Как защитить нержавеющую сталь от коррозии

Обновлено: 05.05.2024

При определенных условиях эксплуатации конструкции из нержавеющей стали подвергаются коррозии. Часто "нержавейку" поражает ее межкристаллитная разновидность, которая приводит к снижению прочности и пластичности металла.

1 Какие факторы определяют высокую стойкость «нержавейки» против коррозии?

Высокие антикоррозионные характеристики нержавеющих сталей обусловлены тем, что они пассивируются без особых проблем даже при стандартных атмосферных условиях – за счет кислорода в воздухе. Легкость этого процесса обеспечивается ключевым легирующим компонентом "нержавейки" – хромом. В окислительных средах при увеличении его содержания антикоррозионные возможности сталей значительно возрастают.

Пассивации "нержавейки" способствует (но в существенно меньшей степени) и никель. Снижается стойкость против коррозии при повышении объемов углерода в нержавеющих сплавах. Нивелировать воздействие углерода можно путем легирования "нержавейки" ниобием, медью, молибденом и рядом иных химических элементов. На стойкость описываемых сплавов против ржавления влияет и их структурное состояние.

Твердые растворы с никелем и хромом характеризуются максимальными антикоррозионными свойствами. Любые явления, которые приводят к повышению неоднородности структуры и снижению в твердом растворе количества хрома (формирование его интерметаллидов, нитридов и карбидов), резко уменьшают стойкость "нержавейки" против коррозионных разрушений.

Изделия из нержавеющих сталей имеют наибольший антикоррозионный потенциал в малоокислительных средах, наименьший – в сильнокислотных и неокислительных. Поэтому конструкции из них не рекомендуется эксплуатировать в растворах плавиковой, серной и соляной кислоты.

Пассивное состояние сталей, как принято считать сейчас, определяется формирующейся на их поверхности фазовой либо адсорбционной пленкой. На "нержавейке" создаются пленки адсорбционно-фазового типа. Причем образовываться они могут и при непосредственно погружении металла в раствор, и на воздухе (до того момента, как "нержавейка" попадает в раствор). Эти пленки пассивируют сталь в порах, а также выступают в роли катодов, которые реагирует на восстановительно-окислительные показатели раствора.

2 Особенности межкристаллитной коррозии «нержавейки»

Коррозия нержавеющих сталей межкристаллитного вида (МКК) происходит, когда границы зерен активны, а сами зерна пассивны. Обычно такое ржавление возникает в двух случаях:

когда термообработка "нержавейки" производится неправильно,
в месте сварного соединения (на небольшой дистанции от шва).

Границы и тело зерен имеют совершенно разные условия пассивации. Хром в объеме более 12 процентов содержится в теле зерна. За счет этого в твердом растворе последнее остается в пассивном состоянии. А вот на границах зерен формируются интерметаллиды и карбиды. В них хрома уже меньше 12 процентов, что приводит к малому уровню пассивации.

Межкристаллитная коррозия чаще всего поражает стали аустенитного класса. В них нет специальных легирующих добавок – ниобия и титана. Аустенитные нержавеющие стали особенно подвержены МКК после отпуска металла при 650 градусах.

А вот в "нержавейке" ферритного класса межкристаллитная коррозия активно образуется при нормализации либо закалке стали. Это обусловлено тем, что из твердого пересыщенного раствора образуются нитриды и карбиды хрома, содержащие железо.

Чувствительность "нержавейки" к коррозии межкристаллитного типа увеличивается с увеличением размера зерна. Также добавим, что наличие в нержавеющих легированных сталях кобальта, кремния и никеля приводит к повышению активности атомов углерода. Это становится причиной усиления межкристаллитной коррозии.

3 Способы предохранения «нержавейки» от МКК

Защита нержавеющих сплавов от межкристаллитной коррозии выполняется в настоящее время следующими методами:

Отжига (стабилизирующим) стали при температурах от 750 до 900 градусов. Эта методика продемонстрировала высокую эффективность при обработке ферритных сталей. В них за счет диффузии концентрация хрома выравнивается и по границам зерен, и по самому зерну.
Уменьшением содержания в сталях углерода. Исследования показали, что в ферритной и аустенитной "нержавейке" с углеродом до 0,03 процента МКК практически никогда не образуется.
Закалкой металла в воде. Такая защита обычно применяется для аустенитной нержавеющей стали. Она обеспечивает переход в твердый раствор карбидов хрома, которые располагаются на границах зерен.
Формированием аустенитно-ферритных двухфазных сплавов, которые к МКК проявляют крайне малую степень чувствительности.

