Korozija je proces, pri katerem se površina jekla spremeni pod vplivi kemijskih in elektrokemijskih reakcij. Nastali oksidacijski korozijski produkti so značilno obarvani in se imenujejo rja. Najpogosteje se pri tem odstrani vrhnja plast jekla, kar vodi do zmanjšanja mase.
Z legirnimi elementi, kot so krom, nikelj in molibden, se odpornost proti koroziji avstenitnega jekla toliko poveča, da lahko govorimo o jeklu, odpornem proti kislinam. Vendar pa ni jekla, ki bi bilo odporno proti močnim reduktivnim snovem, kot so klorova, fluorovodikova in žveplova kislina. Jeklo velja za odporno proti določenim kislinam, lugom ali solem, če je izguba mase minimalna (v g/m²h) po določenem času in pri določeni temperaturi.
Pregled odpornosti nerjavnih jekel na različne vrste korozije
Tabela prikazuje različne stopnje korozijske odpornosti nerjavnih jekel, ki temeljijo na laboratorijskih poskusih s kemijsko čistimi agresivnimi mediji. Praktično pa so pogosto prisotne tudi primesi, zlasti kovinske soli, ki še povečajo moč korozijskega napada.
Glavne oblike korozije pri nerjavnih jeklih: Vzroki in rešitve
- Enakomerno tanjšanje: Celotna površina jekla se enakomerno tanjša, kar pomeni, da jeklo ni odporno proti delujočemu mediju.
- Jamičasta korozija: Gre za lokalno, točkovno omejeno močno globinsko delovanje korozije. Deli površine med posameznimi mesti lahko ostanejo nepoškodovani. Jamičasta korozija se običajno pojavi pri spojinah halogenih elementov, kot so klor, brom in jod. Jeklo, ki vsebuje molibden, je odpornejše proti jamičasti koroziji kot krom–nikljevo jeklo.
- Napetostna korozija: Lahko nastane predvsem pri avstenitnem krom–nikljevem jeklu, če je to izpostavljeno zunanjim in notranjim napetostim ter je hkrati v stiku s korozijskimi sredstvi. Največkrat se napetostna korozija pojavi zaradi raztopin kloridov, vlažnih klorovih spojin, vlažne kuhinjske soli, lužnih kopeli ipd. Razpoke so običajno močno razvejane in tečejo pravokotno na smer napetosti.
- Kontaktna korozija: Povzroča jo prevodni stik jekla z drugo kovino prek elektrolita, pri čemer nastane galvanski člen. Neplemenita kovina postane anoda in se raztaplja. Nerjavno in proti kislini odporno jeklo ima v pasivnem stanju velik elektrodni potencial. Pri stiku z neplemenitimi kovinami, npr. bakrom, bronom, medenino ali aluminijem, postane tovrstno jeklo katoda in s tem nedovzetno za zunanje vplive.
- Špranjska korozija: Ta korozija se pojavlja pod tesnili, na pregibih pločevine ali na delih, ki so med seboj točkovno varjeni. Do špranje ne pride dovolj kisika, ki je nujen za tvorbo pasivnih delov na nerjavnem jeklu. Tako se deli špranje aktivirajo in pojavi se korozija.
- Interkristalna korozija: Do nje pride, ko jeklo segrejemo na visoko temperaturo, nato pa se pri ohlajanju po mejah kristalnih zrn iz mikrostrukture izločajo kromovi karbidi. To povzroči kemični napad vzdolž meja zrn, kar vodi do zloma materiala.
- Onesnaženje s tujki: Pri tej vrsti korozije se rja pojavlja na varih, ki niso povsem izluženi. Onesnaženje se prenese na površino nerjavne pločevine, cevi in paličastega jekla pri nepravilni embalaži, prevozu ali skladiščenju skupaj z železom. Material je treba čistiti glede na intenzivnost rje, največkrat že z običajnimi čistilnimi sredstvi. V trdovratnih primerih je potrebno ponovno luženje in nevtraliziranje z vodo (lužilo vsebuje 15-20% dušikove kisline in 80-85% vode).
Kako učinkovito preprečiti korozijo: Strategije za dolgotrajno zaščito jekla
Za optimalno korozijsko odpornost ali trajnost opreme v določenih sredstvih pri običajni delovni temperaturi je treba upoštevati izbiro najustreznejše vrste jekla in konstrukcijske ukrepe. Kritična mesta za korozijski napad so zvari, ki jih je treba skrbno načrtovati. Napetosti, ki nastajajo pri hladnem preoblikovanju, je treba odpraviti z žarjenjem. Za dolgotrajno varjenje, npr. pri predelavi debelejše pločevine, pri čemer se želimo izogniti interkristalni koroziji, uporabljamo zgolj jeklo z majhnim deležem ogljika ali jekla, stabilizirano s titanom in z niobijem (jeklo vrste 1.4306, 1.4541, 1.4495 in 1.4571).
