Korozi nerezová ocel, proč se to děje a co dělat – Blog společnosti Vesta

Korozivzdorná ocel a proč se to stále děje?To jsou docela časté otázky kupujících legovaných slitin. Odolnost proti korozi mohou ovlivnit dva faktory: provoz materiálu v agresivním prostředí a poruchy v jeho struktuře. Podíváme se blíže na příčiny vzniku rzi a způsoby jejího odstranění a také na zásady správné péče o materiál.

Hlavní příčiny rzi

Nerezová ocel je odolná vůči korozi díky přítomnosti určitého podílu chrómu v jejím složení. Pokud je tento prvek přítomen ve slitině v požadovaném množství, při interakci s nebezpečným prostředím (kyseliny, zásady, voda a dokonce i vzduch) vytváří ochrannou vrstvu oxidu CrO. Právě její nepropustná vrstva zabraňuje šíření koroze.

Proč tedy nerezová ocel, která obsahuje chrom, rezaví? Rez se na oceli vyskytuje vždy, když legující složka nestačí k vytvoření a stabilizaci dostatečné vrstvy oxidu. Dokonce i kontakty s běžnou nízkolegovanou nebo uhlíkovou ocelí mohou přímo způsobit korozi nerezové oceli.

Je známo, že nerezová ocel po svařování plněným drátem rezaví. Na neupravené straně materiálu může volné železo zůstat v tenké vrstvě a rezavět, pokud není čištěno chemickou nebo abrazivní metodou. Pochopení toho, proč svary na korozi nerezové oceli, vám umožní vyhnout se nepříjemnému procesu.

Vlastnosti účelu materiálu

Je také důležité pochopit, že ne všechny typy nerezové oceli jsou určeny pro použití ve všech možných agresivních prostředích. Například běžná nerezová ocel rezaví v prostředí výroby potravin, kde se používají čisticí prostředky obsahující chlór. Totéž se děje s materiálem, který není určen pro použití v mořské vodě.

Při výběru konkrétního legovaného materiálu je nutné prostudovat jeho složení a vlastnosti. Technologie výroby oceli musí odpovídat svému účelu a specifickému provozu. Nerezová ocel také rezaví v důsledku mechanického poškození nebo nezamýšleného tepelného zpracování. Tento proces se nazývá důlková koroze, kterou lze eliminovat.

Základní eliminační metody

Zakoupená nerezová ocel rezaví, co dělat v této situaci? Hlavní metoda čištění je známá jako pasivace kovu a zahrnuje přechod jeho povrchu do pasivního stavu. Tento proces je spojen s tvorbou tenkých vrstev sloučenin na materiálu, které zabraňují korozi. Umožňují zpomalit nebo úplně zastavit proces koroze.

Jakmile lidé pochopí důvody, proč nerezová ocel rezaví, často se uchýlí k jednoduchým metodám čištění. K odstranění rzi stačí omýt teplou vodou a běžnými saponáty. V žádném případě nepoužívejte dezinfekční prášky a tekutiny, které obsahují chlór. Tento prvek rychle ničí nerezovou ocel.

Existují také speciální přípravky pro péči o nerezovou ocel, které poskytují leštící efekt. Je důležité si uvědomit, že použití takových produktů může vést k deformaci povrchové struktury v oblasti použití. Intenzivní leštění může poškodit vzhled výrobku, což platí zejména pro matné typy povrchů.

K odstranění skvrn od rzi se dnes používají mýdlové roztoky a organická rozpouštědla. Pro zvláště závažné případy je možné broušení a ošetření určitými chemickými složkami. Pokud jde o mělké škrábance na výrobcích, je možné leštění nylonem. V každém případě je důležitý speciální přístup.

Péče o nerez

V první řadě je důležité udržovat výrobky z nerezové oceli čisté. Při jejich čištění by měly být pohyby prováděny ve směru linií broušení, s výjimkou kruhových pohybů po povrchu. Pravidelná a správná péče je hlavním důvodem, proč nerez nerezne. Je velmi důležité chránit nerezové trubky před agresivním prostředím.

Při použití nerezové oceli je důležité zajistit, aby nepřišla do kontaktu s klasickou ocelí. Hodí se k tomu nerezové drátěné kartáče a nic jiného. Nedoporučuje se však ani jejich neustálé používání, zanechávají na materiálu mechanické poškození a přispívají tak ke vzniku koroze. Volné železo na materiálu lze určit jeho postříkáním vodou a následným udržováním produktu vlhkého.

Korozi nerezová ocel kvůli jiným zkorodovaným výrobkům? Ano! A proto by kontakt takových produktů neměl být povolen!

