Wiedza

Najważniejszym pierwiastkiem w stali nierdzewnej jest chrom. Im wyższa zwartość tego pierwiastka, tym mniejsza jest podatność stali na korozję oraz wysokie temperatury. Jej głównymi właściwościami są:

• odporność na korozję
• żaroodporność
• niski koszt zużycia produktu
• łatwość w czyszczeniu

Aby stal została uznana za nierdzewną musi posiadać odpowiednią zawartość chromu (co najmniej 10,5%) i węgla (max 1,2%).

Rodzaje stali nierdzewnych

Według klasyfikacji AISI (American Iron and Steel Institute) wyróżnia się trzy grupy stali nierdzewnych:

seria 200 – austenityczne, chromowo-manganowe stale nierdzewne o zawartości manganu od 2 do 9%

seria 300 – austenityczne, chromowo-niklowe i chromowo-niklowo-molibdenowe stale nierdzewne zawierają przynajmniej 16% chromu i co najmniej 6% niklu. Jest to najbardziej popularna grupa (stanowi ponad 50% światowej produkcji stali nierdzewnej). Jest stosowana ze względu na podatność na kształtowanie oraz wysoką odporność na korozję.

seria 400 – ferrytyczne i martenzytyczne chromowe stale nierdzewne zawierają co najmniej 11% chromu, ale jego stężenie może osiągać nawet 30%. Stanowi on ponad 30% światowej produkcji stali nierdzewnej. Jest stosowany głownie do produkcji układów oddechowych w samochodach.

Wg normy PN-EN rozróżnia się podział stali ze względu na ich budowę wewnętrzną:

stale austenityczne
stężenie niklu 8-12%
przykłady stali: 1.4301, 1.4307, 1.4401
zastosowanie: przemysł spożywczy

stale ferrytyczne (kwasoodporne)
podstawowe gatunki stali zawierają 17% chromu
przykłady stali: 1.4016
zastosowanie: samochodowe układy wydechowe

stale ferrytyczno-austenityczne (duplex)
podstawowe gatunki stali zawierają średnio 22% chromu
przykłady stali: 1.4462
zastosowanie: przemysł papierniczy, chemiczny, stoczniowy

stale martenzytyczne
podstawowe gatunki odznaczają się dużą zawartością węgla
(0,08-1%)
przykłady stali: 1.4313, 1.4418
zastosowanie: wytwarzanie sztućców, narzędzi chirurgicznych

stale umacniane wydzieleniowo
przykłady stali: .4542, 1.4568, 1.4594

Istnieje także podział stali nierdzewnych ze względu na zawartość chromu:

stale wysokochromowe

• stale o zawartości chromu 12 do 14% są odporne na działanie pary wodnej, kwasu octowego i kwasu azotowego
• stale o zawartości chromu 16 do 18% są odporne na działanie siarki i jej par, rozcieńczonych roztworów alkaicznych, zimnych kwasów organicznych i mydła. Stosuje się ją w temperaturach nie przekraczających 900 °C.
• stale o zawartości chromu 18 do 28% stosuje się w temperaturach nie przekraczających 1150 °C.

stale chromowo-niklowe
odporne na korozję elektrochemiczną – nie działają na nie kwasy azotowy, stężony kwas siarkowy,  fosforowy i inne zawierają 18-25 % chromu i 8-20% niklu

stale chromowo-niklowo-manganowe
w stalach tych nikiel zastąpiono manganem. Są mniej odporne od stali chromowo-niklowych, ale doskonale nadają się do kwasów mlekowych i mlekowo-octowych. Są wykorzystywane w przemyśle mleczarskim.

Rodzaje korozji stali nierdzewnych i sposoby ich zapobiegania

korozja równomierna
gdy warstwa pasywna jest niestabilna, korozja jest równomierna na całej powierzchni materiału aby tego uniknąć należy przed zakupem dobrze jest skorzystać z tabeli odporności na korozję, które dostarczają informacji, jak zachowuje się stal w poszczególnych środowiskach kwaśnych (pomocne przy wstępnym wyborze) lub skonsultować ze specjalistą od zagadnień korozyjnych.

korozja lokalna

• wżerowa – lokalne uszkodzenie warstwy pasywnej i brak jej samoczynnego odbudowania się na bardzo ograniczonym obszarze.
  Aby uniknąć tego typu korozji należy odpowiednio dobrać materiał zwracając uwagę na jego: stan powierzchni (im mniejsza chropowatość, tym lepsza odporność), dodatki stopowe (chrom, molibden, nikiel).
• szczelinowa – występuje w ograniczonych przestrzeniach (zamknięty albo wymiarowo ograniczony obszar), w wyniku gromadzenia się różnych związków chemicznych zakwaszających środowisko i w efekcie niszczących warstwę pasywną.
  W celu uniknięcia tego typu korozji należy: unikać tworzenia szczelin w konstrukcji, systematycznie usuwać osady z powierzchni materiału, powstałe podczas jego eksploatacji, unikać połączeń gumowych, dobierać odpowiedni materiał (np. stosowanie stali austenitycznych, stali z dużą zawartością molibdenu)
• naprężeniowa – spowodowana jednoczesnym obciążeniem mechanicznym i środowiskiem korozyjnym.
  Aby zapobiegać podobnym uszkodzeniom należy: stosowanie odpowiednich stali (gatunki ferrytyczne, przy agresywnym środowisku – o wysokiej zawartości molibdenu i niklu), ograniczenie naprężeń wewnętrznych przed i w trakcie eksploatacji
• międzykrystaliczna – w wyniku nagrzania do temperatury 500 – 800 stopni C, materiał staje się wrażliwszy na oddziaływanie środowiska korozyjnego.
  Aby uniknąć tej korozji należy: wybrać odpowiedni gatunek stali (z małą zawartością węgla lub z  pierwiastkiem dodatkowym np. tytan).
• korozja wysokotemperaturowa
  wynik działania wysokiej temperatury w środowisku atmosfery utleniającej. Aby tego uniknąć można zastosować tzw. atmosferę redukującą. Najbardziej popularne są atmosfery bogate w  dwutlenek węgla bądź węglowodory.

Podział stali odpornych na korozję na grupy gatunków, według normy europejskiej PN-EN 10027-2

Zalecenia dotyczące stali nierdzewnych

• zaleca się utrzymanie czystości przy przechowaniu, przeładunku i przewożeniu stali,
• trzymanie z dala od substancji zanieczyszczających (typu piach, olej, opiłki metalu), gdyż powodują one porowatość spoiwa,
• nie stawanie na stali – powoduje trudno usuwalne zabrudzenia i w efekcie może doprowadzić do korozji,
• w celu uniknięcia zanieczyszczenia stali zaleca się w obróbce stali stosowanie obejm czy form ze stali nierdzewnej, czyszczenie zaś powinno być wykonane za pomocą szczotki nierdzewnej
• do szlifowania należy używać tarcz przystosowanych do szlifowania stali nierdzewnej
• przy spawaniu stali nierdzewnej należy pamiętać, aby skład spoiwa miał przynajmniej taki sam skład dodatków stopowych, co spawany materiał
• w przypadku stali martenzytycznych (10,5-13% chrom, 0,2-0,5% węgiel), która jest podatna na pękanie na zimno zaleca się podgrzewanie wstępne stali (200-300 stopni C), stosowanie materiałów dodatkowych z niską zawartością wodoru, wygrzewać po spawaniu (300 stopni C).
• w przypadku stali półferrytycznych (17% chrom, 0,04% węgiel) podatnych na kruchość w wyższych temperaturach, zalecane jest podgrzewanie stali oraz podgrzewanie po spawaniu (800 C), co przywraca jej odporność na korozję międzykrystaliczną
• w przypadku stali ferrytycznych (17-30% chrom, 0,02% węgiel) podatnych na kruchość w wyższych temperaturach zalecane jest podgrzewanie stali

Opracowano na podstawie:

1)  http://www.stalenierdzewne.pl
2)  http://www.stalnierdzewna.com
3)  Podstawowe wiadomości o stalach odpornych na korozję, E. Kaliszewski, S. Czyżowicz
4)  Praca ze stalą nierdzewną, P.J.Cunat

Chcesz wiedzieć więcej na temat spawania stali nierdzewnej
Może chcesz, byśmy dobrali dla Ciebie kompletne rozwiązanie do spawania takiej stali?
Skontaktuj się z nami za pomocą poniższego formularza.