Электрохимическая коррозия нержавеющей стали

Электрохимическая коррозия нержавеющей стали

Одна из лучших статей о электрохимических реакциях с нержавеющией сталью и о коррозии нержавейки была опубликована в 2004 году в журнале КАТЕРА И ЯХТЫ по материалам фирмы Quicksilver Marine Parts & Accessories. Приведем здесь частично текст и изображения из этой статьи.

Спустя некоторое время мы наткнулись на тренд обсуждение этого материала на форуме о подводной охоте. Статья не претендует на «глубину» познания процессов, а скорее отвечает на вопрос: что же делать, и как не наступить на грабли? Истина где-то рядом с кислородом 🙂 и по теме топика там есть много здравых мыслей. Еще ветка есть тут.

Этому виду коррозии подвержены многие металлы, а в особенности — нержавеющая сталь. “Щель” в данном случае — это пространство под всевозможными отложениями (песка, ила и т.д.), под пластиковыми шайбами, фетровыми прокладками и т.д. — иначе говоря, место, из которого попавшая туда влага не может найти выхода и где образовалась застойная зона.

Нержавеющая сталь — это сложнолегированный сплав, в который входят хром и никель. Не ржавеет она благодаря образующейся на поверхности изделия тонкой пленке оксида хрома. Этот окисел хрома на самом деле идеально прозрачний и прочный как броня. Именно он защищает поверхность от ржавчины. При отсутствии кислорода оксидный слой разрушается, и нержавеющая сталь покрывается ржавчиной не хуже обычной. Иными словами, “нержавейка” не ржавеет только до тех пор, пока имеется доступ кислорода и покрывающие ее окисел хрома не разрушен. Вот именно понимание этого процесса позволит ответить на много вопросов о применяемости нержавейки.

Самый простой способ предотвратить данную разновидность коррозии (щелевой) — ограничить доступ влаги в “щели” с использованием герметика, вовремя удалять образующиеся отложения и обеспечить хорошую вентиляцию “сомнительных” мест. Краткие рекомендации по работе с нержавеющим крепежом также описаны на сайте интернет-магазина deel.ru дельных вещей и такелажа их нержавейки .

Расположенные под водой металлические детали обычно подвергаются двум типам коррозии: гальванической и так называемой “коррозии от блуждающих токов”.

Гальваническая коррозия представляет собой электрохимическую реакцию между двумя и более различными (или разнородными) металлами. Различными, потому что для того, чтобы началась реакция, один должен быть более химически активным (или менее стабильным), чем другой или другие. Когда мы говорим про гальваническую коррозию, то имеем в виду электрообмен. Все металлы обладают электрическим потенциалом, поскольку у всех атомов есть электроны, движение которых и есть электричество.

Гальваническая коррозия более активного металла начинается в тот момент, когда две или более детали из разнородных металлов, имеющие взаимный контакт (благодаря обычному соприкосновению, или же посредством проводника) помещаются в электролит (любую жидкость, проводящую электричество). Электролитом может быть что угодно, за исключением химически чистой воды. Не только соленая морская, но и обычная вода из-под крана благодаря наличию минеральных веществ является превосходным электролитом, и с ростом температуры электропроводность ее только растет (по этой причине корпуса судов, эксплуатирующихся в жарком климате, заметно больше подвержены коррозии, чем на Севере).

Процесс гальванической коррозии можно наиболее наглядно проиллюстрировать на примере алюминиевой подводной части подвесного мотора и гребного винта из нержавеющей стали. Алюминий — более химически активный металл — является в данном случае анодом, а менее активная нержавеющая сталь — катодом.

Вот что происходит, когда эта пара помещается в воду, играющую роль электролита (рис. 1):
1. На аноде:
a. Через место контакта (в нашем случае — через гребной вал) электроны перетекают с анода, металла более химически активного на катод — гребной винт. Происходит следующая реакция: Al ® Al+++ +3e.
b. При этом атомы более химически активного металла превращаются в ионы (этим термином обозначаются атомы с “недостатком“ или “избытком” электронов), которые устремляются в воду и связываются с ионами кислорода, обмениваясь с ними электронами и образуя оксид алюминия. (Процесс этот ничем не отличается от того, что происходит с ионами железа при образовании оксида железа).
c. Образовавшиеся молекулы оксида алюминия либо уносятся потоком воды, либо оседают на алюминиевой поверхности. Таким образом, подводная часть вашего подвесника в результате гальванической коррозии буквально растворяется в воде.