Potřebujete vysoce kvalitní ocel?

Vyberte si materiál s vhodnými vlastnostmi na našich stránkách a objednejte! Náš sortiment zahrnuje materiály pro nejrůznější účely!

Závěry

Podívali jsme se na to, v jakých případech nerezová ocel rezaví a jak se tomu vyhnout. V první řadě je důležité zodpovědně přistupovat k výběru materiálu. Při nákupu slitiny je třeba zvážit její účel. Před objednáním si nechte poradit od zástupců výrobce. Neváhejte se zeptat na vlastnosti materiálu, který potřebujete.

Pro zajištění odolnosti materiálu a reprezentativního vzhledu je důležité o něj náležitě pečovat. Všechny výrobky z nerezové oceli musí být skladovány v bezpečném prostředí, v suchu a mimo dosah běžné oceli. Pokud se rez objeví, musí být okamžitě odstraněna.

Pokud potřebujete nerezové plechy nebo trubky z legovaného materiálu, můžete si u nás objednat za výhodných podmínek!

Doručíme po celém Rusku

Pracovní doba: od 10:00 do 18:00

Katalog

• Hlavní
• Články
• Jak to funguje
• Rezavění nerezové oceli

Autor: John C. Tverberg. Přeložil Vladimir Vorobyov.

Právě jste nainstalovali nový celonerezový systém cirkulace vody – čistý, stříbrný a krásný. Svůj proces jste zahájili s důvěrou, že problémy s kontaminací byly zcela vyřešeny. Po několika měsících však vzorek vody obsahuje v odebraném vzorku hnědou želatinovou látku. Otevřete systém a zjistíte, že nádrž obsahuje hnědé usazeniny uvnitř. Otevřete čerpadlo a zjistíte, že lopatky jsou také potaženy červenou barvou, spirální komora a výstupní otvory jsou také potaženy červenou barvou. Podíváte se do tepelného výměníku a uvidíte ještě více této barvy. Jádra ventilů mají stále stejný nahnědlý povlak na přívodních otvorech. Co se děje? Proč dobrá nerezová ocel zrezivěla?

Abychom pochopili, co se děje, je nutné zopakovat si základní informace o nerezové oceli a procesu koroze.

Co je nerezová ocel?

Nerezová ocel je železo s přídavkem chrómu, který dodává železu jeho odolnost vůči oxidaci. Další látky se přidávají, aby propůjčily speciální vlastnosti nebo nerezové vlastnosti pro konkrétní prostředí použití. Hlavní věc, kterou je třeba si zapamatovat, je, že nerezová ocel je především železo (asi 70 % u typu 304L a 69 % u typu 316L).

Jak nerezová ocel koroduje?

Existuje pět hlavních procesů, které vedou ke korozi nerezové oceli: Rovnoměrná koroze; Mezikrystalová koroze; Galvanická nebo normální koroze, včetně důlkové a štěrbinové koroze; Koroze v trhlinách v důsledku mechanického nárazu; a také mikrobiologicky indukovaná koroze (MIC). Kromě toho řada mechanických procesů zlepšuje pět hlavních procesů tvorby rzi. Mezi tyto procesy patří eroze, tvorba pórů, abraze (odlupování), tvorba korozních prvků a také změny povrchu pod tepelným nebo elektrickým vlivem. Všechny tyto procesy mají jedno společné: pasivační vrstva oxidu chromitého je porušena a nechráněná složka železa je oxidována. Abychom porozuměli fenoménu rezivění, uvažujme pouze dva procesy: Homogenní neboli běžnou korozi a vředovou korozi spolu s erozí, důlkovou koroze a tvorbou korozních prvků.

Kde se vyskytuje koroze?

Koroze může nastat v čisté vodě, ultračisté vodě, páře, upravené pitné vodě nebo neupravené technologické vodě. Dosud bylo identifikováno pět procesů.

1. Kontaminace železem

Lepení nerezové oceli na uhlíkovou ocel bude mít za následek tažení železa na povrchy, které budou při uvedení do provozu náchylné ke korozi. Svaření dočasných spojovacích prvků z uhlíkové oceli na nerezovou ocel a následné broušení švů má za následek otěr chromové vrstvy, která bude během provozu systému korodovat. Použití drátěných kartáčů z uhlíkové oceli nebo brusných kotoučů znečištěných uhlíkovou ocelí způsobí tvorbu rzi. Mechanismus tvorby rzi je velmi jednoduchý:

ŽELEZO + VODA + REZ,

Nejlepší způsob, jak zabránit rzi, je zdravý rozum: vždy zakryjte všechny uhlíkové železné povrchy dřevem, plastem nebo lepenkou, aby nedošlo ke kontaktu s nerezovou ocelí; nikdy nesvařujte uhlíkovou ocel s nerezovou ocelí; Vždy používejte nerezové kartáče a brusné kotouče „určené pouze pro nerezovou ocel“; Před uvedením do provozu vždy proveďte chemickou pasivaci kyselinou dusičnou nebo citronovou.

