Більшість упевнена, що займатися пасивацією нержавіючої сталі - марна трата часу, адже поверхня виробів вже инактивирована. Проте в деяких випадках це вкрай необхідно, спробуємо переконати скептиків.
Чому нержавейка стійка до корозії? Корозія стали характеризується руйнуванням її поверхневого шару під впливом агресивних середовищ, а іноді і при контакті зі звичною нам атмосферою. Окислення відбувається з кожним знову відкривається шаром, пробираючись вглиб. Поступово деталь руйнується повністю. Щоб не намагатися рятувати такі вироби при появі вогнищ корозії, а то й зовсім не робити заміну деталей, був розроблений спосіб захисту - пассивирование.
Саме так і з'явилася всім відома нержавіюча сталь. Сталь містить в собі безліч добавок. Кобальт, нікель, ніобій, титан, молібден, марганець - всі вони допомагають домогтися різних механічних і фізичних властивостей сплаву. У складі в істотному кількості присутній і хром (Cr), саме від нього залежить корозійна стійкість сталі.
Хром - одна з головних легуючих добавок, зміст його варіюється від 12 до 20%. Якраз ця цифра і визначає ступінь пасивності сплаву. Нержавійка з 12% хрому буде стійка тільки до атмосферних окислителям (в першу чергу кисню повітря). При 17% сплав витримає значно більш агресивні середовища, наприклад, азотну кислоту. Якщо потрібно ще більш стійкий матеріал, тоді збільшують вміст нікелю, молібдену, міді та інших добавок, ще в деякій мірі підсилюють корозійну пасивність. Високоагресивних середовищами вважаються соляна, сірчана та інші схожі за властивостями кислоти.
Але зміст легуючих елементів в потрібній пропорції не єдине вимога до сталі, щоб вона могла називатися нержавіючої. Поверхня деталі повинна бути без пошкоджень, у зовнішнього шару бажаний однорідний хімічний склад. Адже стійкість до корозії визначається наявністю оксидної плівки, в основному CrO. Її уривчастість або різна товщина через неоднорідність хімічного складу сплаву зводить нанівець захисні якості.
Чому корозія все-таки долає нержавіючу сталь? Незважаючи на викладену картину, нержавіюча піддається корозії. Іржа на її поверхні приводить в подив людей, хто не зовсім знайомий з хімічною природою цього явища. Багато хто починає сумніватися, нержавіюча це зовсім? Але навіть цілком справжня пасивувати сталь може піддаватися різного роду корозії. І причин цьому чимало.
Першою і цілком очевидною буде недолік хрому або його нерівномірність у структурі сплаву. Також контакти з менш стійкими різновидами сталі (вуглецевої, наприклад) викличуть процес іржавіння. Часто деталі піддаються зварюванню, і навіть якщо спочатку нержавейка була дуже високої якості, після такої обробки вона починає корродировать. Зазвичай це легко попередити зачисткою і поліруванням поверхні шва, щоб там не залишилося навіть слідів зварювальних матеріалів, наприклад, частинок заліза (Fe).
Занести небажані кількості заліза в структуру нержавійки можна і іншими способами. Якщо поруч з нею пиляють, ріжуть, шліфують звичайну сталь, то пил з Fe обов'язково досягне її і запустить процес корозії. Але навіть все передбачивши і ізолювавши ваші деталі, ви можете забути, що колись використовували для звичайної сталі певний шліфувальний круг і вирішите їм обробити нержавіючу. Це обернеться корозією. Та й будь-який інший інструмент повинен застосовуватися на однотипних матеріалах, наприклад, тільки на нержавійці.
Після зварювання часто потрібне очищення шва, роблять це металевою щіткою, краще завести таке пристосування для низьколегованих сплавів і нержавіючої сталі окремо. До слова, будь-які деструктивні поверхневі обробки істотно наближають поява корозії, так що частина з цим не рекомендується. Якщо все-таки довелося займатися механічним очищенням, то перевірте, чи залишилася на деталі залізна пил і не з'явилися пошкодження оксидної плівки. На виробництві при наявності лабораторії це можна зробити за пару хвилин за допомогою хімреактивів - води, азотної кислоти і ферроцианида калію. Місця з включеннями вільного заліза стануть сині. В іншому випадку буде потрібно кілька годин і проста вода з крана. Потрібно всього лише змочити поверхню і дати постояти, проблемні зони почнуть іржавіти.
Зварювальний шов дійсно слабке місце у нержавіючої сталі. Тому його обов'язково зачищають, відмивають від залишків робочих матеріалів (флюсу, бризок і т.д.), полірують і пасивують препаратами на основі кислот. Такі реактиви можна знайти в продажу. Зазвичай основу їх складає азотна кислота, в певній концентрації вона призводить до утворення хімічно пасивним оксидної плівки.
Багатолика корозія Кількість причин, за якими нержавіюча сталь починає корродировать, здається невеликим. Але на хімічному рівні відбуваються куди більш різноманітні процеси. Корозія, виявляється, буває різної природи. Розглянувши основні види, ми будемо попереджені про всі слабкі місця цього сплаву. Найчастіший і несподіваний спосіб зіпсувати нержавійку - чистячі засоби. Багато господинь не припускають, що хлорвмісних побутова хімія дуже швидко руйнує захисну плівку на посуді з цього сплаву. Так що слід мати на озброєнні спеціальне чистячий засіб. Така корозія називається загальною, тому що відбувається по всій поверхні.
Щілинний тип ураження сплаву знаком тим, хто працює з конструкціями з цього матеріалу. Якщо деталі щільно стикаються, рано чи пізно між ними починається іржавіння. Часто уражаються кріплення. Точкова або виразкова корозія виникає при механічному пошкодженні поверхні деталі. Причина очевидна, збита плівка відкриває доступ до незахищеної сталі. Гальванічні процеси викликають однойменну корозію. Для їх виникнення потрібна струмопровідна середу і різнорідні метали, одним з учасників і буде нержавіюча сталь. Це дуже часта причина псування деталей в морській воді. Тому на конструкторів завжди лягає подвоєна відповідальність, потрібно виключити контакт нержавіючої сталі з іншими низьколегованими сплавами.
І знову зварювання. Велика температура цього процесу запускає міжкристалітну корозію. Це дуже підступна різновид іржавіння, починається вона ще на рівні кристалічної решітки, рухаючись вздовж кордонів кристалів. Вона може бути і не так помітна з боку, але всередині точить виріб, з часом призводячи до втрати міцності. Наостанок скажемо про ерозивно корозії. Це неминуче відбувається в тих випадках, коли деталь з нержавіючої сталі знаходиться під впливом безперервного потоку абразивного розчину. Рідина просто забирає частинки плівки, а нова не встигає утворюватися.
Навіщо, коли і як пасивувати нержавійку? Як видно, нержавіюча сталь ідеально буде служити при відсутності інших матеріалів і без механічних впливів. Але це можливо хіба тільки в музеї. Конструкції завжди знаходяться в роботі, а часто і у вкрай агресивному середовищі. Ось тоді навіть нержавіючої сталі потрібно додаткове пассивирование. Наприклад, дуже часто таку обробку просять зробити для труб, кріплень, обшивки заглибних морських конструкцій. Але чи завжди доречно це робити?
Для заспокоєння совісті, звичайно, можна виробляти такі операції завжди, як тільки виникає підозра на нездатність нержавійки протистояти майбутнім впливів робочих середовищ. Але фахівці переконані, що така обробка буде зайвою у багатьох випадках. По-перше, потрібно проаналізувати можливі хімічні процеси, іноді вашим конструкціям нічого не загрожує, а додаткова пассивация тільки погіршить стан сплаву. По-друге, потрібно мати можливість контролювати процес пассивирования нержавіючої сталі, щоб отримати рівномірне і цілісне покриття. Наприклад, це дуже проблематично у випадку труб, адже перевірити стан поверхні всередині майже неможливо. Може виявитися, що десь ділянку був оброблений недостатньо, і корозія все одно відбудеться. Тому пассивирование доречно в тих випадках, коли захистити потрібно зовнішню сторону деталі.
Сам процес має, звичайно, хімічну природу. Склад обробного засобу залежить від марки нержавіючої сталі, вірніше, орієнтований на процентний вміст хрому. Сплави, де цього елемента 16% і більше, пасивуються розчином азотної кислоти (20-50%). Витримувати слід 30-60 хвилин при 40 ° С. Не підходить таке пассивирование для сталей марки AISI 303. Якщо в нержавійці хрому менше 16%, то умови і реагенти ті ж, тільки час витримки має бути не менше 60 хвилин. Такий режим не підходить для сталі AISI 416. Для перерахованих винятків (AISI 303 і 416) і марки 430F краще використовувати зазначену азотну кислоту і розчин біхромату натрію (2-6%), температура при цьому не вище 50 ° С, а час витримки 25 -40 хвилин.
