Ржавеет нержавейка: причины и пути решения проблемы

История применения железа насчитывает не одно тысячелетие. Этот металл, обладая рядом уникальных характеристик, используется в изготовлении крупной и мелкой техники, большого промышленного оборудования, масштабных инженерных сооружений и множества предметов домашнего обихода. Общей проблемой для любого вида изделий всегда была ржавчина. Нанесение защитных покрытий устраняло ее временно и частично, кардинальным решением стало добавление в железо различных присадок. В результате получился прочный и устойчивый к коррозии сплав — нержавеющая (аустенитная) сталь. Тем не менее, очень скоро возник другой вопрос: почему на поверхности материала, который не должен в соответствии со своим названием ржаветь, появляются рыжие, черные пятна коррозии. Мы попробуем разобраться в этом вопросе.

Причины коррозии нержавеющей стали

В основе достижения устойчивости сплавов железа к коррозии лежит два принципа:

1.     Добавление металлов, способных противостоять этому процессу благодаря своему химическому составу. То есть при контакте с водой они практически не изменяются. Это хром, никель, ванадий, молибден, титан, могут использоваться и другие элементы.

2.     Склонность железа к окислению. В сочетании с добавками на поверхности сплава, при контакте с кислородом образуется пленка, защищающая находящийся под ним материал от разрушения.

Исходя из этого, можно выделить причины появления ржавчины. Они очевидны — нарушение технологии производства и правил эксплуатации изделий. При отклонении в ту или иную сторону защита либо неэффективна изначально, либо ослабевает под воздействием внешних факторов.

Какие марки нержавеющей стали не поддаются коррозии

Существует несколько видов коррозии. Первая – химическая, которая предполагает под собой естественное воздействие на металл различных окислителей, таких как хлор, кислород и т.п. Второй тип – электрохимическая коррозия, которая возникает под действием растворов электролитов, коим, например, является соленая вода.

Устранение или снижение склонности к разрушению сплавов железа достигается с помощью легирования. Это процесс поэтапного смешивания и плавления различных компонентов до однородного состояния. Производится это при высоких температурах в специальных печах, где осуществляется смешивание доведенных до жидкого состояния металлов.

После легирования получается сталь, которая выгодно отличается от углеродистого аналога в плане прочности, твердости, и как главная цель — сохранение чистоты и целостности поверхности при контакте с кислородом и активными химическими реагентами. Для каждой марки стали существуют определенные технические условия, в рамках которых сохраняется устойчивость к коррозии. При их соблюдении нержавейка полностью отвечает заявленным характеристикам, считается химически и биологически инертной, может без проблем использоваться в кулинарии и медицине.

Исходя из количества и концентрации добавок к железу при смешивании, принята следующая классификация нержавеющей стали:

• низколегированная;
• среднелегированная;
• высоколегированная.

Нержавеющая сталь, подвергшаяся легированию хромом, значительно меняет свои свойства, в таблице мы выделили, какими свойствами, обладает такой металл:   

Наиболее востребованным среди производителей считается высоколегированные марки. Эти сплавы соответствуют высоким требованиям заказчиков и потребителей в отношении прочности, упругости, способности без изменений технических характеристик выдерживать самые неблагоприятные проявления окружающей среды. Подобные качества, в основном достигаются добавлению таких металлов, как никель и хром. Другие минералы усиливают и расширяют сферу защитных качеств.

Какие ещё существуют виды защитных покрытий стали и как они маркируются на изделиях можно подробно узнать в статье блога нашего магазина: «Виды защитных покрытий металлического крепежа от коррозии».

Типы нержавеющей стали:

• Немагнитная группа аустенитной стали отличается высокой твердостью и устойчивостью деформации. Востребована в области производства крепежей для ответственных соединений. Такие характеристики обеспечиваются большим содержанием хрома (15-20%) и никеля (10-15%). Доли этих минералов определяют марку конечного продукта.

• Ферритные марки нержавеющей стали отличаются более выраженной мягкостью и пластичностью по причине сниженного процента углерода. Вместе с тем они магнитятся, что необходимо во многих отраслях промышленности. Сплав используется в производстве изделий, предназначенных для эксплуатации в крайне агрессивной среде.

• Мартенситные марки содержат большее количество углерода, за счет чего имеют значительную твердость, упругость и прочность. Технология производства позволяет получать магнитные и немагнитные сплавы. Стойкость к коррозии невысокая, но ее вполне достаточно для соблюдения допуска при изготовлении столовых приборов и режущих изделий.

• Комбинированные сплавы содержат в себе наибольшие наборы добавок. Такие марки совмещают в себе практически все положительные качества специальных марок, но имеют и большую стоимость, что ограничивает сферу их применения.

Рассматривая разновидности нержавеющей стали, стоит отдельно остановиться на присущих ей достоинствах.

Преимущества нержавеющей стали:

• налаженная и недорогая технология производства;
• долговечность;
• экологическая чистота и безопасность;
• широкий спектр применения;
• презентабельный вид поверхности;
• простота ухода и обслуживания.

Что касается областей использования изделий из нержавеющей стали, то они распространяется практически на все виды промышленности. Это нефтехимия, строительство, энергетика, архитектура, сельское хозяйство, изготовление автотранспорта, морских суден, летательных аппаратов. В быту нержавейка находит применение в производстве кухонной посуды, столовых приборов, бытовой техники, мебели.

Условия и причины разрушения защитного слоя нержавеющей стали

Технология устойчивости к внешним факторам сплавов на основе железа основана на способности добавленных элементов создавать на поверхности металла невосприимчивый к коррозии слой. Такие свойства наиболее ярко выражены у хрома и никеля. На атомном уровне происходит химическая реакция соединения с кислородом, образуется соединение, являющееся частью сплава в массе, но отличающееся по ряду критериев. Одним из их является сохранение технических и химических параметров при контакте с кислородом и агрессивными веществами.