Кроме того, защита "нержавейки" от описываемого вида коррозии производится при легировании ее образующими карбиды стабилизирующими компонентами. Для этих целей используется ниобий и титан, реже – тантал.

Принцип этой защиты базируется на том, что указанные элементы по своей природе более активно (по сравнению с хромом) формируют карбиды. Таким образом, по границам зерен образуются не карбиды хрома, вызывающие МКК, а соединения тантала, ниобия либо титана. При легировании важно добиться того, чтобы количество ниобия в сплаве было в 8–10 раз, а титана в 5 раз больше содержания углерода.

4 Ножевая и точечная коррозия «нержавейки»

Разновидностью МКК считается ножевая коррозия. Механизм ее образования идентичен тому, который вызывает межкристаллитные разрушения. Ножевое ржавление поражает нержавеющие стали в областях, которые находятся непосредственно возле сварного соединения (то есть примыкают к нему). Такой коррозии подвержены даже сплавы, прошедшие стабилизацию ниобием либо титаном.

Ножевые коррозионные проявления обусловлены полным переходом карбидов ниобия и титана при сварочных температурах более 1300 градусов в твердый раствор. Когда после сварки сталь охлаждается (процесс должен идти достаточно быстро), выделения этих карбидов не происходит, зато карбиды хрома сразу же появляются возле соединительных швов. Также ножевая коррозия активно развивается в сильноокислительных атмосферах, когда металл в перепассивированном состоянии.

Защита от ножевого ржавления выполняется такими способами:

выбор такого сварочного режима, при котором на пришовную зону не оказывают влияния высокие температуры;
уменьшение объемов углерода в "нержавейке";
повышение (по сравнению с расчетным) содержания в сплаве ниобия или титана.

Под точечной коррозией принято понимать локализованное разрушение сталей, проявляющееся в виде отверстий на их поверхности. Это происходит из-за недостатка в определенной (как правило, небольшой по размерам) области кислорода. Данная ситуация приводит к тому, что эта область по своим свойствам становится анодной, а другая область, где кислород имеется в избытке, превращается в катодную. В результате наблюдается гальваническая коррозия в узколокализованной зоне, которая способна продвигаться с течением времени в глубинные слои стали.

Точечная коррозия нержавеющих сталей встречается очень часто в форме питтингов с существенными глубинами, но малым (до одного миллиметра) диаметром. Питтинги образуются из-за появления на "нержавейке" серы и других посторонних включений, а также при повреждении пассивного слоя на металле. Предотвратить точечное разрушение можно добавочным легированием стали никелем и молибденом.

5 Коротко о других видах коррозии нержавеющих сплавов

Нержавеющие стали аустенитного и мартенситного класса имеют высокую склонность к коррозии под напряжением. Причем эта склонность не устраняется внесением в сплавы ниобия либо титана. Данный вид разрушения возникает из-за того, что в неоднородных областях "нержавейки" (блочные структуры, границы зерен) появляются надрезы. В них уменьшается поляризуемость (анодная) и происходит значительная концентрация напряжений.

Коррозия под напряжением не страшна сталям, в которых имеется свыше 40 процентов никеля. Если же этот элемент содержится в сплаве в количестве от 9 до 14 процентов, "нержавейка" в большинстве случаев будет коррозировать под напряжением. При содержании никеля менее 9 процентов формируется аустенитно-ферритная композиция с двумя фазами, которая, как было отмечено, не подвержена ржавлению.

Для защиты "нержавейки" от коррозии под напряжением используются далее указанные методы:

отжиг (стабилизирующий) для аустенитных сплавов и отпуск (высокий) для мартенситных;
уменьшение напряжений, которые приложены к металлу извне;
формирование на поверхности стали напряжения сжатия посредством ее обработки на дробеструйном оборудовании;
добавка ферритообразующих компонентов.

