KOROZJA STALI

Istota odporności stali na korozję

Proces korozji jest dążeniem metali do przejścia w naturalny dla nich stan utleniony. Metale do których należy chrom, glin i tytan charakteryzują się podwyższoną odpornością korozyjną w niektórych środowiskach. Żelazo oraz jego stop żelaza z węglem mają niewielką odporność korozyjną.

Różne zachowania się metali związane są z tworzeniem się na ich powierzchni cienkiej warstewki, która chroni metal przed korozją. Zjawisko to zwane jest pasywacją powierzchni. Szczególną skłonność do pasywacji wykazuje chrom i nikiel, co uzasadnia stosowanie tych metali jako głównych dodatków stopowych do stali nierdzewnych. Już przy zawartości 12% chromu, stal wykazuje zdolności pasywacyjne. Przy bardziej agresywnych środowiskach konieczne jest stosowanie stali o podwyższonej zawartości chromu oraz innych dodatków stopowych.

Dla wyrobów finalnych ze stali nierdzewnej przyjmowana jest trwałość na ponad 50 lat eksploatacji.

Istnieją jednak przypadki korodowania stali nierdzewnej spowodowane:

• nieprawidłowo dobranym gatunku stali do kategorii agresywności środowiska,
• oddziaływania kwasu solnego i chloru
• nieodpowiednie spawanie, nieodpowiednio dobrane parametry (miejscowe przegrzanie, przepalenia)
• zanieczyszczenie stali przez nieprawidłowe przechowywanie oraz użycie nieodpowiednich narzędzi do obróbki powierzchni - nie wolno używać do obróbki stali nierdzewnej tych samych narzędzi, którymi obrabiana była stal czarna
• kontakt ze stalą niestopową (czarną) - szczególnie w transporcie, podczas magazynowania, przy montażu (elementy nierdzewne mocować przy użyciu śrub, nitów itp. wykonanych również ze stali nierdzewnej).
• nieprawidłowo zaprojektowany kształt elementów sprzyjający osadzaniu się zanieczyszczeń (szczeliny, kieszenie itp.).

Objawy korozji stali nierdzewnych są różne. Można zauważyć że korozja pojawia się przeważnie na wszelkiego rodzaju niejednorodnościach wewnętrznych metalu (wtrącenia niemetaliczne, wydzielenia, odkształcenia) i zewnętrznych (krawędzie, zarysowania, wgniecenia, resztki zgorzeliny, osady itd.). Natomiast powierzchnie gładkie i jednorodne są zdecydowanie bardziej odporne na ten typ korozji. Dlatego tak ważne jest odpowiednie wytrawienie i pasywacja powierzchni.

Do podstawowych typów korozji należą:

korozja równomierna (ogólna) - zachodzącą na całej powierzchni. Stosunkowo najmniej groźna, gdyż polega na równomiernym zaatakowaniu całej powierzchni stali nierdzewnej. W wyniku tego grubość wyrobu stalowego zmniejsza się równomiernie, z jednoczesnym zmniejszeniem się ogólnej wytrzymałości korodowanego elementu. Zapobiega się poprzez m.in. okresową pasywację powierzchni.

korozja międzykrystaliczna - zachodząca gdy ośrodek aktywny atakuje granice ziaren bez naruszania ich wnętrza. Tego rodzaju korozja rozprzestrzenia się w głąb metalu po granicach ziaren, co powoduje naruszenie spójności metalu. Agresywne środowisko korozyjne bądź „wyłuskuje" poszczególne ziarna z powierzchni stali, zmniejszając tym samym grubość ścianek, bądź też bez dostrzegalnych oznak zewnętrznych narusza spójność pomiędzy poszczególnymi ziarnami. Korozja międzykrystaliczna należy do najbardziej groźnych typów korozji.

korozja naprężeniowa - zachodząca na skutek istnienia w metalu naprężeń własnych. Miejsca materiału o różnych naprężeniach mają rozmaite ilości energii wewnętrznej, co w obecności roztworów prowadzi do powstania ogniw lokalnych, które z kolei powodują korozję. Mogą to być naprężenia zarówno wywołane działaniem sił zewnętrznych jak i naprężenia z uprzednich procesów technologicznych np. zginania , spawania. Przejawem tego typu korozji są pęknięcia

korozja wżerowa - zachodzącą gdy metal atakowany jest tylko w pewnych miejscach powierzchni (korozja miejscowa) w skutek czego powstają w tych miejscach zagłębienia zwane wżeram - punktowy ubytek masy stali. Przebieg procesu korozji wżerowej związany jest z działaniem lokalnego ogniwa, które tworzy się pomiędzy dużą spasywowaną powierzchnią stali stanowiącą katodę, a miejscową zdepasywowaną strefą stanowiącą anodę. Szybkość rozpuszczania się metalu na anodzie jest bardzo duża, w konsekwencji czego następuje w bardzo krótkim czasie przebicie (perforacja) ścianek, bez większego ubytku masy poza zaatakowanym miejscem. Korozja wżerowa stali odpornych na korozję występuje najczęściej w środowiskach wodnych zawierających jony halogenkowe, tj. jony chloru, bromu, jodu.

korozja zmęczeniowa - Zjawisko korozji zmęczeniowej jest zjawiskiem występującym na skutek współdziałania środowiska korozyjnie agresywnego i cyklicznych lub zmiennych naprężeń, co w konsekwencji prowadzi do pękania metalu. Oddziaływanie naprężeń sprawia, że zostaje naruszona warstewka ochronna (warstewka pasywna) na stali odpornej na korozję, skutkiem czego atakowany jest obszar metalu niechronionego (odsłoniętego).

korozja szczelinowa - pojawia się w szczelinach i zagłębieniach konstrukcyjnych, pod uszczelnieniami, główkami śrub i nitów, pod osadami i zgorzeliną oraz we wszelkiego rodzaju pęknięciach. Korozja szczelinowa powstaje w wyniku stopniowego zanikania warstewki pasywnej w szczelinach, w których na skutek utrudnionego napowietrzenia i zahamowanego dopływu tlenu, warstewka ta nie może się zregenerować. Zapobieganie korozji szczelinowej polega głównie na eliminowaniu szczelin, zwłaszcza konstrukcyjnych, już na etapie projektowania aparatów i urządzeń produkcyjnych.

korozja stykowa (galwaniczna) - zachodząca na styku dwóch metali lub stopów o różnych potencjałach, w konsekwencji czego powstaje ogniwo galwaniczne. Skuteczność działania ogniwa zwiększa się ze wzrostem różnicy potencjałów stykających się ze sobą dwóch metali w środowisku korozyjnym, np. zawierającym jony chlorkowe. Połączenie stali z metalem o innym elektrochemicznym potencjale, przy udziale elektrolitu sprawia, że metal mniej szlachetny ulega intensywnemu rozpuszczaniu, zwłaszcza gdy jego powierzchnia jest znacznie mniejsza w porównaniu z powierzchnią metalu bardziej szlachetnego.