2. На катоде:
a. С анода поступают электроны, причем они не просто накапливаются, а вступают в реакцию с ионами электролита.
b. Реакция обычно происходит такая:
11/2 О2 + 3 Н2О + 6 е ® 6 ОН—.
c. Ион гидроокиси ОН— — щелочной, поэтому в районе катода образуется щелочная среда. (Следует отметить, что это обстоятельство надо обязательно иметь в виду владельцам деревянных корпусов — щелочь разрушает целлюлозу).

Очень важно понять, что следствием освобождения каждого позитивного иона металла на аноде обязательно является формирование негативного иона электролита, образующегося вследствие реакции электронов катода. Электрически анодные и катодные реакции должны быть эквивалентны. Рост или снижение уровня катодной реакции вызывает ответные рост или снижение уровня анодной реакции. Это ключевой факт для понимания процесса коррозии и управления им. Его можно проиллюстрировать эффектом влияния размеров анода и катода. Если к очень большому аноду подключить маленький катод, процесс коррозии анода пойдет медленно. А если поступить наоборот, то анод очень быстро разрушится.

Алюминиевых деталей на катере или мотолодке полным-полно. И если не контролировать процесс гальванической коррозии, все они быстро выйдут из строя.

Гальваническая коррозия может протекать даже в том случае, если на вашей лодке нет ни одной детали из нержавеющей стали. Предположим, что и подводная часть мотора, и винт алюминиевые, но лодку вы обычно ставите у пирса со стальной стенкой и подключаетесь при этом к береговой системе электроснабжения. Провод заземления (так называемый “третий” — дань безопасности) соединяет при этом алюминиевые детали лодки с погруженной в воду стальной стенкой (рис. 2). Если учесть внушительную массу стальной стенки, то и подводной части мотора, и винту грозят серьезные повреждения. Предотвратить их можно при помощи гальванического изолятора — своеобразного фильтра, отсекающего токи низкого напряжения и позволяющего при этом заземляющему проводу в случае пробоя изоляции или короткого замыкания выполнить свою функцию — отвести ток в землю и спасти вам жизнь.

Гальваническую коррозию подводных частей подвесных моторов и угловых колонок — или любых алюминиевых частей лодки — значительно ускоряет наличие деталей из нержавеющей стали, таких, как гребные винты, триммеры (особенно если они “заземлены” на двигатель), узлы дистанционного управления. Именно на них и уходят электроны алюминиевых деталей.

Другая причина, способная ускорить процесс гальванической коррозии — это уменьшение полезной площади анодных протекторов (о них тоже будет рассказано позже). Но и без наличия нержавеющей стали расположенные под водой алюминиевые детали все равно подвергаются воздействию гальванической коррозии — хотя и не столь интенсивной, как при контакте с иным металлом. При наличии электролита на большинстве однородных, вроде бы, металлических поверхностей все равно образуются крошечные аноды и катоды — в тех местах, где состав сплава неоднороден или имеются посторонние вкрапления или примеси — например, частицы металла с форм или штампов.

Нержавеющую сталь в качестве катода и алюминий в качестве анода мы использовали лишь в качестве одного из примеров; образовать “батарею” для запуска гальванической коррозии в паре с алюминием способен любой другой металл. К примеру, такая пара образуется и при контакте алюминия с цинком, только на сей раз катодом становится алюминий, а подвергается коррозии цинк — металл более химически активный. Один из худших врагов алюминия при образовании гальванической пары — это медь или медные сплавы (бронза).

