходит способность формирования полноценной защиты от коррозии с использованием современных методов.
Как уменьшить риск развития щелевой коррозии
Чтобы опасность коррозийного поражения стала намного ниже, позаботьтесь об использовании нескольких стандартных средств.
Методы борьбы с щелевой коррозией:
Обеспечиваем эффективную защиту металлических изделий методом оцинковки
Мы используем один из наиболее зарекомендовавших себя методов защиты металлов от поражения – с использованием цинкования.
Оно позволяет создать на поверхности металла специальный слой, который не допускает контакта с агрессивной средой и запуск электрохимического процесса.
Мы работаем с 2007 года, успели отладить технологию и выстроить сотрудничество со многими постоянными заказчиками.
У компании есть несколько важных преимуществ:
Чтобы получить подробную консультацию по всем особенностям процесса, оставьте заявку на сайте или звоните нам. Работаем с разными типами металла, предоставляем большой набор дополнительных услуг.
Щелевая коррозия
Щелевая коррозия – один из видов местной электрохимической коррозии металла. Щелевая коррозия подразумевает усиленное коррозионное разрушение в щелях, трещинах, зазорах (фланцевые, резьбовые соединения, места неплотного соединения металла с резиновыми или другими прокладочными материалами и т.д.). Щелевая коррозия может протекать как в атмосфере воздуха или газовой смеси, так и в условиях смачивания электролитом (морская вода). В морской атмосфере наблюдается в щелях и зазорах между металлом (трубопровода, днища корабля или любой другой конструкции, омываемой водой) и обрастающими организмами (водоросли, полипы, различные микроорганизмы). При атмосферной щелевой коррозии в щелях, зазорах постоянно скапливается и задерживается влага, что обуславливает ее протекание.
Щелевая коррозия была объектом изучения многих исследователей, например, И.Л. Розенфельда, И.К. Маршакова, Эванса, Миерса, И.Б. Улановского.
Протекание щелевой коррозии
Этот вид коррозионного разрушения может наблюдаться в растворах, не содержащих окислитель (кислород), электролитах с повышенной кислотностью.
Щелевая коррозия протекает в условиях малого количества окислителя, т.к. его подход к стенкам узкой щели затруднен. Постепенно внутри щели или зазора скапливаются продукты коррозии. За счет их гидролиза возможно изменение рН электролита внутри зазора, а также кинетики катодного, анодного процессов.
Окислитель является катодным деполяризатором, а трудности его подвода к металлу щели затормаживают протекание катодного процесса (при этом увеличивается его поляризуемость). Анодный процесс протекает быстрее, легче, а его поляризуемость уменьшается. Уменьшение рН электролита приводит к затруднению образования защитных оксидных пленок на металле внутри зазора и облегчению ионизации металла. Металл внутри щели является анодом, а металл внешней поверхности – катодом. Работа этой макропары усиливается.
При сильном уменьшении поляризуемости анодного процесса велика вероятность того, что дальнейший процесс щелевой коррозии пойдет с водородной деполяризацией, а это увеличивает ток коррозии.
Самыми чувствительными к щелевой коррозии считаются пассивирующиеся металлы, сплавы. Это связано с их возможной активацией в зазоре. К таким относится алюминий, его сплавы, хромистые, хромоникелевые сплавы.
Из-за подкисления электролита внутри щели, плохого доступа окислителя, малой эффективности катодного процесса, который поддерживает пассивное состояние металлов, возможна активация поверхности пассивного металла.
При щелевой коррозии роль омического фактора обычно маленькая, в зазорах средней глубины система может быть полностью заполяризована.
Интересным фактом является то, что в одной щели может возникнуть макроэлемент. В ее вершине и середине скапливается большое количество продуктов коррозии – они будут являться анодом, а края (места с более свободным подводом окислителя к поверхности) будут играть роль катода.
Методы защиты от щелевой коррозии металлов
В практике защиты конструкций от щелевой коррозии существует пять основных методов.
1) Рациональное конструирование более предотвращает возникновение коррозионного разрушения, чем защищает металл. Оно предусматривает при проектировании размещать соединения, зазоры так, чтобы исключить попадание и застой влаги (агрессивной среды).
