Чем отмыть нержавейку от ржавчины?
Почему ржавеет «нержавейка»
Ржавчина на нержавеющей стали вызывает много вопросов. Действительно ли эта сталь нержавеющая? Если это нержавейка, то почему она заржавела? Откуда берется ржавчина? Будет ли нержавейка ржаветь и дальше, и приведет ли это к образованию сквозной коррозии?
Нержавеющие стали устойчивы к коррозии потому, что их состав имеет высокий процент хрома. Когда этот элемент присутствует в стали в достаточном количестве и подвергается окислительному воздействию кислот, щелочей, воды, воздуха и других сред, он образует очень тонкий (130 ангстрем) непроницаемый слой оксида CrO, который останавливает дальнейшую коррозию.
В этом плане нержавеющие стали очень похожи на алюминий, который также формирует защитный окисный слой. От оксида алюминия слой CrO отличается тем, что он никогда не бывает таким толстым, что даже виден невооруженным глазом. Хром должен быть распределен равномерно в структуре стали для того, чтобы она стала «нержавейкой».
Что приводит к образованию ржавчины на поверхности из нержавеющей стали?
Ржавчина образуется на поверхности из нержавеющей стали тогда, когда недостаточно легирующего хрома для создания и поддержания необходимого оксидного слоя.
Простейшее условие, при котором ржавление может возникнуть на нержавеющей стали, — контакт обычной углеродистой или низколегированной стали с нержавеющей.
Еще один вид формирования ржавчины на нержавеющей стали происходит во время сварки, например, при сварке с использованием порошковой проволоки. На неочищенной поверхности нержавеющего металла может остаться тонкий слой свободного железа, который легко ржавеет, если металлическая поверхность не была очищена абразивным или химическим способом после сварки.
Технология изготовления и эксплуатации нержавеющей стали должна предусматривать отсутствие ее контакта с обыкновенной сталью, например, при изготовлении столов, подъемных средств, складских стеллажей и других металлоконструкций. Железная пыль, образующаяся при измельчении, резке, струйной очистке, должна быть как можно дальше от мест, где используется нержавеющая сталь.
Чистящие и абразивные инструменты, такие как шлифовальные круги и проволочные щетки, использованные ранее на углеродистой или низколегированной стали, не должны впоследствии применяться на нержавеющих сталях.
Для нержавеющей стали должны использоваться проволочные щетки только из нержавейки. Постоянное применение металлических щеток, даже из нержавейки, не рекомендуется, так как они оставляют на поверхности механические повреждения, способствующие образованию коррозии. Очистку проволочной щеткой можно использовать для удаления сварочного шлака.
Наличие свободного железа на поверхности нержавеющей стали, легко определяется путем опрыскивания стали водой и выдержки во влажном состоянии в течение нескольких часов.
Зоны, содержащие свободное железо, заржавеют и окрасятся.
Гораздо более быстрым способом выявления свободного железа является ферроксильный тест. Состав для обработки поверхности включает:
1) дистиллированная вода — 1 литр,
2) азотная кислота — 30 миллилитров,
3) ферроцианид калия — 30 грамм.
Обработка металла должна производиться в защитной одежде, поскольку состав содержит кислоту и цианиды. Поверхность на загрязненных зонах окрасится в синий цвет в течение нескольких минут. Затем состав нужно смыть водой и нейтрализовать раствором соды. Однако этот метод не подходит для испытания поверхностей, соприкасающихся с пищевыми продуктами.
Очень часто процесс коррозии развивается по краям сварного шва. Цвет оксидов может варьироваться от соломенного до темно-коричневого, в конечном итоге они превращаются в красный цвет ржавчины.
При нормальных атмосферных условиях коррозия, связанная со сваркой, не развивается, а просто выглядит некрасиво. Сварные швы должны быть очищены в течение одного или двух дней после сварочных работ, грубые или шероховатые поверхности должны быть зашлифованы, удалены царапины, шлак, флюс и брызги.
В продаже имеется много специальных чистящих веществ для нержавеющих сталей. Эти моющие средства изготавливаются на основе азотной или соляной кислот; они обычно удаляют небольшой слой материала (около 0,025 мм). После выдержки на поверхности они должны быть тщательно смыты и нейтрализованы водой с содой.
Пассивация в азотной кислоте изделий из нержавеющей стали помогает ускорить формирование оксидной пленки хрома, препятствующей корродированию металла.
Существует несколько видов коррозии нержавеющей стали:
1. Общая коррозия, когда наблюдается разрушение окисной пленки на всей поверхности. При проникновении галогенов (фтора, хлора, брома и йода) через пассивирующую пленку происходит активный процесс коррозии. Именно поэтому при чистке нержавеющих поверхностей нельзя использовать хлорсодержащие вещества, например, белизну. Хлориды являются главным врагом нержавеющей стали.
2. Щелевая коррозия. Она возникает при наличии небольшого зазора в конструкциях из нержавеющей стали. Процесс ярко проявляется на примере крепежных элементов, эксплуатирующихся в морской воде. Хлориды, содержащиеся в воде, способствуют удалению окисного слоя. При отсутствии доступа кислорода и движущихся потоков воды коррозия продолжается.
3. Точечная. Она аналогична гальванической коррозии при точечном поражении защитного оксидного слоя и одновременном воздействии агрессивной среды. Нержавеющая сталь в поврежденном месте становится анодом, а пассивированная часть металла — катодом, в результате анод начинает быстрее растворяться, вызывая питтинговую коррозию.
4. Гальваническая коррозия, возникающая в результате прямого контакта разнородных металлов в агрессивной токопроводящей среде, например, в морской воде. При проектировании нержавеющих конструкций должны учитываться внешнее воздействие среды и взаимодействие в этих условиях нержавейки с другими металлами.
5. Межкристаллитная коррозия, возникающая при очень высокой температуре, например, при сварке.
6. Эрозивная коррозия, возникающая в результате воздействия абразивной жидкости с большой скоростью, постоянно разрушающей оксидную пленку.
Каков же самый простой и эффективный метод борьбы с коррозией нержавеющей стали? Чистота, чистота, и еще раз чистота. Посмотрите на нержавеющую кухонную раковину в любом доме — она подвергается воздействию самых различных химических веществ, но ее поверхность всегда остается яркой.
Почему? Потому что постоянный поток свежей воды и протирка удаляют вредные химические вещества, которые могут повредить окисную пленку. Чистота имеет важнейшее значение для максимальной устойчивости нержавеющих сталей к коррозии.
Источник: http://ingsvd.ru/main/articles/899-pochemu-rzhaveet-nerzhaveyka.html
Нержавеющая сталь – высококачественный металл, прошедший легирование с добавлением ряда химических веществ, придающих антикоррозионные свойства. За счет легирования сталь становится невосприимчивой к действию влаги, воздуха, многих агрессивных сред. Но порой даже этот материал начинает портиться, на нем появляются некрасивые пятна ржавчины. Почему ржавеет нержавейка? Причин может быть несколько, и основная из них – неправильная эксплуатация.
Может ли нержавейка ржаветь?
Существует три группы нержавеющих сталей, каждая из которых имеет свои особенности и специфику применения:
- Коррозионностойкая сталь. Имеет высокую стойкость к коррозии в неосложненных условиях – в быту, на производстве.
- Жаростойкая сталь. Обладает термостойкостью, не ржавеет при повышенных температурах, может применяться на химических заводах.
- Жаропрочная сталь. Остается механически прочной при высоких температурах.
Таким образом, не все виды нержавейки предназначены для эксплуатации в той или иной агрессивной среде. К примеру, использование обычной нержавеющей стали на пищевом производстве, частое мытье с хлорсодержащими средствами вызовет быструю порчу материала. Аналогично применение металла в морской воде приведет к повышению скорости коррозии в разы.
Также ржавчина часто появляется на нержавейке после сварки (термической обработки), которая была произведена без соблюдения определенных правил. После механического повреждения металла последствия будут аналогичными: в месте дефекта возникнет точечная коррозия. Гладкий, полированный материал обычно ржавеет менее интенсивно, чем шероховатый: на последнем элементы коррозии могут появиться гораздо быстрее.
Защита от ржавчины нарушается там, куда попала раскаленная окалина, поскольку от сильного повышения температуры в нежаростойкой стали происходит выгорание легирующих веществ (в основном хрома). После прогорания дыр их края и прилегающие зоны становятся подверженными коррозии, хотя более глубокие слои металла чаще всего остаются неповрежденными. Спасти нержавейку поможет обработка травильными пастами, специальными эмульсиями.
Прочие причины коррозии нержавеющей стали:
- контакт материала с обычной углеродистой сталью (в том числе посредством инструментов, которыми раньше резали простую сталь);
- регулярная чистка металлическими щетками;
- игнорирование механической или химической обработки сварного шва.
Причиной коррозии металла может стать и его изначально низкое качество. Стойкость стали к ржавлению обусловлена присутствием хрома в достаточном количестве. Этот элемент после воздействия воды, воздуха, кислот и щелочей формирует тончайший непроницаемый слой, который не дает материалу ржаветь. Если хрома в составе мало либо он распределен неравномерно, создание и поддержание оксидного слоя становится невозможным.
Факторы, определяющие стойкость металла к коррозии
Чтобы металл не был подвержен коррозии, он должен пройти пассивацию – переход поверхности в неактивное (пассивное) состояние, при котором на ней формируется тонкий защитный слой. Хорошая нержавейка быстро и легко пассивируется при обычных атмосферных условиях – контакте с кислородом из воздуха. Чем больше хрома в составе стали, тем выше ее пассивационная способность и антикоррозионные свойства.
Кроме хрома, легирование стали производят с помощью никеля. Он тоже способствует пассивации, но в чуть меньшей степени. Оба металла придают наивысшую антикоррозионную стойкость, хотя в состав стали могут вводиться и иные элементы: медь, ниобий, молибден. Для усиления защитных свойств любые добавки должны находиться в стандартном состоянии, а при изменении их структуры стойкость к коррозии падает (например, при переходе хрома в форму нитрида, карбида). Это может произойти во время контакта с сильными кислотами: серной, соляной, плавиковой.
Пассивный слой
Под пассивным слоем понимают тонкую оксидную пленку, которая формируется на стали после реакции хрома с кислородом. Она благоприятно воздействует лишь на свойства нержавейки: на обычной стали кислород при взаимодействии с атомами железа провоцирует формирование мелких пор и появление ржавчины. Слой коррозии тоже будет называться пассивным, ведь он реакционно инертен по отношению к окружающей среде.
Виды коррозии нержавеющей стали
По типу развития, причине появления и признакам выделяют несколько видов коррозии нержавейки.
Щелевая коррозия нержавеющих сталей
Щелевая коррозия – широко распространенный вид ржавления нержавейки. Она развивается там, где есть небольшой зазор в конструкции, например, когда вода проникает под крепежные элементы внутрь изделия. Второй поверхностью при этом обычно выступает резиновый уплотнитель, прокладка, а порой и металлический элемент.
Механизм формирования щелевой коррозии таков:
- Скопление агрессивных ионов в зазоре, вытеснение кислорода.
- Появление анода в зазоре (материал вне зазора при этом играет роль катода).
- Образование коррозии из-за изменения кислотности среды и электрохимических реакций.
Чтобы предотвратить щелевую коррозию, нужно правильно проектировать конструкции. Важно обеспечивать катодную защиту, которая снизит кислотность, а также улучшать текучесть среды.
Общая поверхностная коррозия
Общей коррозией называют равномерное нарушение структуры металла в части поверхностного слоя. Она вызывает разрушение оксидной пленки на большей части изделия или по всей его площади. Обычно причиной является контакт с сильными щелочами, кислотами, соединениями йода, фтора, брома. Главным же «врагом» нержавейки считается хлор – именно поэтому для ее чистки нельзя применять хлорсодержащие моющие средства.
Точечная коррозия (питтинг)
Больше всего питтинговой коррозии подвержены именно нержавеющие стали, а также сплавы на основе алюминия, никеля. В отличие от обычной стали, которая чаще страдает от общей поверхностной коррозии, такие материалы в большинстве случаев покрываются именно питтингами – мелкими дефектами. Локальное разрушение пассивного слоя происходит в таких ситуациях:
- царапание, механическое повреждение;
- местное изменение состава стали;
- точечное воздействие ионов хлора, серы, галогенидов;
- повышение температуры.
Точечное ржавление считается самым распространенным среди разных видов нержавейки. Из-за него в баках появляются дырки, в трубах, резервуарах – мелкие трещинки. Обычно их диаметр составляет не более 1 мм, при этом глубина может быть значительной – в этом состоит коварство данного явления. Как и в случае со щелевой коррозией, в роли анода будет выступать конкретный питтинг, а катодом станет остальная (неповрежденная) поверхность. Добавление молибдена к нержавеющей стали при ее производстве увеличивает стойкость изделий к точечной коррозии.
Интеркристаллическая коррозия
У такого процесса есть еще одно название – межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей (МКК). Она возникает при резком повышении температуры, что случается, например, при сварке. Ржавление начинается, если при участии нагрева вдоль границ зерен проступает карбамид хрома, то есть структура этой легирующей добавки кардинально меняется. Для ферритной стали достаточная температура для формирования очагов коррозии равна +900 градусам, для аустенитной стали – +450 градусам.
Контактная коррозия
Данный вид коррозии развивается при прямом контакте разнородных металлов друг с другом под действием электролитов. К примеру, такое случается при состыковании разных металлических изделий в агрессивной токопроводящей среде – морской воде. В результате сталь локально портится, а менее благородные металлы могут и вовсе раствориться.