Можно выделить основные причины коррозии нержавейки:

1.     Недостаточное количество в сплаве хрома и никеля.

2.     Использование некачественного сырья, или неподходящих по составу металлов.

3.     Нарушение технологии производства. Экономия на материалах, игнорирование определенных процессов.

4.     Отклонения в порядке и последовательности действий при обработке заготовок.

5.     Несоблюдение правил эксплуатации изделий в рамках, установленных для них ограничений.

Планируя приобретение крепежа из нержавеющей стали, следует ориентироваться на проверенных производителей с налаженным производством, системой контроля качества и адекватной политикой ценообразования. Наша компания Оникс старается поставлять только качественный крепёж от проверенных производителей.

Виды коррозии нержавеющей стали

В зависимости от условий изготовления и эксплуатации разрушение защитного слоя может проявляться по-разному.

Существуют такие виды коррозии нержавейки:

• Общая. Проявляется в виде потемнения поверхности и образованием пятен из кристаллов ржавчины. Обычно распространяется на большой площади вследствие контакта с реагентами, содержащими хлор, йод, фтор, бром. Такие вещества могут быть в воде, моющих и чистящих средствах. Чтобы избежать такой коррозии, следует использовать специальные чистящие средства, соответствующие нормам СанПиНа и ГОСТа.

• Щелевая. Возникает в местах, где содержится наименьшая концентрация хрома и никеля. Проявляется в виде проемов различной конфигурации. Такие дефекты ослабляют детали, портят внешний вид и могут стать местом сосредоточения инфекции. Как правило, такие явления наблюдаются в морской воде и сильно хлорированных растворах.

• Точечная (питтинг). Развивается в виде многочисленных очаговых поражений поверхности, после длительного пребывания в химически активной среде. Образуются очаги различного размера и глубины. Проявляется при малейшем повреждении защитного слоя металла.

• Гальваническая. Представляет собой результат контакта с металлами принципиально другого состава в условиях присутствия электрического тока. Имеет вид углублений и борозд.

• Межкристаллитная. Возникает при воздействии высоких температур присущих сварке или коротким замыканиям. Вследствие перегрева изменяется состав стали, такие участки ржавеют и разрушаются.

• Эрозионная. Является результатом контакта с жидкостями, имеющими способность растворять защитный слой нержавейки. Начинается с точек, которые становятся раковинами, с последующим полным видоизменением детали.

Как защитить нержавеющую сталь от коррозии?

Изначально, залог устойчивости к коррозии закладывается на производстве. Должны быть соблюдены все условия изготовления заготовок — состав основы в виде железа, процент дополнительных минералов, температура и время плавления.

В дальнейшем необходимо придерживаться таких правил:

1.     Исключать ситуации соединения при хранении, сборки или сварке нержавейки с нелегированной сталью и другими металлами. Это касается и инструментов для работы с нержавеющей сталью.

2.     Не допускать контакт сплавов с серной и соляной кислотой. Против таких растворов поверхностная защита не действует, она просто растворяется в агрессивной среде.

3.     Воздерживаться от использования хлора для очистки деталей. Максимум, что допускается — кратковременное смачивание для обеззараживания с последующим смывание водой.

Резка и сверление без перегрева не наносит вреда нержавейки. На новых поверхностях сразу образуется защитный слой.

Правила ухода за нержавеющей сталью

Нержавеющие марки стали отличаются рядом высоких технических характеристик, где устойчивость к ржавчине является одной из самых востребованных. Но, все положительные качества металла могут проявиться в полной мере и долговечно при условии правильной эксплуатации изделий.

Производителями разработаны такие рекомендации по содержанию и уходу нержавеющей стали:

1.     Механическую очистку, шлифовку, полировку проводить по направлению рисунка фабричного нанесения. Так оксидная пленка не будет повреждаться и стираться. Материал дольше сохранит целостность.

2.     Перед устранением различных застарелых загрязнений, отложений, налета, эти места нужно максимально ослабить размачиванием и растворением. Иначе при стачивании будет удален и значительный объем нержавеющей стали. Появятся новые царапины и ржавь.

3.     Перед очисткой изделий от грязи и разводов, с них предварительно нужно удалять пыль. В ней содержатся твердые частицы, каждая из которых оставляет мелкие царапины. Аналогично нежелательно использовать абразивные материалы особенно из черного железа и цветных металлов.

Отдельно следует остановиться на правилах обработки поверхности с учетом нанесенного на нее рисунка. Текстурирование металла делается в декоративных целях, а именно, чтобы отпечатки пальцев, следы от капель и царапины меньше бросались в глаза. Из всех доступных технологий очистки металла, нужно выбирать те, которые предполагают движение инструмента вдоль бороздок. Так материал сохранит свой первозданный вид, целостность и защитные свойства от коррозии. В отношении полированных изделий из нержавейки следует действовать еще аккуратнее, полностью отказавшись от крупного абразива. Лучше использовать замачивание и высокие температуры.

Целесообразно использовать специально разработанные для нержавеющей стали средства заводского изготовления. При условии регулярного и правильного ухода изделия могут прослужить десятилетия, сохраняя целостность и презентабельность.

Больше информации, посвящённой свойствам нержавеющей стали, а также крепежу из данного материала можно узнать в следующих статьях магазина Оникс:

Заедание резьбы в нержавеющем крепеже: причины и пути устранения

Металлические анкеры и коррозия: что нужно знать?

Нержавеющая сталь: марки, состав, расшифровка, сравнение

12 способов выкрутить сломанный, заржавевший или сорванный болт

Что такое качественная сталь

Нержавеющая сталь: виды и сферы применения