В зонах появления зазоров малых размеров между изделием из нержавеющей стали и иным предметом (например, прокладка из резины либо уплотнительная деталь) может развиваться щелевая коррозия. Схема формирования такого разрушения следующая:

накопление хлорид-ионов и аналогичных им агрессивных микрочастиц в зазоре;
"выталкивание" из раствора атомов кислорода;
образование в зазоре анода, что через некоторое время приводит к увеличению кислотности.

Щелевая коррозия демонстрирует максимальную активность в нетекучих хлоридсодержащих атмосферах и в средах с повышенной кислотностью. Защититься от нее можно путем увеличения щелочности анодной зоны (катодная защита). Но намного более эффективным методом считается грамотное проектирование конструкций из нержавеющих сталей, которое просто-напросто не позволяет образовываться щелевой коррозии.

Почему ржавеет нержавейка?

Почему ржавеет нержавейка? Причины коррозии нержавеющей стали

Возникновение ржавчины на нержавеющей стали ставит в ступор многих людей. Если материал носит название «нержавеющая сталь», то почему же нержавейка может окисляться, темнеть, чернеть и ржаветь? На самом деле, при неправильной обработке детали или при нарушенной эксплуатации, ржавчина может появиться даже на самой качественной нержавеющей стали.

Если в составе нержавейки не больше 10% хрома, то исключить появление коррозии практически невозможно. Даже на поверхности аустенитной стали, в которой находится 20% хрома и 8% никеля, может образоваться ржавчина. Для того чтобы продлить срок службы детали из нержавеющей стали, необходимо понять, как правильно пользоваться материалом и исключить возникновение дефектов структуры.

Какая «нержавеющая» сталь не будет ржаветь

Снизить риск и недопустить ржавление на нержавеющей стали можно при добавлении специальных химических элементов в состав сплава: это могут быть хром, никель, вольфрам, ванадий, молибден, кремний, марганец, титан. Такая сталь будет называться легированной. Изменение состава сплава приводит к улучшению физических свойств стали. Легированный материал приобретает качества, которых нет у обычной углеродистой стали, и избавляется от ее недостатки. При должной эксплуатации такая нержавейка не будет ржаветь. Готовые изделия из нержавейки безопасны для применения даже в пищевой и медицинской сфере, такая продукция экологична и отвечает всем требованиям безопасности.

В зависимости от пропорций содержания добавок выделяют низколегированную, среднелегированную и высоколегированную сталь. Высоколегированная сталь является наиболее популярным вариантом для применения в разных сферах промышленности. Сплав противостоит возникновению коррозии нержавейки в агрессивных средах и атмосфере. Улучшенные качества металлу придают легирующие добавки, в первую очередь это хром и никель. От процента содержания химических элементов зависит марка нержавеющей стали, ее антикоррозийные свойства и внешний вид.

Аустенитная нержавеющая сталь. Стали этой группы широко используют в промышленности для изготовления крепежных деталей. Сплав немагнитный. Хорошо подвергается сварке и тепловой обработке. В составе может быть 15-20% хрома и 5-15% никеля. Процентное содержание добавок зависит от марки нержавейки.

Ферритные марки нержавейки. За счет низкого содержания углерода ферритные стали становятся более мягкими и пластичными. Сплавы этой группы обладают магнитными свойствами. Их часто применяют для изготовления деталей, взаимодействующих с агрессивной средой, т.к. ферритные сплавы имеют высокий уровень устойчивости к образованию коррозии.

Мартенситные марки нержавейки. Группа сплавов с повышенным содержанием углерода, что делает сталь наиболее прочной и твердой. Некоторые марки могут быть магнитными. Эта группа наименее коррозионностойкая. Используется, например, для изготовления столовых и режущих приборов.

Комбинированные марки. Эта группа сталей сочетает в себе достоинства сразу нескольких групп.

Преимущества нержавеющих сталей:

Долгий срок службы при правильной эксплуатации;
Простота изготовления;
Устойчивость к коррозии;
Прочность;
Гигиеничность и экологическая безопасность;
Эстетичный внешний вид.

В каких сферах промышленности используется нержавеющая сталь:

Архитектура и строительство;
Изготовление бытовых приборов;
Пищевая промышленность;
Целлюлозно-бумажное производство;
Нефтехимическая и химическая промышленность;
Домашнее хозяйство;
Энергетика;
Охрана окружающей среды;
Машиностроение.