Желательно вообще избегать зазоров и щелей. Например, вместо стыковых соединений использовать сварные, т.к., с точки зрения защиты металлов от щелевой коррозии, они имеют значительные преимущества над нахлесточными. Заклепочные и болтовые соединения также желательно заменять сварными. Если же избежать образования щелей и зазоров никак нельзя, то сама конструкция должна быть так спроектирована, чтоб влага не задерживалась в зазорах. Желательно избегать острых углов, ниш и т.п. (мест, где будет задерживаться и конденсироваться влага). Если поверхность металла все же в каких-либо местах образует небольшие щели, то необходимо исключить контакт этого зазора с пористыми материалами (древесина, асбест и т.п.), которые впитывают и удерживают в себе влагу.
2) Использование материалов мало или вообще не склонных к щелевой коррозии. К ним относятся стали марки Х18Н12МЗТ (хромоникелевая сталь, содержащая молибден), Х28 (высокохромистая). Еще титан, его сплавы обладают хорошей стойкостью к данному виду коррозионного разрушения.
3) Уплотнение щелей и зазоров. Один из основных методов защиты от щелевой коррозии. В уже «забитые» щели влага не попадает. В качестве уплотнителей используют различные виды полимерных материалов, смазки, резины, которые заполняют щели, а также исключают появление зазоров.
При выборе уплотнителя необходимо обращать внимание на взаимодействие основного металла и уплотняющего материала. Перспективным вариантом считается полиэтилен, фторопласты (при этом температура не должна превышать 250°С). Не желательно, чтоб в состав уплотнителя входил асбест, т.к. данный материал может усилить местную коррозию. К выбору уплотнителя необходимо подходить со всей серьезностью. При этом обязательно нужно учитывать его плотность, прочность, эластичность, устойчивость к воздействию щелочей, растворителей, кислот, растворов солей и т.п. Также уплотняющий материал не должен в процессе эксплуатации выделять вредные вещества и оказывать негативное влияние на защищаемый металл. Например, под прокладками из неопрена сталь иногда разрушается, происходит коррозионное растрескивание. Это связывают с хлоридами, которые входят в состав неопрена. Они постепенно выделяются, оказывая негативное влияние на сталь.
В качестве уплотнителя очень часто применяются резины. При температуре 65 °С резину можно использовать в контакте с серной кислотой, концентрация которой не превышает 50%, а фосфорной – 95%. В щелочах и концентрированной соляной кислоте обычные резины достаточно устойчивы при данной температуре. Если уплотнитель на основе бутилкаучука – он более устойчив.
4) Электрохимическая защита. Для титана и хромоникелевых сплавов применяют анодную защиту, а чугуна и углеродистых сталей – катодную.
5) Ингибирование. Применяют различные смеси ингибиторов, анодные или катодные, а также смешанные ингибиторы больших концентраций.
Это связано с тем, что в зазорах подход ингибитора к поверхности металла часто бывает затруднен, поэтому концентрации, которой достаточно для предотвращения равномерной коррозии, в условиях щели недостаточно.
Очень хорошо проявила себя в зазорах и щелях смесь ингибиторов 0,75 г/л Na2HPO3 + 10 мг/л K2Cr2O7.
Если поверхность металла нагревается (передает повышенную температуру), то на нем часто отлагается смесь продуктов коррозии, солей и разного рода загрязнений. Эта масса еще называется шламом. Металл достаточно прочно сцепляется с образующимся шламом, но коррозионная среда все равно проникает к его поверхности. Данную ситуацию также можно расценивать как коррозию в щелях и зазорах, т.к. условия развития коррозионных процессов практически идентичны.
Чаще всего применяется несколько видов защиты одновременно.
Щелевая коррозия нержавеющих сталей – в чем суть и как с ней бороться?
Щелевая коррозия: понятие и условия возникновения
Щелевая коррозия может возникнуть:
Экранирующее действие внешнего тела может быть:
Расщелина коррозии протекает очень быстро, когда продукты коррозии, создаваемые внутри пещер, распространяются наружу. В этой ситуации они диспергируются в жидкости и осаждаются на поверхности материала в непосредственной близости, вызывая экранирующее действие вторичного типа («закрытая ячейка»). В частности, может случиться так, что после снижения содержания кислорода происходит увеличение щелочности, что вызывает осаждение солей (например, ферритных солей), которые распространяются вблизи области катода (за пределами зазора). Последний процесс может быть диагностическим элементом катодного процесса, который определяет весь процесс коррозии.