Pomen površinske obdelave pri zaščiti nerjavnih jekel
Čim bolj gladka in svetleča je površina nerjavnega jekla, tem boljša je njegova odpornost proti kemičnim sredstvom. Pri močnih kemičnih vplivih je treba posebno pozornost nameniti brušenju in poliranju.
Luženje: skrivnost za povečanje odpornosti nerjavnih jekel
Kemična obstojnost nerjavnega jekla je odvisna od čistosti in kakovosti površine, kar še posebej velja za varjene dele. Luženje je najboljša metoda za odstranjevanje črnih površin, škaje, tujkov in drugih kovinskih nečistoč. Optimalno izoblikovanje varovalnega kromovega oksidnega sloja in s tem pridobljena kemična odpornost nerjavnega jekla sta v precejšnji meri odvisna od čistosti in kakovosti površine.
Vpliv mehanske obdelave na korozijsko odpornost površin
Brušenje z grobozrnatimi sredstvi, s topim orodjem ali velike brušene površine povzročajo površinske napetosti, kar lahko vodi v nastanek jamičaste korozije. Problematiko brušenja dokazuje laboratorijski poskus, pri katerem je bila površina, obdelana z lamelnim brusom (zrno velikosti 60), pod vplivom toplote, zlasti v zvaru, dovzetna za luknjičasto korozijo. Z luženjem dosežemo večjo odpornost jekla. Presenetljivo pa je dejstvo, da je boljše rezultate izkazala lužena površina, ki ni bila brušena. Če se mehanskim postopkom, kot so struženje, rezkanje in vrtanje, ni mogoče izogniti, je potrebno »ostro« luženje. Pri peskanju se dobro obnese uporaba steklenih zrn premera 300 – 400 μm pri tlaku 4 – 6 barov. Pri temPri tem je pomembno ločevanje odluščenih delcev škaje, drugih tujkov in odkruškov steklenih zrn, ki krožijo. S tehničnega vidika je priporočljivo za peskanje vselej uporabiti nove delce. V nasprotnem primeru se lahko obrabljeni kovinski delci, ostanki škaje ali drug škodljiv material vtisne v površino.
Luženje površin: Kritična metoda za zaščito zvarov in občutljivih območij
Kritična korozijska območja so zvari in področja pod vplivom toplote, kjer se še posebej kaže prednost luženja. To pa je mogoče doseči zgolj s tehnično brezhibnimi in kakovostnimi lužilnimi sredstvi. Lužilne paste morajo zato vsebovati zgolj minimalne količine klora in žvepla. Za rezultat luženja so poleg klora in žvepla pomembne tudi lastnosti zgoščevalnih sredstev v proizvodih za mazanje in brizganje.
Vloga toplotne obdelave pri izboljšanju korozijske odpornosti
V nasprotju z avstenitnim in feritnim nerjavnim jeklom, ki z ustrezno obdelano površino dosega najboljšo odpornost proti kislinam v gašenem ali žarjenem stanju, je martenzitno jeklo mogoče uporabljati zgolj v kaljenem in izboljšanem stanju. Temperatura žarjenja in toplotne obdelave večine nerjavnih in proti kislini odpornih vrst jekla je razvidna iz opisa posamezne vrste jekla. Za toplotno obdelavo avstenitnega jekla je primerna temperatura približno 1050 °C, pri ohlajanju pa je treba hitro preiti temperaturno območje med 900 °C in 450 °C, v katerem pride do izločanja karbidov po mejah zrn, kar povzroča interkristalno korozijo. To dosežemo s hitrim ohlajanjem v vodi (z gašenjem).
Varjenje Cr–Ni jekla: Tehnike, izzivi in priporočila
Obstaja veliko različnih načinov varjenja, vendar pa vsi niso primerni za varjenje jekla Cr–Ni. Varjenje s plinom (plamensko varjenje) ni primerno za spajanje visokokakovostnega jekla. Tanka pločevina se vari z zavihanimi robovi, pri čemer je treba uporabljati talila. Priporoča se uporaba manjšega gorilnika in zelo nevtralnega do rahlo reduktivnega plamena. Z dodajanjem žice iz jekla, stabiliziranega z niobijem, se prepreči naogljčenje zaradi plamena.
Povzetek: Ključni koraki za zaščito nerjavnih jekel pred korozijo
Korozijska odpornost nerjavnih jekel je odvisna od številnih dejavnikov, vključno z izbiro materiala, načinom obdelave in uporabo ustreznih zaščitnih postopkov. Pravilna izbira in uporaba teh postopkov lahko znatno podaljša življenjsko dobo nerjavnih jekel in izboljša njihovo odpornost v različnih agresivnih okoljih. Za dosego optimalne korozijske odpornosti je nujno upoštevanje vseh tehničnih smernic in pravil.