Условия и причины разрушения защитного слоя нержавеющей стали

Нержавейка получает свои улучшенные качества при добавлении легирующих элементов в состав сплава. В основном этими добавками служит хром, никель, молибден. В первую очередь за антикоррозийные свойства отвечает хром, чем больше его в составе, тем лучше формируется антикоррозийный слой на поверхности металла. Атомы хлора вступают в реакцию с кислородом, впоследствии чего образуется оксидная пленка.

Соответственно, больше всего подвержены коррозии те сплавы, в которых меньше легирующих добавок в составе, в частности хрома и никеля.

Внешний слой сплава может портиться от контакта с железом. Это возможно, например, при неправильной сварке, когда на поверхность попадают частички железа. Если после этого плохо провести обработку детали, на сварочном шве появятся коррозионные вкрапления, которые впоследствии будут увеличиваться.

Разрушение защитного слоя на нержавейке и возникновение коррозии обусловлено несколькими факторами:

Неправильная обработка поверхности металла. При нарушенной технологии сварки или шлифовки детали образуются микродефекты, которые приводят к разрушению оксидной пленки.
Использование некачественных материалов. Это относится к низкосортной стали, когда экономия денег сказывается на качестве сплава.
Неправильная эксплуатация.

Во избежание возникновения ржавчины на нержавейке следует тщательно подходить к выбору предприятия, занимающимся изготовлением и продажей нержавейки. Обязательным критерием выбора должен послужить опыт работников и заключение договора с гарантийными условиями.

Если вам поступило предложение купить нержавейку по цене ниже рыночной, то стоит задуматься о качестве материала.

Виды коррозии нержавеющей стали

Основными разновидностями коррозии являются:

Общая коррозия. Данный вид характеризуется разрушением оксидной пленки на всей поверхности стали. В зависимости от характера распространения такая коррозия может быть равномерной или неравномерной. При проникновении галогенов (фтора, хлора, брома, йода) через защитный слой начинается активный процесс образования ржавчины на нержавеющей стали. Общая коррозия может возникнуть даже от простой водопроводной воды, ведь в ее составе присутствуют химические частицы, способные разрушить оксидную пленку. Поэтому при чистке нержавейки нельзя использовать хлорсодержащие средства. Для очистки поверхности нержавеющей стали следует применять только специальные чистящие средства. Они должны соответствовать требованиям СанПиН, СНиП и ГОСТ. Уровень рН должен находиться в пределах 7,2 — 7,6.
Щелевая коррозия. Возникает при образовании небольшого зазора в деталях из нержавеющих сталей. Этот процесс можно заметить, например, при использовании крепежных элементов в морской воде. Хлор, содержащийся в жидкости, смывает оксидную пленку. При отсутствии кислорода процесс продолжается стремительно.
Питтинг(он же язвенная коррозия, точечная коррозия). Проявляется при малейшем поражении защитного слоя и воздействии агрессивной среды на поверхность. В поврежденном месте сталь становится анодом, а пассивированная часть – катодом. В результате этого анод начинает быстрее растворяться, вызывая питтинговую коррозию нержавеющей стали.
Гальваническая коррозия. Гальванокоррозия похожа на точечный вид образования ржавчины. Данная электрохимическая коррозия нержавеющей стали возникает во время контакта разного типа металлов в агрессивной токопроводящей среде.
Межкристаллитная коррозия(она же мкк коррозия или транскристаллитная коррозия). Такой вид образования ржавчины возникает при сверхвысоких температурах, чаще всего при сварке.
Эрозионная коррозия. Возникает в результате воздействия на поверхность нержавейки абразивной жидкости, разрушающей защитный слой и приводящей к эрозии.

Как бороться с коррозией нержавеющей стали?

В первую очередь, сталь должна храниться и изготавливаться по особой технологии. На металлургических заводах должны соблюдаться все требования, относящиеся к эксплуатации нержавейки. Должны предотвращаться ситуации, в ходе которых частицы нелегированного металла могут попасть на нержавеющую сталь.

В целях защиты нержавеющей стали от коррозии требуется исключить близкий контакт стали с обычным металлом. Это правило касается и других инструментов, применяемых для изготовления деталей. Запрещено использовать металлическую щетку для зачистки поверхности необработанного металла на легированной стали.