Механизм коррозии обычно развивается в нейтральной среде с пусковым механизмом, вызванным дифференциальными условиями аэрации между наружной поверхностью и внутренним промежутком. В этом состоянии в промежуточной области концентрация кислорода ниже, ионы в растворе (например, хлориды) в больших процентах реагируют с внутренней поверхностью, способствуя растворению металла, в то время как во внешних областях концентрация кислорода настолько высока, что способствует пассивации условий. После запуска процесс коррозии является самостимулирующим и развивается по модели «окклюзионная клетка».
Этот тип процесса обычно наблюдается на стенках котлов, и его очень часто принимают за ямки. На самом деле щелевая коррозия менее проникающая, и можно наблюдать, что вблизи области, подверженной коррозии, образуются продукты коррозии, которые окружают коррозионную зону, в то время как снаружи они образуют покрытые участки слоев защитного магнетита. Накопление продуктов коррозии практически полностью охватывает каверну, ограничивая зону жесткого электрохимического обмена, в которой определяется высокое содержание ионов и низкое содержание кислорода. В этой ситуации коррозия имеет большую интенсивность и является самостимулирующей.
Факторы, стимулирующие появление щелевой коррозии
К таким факторам относятся:
Проводимость – определяет размер каверн, которые образуются вблизи разрыва: чем выше проводимость, тем больше размер каверн, потому что процесс коррозии может использовать более широкие катодные зоны. В дополнение к проводимости, процесс коррозии включает в себя явления переноса, которые способствуют проникновению ионов внутрь междоузлия и подвержены самостимуляции и растворению металла. В отличие от точечной коррозии, в которой от размера ямы зависит определение этого вида коррозии, простое наличие зазора является необходимым и достаточным условием для установления самостимулирующего механизма «закупоренной клетки».
Температура – повышение температуры способствует кинетике образования продуктов коррозии, а сложность теплообмена создает легкие триггерные точки. Температура является важным параметром в теплообменниках, где известковые отложения, которые образуются на поверхности, вызывают локальный перегрев, помогающий вызвать этот тип коррозии.
Перемешивание – перемешивание раствора играет различную роль в зависимости от условий коррозии и геометрии зазора. Если зазор имеет такую геометрию, что перемешивание раствора способствует диффузии кислорода в зазоре, то механизм перемешивания имеет положительную сторону в коррозионной стойкости щели. Если вместо этого перемешивание раствора способствует реакции катода с кислородом, то этот фактор имеет отрицательный аспект в щелевой коррозионной стойкости.
pH и агрессивные ионы – как и в случае точечной коррозии, снижение pH и увеличение концентрации ионов способствует развитию этой формы коррозии.
Если pH становится очень низким (кислотный диапазон), катодным процессом является выделение водорода. Таким образом, на начальном этапе решение действует постоянно как внутри, так и снаружи зазора. С течением времени может возникнуть разрыв между внутренней скоростью коррозии, вблизи зазора и снаружи. Эта дифференциация скорости становится явной при попытке соединить два разных благородных металла. В этом случае также установлен процесс гальванической коррозии, который благодаря синергетическому действию усиливает щелевую коррозию.
Профилактика щелевой коррозии
Методы предотвращения этого типа коррозии могут быть следующими:
Виды коррозии нержавеющей стали
Щелевая коррозия нержавеющих сталей.
Щелевая коррозия – это второй по распространенности вид повреждения нержавеющих сталей после точечной коррозии.
Щелевая коррозия возникает в тех местах, где между стальным изделием и другим предметом образуется небольшой зазор. В роли этого второго предмета обычно выступает изолирующий материал: уплотнитель или резиновая прокладка, хотя это может быть и металлический предмет. Геометрия зазора – решающий фактор начала развития щелевой коррозии. Зазор должен быть достаточно большим для проникновения химически агрессивной жидкости, но не настолько большим, чтобы материал мог вымываться из зазора течением или конвекцией жидкости.
Механизм образования щелевой коррозии хорошо известен. Первая стадия – это накопление в зазоре агрессивных ионов (таких как хлорид-ионы) и вытеснение кислорода из раствора внутри зазора. Это приводит к формированию анода в зазоре, а материал вне зазора становится катодом. Коррозия образуется в зазоре по двум причинам: во-первых, пассивная пленка разрушается из-за вытеснения кислорода, во-вторых, коррозионные реакции в анодной зоне вызывают изменение кислотности среды (со временем кислотность в зазоре возрастает).
