В каких обстоятельствах нержавеющая сталь может ржаветь?

В представлении многих людей "нержавеющая сталь" кажется синонимом "никогда не ржавеет", но это не так. Хотя stainless Steel имеет более высокую устойчивость к коррозии, чем обычная сталь, она всё равно может ржаветь при определённых условиях. В каких же случаях нержавеющая сталь может ржаветь? Какие факторы могут вызвать коррозию нержавеющей стали? Надеюсь, вы найдёте ответ после прочтения этой статьи.

Что такое нержавеющая сталь?

Stainless Steel является крупным типом сплавов стали, содержащих хром (Cr). Её основная особенность заключается в способности образовывать на поверхности стали плотную оксидную плёнку, богатую хромом. Эта плёнка обладает функцией самовосстановления и может эффективно препятствовать продвижению окислительной реакции, обеспечивая хорошую коррозионную стойкость. В зависимости от металлографической структуры и назначения, нержавеющая сталь может быть разделена на аустенитную, ферритную, мартенситную, двухфазную нержавеющую сталь и нержавеющую сталь с осадковым упрочнением.

Сопротивление коррозии: Почему нержавеющая сталь лучше обычной стали

Основная причина, по которой нержавеющая сталь обладает лучшей сопротивляемостью коррозии, чем обычная сталь, заключается в её уникальном составе сплава и самовосстанавливающем механизме поверхностной пассивирующей плёнки. Обычная углеродистая сталь состоит в основном из железа. Как только она попадает во влажную или содержащую кислород среду, она легко окисляется и образует красно-коричневый ржавчину. Как только начинает образовываться ржавчина, она продолжает распространяться, в конечном итоге ослабляя конструкцию стали. Нержавеющая сталь, с другой стороны, содержит как минимум 10,5% хрома (Cr) в своём сплаве. Этот элемент имеет сильное сродство к кислороду и может быстро образовывать плотную, устойчивую и высокоадгезивную пленку оксида хрома (также известную как "пассивирующая плёнка") на поверхности материала. Хотя эта пассивирующая плёнка толщиной всего несколько нанометров, она эффективно изолирует кислород воздуха и влагу от прямого контакта с металлическим телом, предотвращая дальнейшие окислительные реакции. Более того, если эта пассивирующая плёнка повреждается локально, например, при царапине или загрязнении, она может автоматически восстанавливаться в присутствии кислорода. Этой способностью самоисцеления не обладает обычная сталь.

В отличие от этого, обычная сталь не обладает такими сплавами защиты, и оксидный слой на поверхности рыхлый и легко отслаивается, что не может эффективно предотвращать процесс коррозии. Следовательно, нержавеющая сталь значительно превосходит обычную сталь в способности противостоять ржавчине, особенно в сложных условиях, таких как океан, химическая промышленность, высокая влажность и высокая температура, показывая более стабильные и долговечные характеристики.

5 факторов ржавчины и коррозии нержавеющей стали

В определенных специфических средах или условиях нержавеющая сталь всё же может иметь ржавые пятна. Обычно, когда следующие факторы существуют или появляются одновременно, сопротивляемость ржавчине у нержавеющей стали снижается, что приводит к появлению ржавчины:

Хлорид-ион

Ион хлорида (Cl⁻) является чрезвычайно опасной коррозионной средой для нержавеющей стали. Особенно в морских условиях, промышленных растворах или моющих средствах, содержащих хлориды, ионы хлорида могут разрушить пассивирующую плёнку на поверхности нержавеющей стали, вызывая локальную точечную коррозию. Как только эта точечная коррозия образуется, скорость коррозии будет крайне высокой и практически невозможноу контролируемой. Например, нержавеющие стальные перила и декоративные элементы, используемые поблизости от моря, даже если выбран материал 304, часто появляются ржавые пятна в течение короткого периода времени. Если не использовать нержавеющую сталь 316 или более высокого класса с устойчивостью к хлору, невозможно гарантировать отсутствие ржавчины в долгосрочной перспективе.

Кислотные и щелочные среды

Несмотря на то, что нержавеющая сталь может сопротивляться большинству слабых кислот и щелочей, она также подвержена коррозии в сильнокислотных и сильощелочных средах, таких как высококонцентрированные вещества, например серная кислота, соляная кислота и гидроксид натрия. Большая часть этого типа коррозии является равномерной коррозией или точечной.

Среда высокой температуры и влажности

Высокая температура увеличивает скорость химических реакций. В условиях повышенной влажности высокая температура ускоряет окислительные реакции и снижает стабильность пассивирующей плёнки, что приводит к ускорению коррозии нержавеющей стали. Это особенно заметно в некоторых промышленных высокотемпературных устройствах.

Коррозия зоны термического влияния в области сварки

Высокие температуры, возникающие во время сварки, могут привести к образованию крупнозернистой структуры и выпадению карбидов в зоне сварочных швов и термически поврежденных областях нержавеющей стали, что приводит к формированию "области бедной хромом" и потере способности пассивации в области сварки. Это явление называется "межкристаллитной коррозией". Если не применяется подходящий процесс сварки или не выполняется последующая твердофазная обработка, ржавчина может легко появиться около шва, что влияет на общую прочность конструкции.