Rez může způsobit důlkovou korozi nebo důlkovou korozi na nerezové oceli, pokud je vystavena působení oxidačního činidla a musí být odstraněna. Nezbytná je proto pasivace, která nejen zvýší poměr obsahu chromu (vzhledem k železu na povrchu), ale také zabrání případné kontaminaci železem. Existují dvě hlavní technické specifikace pro čištění a pasivaci: ASTM A 380 Standardní podmínky pro čištění, odstraňování vodního kamene a pasivaci dílů, zařízení a systémů z nerezové oceli a ASTM A 2 Standardní podmínky pro chemickou pasivaci dílů z nerezové oceli. Upravená i neupravená voda může způsobit rez (dokonce i změkčená voda). Důvodem je obsah vody – především hydrogenuhličitanů železa. Změkčení neodstraňuje anionty, jako jsou uhličitany, hydrogenuhličitany, sírany, chloridy atd., ale zajišťuje pouze výměnu s kationty, jako je vápník a hořčík, se sodou a draslíkem. Na rozdíl od uhličitanu železnatého je hydrogenuhličitan železnatý zcela rozpustný, ale snadno se oxiduje na uhličitan železnatý. Uhličitan železitý je nerozpustný a má hnědohnědou barvu. Rozpouští se v silných kyselinách.

Upravená nebo pitná (pitná) voda se obvykle čistí, aby se odstranily suspendované pevné látky, filtruje se, aby se odstranily jemné částice, a zabíjí se chlorem nebo oxidem chloričitým, aby se odstranily bakterie. Tento proces má malý nebo žádný vliv na hydrogenuhličitanové ionty, pokud je vyvážen nízkým obsahem uhlíku a železa v potrubí a obsahem kyslíku. Když voda vstoupí do vnitřního prostředí, jako je nerezová ocel nebo porcelán, začnou hydrogenuhličitany oxidovat:

2Fe(HCO3)2 + Ca(HCO3)2 + Cl® 2Fe(OH)3_+ CaCl2 + 4CO2 2Fe(OH)3 ® Fe203O2 + HXNUMX

Oxid železitý Fe203 zhnědne, a když k tomu dojde, nazývá se to vznik červené železné rudy. Svar začíná korodovat, vlivem hnědých usazenin, v důsledku tvorby korozivních prvků pod vlivem rzi a chloridu vápenatého. V neupravené vodě dochází k podobné reakci, s výjimkou přítomnosti chlóru a kyslíku rozpuštěných ve vodě, což je aktivní činidlo.

6Fe(HCO3)2 O2®2Fe2(CO)3_+2Fe (OH)2 + 4H2O

Začíná být přítomen uhličitan železitý a hydroxid železitý tvoří želatinovou látku, která se jeví jako oxidy železa. Je zde mírná barevná odchylka, protože žlutý hydroxid železitý. Ve velkých nádržích jsou nejhnědější usazeniny obvykle nahoře a směrem ke dnu se zmenšují. Je zcela běžné pozorovat relativně čistý stav velké nádrže.

2. Čistá a vysoce čištěná voda

Čistá a vysoce čištěná voda se běžně používá v průmyslových odvětvích, kde může mít výsledek nedostatečného čištění významné důsledky, jako je výroba léčiv nebo polovodičů. Ve farmacii se nazývá WFI nebo voda pro injekci. Typická úprava zahrnuje filtraci, změkčování, výměnu kationtů a iontů, reverzní osmózu, úpravu ultrafialovým zářením a v případě potřeby ionizaci. Proces destilace lze použít jako konečné čištění. Výsledkem je voda s extrémně nízkou vodivostí.