Читать еще:  Станок для производства профлиста

Резюмируя сказанное, рекомендуется всегда обращать внимание при монтаже на ряд активности металлов: золото, нержавейка, бронза, медь, латунь, сталь, чугун, алюминий, цинк, магний. Чем дальше друг от друга стоят металлы в этом ряду активности, тем больше вероятность возникновения между ними электрохимической коррозии.

Например, категорически не рекомендуется использовать нержавеющий крепеж в контакте с алюминием, если этот узел подвергается интенсивному влиянию влаги. Вот тут нужно сделать оговорку. Именно нельзя, если нержавейка с алюминием будет в воде постоянно. Скажем ниже ватерлинии. Как раз наоборот, при монтаже деталей на корпусе лодки или на фасадных конструкциях, надо применять нержавейку по алюминию. Только использовать герметик для борьбы с щелями и затеканием. Оцинкованные детали для этого не годны совсем.

Еще один пример на основе таблицы активности металлов — соединение электрических алюминиевых и медных проводов между собой. Для соединения всегда рекомендуется использовать переходные клеммные колодки, которые есть в продаже в любом электротехническом магазине.

Другая причина гальванической коррозии — подключение к береговой электросети. При этом алюминиевая подводная часть вашего мотора или колонки посредством заземляющего вывода подключается к подводным частям других лодок и становится частью огромной гальванической батареи, связанной с погруженным в воду береговым металлом. При этом не только на вашей лодке, но и на соседних коррозия значительно ускоряется.

Произойти подобное может в том случае, если металл, по которому течет электрический ток, поместить в любой заземленный водоем (в реку, озеро, море, океан — без разницы, не в счет разве что стеклянный аквариум). Ток через воду устремится в землю. Следствием этого явится интенсивная коррозия в том месте, где произошел “пробой”. В наихудшем случае та же алюминиевая подводная часть мотора может разрушиться буквально за несколько дней.

Данная разновидность коррозии отличается от гальванической, хотя природа у них одна. Гальваническая коррозия вызывается соединением двух разнородных металлов и происходит за счет их электрических потенциалов. Один металл выступает в роли анода, другой — в роли катода. Здесь же электрический ток попадает на подводную часть лодки из внешнего источника и через воду уходит в землю.

К примеру, ваша лодка расположена между лодкой с утечкой постоянного тока и местом, являющимся хорошим заземлением для этого тока. Хотя ток могут уходить в землю и через воду, ваша лодка может явиться проводником со значительно меньшим сопротивлением. Таким образом, ток будет уходить в землю и с нее. Наиболее интенсивно коррозия будет развиваться в том месте лодки, откуда ток уходит в воду.

Блуждающие токи могут вызываться не только внешними, но и внутренними источниками — коротким замыканием в сети лодки, плохой изоляцией проводки, подмокшим контактом или неправильным подключением какого-либо элемента электрооборудования.

Наиболее распространенный внешний источник блуждающих токов — береговая сеть электроснабжения. Лодка с внутренним источником блуждающих токов (например, по причине повреждения изоляции одного из проводов) может стать причиной усиленной коррозии множества соседних лодок, подключенных к той же береговой электросети, если они обеспечивают лучшее заземление. Ток при этом передается на другие лодки посредством все того же “третьего” заземляющего провода.

Гораздо более неуловимый — но потенциально более опасный — случай коррозии блуждающих токов может происходить безо всяких проблем с электрооборудованием (и вашей лодки, и соседних). Предположим, что вы возвращаетесь на стоянку после выходных на воде, подсоединяетесь к береговому источнику, чтобы подзарядить аккумулятор, и спокойно уходите домой — автоматическое зарядное устройство само отключит зарядившуюся батарею. В понедельник по соседству с вашей лодкой причаливает большой стальной катер (с ободранной и поцарапанной краской). Владелец его тоже подключается к береговой сети и тоже оставляет свою посудину на несколько дней. Электрическая батарея готова — большой стальной корпус и небольшая подводная часть вашего мотора, соединенные заземляющим проводом. В зависимости от разделяющего их расстояния, разницы размеров и времени, которое ваш сосед решил провести на берегу, в следующие выходные вы можете обнаружить, что подводная часть вашего мотора либо просто покрыта белесым налетом, либо разрушилась чуть ли не полностью.