Использование нержавеющей стали в соляной и серной кислоте приводит к образованию ржавчины, следовательно, необходимо исключить применение сплава в агрессивных средах.

Также для защиты нержавейки от коррозии следует добавлять в сплав легирующие компоненты, это повысит антикоррозийные свойства стали. Чем больше их процентное содержание, тем выше стойкость к коррозии.

Не рекомендуется также использовать хлорсодержащие средства для обработки и чистки поверхности.

Правила ухода за нержавеющей сталью

Нержавейка – долговечный материал, способный сохранять свой первоначальный внешний вид и технические характеристики долгое время. Главное, правильно за ней ухаживать. Для этого необходимо знать, что нужно делать в различных ситуациях.

Рекомендуется:

Во время механической обработки совершать движения вдоль линий или рисунка.
Использовать мягкие материалы для чистки поверхности. Даже использование бумажных салфеток может привести к целостному нарушению оксидной пленки, поэтому будьте аккуратны.
Если на поверхности имеются застарелые пятна, то для начала их следует размочить. Иначе механическое воздействие станет причиной появления царапин, а впоследствии и ржавчины на нержавейке.
Применять только специальные средства, предназначенные для очистки нержавеющей стали.
Жирные пятна удалять при помощи мыльного или спиртового раствора. "Мыть" нержавейку можно только органическими средствами.
Перед протиранием изделия пыль и другие мелкие частицы желательно стряхнуть кистью.

Запрещается:

Использовать абразивные средства;
Применять хлорсодержащие моющие средства;
Использовать твердые губки и мочалки;
Допускать контакт нержавейки с обычными углеродистыми сталями.

Все это приводит к разрушению защитного слоя нержавеющей стали и станет отличным поводом для образования коррозии на поверхности.

Также есть специфика ухода за нержавейкой в зависимости от текстуры материала.

Шлифованная нержавеющая сталь имеет микроцарапины на поверхности. В зависимости от их направления поверхность нержавейки можно разделить на несколько разновидностей:

Продольная шлифовка;
Поперечная шлифовка;
Хаотичная шлифовка;
Вибрейшн.

Для того чтобы произвести качественную очистку поверхности нержавеющей стали и не повредить защитный слой, следует совершать все движения по направлению микроцарапин. Не рекомендуется использовать круговые движения.

Текстурированная сталь имеет глубокий рисунок. За счет своей текстуры на ней менее заметны царапины, отпечатки и загрязнения. Правила ухода за таким видом нержавейки остаются теми же, что и за шлифованной поверхностью. Разница будет заметна только после очистки, так как текстурированная сталь остается чистой более долгое время.

Соблюдая рекомендации по уходу за нержавеющей сталью, вы обеспечите долгий срок службы изделиям и снизите риск возникновения коррозии. Регулярная обработка поверхности специальными средствами сохранит первоначальный внешний вид и будет способствовать восстановлению защитной оксидной пленки.

Оставьте заявку, чтобы бесплатно получить быстрый расчет стоимости интересующей Вас услуги. Менеджеры ответят на любой Ваш вопрос!

Пассивация сварных швов нержавеющей стали: сравнение химического и электрохимического способов

Поверхность нержавейки имеет защитный слой, который может быть нарушен в результате воздействия сварки. Для его восстановления и для того чтобы защитить поверхность нержавеющей стали, в том числе сварные швы, от разрушения из-за воздействия коррозии и ржавления, применяется специальная обработка – пассивация. Как итог образуется слой, стойкий к внешнему воздействию. Если качество пассивации сварных швов нержавеющей стали высокое, то получается ровный защитный слой, демонстрирующий одинаковую плотность на различных участках.

Цели пассивации сварных швов нержавеющей стали

Для пассивации нержавейки и швов, образующихся на ней после сварки, применяют растворы различных металлов. В результате происходит создание фазовых слоёв, обладающих новыми свойствами. Слои являются более стойкими к процессам окисления и позволяют защитить сталь от разрушающего воздействия коррозии. Применение такой обработки позволяет достичь следующих целей:

Прекращаются процессы разрушения верхнего слоя металла;
Равномерно сглаживается внешний слой детали, происходит удаление царапин и заусенцев;
Созданные сварные соединения защищаются таким образом от потери прочности;
В некоторых случаях после обработки металл становится более эластичным, снижается его хрупкость;
Создание защитной плёнки позволяет в дальнейшем не опасаться разрушительного действия коррозии;
Осуществляется нанесение слоя, который улучшает декоративные свойства предмета и улучшает его потребительские качества;
Существенно повышается срок службы изделий.