Nerezová ocel typu 316L je běžným materiálem konstrukce zařízení. Některé z těchto komplexů zůstávají čisté, ale jiné reziví. Dokonce i systémy, které byly elektrolyticky leštěny s drsností povrchu menší než 10 mikropalců (

může korodovat. Při práci s horkou párou o vysoké čistotě mohou takové systémy zčernat, někdy leskle, někdy zčernat s práškovým efektem. Získali jsme jednotlivé sekce nerezového potrubí zasaženého rzí z mnoha různých systémů zásobování čistou vodou a párou. Vrstvy rzi byly zkoumány pomocí rentgenové difrakce (XPS), energeticky disperzní spektroskopie (EDS) a rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Rastrovací elektronová mikroskopie umožňovala vizuální zkoumání povrchu, energeticky disperzní spektroskopie umožňovala bodovou analýzu povrchových anomálií a rentgenová fluoroskopie umožňovala analýzu rzi vrstvu po vrstvě a identifikaci vlastností molekulární struktury. Podrobné výzkumné zprávy jsou uvedeny v (1,2). Tato studie nám umožnila zařadit proces tvorby rzi v čisté a vysoce čisté vodě a páře do tříd I, II a III.

3. Třída I rez

Rez 1. třídy pochází z vnějších zdrojů. Částice rzi se usazují na povrchu nerezové oceli a v raných fázích usazování je lze snadno odstranit mytím. Pasivační vrstva nerezové oceli pod rzí zůstává nezměněna oproti původní instalaci systému. Částice rzi mají obvykle stejné složení jako materiál, ze kterého částice pocházejí (samozřejmě jiné než částice pocházející z korozivzdorné oceli). Koncentrace rzi je nejvyšší v blízkosti zdroje vody a dále od něj klesá. Barva rzi se může lišit v závislosti na vzdálenosti od zdroje, od oranžové po červenohnědou a v určitých oblastech jasně červenou. Koroze, jak je určena rastrovací elektronovou mikroskopií (SEM) třídy 1, se jeví jako jednotlivé částice. Barva je způsobena přítomností různých oxidů a hydroxidů železa. Oxid oranžový je nižší forma hydroxidu železa, který se tvoří, když je přítomen kyslík i voda:

2FeO+4H2®2Fe(OH) + 3H2

2Fe(OH)®Fe2O3 + H2O.

Vnější rez může pocházet z mnoha zdrojů. S největší pravděpodobností díly z uhlíkového železa, jako jsou spojovací tyče, matice, šrouby, svorky atd. Čím větší zdroj, tím více rzi se může tvořit.

Čerpadla jsou nejpodezřelejší v čisticím systému. Nejzřejmější příčiny rzi způsobené čerpadly jsou: důlková koroze a eroze způsobená nerovnoměrným otáčením sacího kola (oběžného kola). Ulcerace je obvykle způsobena nesprávným přívodem vody do čerpadla, nevhodným výběrem čerpadla nebo nadměrným škrcení během čerpání. Vzduchové bubliny narážejí na pracovní povrchy čerpadla a způsobují náhlý náraz, který vytváří rázovou vlnu, která odstraňuje malé částice nerezové oceli. Když se částice uvolní do proudu vody, připojí se k trubce z nerezové oceli elektrostatickou přitažlivostí. Jelikož povrch částice není pasivován, začne okamžitě oxidovat a rezavět.

Dalším možným procesem je eroze oběžného kola. Jakýkoli materiál má kritickou hodnotu rotace, nad kterou se eroze zvyšuje (3). U nízkolegované nerezové oceli je tato rychlost otáčení asi 100 stop za sekundu. Stupeň eroze se mění v závislosti na teplotě. Nerezová ocel typu 304 má konstantní rychlost eroze do 300°C a poté rychle narůstá. Neexistují žádné specifické údaje pro vysoce čistou vodu pro různé slitiny.

Zdá se, že metalurgické vlastnosti oběžného kola ovlivňují stupeň odstraňování kovu vodou. Během krystalizace nerezové oceli 18-8 dochází ke dvěma metalurgickým fázím: austenit a delta-ferit. Tvorba delta feritu závisí na složení slitiny a pokud je méně než 8 %, lze jej snadno rozpustit zahřátím. Lopatky odlévaných čerpadel mají obvykle vyšší obsah delta feritu, protože během odlévání se přidává více křemíku, aby byla zajištěna tekutost oceli při odlévání. To znamená, že vystavení teplu nerozpustí všechen delta ferit. Delta ferit je problematičtější proto, že je náchylnější k erozi než austenit a obsahuje více železa.

4. Rez třídy II

Tato třída rzi se vyskytuje v přítomnosti chloridů nebo jiných halogenidů. Jedná se o korozi, která vzniká a vzniká na povrchu nerezové oceli v místech, kde je poškozena pasivační vrstva. Tento typ rzi je nedílnou součástí tohoto povrchu. Nejčastěji se objevuje na nepasivovaných nebo mechanicky leštěných površích a může ukazovat na důlkovou korozi. Nerezová ocel pod těmito pockmarky je obvykle velmi opotřebovaná a může být důlková. Při analýze složení této rzi se obvykle zjistí přítomnost chloridů nebo jiných halogenidů. Rez nelze odstranit žádnými mechanickými prostředky kromě broušení a leštění, ale nejčastěji se používá leptání kyselinou. Kyselina citronová je dobrý čisticí prostředek a pasivuje nerezovou ocel, ale pokud jsou přítomny chloridy, povrch znovu zreziví.

Rez třídy II vzniká dvoustupňovou reakcí: první je rozpuštění pasivační vrstvy oxidu chromitého a druhá je oxidace železa v materiálu:

Cr2O3 + 10Cl-+ 2H2O ® 2CrCl3 + 4 HClO 2Fe + 3ClO- ® Fe2O3 + 3Cl-

Tato reakce je soběstačná díky reakci chloru s chrómem za vzniku kyseliny chlorné jako vedlejšího produktu a kyselina chlorná oxiduje železo za vzniku dalšího chloridu.

5. Třída III rez

Tato rez je černá, nikoli hnědá, a vzniká v přítomnosti vysokoteplotní páry. Když se poprvé vytvoří, je modrý a poté zčerná, jak roste do maximální tloušťky, která zabraňuje dalšímu pronikání kyslíku. Lze jej nalézt ve vysoce čistých parních systémech pracujících při vysokých teplotách. Na elektrolyticky leštěných nerezových površích je taková rez leskle černá, zatímco na nepasivovaných mechanicky leštěných površích může být matně černá. Rez této třídy na elektrolyticky leštěném povrchu tvoří oktaedrické krystaly, které zcela pokrývají povrch. Analýza pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie ukazuje, že tato vrstva je oxid železitý, běžně označovaný jako magnetit. Nelze jej odstranit běžným čištěním, lze jej však odstranit chemikáliemi nebo broušením. Pokud je rez leskle černá, může být ponechána, protože je poměrně stabilní. Matný povrch vrstvy rzi lze odstranit a může vyžadovat čištění. Po suchém čištění, obvykle horkou kyselinou šťavelovou, je nutné povrch chemicky pasivovat. Při následném uvedení systému do provozu může opět zčernat, ale doufejme, že bez vytvoření matného rezavého povlaku.

Tento typ rzi je produktem reakce vysokoteplotní páry se železem v nerezové oceli, což vede ke vzniku magnetické železné rudy. Reakce probíhá ve dvou fázích:

3Fe0 + 4H2O ® FeO + Fe2)3 + 4H2 FeO + Fe2O3 ® Fe3O4

Část oxidu železa může být nahrazena oxidem niklu, ale seskvioxid železa určuje barvu povlaku.

Závěry

Rezavění nerezové oceli je důsledkem tvorby oxidu, hydroxidu nebo uhličitanu železa vystavením vnějším zdrojům nebo destrukcí pasivační vrstvy. Barevné variace závisí na typu oxidu, hydroxidu nebo uhličitanu a vlastnostech vody zapojené do tvorby molekul. Barva se liší od oranžové po hnědou a černou. Jasně hnědé útvary na povrchu nerezové oceli obvykle indikují znečištění povrchu kontaktem s uhlíkovou ocelí, svařování uhlíkové oceli s nerezovou ocelí, vystavení železem nasyceným brusným kotoučům nebo drátěným kartáčům.

V neupravené vodě může být změna barvy důsledkem oxidace hydrogenuhličitanu železitého ve vodě, za vzniku neuspořádaných hnědých usazenin. K takové oxidaci může dojít přidáním chloru nebo rozpuštěného kyslíku.

V systémech vysoce čisté vody může být rez tří typů: Třída I, hnědé barvy – z vnějších zdrojů (obvykle z eroze nebo ulcerace povrchu čerpadla); Třída II hnědá – z chloridu, který způsobuje korozi nerezových povrchů; Třída III hnědá, modrá nebo černá – nachází se ve vysokoteplotních parních systémech.

reference

1. J.K. Trevberg, “Studie rzi v 316L vysoce čistém vodním systému: Popis studie,” Vše o vodě ’98 Zdroj dat farmaceutického průmyslu, 2. až 3. června 1998, Atlantic City, NJ.

2. J.K. Trevberg a J.A., “Rusting of Stainless Steel High Purity Water Systems,” Institute of International Studies, Preparing for Paradigm Shift in Approaches to High Purity Water, 27.-29. října 1999, San Francisco, Kalifornie.

3. Alan W. Levy, “Eroze pevných částic a eroze-koroze materiálů”, 1995, ACM International