Коррозия нержавеющей стали: как ее избежать?

Более правильно говорить именно о коррозии нержавеющей стали чем о «ржавении». Нержавеющая сталь противостоит коррозии (не ржавеет) благодаря наличию тонкой оксидной пленки на поверхности.

Эта пленка, в основном — окись хрома, очень легко образуется в окислительной среде, например, в воздухе (кислород — замечательный окислитель), и защищает нижележащий металл от коррозии.

Поверхность должна быть свободна от окалины, остатков шлака и т. д. Если пленка повреждена и условия не благоприятствуют ее образованию (например, нет доступа кислорода), поверхность металла остается незащищенной и может корродировать.

Следующие виды коррозии возникают чаще всего:

1. Коррозийная деформация сварного шва. Возникает при сваривании нержавеющих труб. После интенсивного нагрева при сварке изменяется состава поверхностного слоя металла, может разрушиться оксидная пленка.

Как избегать: избегать сварки нержавеющих труб. если сварка неизбежна — обрабатывать место сварки так чтобы заново сформировать защитную пленку (пассивировать место сварки).

2. Щелевая коррозия. “Щель” в данном случае — это пространство под всевозможными отложениями (песка, ила и т.д.), под шайбами, прокладками и т.д. — иначе говоря, место, из которого попавшая туда влага не может найти выхода и где образовалась застойная зона.

Как избегать: ограничить доступ влаги в “щели”, вовремя удалять образующиеся отложения и обеспечить хорошую вентиляцию “сомнительных” мест.

3. Электрохимическая коррозия (гальваническая). Два металла с разными электрохимическими потенциалами (нержавеющая сталь и, например, аллюминий, обычная сталь или медь) помещенные в электролит (в водопроводной воде растворено достаточно солей чтобы считать ее электролитом) и соединенные друг с другом дают электрический ток (то же самое происходит внутри гальванического элемента, внутри самой обычной батарейки).

Сам ток это не проблема. Проблема в том что один из металлов, тот у которого электрохимический потенциал больше — разрушается. Степень разрушения тем больше чем больше разница электрохимических потенциалов металлов.

Как избегать: не использовать металлы с разным электрохимическим потенциалами в одной конструкции. например делать всю конструкцию из одного матерала.

Если два металла всё таки используются — избегать их электрического контакта друг с другом. Еще вариант — использовать металлы с близкими электрохимическими потенциалами, например нержавеющая сталь и бронза.

4. Углеродистая коррозия (разновидность гальванической), когда контактируют обычная и нержавеющая сталь (у них разные электрохимические потенциалы). Нержавеющая сталь в результате контакта с «ржавеющими» сталями сама начинает ржаветь.

Как избегать: не монтировать изделия из нержавеющей стали вместе с изделиями из «обычной» стали. Нельзя пользоваться одним инструментом в работе с нержавеющей и «ржавеющими» сталями, без надлежащей очистки.

5. Коррозия от блуждающих токов. Начнем с того что при правильном монтаже всех элементов отопления и водопровода блуждающих токов быть не должно!

Правильный монтаж — это заземление всех металлических элементов (батареи отопления, полотенцесушители, раковины, ванны, смесители).

Например: каждая металлическая ванна в советское время заземлялась на водопровод отдельным проводником, т.к. иначе у нее не было контакта с водопроводной трубой.

И всё таки — как эти блуждающие токи могут образовываться? Представьте себе полотенцесушитель из нержавеющей стали подключенный металлопластиковыми/пластиковыми трубами.

Читать еще:  Стол для сверлильного станка своими руками

При движении вода за счет трения о стенки (диэлектрик) электризуется, и статический заряд накапливается на металлических элементах, получается своего рода конденсатор (если бы трубы были металлическими, проводящими, заряд бы не накапливался).

Что происходит дальше — этот конденсатор разряжается, идет небольшой ток, и один из металлов начинает разрушаться, так же как и при электрохимической коррозии.

Как избегать: заземлять ВСЕ металлические элементы системы, особенно при использовании пластиковых труб.