Правильное проектирование – один из лучших способов избежать щелевой коррозии. Выбор материалов сравним с ним по важности. Щелевая коррозия наиболее интенсивна в кислотных условиях, в хлоридсодержащих нетекучих средах. Катодная защита может снизить уровень как точечной, так и щелевой коррозии, повышая щелочность анодного участка. Повышение текучести среды также уменьшит последствия обеих форм местной коррозии.
Другие пассивные материалы, такие как алюминий и его сплавы, чувствительны и к точечной, и к щелевой коррозии. Точечная и щелевая коррозия алюминия возникает аналогично коррозии нержавеющей стали.
Точечная коррозия
Точечная коррозия – это вид крайне узко локализованной коррозии, приводящей к образованию небольших отверстий в металле. Движущей силой точечной коррозии служит недостаток кислорода в небольшой области. Эта зона становится анодной, в то время как зона избытка кислорода становится катодной, вызывая узко локализованную гальваническую коррозию. Коррозия этого типа имеет свойство проникать в глубь металла. Ограниченная диффузия ионов сохраняет местный недостаток кислорода. Этот вид коррозии весьма коварен, поскольку он не причиняет значительного вреда поверхности металла, при этом глубоко повреждая его структуру. Питтинги на поверхности металла зачастую скрыты продуктами коррозии.
Развитие питтинга начинается с небольшого поверхностного дефекта: царапины, местного изменения состава или повреждения защитного покрытия. Полированные поверхности демонстрируют более высокую устойчивость к точечной коррозии, если полирование было выполнено правильно. Некачественная полировка может ускорить развитие коррозии.
Точечной коррозии обычно более всего подвержены те сплавы, коррозионная устойчивость которых обеспечивается поверхностным слоем: нержавеющие стали, никелевые сплавы, алюминиевые сплавы. Металлы же, подверженные равномерной коррозии, обычно не страдают от точечной коррозии. Например, обыкновенная углеродистая сталь в морской воде будет равномерно разрушаться под действием коррозии, в то время как на нержавеющей стали будут возникать питтинги. Добавление около 2% молибдена повышает стойкость нержавеющих сталей к точечной коррозии. Присутствие хлоридов (например, в морской воде) значительно повышает образование и рост питтингов через автокаталитический процесс. Стоячая вода также способствует точечной коррозии.
Точечная коррозия является самым распространенным видом коррозийного разрушения нержавеющей стали, приводящий к образованию отверстий в баках, резервуарах и стенках труб. Она встречается в виде небольших в диаметре, но глубоких полостей (питтингов). Их диаметр обычно не превышает 1 мм, но проникновение в глубину металла может быть велико.
В коррозионной реакции в роли анодов выступают питтинги, катодом служит остальная поверхность. Старт образованию питтинга дает повреждение защитной оксидной пленки (пассивного слоя) на поверхности стали. Обычно эти повреждения представляют собой включения в сталь посторонних примесей, таких как сера. Посторонние включения могут приводить к местной нехватке легирующих элементов, тем самым нарушая равномерность защитного оксидного слоя.
Благоприятные условия для точечной коррозии – это умеренно высокая температура, высокая концентрация хлорид-ионов и прочих галогенидов (фторидов, бромидов, йодидов). Кислотные среды также способствуют развитию питтингов, которые сами по себе кислотны.
Кислотность внутри питтинга – это та причина, по которой они, однажды образовавшись, продолжают расти вглубь.
Числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (PREN)
Числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (RREN) – это полезный справочный показатель, отражающий склонность определенных нержавеющих сталей к образованию питтингов. Его следует использовать только в качестве ориентира, а не как гарантированный способ предсказания коррозионной устойчивости в любых обстоятельствах. Было обнаружено, что сплавы, имеющие высокую концентрацию азота (N), хрома (Cr) и молибдена (Mo), демонстрируют высокую устойчивость к точечной коррозии. Сравнительная эффективность сочетания этих элементов выражается следующей формулой:
PREN = (%Cr) + (3.3 x %Mo) + (16 x %N)
(обращаем внимание, что в некоторых вариантах используется 32 x %N)
Чем выше значение показателя PREN, тем выше устойчивость к точечной коррозии.