Проведение пассивации сварных швов особенно важно для трудносвариваемых металлов: эта процедура позволяет обеспечить герметичность соединений. Использование пассивирования важно, поскольку даже воздух может рассматриваться в качестве агрессивной среды.

Особенно часто пассивирование нержавеющей стали применяется для защиты трубных конструкций, деталей крепления, элементов конструкций, которые должны постоянно соприкасаться с морской водой.

Однако при выполнении пассивации нужно учитывать, что она желательна не во всех случаях. Иногда она отрицательно воздействует на прочность стали. Поэтому, принимая решение о проведении пассивации, нужно учитывать все особенности обрабатываемого материала и применяемого метода пассивации.

Химическая пассивация сварных швов нержавеющей стали

При сварке нарушается верхний слой нержавеющей стали в местах соединения. Это делает нержавейку особенно уязвимой к коррозии. Проведение пассивации позволяет надёжно защитить сварочные соединения. При процедуре химической пассивации происходит использование ионов солей, имеющих отрицательный заряд. Они притягиваются к атомам металла, образуя новое химическое соединение (хим пас), обладающее повышенной устойчивостью к коррозии.

Технология химической пассивации швов нержавейки

Процедуре пассивации сварных швов нержавеющей стали предшествуют очистка (обезжиривание) швов и их травление.

Небольшие швы обрабатываются точечно, то есть средство наносят на то место, где требуется зачистка. Иногда для достижения хорошего результата деталь опускают в раствор полностью и оставляют на несколько часов - используется метод погружения. Время рассчитывается индивидуально для каждой отдельной детали и марки стали.

Перед началом процедуры химической пассивации швов (хим пас покрытие нержавейки) необходимо тщательно очистить швы: могут, например, остаться следы химических загрязнений, такие как масляная плёнка и другие вещества. Их нужно тщательно «отмыть»: процедура называется «обезжиривание». Если остались твёрдые загрязнения, для их удаления потребуется проведение механической обработки. «Металл Клинер» рекомендует использовать обезжириватель для всех видов металлов SteelGuard MultiClean.

Следующим шагом является травление. После сварки происходит обеднение защитного слоя металла и образуется слой, цвет которого вследствие термических процессов отличается от общего цвета поверхности стали. Этот повреждённый слой удаляют, однако, если это сделать механическим путём, то возникнут абразивные частицы, которые снизят качество дальнейшей обработки. Поэтому предпочтительным является использование травильных растворов фтористо-водородной или азотной кислоты. Они удаляют не только обеднённый слой, но и различные загрязняющие вещества, в том числе, мелкие частицы железа или масляные плёнки.

Подробнее применяемые методы травления нержавеющей стали описаны в статье "Травление и пассивация нержавеющей стали".

Примеры средств для травления:

При проведении травления важно тщательно соблюдать температурный режим работы. Если действия производятся при пониженной температуре, то это увеличивает продолжительность обработки. При невозможности естественным путём обеспечить наличие нужной температуры, применяют циркуляционный подогрев раствора. Однако, в то время как большие поверхности металла обычно травят с использованием жидких растворов, то конкретно для химического травления сварных швов нержавейки используют специальные пасты с нанесением кислотостойкой кистью для травления и пассивации – происходит так называемая местная обработка.

Далее необходимо нейтрализовать химическое действие используемого раствора. Для этого производят промывку специальными веществами. Обычно для этой цели используют трёхпроцентный раствор аммиака с добавкой олеиновой кислоты и гидроксида натрия. Если не нейтрализовать травильный раствор и на нержавейке останутся его пятна, то качество полученной защитной плёнки снизится. После этого нужно полностью высушить изделие. Это делают в специальных камерах, где происходит обдувание прогретым воздухом.