6. Коррозия от токов утечки в водопроводных трубах и трубах отопления (ток утечки это не блуждающий ток, это другое). По какой-то причине ток проходит через трубу из нержавеющей стали и сталь разрушается, как и при электрохимической коррози.

Опять же при правильном монтаже ток по трубам идти не должен! И всё таки, ток может идти по трубам если кто то подключил заземление электроприбора к стояку.

Это опасно в первую очередь не из за коррозии а из за опасности для жизни — представьте что стояк рассоединили во время ремонта, и заземление отсутствует. Ток может идти по трубам из за неисправностей системы заземления, зануления и уравнивания потенциалов.

Как избегать: Не использовать водопроводные трубы и трубы отопления в качестве заземления электроприборов. Правильно монтировать систему заземления, зануления и уравнивания потенциалов.

Использовать дифференциальные автоматы защитного отключения (УЗО), реагирующие на токи утечки силой до 30 миллиампер.

Коррозия нержавеющей стали или как убрать налёт с нержавейки?

Для начала, обескураживающий факт: нержавеющих сталей в природе не существует. Именно так, ржавеют абсолютно все виды сталей. А нержавейкой в народе называют группу коррозионно-стойких сталей (так они правильно называются в профессиональной среде).

Коррозия – это разрушение металла в результате воздействия окружающей среды. Окружающая среда может быть как простым атмосферным воздухом, так и концентрированной серной кислотой.

Коррозия бывает электрохимической и химической. Электрохимическая коррозия, это та самая коррозия, которую мы наблюдаем вокруг: ржавление стали, белый налёт на алюминии и зелёный на меди, потемнение нержавейки. С химической коррозией обычный обыватель в быту практически не сталкивается. Обычно она происходит при температуре 500-600 градусов в сухих средах (сухой воздух, углекислый газ) и жидких неэлектролитах. Скорость химической коррозии растет при повышении температуры, ударных нагрузках, воздействии радиации и электромагнитных полей. Её мы рассматривать не будем.

Если говорить о коррозии совсем простым языком, то ионы солей (кислот) находящиеся в окружающей среде подлетают на поверхность металла, и откусывают его кусочек. А вновь образовавшиеся соединения это и есть тот самый налёт (рыжий, белый, зелёный) на поверхности металла.

Существует несколько способов защиты от электрохимической коррозии:

Нанесение на поверхность деталей электроположительных (иногда благородных) металлов.

Нанесение покрытий из металлов способных пассивизироваться в коррозионной среде, т.е. создавать пленку, которая снижает скорость коррозии в несколько и, даже десятки раз.

Третье – использование диэлектрических покрытий, разъединяющих электрическую пару.

Четвертое – введение в состав материала добавок способствующих снижению коррозии (коррозионно-стойкие материалы).

Для того, чтобы сталь приобрела стойкость к коррозии в её состав должно входить не менее 12% хрома. При этом значении скачкообразно возрастает её способность противостоять коррозии.

Химические соединения хрома, содержащиеся в стали, образуют на поверхности металла плёнку, которая препятствует возникновению коррозии. Такая защита называется пассивной.

Добавление никеля в сталь также способствует увеличению коррозионной стойкости. Соединения никеля отталкивают ионы солей, что повышает стойкость к серной, фосфорной и другим кислотам. Такая защита называется термодинамически активная.

Одна из самых лучших коррозионно-стойких сталей – это 12Х18Н10 (18% хрома и 10% никеля). Такую сталь в народе иногда ошибочно называют пищевой нержавейкой, а иногда – медицинской. На самом деле для хирургических инструментов и посуды применяют значительно менее дорогую сталь с содержанием хрома 13%, никеля в ней нет вообще.

По стойкости к коррозии стали делят по десяти бальной шкале. Если скорость коррозии:

— менее 0,001 мм в год, то это «Совершенно стойкая сталь» с 1 баллом;

— 0,05-0,1 мм в год – «Стойкая» с 5 баллами;

— более 10 мм — «нестойкая» с 10 баллами.