Типичные значения показателя PREN таковы:
PREN
Пассивирование нержавеющей стали.
Для условий, где риск возникновения точечной коррозии является критичным фактором, общепринятой практикой для придания большей равномерности поверхности металла служит пассивирование.
Оно выполняется путем нанесения на поверхность окислителей, которые растворяют железо, но не оксиды легирующих элементов. Стандарт ASTM A967-1 в качестве простого и относительно безопасного способа предлагает применять 8%-ную лимонную кислоту в течение 3 часов при комнатной температуре. Пассивирование проходит быстрее при использовании 20%-ной азотной кислоты в течение 30 минут при 55°С.Для улучшения процесса пассивации к азотной кислоте также может быть добавлен 2%-ный дихромат натрия, но это значительно снижает безопасность. Для пассивации нержавеющей стали также может быть использована фтороводородная кислота, но этот процесс очень опасен. В фармацевтической индустрии для пассивации иногда используется особо чистый раствор фосфорной кислоты. В кислотах, используемых для пассивирования, должны практически отсутствовать хлорид- или фторид-ионы, иначе может возникнуть точечная коррозия стали.
Скорость процесса пассивации с использованием как азотной, так и лимонной кислоты можно повысить путем увеличения температуры. Пассивация может длиться от нескольких минут до нескольких дней в зависимости от марки обрабатываемой стали.
Стандарты ASTM – это лишь общие рекомендации. Химикаты, условия и время воздействия должны подбираться в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации, включая характер коррозионной среды.
Проверка эффективности пассивирования может быть электрохимической, с использованием кривых поляризации и карты потенциалов, или химической, путем проведения анализа на сульфаты меди либо ферроцианиды. Электрохимические методы более совершенны, они выигрывают в точности и предоставляют больше информации.
Там, где положительный участок кривой вертикален или близок к вертикали, находится пассивная область, т.е. на поверхности присутствует высокопрочная тонкая пленка хрома. Диапазон напряжений, в котором пленка остается стабильной, является показателем ее качества.
Сенсибилизация нержавеющих сталей и коррозия сварных швов
Сенсибилизация нержавеющей стали – это вид межкристаллитной (межзеренной) коррозии, который приводит к выпадению кристаллов стали с поверхности металла, как показано на фото выше. Если это явление происходит в зоне сварного соединения, его часто называют коррозией сварного шва. Если сенсибилизация происходит в пределах узкой полосы, это называется ножевой коррозией: в прошлом нагретая область лезвия стального ножа вблизи рукоятки имела свойство терять кристаллы, оставляя чернеющие выемки. Нержавеющая сталь 316 может сенсибилизироваться при нагревании до температур в диапазоне 480-900°С. При более высоких температурах сенсибилизация может начаться по прошествии всего лишь 3-х минут. Если температура ниже, потребуется более часа.
Сенсибилизация вызывает коррозию, так как межзеренные границы теряют хром из-за образования интерметаллических карбидов. Шесть атомов углерода изымают из сплава 23 атома хрома. Это может привести к снижению местного содержания хрома с 18 до 12%. Когда сенсибилизированная нержавеющая сталь встречается с агрессивной средой, центр кристалла становится катодом, а межзеренная граница – очень активным местным анодом. Начальный период развития процесса может затянуться, поскольку разрушение поверхностных кристаллов занимает длительное время. Тем не менее, когда межзеренные связи ослабевают, кристаллы выпадают с поверхности и оставляют черноватые ямки.
Контактная коррозия
Пассивная поверхность нержавеющей стали постоянно преобразуется. Если сталь вступает в контакт с углеродистой или ферритной сталью, частицы могут остаться на поверхности и образовать местные аноды. Образующаяся в результате коррозия выглядит некрасиво. Контакта между этими типами металлов следует избегать. Нужно применять отдельные инструменты для разных типов материалов; рабочие зоны должны быть разделены.
Коррозия и поверхностная обработка нержавеющей стали
Существует много способов обработки поверхности изделий из нержавеющей стали. На фотографии выше показана фрезерованная поверхность. Также распространены зачищенные, отшлифованные и полированные поверхности. Обычно выбор способа поверхностной обработки нержавеющей стали основан на внешних предпочтениях архитекторов или конструкторов, но следует также принимать в расчет соображения коррозионной стойкости. В целом, чем более гладкая поверхность стали, тем устойчивей она к коррозии и появлению пятен ржавчины. Шероховатые поверхности склонны к возникновению точечной коррозии в тех условиях, где более гладкие поверхности проявили бы устойчивость. Шероховатые поверхности накапливают загрязнения и требуют большего ухода. Такие марки стали, как 304 или 316, лишь в малой степени устойчивы к образованию пятен ржавчины при использовании в морских условиях или в пищевой промышленности и определенно уязвимы, если изделия имеют шероховатую поверхность.
Уход за нержавеющей сталью.
Если нержавеющая сталь должна сохранять хороший внешний вид, не стоит полагать, что она может обходиться без ухода. В городской среде или в морских условиях для поддержания достойного облика требуется регулярное мытье теплой водой с содержанием ПАВ. Обычно интервал между чистками составляет порядка полугода, однако в суровом климате может потребоваться более регулярное мытье. Следует строго избегать очистителей, содержащих такие активные ингредиенты, как хлориды или аммиак. При обнаружении на поверхности стали пятен или ямок следует удалить пятна жесткой губкой. С момента появления питтингов потребуется более регулярный уход. С методами очистки нержавеющей стали вы можете ознакомиться в этой статье.
Коррозия нержавейки на строительных объектах
Нержавеющая сталь часто используется с наружной стороны современных зданий, поскольку она привлекательно выглядит и проста в уходе. Коррозия, подобная изображенной на фотографии выше, может иметь место в случае, если нержавеющая сталь в процессе строительства вступала в контакт с агрессивными средами или ферритной сталью. Поверхностные пятна такого рода могут легко возникнуть при несоблюдении режима ухода, если здание располагается в прибрежной(морской) или промышленной зоне. Стали 304 и 316 в таких условиях требуют регулярного ухода.
Коррозия кухонного оборудования из нержавеющей стали
Кухонные поверхности из нержавеющей стали могут быстро корродировать, если оборудование поступило в некачественном состоянии.
Справа продемонстрирован крайний случай точечной коррозии: хлоросодержащий очиститель вызвал коррозию раковины. Более мягкие формы этого вида коррозии возникают, когда в контакт с нержавеющей сталью вступает неверно выбранный очиститель или отбеливатель.
Коррозия изделий из нержавеющей стали в фармацевтической промышленности
Многие фармацевтические фабрики работают с соляными растворами и используют нержавеющую сталь 316L. Обычно нержавеющая сталь хорошо справляется с такими условиями, но если соединения кромок остаются в контакте с соляным раствором, может возникнуть щелевая коррозия, как показано на фотографии.
При стерилизации паром поверхность нержавеющей стали может покрываться рыжеватыми пятнами. Применяемая в фармацевтической промышленности нержавеющая сталь, также может подвергаться точечной коррозии, если технологическая жидкая среда недостаточно текучая. Нетекучие растворы также могут вызывать коррозию шаровых и поворотных клапанов из нержавеющей стали. Дезинфицирующие пары, такие как пары надуксусной кислоты, также могут приводить к поражению нержавеющих сталей. Там, где используются регулируемые насосы, нержавеющая сталь может подвергаться коррозии под воздействием блуждающих токов.
Коррозия нержавеющих сталей в пищевой промышленности
На этой фотографии видна коррозия стального распылителя из молочного цеха, начавшаяся на внутренней стороне и вышедшая наружу. Молочные и прочие продукты часто содержат соль. Если они долго находятся в контакте с нержавеющей сталью, может возникнуть коррозия.
Конвейеры в пищевой промышленности, подобные изображенному на фотографии, могут быстро корродировать, если состояние поверхности неудовлетворительно. Поверхность этого конвейера подвергалась дробеструйной обработке. Зачищенные поверхности на том же предприятии оставались в хорошем состоянии. В мясной промышленности крайне важна стерильность, поэтому зачастую необходимо использовать хлоридсодержащие очистители. После обработки их нужно тщательно удалять с поверхности.
Коррозия нержавеющей стали в бассейнах
Поручни из нержавеющей стали часто встречаются в бассейнах и в целом устойчивы к коррозии, которую могут вызвать применяемые в бассейнах химикаты. Коррозия, показанная на фотографии выше, возникла из-за неверного выбора средства для мытья полов. Изделия из нержавеющей стали, специально предназначенные для использования в бассейнах, требуют регулярной чистки и мытья.
Источник