Царапины на поверхности или примеси налипания

Сопротивляемость коррозии нержавеющей стали зависит от целостности пассивирующей поверхности. Если поверхность повреждена царапинами или ударами во время транспортировки, установки или использования, что приводит к разрушению пассивирующей пленки, водяной пар и кислород из воздуха могут напрямую контактировать с металлической матрицей, вызывая ржавчину. При этом, если некоторые загрязнения, такие как стружка, пыль, песчинки и т.д., оставшиеся после строительного процесса, не будут своевременно удалены, они также могут вызвать "электрохимическую коррозию" под действием влаги, что приведет к появлению ржавых пятен.

Какие бывают типы коррозии нержавеющей стали?

Равномерная коррозия: Это самый распространенный тип коррозии. Металлическая поверхность равномерно атакуется, общий блеск теряется, а толщина уменьшается.

Точечная коррозия: Язвистая коррозия — это форма локальной коррозии. Поверхность выглядит целой, но на самом деле она пронизана отверстиями. Часто происходит в средах, содержащих хлор.

Коррозия в зазорах: Происходит в зазорах или местах соединения, что часто встречается в болтовых соединениях, фланцах, сварных швах и т.д. Из-за плохой вентиляции внутри зазора локальное решение становится более кислым, вызывая коррозию.

Коррозионное растрескивание под напряжением: Трещины возникают под воздействием комбинации специфических коррозионных сред и растягивающего напряжения, что в конечном итоге приводит к разрушению материала. Часто наблюдается в теплообменниках, сосудах под давлением и т.д.

Межкристаллитная коррозия: Коррозия между зернами, особенно во время сварки или термической обработки, является распространенной проблемой для аустенитной нержавеющей стали после нагревания в диапазоне температур сенсибилизации.

Электрохимическая коррозия: Когда нержавеющая сталь соприкасается с другими металлами и присутствуют электролиты, образуется гальванический элемент, что приводит к коррозии.

Как предотвратить ржавчину и коррозию нержавеющей стали

• Выберите правильный материал: Выберите подходящий тип нержавеющей стали в зависимости от условий использования. Например, рекомендуется использовать сталь 316 или более высокую марку в морской среде, избегая использования 304 в высокохлорированной среде.  
• Обработка поверхности: Используйте пескоструйную обработку, химическую очистку, пассивирование, полировку, электрохимическую полировку и другие методы для удаления поверхностных примесей и повышения стабильности пассивирующей пленки.
• Разумное проектирование конструкции: Старайтесь избегать мертвых углов и зазоров, чтобы облегчить очистку и вентиляцию, и снизить вероятность возникновения щелочной коррозии.
• Регулярная очистка и обслуживание: Регулярно очищайте поверхность от загрязнений с помощью чистой воды или специальных моющих средств, чтобы избежать прилипания металлических частиц, масел, соли и т.д.
• Контролируйте условия использования: по возможности контролируйте значение pH, содержание хлора, температуру и влажность условий использования, а также поддерживайте хорошую вентиляцию.

Часто задаваемые вопросы:

1. Почему нержавеющая сталь 304 тоже ржавеет?

Несмотря на то, что у нержавеющей стали 304 хорошая коррозионная стойкость, её пассивирующая плёнка легко разрушается в среде с высокой концентрацией ионов хлора (например, у моря, в местах использования отбеливателя и т.д.), что приводит к точечной или щелевой коррозии.

2. На поверхности нержавеющей стали появились жёлтые или коричневые пятна. Это ржавчина?

Обычно это ржавчина, вызванная поверхностными загрязнениями, такими как порошок оксида железа, остатки обработки и т.д. Вы можете использовать моющее средство для нержавеющей стали, чтобы удалить его и проверить, есть ли признаки коррозии.

3. Почему нержавеющая сталь подвержена ржавчине после сварки?

Процесс сварки изменяет металлографическую структуру материала. Если последующая химическая очистка и пассивация или обработка зоны сварки не выполняются, то весьма вероятно возникновение межкристаллитной коррозии или коррозии под напряжением.

4. Можно ли использовать нержавеющую сталь вблизи моря или бассейна длительное время?

Да, но необходимо использовать высокоалloyную нержавеющую сталь, такую как 316, 2205 или супернержавеющую сталь, и усилить ежедневное обслуживание, а также разработать антикоррозийные меры.

5. Как определить, корroдировала ли нержавеющая сталь?

Ржавчина, видимая невооруженным глазом, изменение цвета поверхности, шероховатость или тест на потенциал поверхности, испытание скорости коррозии нержавеющей стали могут определить, началась ли коррозия.

HNJBL — это профессиональный производитель и поставщик стали. Основные продукты нашей компании включают углеродистую сталь, нержавеющую сталь, износостойкую сталь, стальные профили, оцинкованную сталь и т.д. Полный ассортимент, стабильное качество и достаточное количество.

  +86 17611015797 (WhatsApp )        

  info@steelgroups.com