Почему при выборе нержавеющей стали важно учитывать условия эксплуатации, тип среды и особенности применения

    За длительное время работы с продукцией с продукцией ELESA+GANTER не раз приходилось сталкиваться с тем, что изделия из нержавеющей стали нередко воспринимаются слишком упрощенно и как панацею к любим условиям среды.

    Если с марками обычных углеродистых и легированных сталей в общем знакомы неплохо и нет вопросов в плане применения, термообработки и прочее, то с нержавеющими сталями гораздо сложнее. Нет четкого понимания в их различии и главное - в применении в конкретных условиях.

    Во многом это связано уже с самим названием. Выражение «нержавеющая сталь» говорит, что она «не ржавеет». Часто это и вызывает ошибки, которые могут привести к тяжелым последствиям.

    Один из классических примеров — обрушение крыши бассейна и гибель людей в швейцарском городе Устер в 1985 году, где причиной разрушения стали коррозионные повреждения нержавеющих несущих элементов в агрессивной хлоридсодержащей среде.

Что бы лучше разобраться в чем отличия различных марок следует объяснить сам принцип работы нержавеющей стали.

    В любой марке такой стали обязательно содержится компонент хром (Cr). Атомы хрома создают на поверхности изделия из нержавеющей стали тонкую пассивную самовосстанавливающуюся оксидную пленку. Именно она и защищает металл от негативного воздействия внешней среды и визуально мы видим красивую блестящую поверхность, не подверженную коррозии. Если сравнить по принципу, как и в алюминии, тонкая защитная оксидная пленка предохраняет поверхность от негативного воздействия.

    Сам слой очень тонкий, порядка нескольких молекулярных слоев.

    Теперь представим, что мы выбрали наугад изделие, выполненное из нержавеющей стали без уточнения марки, или к примеру, самую распространенную – AISI 304 (состав и свойства различных марок нержавеющих сталей мы описывали в предыдущей статье).

    В большинстве случаев, при работе под воздействием атмосферных осадков, или просто в незакрытых помещениях ее свойств более чем достаточно.

    Но представим, что условия работы усложнились, наличие морской воды, или использование агрессивных химически средств, чистящих веществ, кислот.

    В морской воде содержатся соли, в состав которых входят хлорид-ионы. Они более активны, чем кислород.

Что происходит:

    Атомы хлора замещают атомы кислорода, нарушают пассивное состояние поверхности и способствуют развитию локальной коррозии, прежде всего питтинговой и щелевой.

    После локального разрушения пассивного слоя, металл в зоне повреждения начинает интенсивно растворяться, а внутри очага коррозии формируются условия, ускоряющие дальнейшее разрушение.

    Локальные формы коррозии нержавеющей стали могут быть очень опасны тем, что внешне деталь долго сохраняет вполне благополучный вид, тогда как ее несущая способность уже снижена.

    Поэтому при проектировании и применении элементов, работающих, к примеру в той же морской среде кроме хрома, для стойкости в более агрессивных средах очень важны молибден и азот. Например, 316/316L устойчивее к хлоридной среде, чем 304, а более высоколегированные марки — еще лучше. Для оценки сопротивления питтингу используют показатель PRE/PREN, который учитывает Cr, Mo и N (расчетный показатель эквивалентной стойкости нержавеющей стали к питтинговой коррозии, прежде всего в хлоридсодержащих средах. Чем выше значение PREN, тем в целом выше сопротивление стали локальной коррозии).

    При проектировании элементов, работающих в морской среде, во влажной хлоридной атмосфере или при контакте с агрессивной химией, необходимо выбирать не просто изделия из нержавеющей стали, а конкретную марку, соответствующую условиям эксплуатации.