Убедиться в качестве проделанной работы можно несколькими способами, однако одним из наиболее распространённых является обработка защитного слоя при помощи раствора ферроцианида калия в азотной кислоте. В тех местах, где защитный слой недостаточно надёжный, после обработки поверхность примет характерный синий цвет. Этот вид проверки химического пассивирования швов нержавеющей стали считается достаточно надёжным и применяется в большинстве случаев. Проведение такой обработки позволяет быстро получить результаты. Однако для этой цели можно применить более простой способ. Если поместить деталь в воду и продержать в течение определённого времени, то на плохо обработанных участках появятся пятна ржавчины.

После подготовительной работы можно, наконец, приступить к процедуре пассивации сварных швов нержавейки. Ее выполняют после травления для восстановления легирующего слоя на поверхности. Именно этот пассивный слой служит основной причиной коррозионной стойкости нержавеющей стали.

Пассивирование подразумевает применение химических средств, задача которых состоит в образовании защитной пленки на месте соединения. После пассивации поверхность приобретает антикоррозийные свойства, и, как следствие, увеличивается надежность готового изделия.

Средства для химической пассивации сварных швов нержавейки

Химическая пассивация швов нержавеющей стали – это процесс регенерации исходных характеристик нержавеющей стали в отношении коррозионной стойкости. Химический состав подбирается в зависимости от особенностей стали, и требуется подобрать наиболее эффективное вещество, так называемый пассиватор для нержавеющей стали.

Пассивацию можно выполнить тремя различными способами:

Нанесением кистью гелей/паст;
Распылением с помощью соответствующего насоса (Пассиватор для нержавеющей стали SteelGuard InoxPass Spray);
Погружением в ванну (Средство для восстановления пассивного слоя нержавеющей стали SteelGuard InoxPass).

В качестве средств для пассивации нержавейки часто используются растворы солей различных металлов. Также популярностью пользуется пассивация сварных швов нержавейки кислотами. В качестве пассивирующих кислот могут использоваться азотная, серная, ортофосфорная и лимонная кислоты. Чтобы повысить эффективность, применяются различные добавки. Иногда раствор дополнительно содержит небольшое количество бихромата натрия.

Электрохимическая пассивация швов нержавейки

Одним из способов пассивации сварных швов нержавеющей стали является электрохимический метод. Согласно технологии, происходит воздействие на околошовную зону с помощью электрического тока и специально разработанных электролитов для очистки, травления, пассивации и полировки нержавеющей стали. Когда ток протекает через раствор, происходят изменения химического состава участвующих в реакции веществ.

При удалении цветов побежалости со швов нержавейки поверхность не портится, это значит, что если вы используете «зеркальную» сталь, то после обработки вы не увидите в околошовной зоне матовых, тусклых пятен, какие могут оставаться при использовании азотосодержащих травильных паст. Также при электрохимической пассивации сварных швов нержавеющей стали ничего не происходит и с матовой, и со шлифованной поверхностью. При этом после обработки швов с помощью этой технологии полностью восстанавливается легирующий (пассивный) слой нержавеющей стали, который при дальнейшей эксплуатации защищает поверхность стали от коррозии.

Аппарат для пассивации сварных швов

Сварные швы нержавеющей стали можно очистить и запассивировать при помощи специального оборудования, одним из примеров которого являются аппараты для сварных швов серии SteelGuard. Данные установки предназначены для выполнения очистки сварных швов нержавеющей стали, включая финальные функции пассивации и полировки швов нержавейки.

Такое оборудование, как аппарат для электрохимической очистки швов SteelGuard 685, позволяют контролировать необходимую силу тока, благодаря чему можно эффективно работать на любом типе поверхности, не опасаясь повредить металл при прикосновении голого электрода, что раньше оставляло непоправимый след и портило поверхность нержавеющей стали.

Кейс нашей компании по замене химического метода пассивации сварных швов на электрохимический на пищевом производстве можно увидеть в статье
"Аппарат для пассивации сварных швов на пищевом производстве ПТК НИКА".

Сравнение химической и электрохимической пассивации: выводы

По сравнению с химической пассивацией сварных швов нержавейки, при использовании электрохимического способа время обработки относительно невелико, а качество полученного защитного слоя выше. Метод более затратен в финансовом плане, однако предпочтителен при достаточных объемах – например, на производствах любых масштабов. Приобретение аппарата для электрохимической очистки швов может стать серьезным улучшением производственного процесса.

Химическое и электрохимическое пассивирование металла для восстановления защитного оксидного слоя

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей и других металлов строго зависит от состояния их поверхности и, в частности, от наличия или отсутствия на их поверхности слоя оксидов указанного пассивного слоя. Изменения, которые происходят на поверхности нержавеющей стали, определяются как явления пассивации. Если эти явления приводят к снижению скорости коррозии, то можно сказать, что на поверхности нержавеющей стали присутствует защитный слой пассивации.

Пассивный слой на поверхности нержавеющей стали имеет химический состав, который особенно отличается от его основного состава:

Около 65% Cr + оксид хрома;
Около 35% Fe + оксид железа.

Молибден и никель имеют очень низкий процент в пассивном слое.

Не всегда вмешательство пассивных явлений приводит к пассивным условиям. В случае нержавеющих сталей цветные оксидные пленки, которые наблюдаются во время фазы сварки, или черные чешуйки, которые образуются во время горячей прокатки, являются менее защищенными от поверхности оксидной пленки, которая образуется на поверхности металла.

Обычно защитный оксидный слой часто составляет около 1,5-2,5 нм и легко виден через специальные и дорогие микроскопы (ПЭМ). Термин "пассивация" происходит от того факта, что хром имеет сильное родство с кислородом. Когда сталь находится в контакте с обогащенной кислородом средой, хром очень химически активен и имеет тенденцию образовывать очень стабильные оксиды и гидроксиды. Эти соединения являются защитными, потому что они подавляют нежелательные реакции, которые могут привести к коррозии нержавеющей стали. Таким образом, коррозионная стойкость нержавеющей стали проистекает из того факта, что процент хрома в нем равен или превышает примерно 18%. Таким образом, нержавеющая сталь имеет возможность локально распределять некоторые частицы хрома по поверхности с образованием оксидов, которые повышают коррозионную стойкость нержавеющей стали. Пассивный слой, который образуется на поверхности нержавеющей стали, оснащен электронной проводимостью, после чего он может генерировать химические окислительно-восстановительные процессы с кислородом, которые могут остановить коррозийный контур.

Качество пассивного слоя

Процентное содержание хрома и других веществ, присутствующих в стали, является одним из параметров, влияющих на качество пассивного слоя. Сталь серии AISI 200 будет иметь более низкую коррозионную стойкость по сравнению с AISI 300, потому что, имея более низкую концентрацию никеля, не обладает способностью быстро восстанавливать пассивный слой после, например, процессов истирания и/или травления.

Другим ключевым параметром, определяющим качество пассивного слоя, является обработка поверхности нержавеющей стали. Очень часто для повышения коррозионной стойкости нержавеющая сталь электрохимически полируется. Этот процесс обеспечивает:

Микроструктуру зерна в пассивном слое, она становится гладкая и однородная;
Уменьшение шероховатости, которая предотвращает адгезию загрязнений на стальной поверхности;
Увеличение миграции атомов хрома на поверхность;
Увеличение толщины пассивного слоя за счет лучшего химического взаимодействия с кислородом в окружающей среде.

Если поверхность подверглась механическому истиранию (например, сатинированию):

Микроструктура не является однородной;
Это обеспечивает загрязнения абразивными веществами, которые сцепляются на поверхности, становясь точками для потенциальной питтинговой (точечной) коррозии;
Уменьшение толщины пассивного слоя.

Конструкция пассивного слоя также зависит от термодинамических характеристик (температура, окислительная среда и т.д.), которые позволяют регулировать пассивный слой для получения стабильного и долговечного слоя с течением времени.

Во время стандартной обработки качество пассивного слоя зависит от:

Чистого воздуха;
Чистой воды;
Пассивации в концентрированной азотной кислоте 5-30%.

Факторы, перечисленные выше, определяют время пассивации нержавеющей стали:

Наконец, качество пассивного слоя определяется процентным содержанием легирующих веществ внутри стали и термодинамическими условиями окружающей среды, способствующими образованию компактного и химически стабильного слоя. Время пассивации определяется различными средами, в которых сталь подвергается воздействию. Электрополировка нержавеющей стали – лучшая операция для получения однородной поверхности, свободной от загрязнений и пассивации.

Ниже представлен брелок из матовой нержавеющей стали, половина его обработана электрохимической полировкой в ванне.

Читайте также: