Korozją nazywamy proces niszczenia metalu na skutek oddziaływania środowiska zewnętrznego. Zaczyna się ona zawsze na powierzchni i stopniowo przenika do warstw głębszych, jednakże ten postęp w głąb metalu nie jest zawsze równomierny. Rozpoczęty proces korozji, o ile nie ulegnie zahamowaniu prowadzi do całkowitego zniszczenia elementów metalowych. Ze względu na charakter rozróżniamy: korozję chemiczną, korozję elektrochemiczną.
Korozja chemiczna zachodzi zwykle pod wpływem działania suchych gazów przy wysokich temperaturach. Powstaje wówczas na powierzchni elementów metalowych cienka warstwa związków chemicznych, najczęściej tlenków rzadziej siarczków, azotków lub węglików. Ze względu na wynik oddziaływania rozróżniamy następujące rodzaje korozji:
Stale odporne na korozję należą do grupy stali stopowych o szczególnych własnościach fizycznych i chemicznych. Niejednokrotnie zawartość w tych stalach pierwiastków stopowych przekracza kilkadziesiąt procent. Stale odporne na korozję dzielimy na: stale nierdzewne- są to stale odporne na korozję admosferyczną i wodną, stale kwasoodporne- stale o strukturze austenitycznej- są to stale, które nie ulegają działaniu większości środowisk kwaśnych.
Odpornośc na korozję stali zależy głównie od: Ad 1. Skład chemiczny, a zwłaszcza zawartości chromu, niklu, węgla, molibdenu, miedzi, manganu, azotu, tytanu, niobu i tantalu. Podstawowym pierwiastkiem stali odpornych na korozję jest chrom. Wprowadzony do stali w ilości większej od 13% powoduje skokową zmianę potencjału elektrochemicznego z 0,6V do +0,2 V (Rys.6). Wynika stąd, że odporność na korozję występuje doiero przy zawartości powyżej 13% chromu. Stale chromowe są odporne na korozję w środowiskach utleniających np. kwasu azotowego, nie są one natomiast odporne na działanie środowisk redukujących np. kwasu solnego czy siarkowego. Przy temperaturach wysokich minimalna zawartość chromu zapewniająca odporność na korozję wzrasta do 20%. Drugim oprócz chromu najważniejszym składnikiem stopowym stali odpornych na korozję jest nikiel, który podwyższa odporność stali na działanie wielu środowisk korozyjnych, a zwłaszcza kwasu siarkowego, roztworów obojętnych chlorków ( woda morska) itp. Stale zawierające nikiel nie są odporne na działanie gazów zawierających związki siarki przy podwyższonych temperaturach z uwagi na powstawanie siarczku niklu. Węgiel natomiast pogarsza odporność na korozję. Stal ulega silnemu obniżeniu odporności na korozję jeżeli węgiel występuje w niej w postaci węglików
Ad. 2 Struktura stali.W stalach odpornych na korozję występują struktury: ferrytyczna , austenityczna i martenzytyczna. Stale te mogą mieć strukturę jednofazową np.ferrytyczną lub dwufazową np. ferrytyczno-austenityczną. Struktura ferrytyczna to struktura roztworu stałego w żelazie alfa (żelazo w przyrodzie występuje w dwóch odmianach alotropowych żelazo alfa i żelazo gama) ,odmiana alfa krystalizuje w sieci przestrzennie centrycznej A2 (rys.7).
Struktura austenityczna to struktura roztworu stałego w żelazie gama ,żelazo gama krystalizuje w sieci płaskocentrycznej A1 (rys 8)
Struktura martenzytyczna jest to struktura powstała w wyniku bezdyfuzyjnej przemiany austenitu, jest to przesycony roztwór węgla w żalazie (rys. 9).
Najwyższą odporność na korozję wykazują stale austenityczne potem ferytyczne, a najniższą martenzytyczne. Większą odporność na korozję mają struktury jednofazowe.Większą odporność struktur jednofazowych należy przepisywać znacznie korzystniejszym warunkom do powstawania stanu pasywnego oraz do utrzymania jego trwałości i ciągłości. Prawdopodobieństwo powstania ogniw lokalnych w stali o strukturze jednofazowej jest bardzo małe. Pojawienie się w stalach jednofazowych dodatkowych składników w strukturze prowadzi zawsze do zmniejszenia odporności korozyjnej. Ad. 3 Odporność na korozję stali zależy w dużej mierze od stanu jej powierzchni. Stale o powierzchni gładkiej są zawsze bardziej odporne na korozję od stali o znacznej chropowatości. W stalach odpornych na korozję glównym składnikiem stopowym jest chrom. Dodatek chromu dąży do utworzenia w strukturze węglików chromu (Fe,Cr)3C, (Fe, Cr)7C czy Cr23C6, który krystalizuje w sieci heksagonalnej ( rys.10).
Odporność stali na korozję jest związana ze zdolnoscią stali do pasywacji. Pod nazwą pasywacji rozumiemy zwiękrzenia odpornosci metalu na korozję przez utlenienie jego powierzchni. Przyjmuje się ,że na powierzchni pasywnego metalu istnieje szczelna i silnie przylegajaca warstewka tlenków, która chroni metal przed oddziaływaniem otaczającego środowiska.
Ze względu na zawartość chromu stale odporne na korozję obejmują trzy grupy: Ad. 1 Stale wysoko chromowe są odporne głównie na korozję chemiczną w tym na utlenianie w admosferze powietrza, wody naturalnej, pary wodnej, na działanie zimnych roztworów alkalicznych rozcieńczonych kwasów i soli z wyjątkiem chlorków , siarczanów i jodków oraz na działnie ropy naftowej i jej par, paliw, olejów ,alkoholi, a także środków spożywczych. W zależności od zawartości chromu można podzielić je na:
Ad 2. Stale chromowo-niklowe są odporne głównie na korozję elektrochemiczą w środowisku kwasów nieorganicznych i organicznych, związków azotu i roztworów soli i agresywnych środków spożywczych. Zawierają one od 18 do 25% Cr i od 8 do 20 % Ni. Mają strukturę austenityczną. Najczęściej stosoewna jest stal typu 18/8 zawierająca 18%Cr i 8%Ni względnie jej modyfikacje jak 0H18N9, 1H18N9, 2H18N9. Stal ta jest wybitnie odporna na korozję, nie działa na nią kwas azotowy, stężony kwas siarkowy, fosforowy i inne. Ad 3. Stale chromowo-niklowo-manganowe tak jak stale chromowo-niklowe są odporne głównie na korozję elektrochemiczą w środowisku kwasów nieorganicznych i organicznych, związków azotu i roztworów soli i agresywnych środków spożywczych.Są to stale, w których w celach oszczędnościowych częściowo zastąpiono nikiel manganem względnie azotem np. 1H17N4G9. Mają one też strukturę austenityczną jednak ich odpornosć na korozję jest nieco gorsza niż stali chromowo niklowych. W środowiskach takich jak roztwory kwasu mlekowego, octowego i innych wystepujących w sokach owocowych wykazują dobrą odporność. Są one szeroko stosowane w przemyśle mleczarskim.
Oznaczenie stali odpornych na korozję (wg. PN-71/H-86020). Stale odporne na korozję oznacza się literami określającymi składniki stopowe i liczbami za każdą literą podającymi w procentach średnie stężenie tych dodatków w stali. Stężenie węgla określa się liczbami całkowitymi, oznaczającymi przybliżoną, srednią zawartość tego pierwiastka w dziesiątych częściach tego pierwiastka. Gdy stężenie jest mniejsze od 0,07%C na początku znaku stali podaje się znak 0, gdy zaś mniejsze od 0,03%C podaje się znak 00. Pierwiastki są znakowane następująco: H - chrom, N nikiel, Nb niob, M - molibden, G mangan, Cu mied, T tytan, J- aluminiu.
tabele: Stale odporne na korozję
Znak stali Odpornośc korozyjna w ośrodkach Przydatność do spawania Przykłady zastosowania
OH13
spawalna przy zachowaniu odpowiednich warunków (podgrzewanie) w przemyśle naftowym na-spawane wykładziny zbiór ników zwykłych I ciśnieniowych, na kolumny rektyfikacyjne, wymienniki ciepła i rury krakingowe oraz na niektóre urządzenia w przemyśle koksowniczym itp.
1H13
jak wyżej trudniej spawalna mż OH13 i OM13J na łopatki turbin parowych, zawory pras hydraulicznych, aparaturę urządzeń kragingowych, sworznie, nakrętki przedmioty gospodarstwa domowego
2H13
spawanie nie zalecane jak stali 1H13, ale w przypadku gdy wymaga się większej twardości i wytrzymałości, np. wały, śruby, dławice, sprężyny, części maszyn i formy do odlewów pod ciśnieniem
2H14
wyłącznie na narzędzia medytzne, noże do nakryć stołowych, kuchenne, rzenicze
4H14
niespawalna
4H13
na narzędzia skrawające, narzędzia pomiarowe, igły do ganików, łożyska kulkowe, przyrządy i narzędzia chirurgiczne
Stale odporne na korozję
Znak stali Odpornośc korozyjna w ośrodkach Przydatność do spawania Przykłady zastosowania
OH17T Stale te są odporne na działanie;
spawalna przy zachowaniu odpowiednich warunków (podgrzewanie) urządzenia do wytwarzania kwasu azotowego (wieże absorpcyjne, wymienniki ciepła dla gorących tlenków azotu i gorącego kwasu azotowego), zbiorniki, rurociągi i cysterny do przewozu, kwasu azotowego; urządzenia i części maszyn przemysłu spożywczego (np. mleczarskiego, browarniczego, cukrowniczego, owocowo-warzyw-niczego) urządzenia i części przemysłu mydlarskiego, urządzenia kuchenne stołówek, wytwórni konserw i gospodarstwa domowego
H17
spawanie nie zalecane jak stali OH17T w przypadku urządzeń nie spawanych
3H17M
spawanie nie zalecane wały, trzpienie, wrzeciona, zawory, narzędzia chirurgiczne
Stale odporne na korozję
Znak stali Odpornośc korozyjna w ośrodkach Przydatność do spawania Przykłady zastosowania
HI7N2 Stale te są bardziej odporne na działanie środowisk korozyjnych wymienionych dla stali OH13, OH13J, 1H13, 2H13, 3H13 i 4H13; ponadto są odporne na działanie;
spawanie nie zalecane na części maszyn dla przemysłu kwasu azotowego i części urządzeń obciążonych mechanicznie części maszyn i urządzeń przemysłu spożywczego (np, mleczarskiego, browarniczego, drożdżowego, przemysłu papierniczego itp. ; części pomp
H18
niespawalna łożyska kulkowe dla przemysłu naftowego noże wysokiej jakości, narzędzia chirurgiczne, panewki, zawory i inne części wymagające dużej odporności na korozje i ścieranie
H13N4G9 Stal ta jest odporna na działanie:
spawalna punktowo jako stal walcowana na zimno zastępuje stale 1H18N9T, 1H18N9 itp. , dla lekkich konstrukcji łączonych za pomocą spawania punktowego
Stale odporne na korozję
Znak stali Odpornośc korozyjna w ośrodkach Przydatność do spawania Przykłady zastosowania
OH17N4G8 Stale te są odporne na działanie:
spawalna aparatura do produkcji mleka i jego przetworów; bańki, pasteryzatory, wirówki i inne, aparatura browarnicza; zbiorniki* fermentacyjne, beczki, kadzie i inne; aparatura przemysłu spożywczego i kwasów tłuszczowych; .urządzenia kuchenne; stal OH17N4G8 nadaje-sif też do tłoczenia
1H17N4G9
spawalna
Stale odporne na korozję
Znak stali Odpornośc korozyjna w ośrodkach Przydatność do spawania Przykłady zastosowania
OH18N9 Stale te są odporne na działanie:
spawalna części głębko tłoczone na urządzenia jak dla stali 1H18N9T
1H18N9
spawalna części nie spawane; części, które mogą być po spawaniu przesycone; części obrobione cieplnie, po spawaniu nie narażone na działanie korozji międzykrysta licznej na urządzenia jak dla stali 1H18N9T
2H18N9
spawalna części nie spawane, części spawane, które mogą być po spawaniu poddane przesycaniu; części spawane, od których nie wymaga się odporności na korozję międzykrystaliczna konstrukcje licencyjne a także części jak dla stali 1H18N9T w środowiskach mniej agresywnych
OOH18N10
spawalna na części urządzeń w środowiskach o dużym zagrożeniu korozjj międzykrystalicznj jak dla 1H18N9T
Stale odporne na korozję
Znak stali Odpornośc korozyjna w ośrodkach Przydatność do spawania Przykłady zastosowania
1H18N9T jak dla stali OH18N9, 1H18N9, 2H18N9, OOH18N10 spawalna urządzenia przemysłu chemicznego i azotowego; wieże absorpcyjne, wymienniki ciepła; zbiorniki do kwasów, rurociągi i inna aparatura spawana; urządzenia dla przemysłu lakierniczego i farmaceutycznego, autoklawy, mieszadła, kotły destylacyjne, części pomp m.in. do pracy w kwaśnych wodach szybowych w przemyśle węglowym; w przemyśle spożywczym i owocowo-warzywniczym na elementy narażone na działanie agresywnych środków konserwujących (sól, S02)
OH18N10T
spawalna jak dla 1H18N9T, lecz dla wyższych wymagań odporności na korozję części do głębokiego tłoczenia
OHl8Nl2Nb Stale odporniejsze (ze względu na większa zawartość niklu) na działanie wszystkich środowisk korozyjnych wymienionych dla stall typu H18N9
1H18N12T
spawalna jak dla 1H18N9T dla wyższych wymagań odporności na korozję
H18N10MT Stal odporna na działanie wszystkich środowisk korozyjnych wymienionych dla stali typu H18N9 a ponadto dla rozcieńczonego (do 20% przy temperaturze otoczenia) i stężonego kwasu siarkowego przy wyższych temperaturach. Stal nie jest odporna na działanie kwasu solnego, fluorowodorowego, bromu, jodu, wilgotnego chloru. Stal dość odporna na działanie korozji wżerowej spawalna na urządzenia farbiarskie, aparaturę przy wyrobie celulozy np. metoda siarczynowa, sztucznego jedwabiu
Stale odporne na korozję
Znak stali Odpornośc korozyjna w ośrodkach Przydatność do spawania Przykłady zastosowania
H17N13M2T Stale te są odporne na działanie:
spawalna jak dla stali H18N10MT dla wyższych wymagań odporności na korozje
OH17N12M2T
spawalna stal zastępcza dla OOH17N14M2
OOH17N14M2
spawalna do budowy urządzeń o ściance grubszej niż 20 mm w środowiskach o dużym zagrożeniu korozja miedzykrystaliczna oraz w obecności niektórych bardzo agresywnych chlorków (stali tych nie należy stosować w obecności kwasu azotowego); zaleca się stosowanie w niektórych węzłach ciągu produkcji mocznika
OH17N16M3T Stal ta jest w większym stopniu odporna na działanie wszystkich środowisk korozyjnych od stali zawierających 2, O do 2,5% molibdenu wymienionych powyżej spawalna jak dla stali H17N13M2T dla wyższych odporności na korozje; wieże przy syntezie mocznika
Stale odporne na korozję
Znak stali Odpornośc korozyjna w ośrodkach Przydatność do spawania Przykłady zastosowania
OH23N28M3TCu Stale przeznaczone przede wszystkim do środowisk zawierających kwas siarkowy. Są odporne na działanie:
spawalna na elementy pracujące w środowisku kwasu siarkowego i fosforowego, mrówkowego i chlork
W. Nr DIN PN AISI SS BS
1.4005 X 12 CrS 13
416 2380 416 S 21
1.4006 X10CM3 1H13 410 2302 410 S 21
1.4016 X6 Cr17 H17 430 2320 430 S 15
1.4021 X20Cr13 2H13 420 2303 420 S 37
1.4028 X 30 Cr 13 3H13 420 2304 420 S 45
1 .4034 X46Cr 13
(2304) (420 S 45)
1.4057 X 20 CrNi 17 2 H17N2 431 2321 431 S 29
1.4104 X 12 CrMoS 17
430 F 2383 (441 S 29)
1.4105 X 4 Cr MoS 18
430 F
1. 4112 X90CrMoV 18
440 B
1. 4113 X6 CrMo 17 1
434
434 S 17
1.4122 X 35 CrMo 17 3 H 17 M
1.4125 X 1 05 CrMo 1 7 H18 440 C
1.4301 X 5 CrNi 18 10 OH18N9 304 2332 304 S 16
1.4303 X 5 CrNi 18 12
305/308
305 S 17
1.4305 X 10 CrNiS 18 9
303 2346 303 S 31
1.4306 X2 CrNi 19 11 OOH18N10 304 L 2352 304 S 11
1.4310 X 12 CrNi 17 7 1H18N9 301 2331 301 S 22
1.4313 X5 CrNi 13 4
E 415 2384 425 C 11
1.4401 X 5 CrNiMo 17 122 OH17N12M2T 316 2347 316 S 31
1.4404 X2 CrNiMo 18 14 3 OOH17N14M2 316L 2348 316 S 11
1.4435 X2 CrNiMc 13 14 3 GOH17N14M2 316 L 2353 316 S 11
1.4436 X5 CrNiMo 17 13 3 OH17N12M2T 316 2343 316 S 31
1.4460 X 4 CrNiMoN 27 5 2
329 2324
1.4462 X 2 CrNiMoN 22 5 3
329 A/F 51 23 77
1.4539 X1NiCrMoCuN 25 205 OH22N24M4Cu
2562
1.4541 X6 CrNiTi 18 10 OH18N10T 321 2337 321 S 31
1.4541
1H18N9T
1 .4550 X 6 CrNiNb 18 10 OH18N12Nb 347 2338 347 S 31
1.4567 X3CrNiCu 189
304 K
1.4571 X6 CrNiMoTi 17 122 H17N13M2T 316 TI 2350 320 S 31
1.4571
H18N10MT
1.4680 X6 CrNiMoNb 17122
316 CB
1.4713 X 1 0 CrAI 7
1.4742 X 10 CrAI 18 H18JS
1.4762 X 10 CrAI 24 H24JS (446) (2322)
1 .4828 X 15 CrNiSi 20 12 H2CN12S2 309
309 S 24
1 .4841 X 15 CrNiSi 25 20 H25N20 314
314 S 25
W. Nr = Skrócony numer materiału wg DIN
|