Для примера стойкость «пищевой нержавейки» 12Х13 составляет: 5 баллов в азотной кислоте 5% концентрации, 10 баллов в 10% серной кислоте, 7 баллов в 15% уксусной кислоте. Именно поэтому, шашлык нужно мариновать в эмалированной, а не нержавеющей посуде – иначе она покроется тёмным налётом.

Так как убрать тёмный налет с нержавеющей посуды?

Если производитель посуды недобросовестный и добавляет в нержавеющую сталь мало хрома, а также, если Ваша посуда служит в достаточно суровых условиях, то возникновение темного (почти черного) налёта, это всего лишь вопрос времени. Этот темный налёт, это окислившиеся соединения хрома. Вообще, соединения хрома очень прочные и химически стойкие. Поэтому, скажем сразу, никакой химией эту черноту не снять. Более того, применение химии наоборот усилит черноту, поскольку химия будет способствовать окислению хрома.

Так что же делать, спросите Вы? Ответа три: первый – это снять слой металла с налётом механическим путём – мелкой шкуркой, шлифовальной пастой (например, паста ГОИ), шлифовальной машинкой с войлочным кругом. Обычно, для этого нужны крепкие руки, растущие из нужного места. Второй способ – оставить всё как есть, этот налёт не является ядовитым и влияет только на внешний вид. Ну, и третий вариант, это заменить посуду на другую, более дорогую, с более качественной нержавеющей сталью.

Если Вы только купили такую посуду и хотите сберечь её внешний вид, то Вам нужно следовать нескольким правилам: не чистить нержавеющую посуду химией и кислотами (включая лимонную). Второе, подсаливать блюда в самом конце, снижение концентрации и времени воздействия солей при более высоких температурах благотворно влияет на стойкость металла. Не мариновать и не варить варенье в этой кастрюле.

Надеюсь, эта статья дала вам ответы на все Ваши вопросы. Хорошей посуды и удачного настроения!

Коррозия нержавеющей стали

Говоря о коррозии, можно обозначить данный процесс как нарушение структуры материала под воздействием физико-химических проявлений окружающей среды или химически агрессивных сред, с которыми любой конструкционный материал контактирует в процессе эксплуатации.

Наиболее распространенной разновидностью коррозии является коррозия металлов, среди которых особо подвержено данному разрушающему процессу железо — базовый химический элемент в составе стали. Для улучшения конструкционной прочности, физических и химических характеристик, сопротивляемости коррозии, сталь подвергают легированию, что подразумевает введение в состав ферритового сплава дополнительных химических элементов, таких как хром, никель, вольфрам, марганец, молибден, титан и прочих.

Краткая характеристика нержавеющей стали

Сталь, легированная хромом, называется нержавеющей сталью и характеризуется наличием оксидной пленки хрома, способной противостоять различным воздействиям и самостоятельно восстанавливаться под воздействием кислорода. Нержавеющая сталь производится двух типов: 304 тип содержит 18% хрома и 10% никеля; 316 тип содержит 17% хрома, 11% никеля и 2% молибдена. Включение никеля в состав нержавеющей стали, придает ей дополнительные прочностные свойства, а молибден улучшает стойкость стали под влиянием агрессивных жидкостей. Коррозия нержавеющей стали происходит вследствие нарушения слоя оксида хрома, что вызывает окисление незащищенной ферритовой составляющей с образованием оксида железа бурого цвета.

Классификация видов коррозии нержавеющей стали

В зависимости от процессов, приводящих к разрушению нержавеющей стали, и условий их протекания, коррозия бывает следующих видов:

щелевая;
контактная;
под напряжением;
при трении;
при погружении — полном, неполном, переменном;
прочие.

Виды коррозии по типу сред, воздействующих на поверхность нержавеющей стали:

коррозия в электролитах;
коррозия в не электролитах;
коррозия в атмосфере;
коррозия в газовой среде;
прочие.

Читать еще:  Станок для производства мебели

Исходя из объема и локализации разрушения нержавеющей стали, коррозия подразделяется на:

сплошную — равномерную и неравномерную;
местную — точечную, сквозную, структурную, расслаивающуюся, ножевую и другие.

Наиболее часто применяется классификация коррозии нержавеющей стали на химическую и электрохимическую, в зависимости от механизма протекания процесса разрушения.

Способы защиты нержавеющей стали от коррозии

Конструктивный метод

Действенным методом борьбы с коррозией нержавеющей стали выступает, так называемый, конструктивный метод, заключающийся в проектировании такой конструкции из нержавеющей стали, чтобы узлы сочленения деталей были максимально защищены от попадания активных сред на поверхность стали с нарушенным слоем из оксида хрома. Для защиты мест соприкосновения конструктивных узлов от ржавления, применяются уплотняющие элементы и герметики.

При креплении деталей из нержавеющей стали методом сварки с последующей зачисткой швов, происходит истирание слоя оксида хрома, что приводит к появлению ржавчины в ходе эксплуатации изделия, поэтому сварные швы требуют обработки специальными грунтовками.

Контакт углеродистой стали с поверхностью нержавеющей также может повлечь образование ржавчины. Из углеродистой стали изготавливают различные крепежные элементы — болты, гайки. шпильки, которые необходимо изолировать от поверхности нержавеющей стали уплотнительными деталями.

Возникновение и быстрый прогресс процесса ржавления наблюдается при повышенных температурах и воздействии горячего пара на изделие из нержавеющей стали. Большому риску образования ржавчины также подвержены вращающиеся в водной среде детали механизмов, изготовленные из нержавеющей стали. Ударная волна, возникающая при работе, например, лопастей электро-насоса, выбивает микрочастицы оксида хрома с поверхности нержавеющей стали, что способствует выпаданию ржавчины на поверхности нержавеющей стали. Правильный подбор мощности оборудования, работающего в пределах критичных скоростей вращения, обезопасит детали из нержавеющей стали от возникновения ржавчины.

Выбор правильного метода обработки

Дополнительным методом в комплексе мер по предупреждению ржавления изделий из нержавеющей стали является правильный подбор метода ее обработки. Поверхность нержавеющей стали, обработанная электрическими методами полировки, более устойчива к ржавлению, чем в тех случаях, когда применяется механическая полировка. В результате полировки с применением механических средств, поверхность нержавеющей стали под слоем оксида хрома более шероховата, что приводит к образованию ржавчины при малейшем повреждении защитной пленки.

Самым разрушающим воздействием на нержавеющую сталь, как и на любой другой материал, обладает водная среда в виде влаги, осадков, конденсата. Особенно разрушительным для нержавеющей стали является содержание производных хлора в воде. Очистка, фильтрация и умягчение воды снижает риск ржавления нержавеющей стали, соприкасающейся с данной средой.

Первичная ржавчина, образовавшаяся на нержавеющей стали может быть удалена промыванием чистой водой. Удаление более выраженной ржавчины с поверхности нержавеющей стали можно выполнять методом шлифовки и полировки, а при еще более глубоком поражении поверхности нержавеющей стали ржавчиной, применяется вытравливание кислотами — лимонной либо щавелевой.

Коррозия нержавеющей стали

Нержавеющая сталь противостоит коррозии (не ржавеет) благодаря наличию тонкой оксидной пленки на поверхности. Эта пленка, в основном — окись хрома, очень легко образуется в окислительной среде, например, в воздухе (кислород — замечательный окислитель), и защищает нижележащий металл от коррозии. Металл, защищенный таким образом, называют пассивированным. Очень важно, чтобы оксидная пленка сохраняла свою целостность, не имела пор, трещин и т. п., в противном случае на незащищенных участках будет идти коррозия. Поверхность должна быть свободна от окалины, остатков шлака и т. д. Если пленка повреждена и условия не благоприятствуют ее образованию (например , нет доступа кислорода), поверхность металла остается незащищенной и может корродировать.

Следующие виды коррозии возникают чаще всего:

  • Коррозийная деформация сварного шва. возникает при сваривании нержавеющих труб. после интенсивного нагрева при сварке изменяется состава поверхностного слоя металла, может разрушиться оксидная пленка.
    Как избегать: избегать сварки нержавеющих труб. если сварка неизбежна — обрабатывать место сварки так чтобы заново сформировать защитную пленку (пассивировать место сварки).
  • Щелевая коррозия. «Щель » в данном случае — это пространство под всевозможными отложениями (песка , ила и т.д.), под шайбами, прокладками и т.д. — иначе говоря, место, из которого попавшая туда влага не может найти выхода и где образовалась застойная зона.
    Как избегать: ограничить доступ влаги в «щели », вовремя удалять образующиеся отложения и обеспечить хорошую вентиляцию «сомнительных » мест.
  • Электрохимическая коррозия (гальваническая ). Два металла с разными электрохимическими потенциалами (нержавеющая сталь и, например, аллюминий, обычная сталь или медь) помещенные в электролит (в водопроводной воде растворено достаточно солей чтобы считать ее электролитом) и соединенные друг с другом дают электрический ток (то же самое происходит внутри гальванического элемента, внутри самой обычной батарейки). Сам ток это не проблема. Проблема в том что один из металлов, тот у которого электрохимический потенциал больше — разрушается. Степень разрушения тем больше чем больше разница электрохимических потенциалов металлов.
  • Как избегать: не использовать металлы с разным электрохимическим потенциалами в одной конструкции. например делать всю конструкцию из одного матерала. Если два металла всё таки используются — избегать их электрического контакта друг с другом. Еще вариант — использовать металлы с близкими электрохимическими потенциалами, например нержавеющая сталь и бронза.
  • Углеродистая коррозия (разновидность гальванической), когда контактируют обычная и нержавеющая сталь (у них разные электрохимические потенциалы). Нержавеющая сталь в результате контакта с «ржавеющими » сталями сама начинает ржаветь.
    Как избегать: не монтировать изделия из нержавеющей стали вместе с изделиями из «обычной » стали. Нельзя пользоваться одним инструментом в работе с нержавеющей и «ржавеющими » сталями, без надлежащей очистки.
  • Коррозия от блуждающих токов. Начнем с того что при правильном монтаже всех элементов отопления и водопровода блуждающих токов быть не должно! Правильный монтаж — это заземление всех металлических элементов (батареи отопления, полотенцесушители, раковины, ванны, смесители). Например: каждая металлическая ванна в советское время заземлялась на водоровод отдельным проводником, т.к. иначе у нее не было контакта с водопроводной трубой.

    И всё таки — как эти блуждающие токи могут образовываться? Представьте себе полотенцесушитель из нержавеющей стали подключенный металлопластиковыми/пластиковыми трубами. При движении вода за счет трения о стенки (диэлектрик ) электризуется, и статический заряд накапливается на металлических элементах, получается своего рода конденсатор (если бы трубы были металлическими, проводящими, заряд бы не накапливался). Что происходит дальше — этот конденсатор разряжается, идет небольшой ток, и один из металлов начинает разрушаться, так же как и при электрохимической коррозии.
    Как избегать: заземлять ВСЕ металлические элементы системы. особенно при использовании пластиковых труб.

  • Коррозия от токов утечки в водопроводных трубах и трубах отопления (ток утечки это не блуждающий ток, это другое). По какой-то причине ток проходит через трубу из нержавеющей стали и сталь разрушается, как и при электрохимической коррозим.
    Опять же при правильном монтаже ток по трубам идти не должен! И всё таки, ток может идти по трубам если кто-то подключил заземление электроприбора к стояку. Это опасно в первую очередь не из за коррозии а из за опасности для жизни — представьте что стояк рассоединили во время ремонта, и заземление отсутствует. Ток может идти по трубам из за неисправностей системы заземления, зануления и уравнивания потенциалов.
    Как избегать: Не использовать водопроводные трубы и трубы отопления в качестве заземления электроприборов. Правильно монтировать систему заземления, зануления и уравнивания потенциалов. Использовать дифференциальные автоматы защитного отключения (УЗО ), реагирующие на токи утечки силой до 30 миллиампер.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector