Общая коррозия
Как и все металлы, нержавеющие стали в некоторых случаях могут подвергаться коррозии равномерно по всей поверхности. Если среда не обладает значительными окислительными свойствами, защитная пленка на поверхности металла может в конце концов исчезнуть, что приводит к общей коррозии (неустойчивая пассивность). Более того, состояние поверхности металла влияет на природу его пассивности; коррозионная стойкость максимальна, если поверхность металла не загрязнена частицами железа или различными отложениями.
Межкристаллитная коррозия
Межкристаллитная коррозия нержавеющей стали происходит в основном возле сварных швов. Она может возникнуть также в результате горячей штамповки или термической обработки металла. Это явление обусловлено локальным снижением содержания хрома при анодном растворении карбида хрома, который выделяется по границам зерен возле сварных швов при температурах 400—800 °С. В кислой среде сцепление зерен при этом нарушается и металл становится хрупким.
Развитие межкристаллитной коррозии, которая характерна для аустенитных сталей, можно предотвратить двумя способами: снижением содержания углерода в стали до 0,03% (чтобы ограничить образование карбида хрома) и применением стали, стабилизированной ниобием или титаном, которые с углеродом образуют устойчивые карбиды.
Питтинг
Растворенный кислород обычно способствует пассивации нержавеющей стали за исключением случаев, когда происходит питтинговая коррозия (при наличии в среде хлоридов и бромидов. Этот очень распространенный и очень опасный вид коррозии приводит к образованию сквозных изъязвлений, которые могут быть почти невидимы на поверхности. Вероятность питтинговой коррозии нержавеющей стали под действием растворов, содержащих хлориды, возрастает с увеличением количества воздуха в растворе. Молибденсодержащие нержавеющие стали с высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода (например, Z2CND13) относительно стойки к этому виду коррозии.
Общие закономерности возникновения питтинговой коррозии трудно установить, так как они зависят от многих факторов: pH среды, концентрации кислорода, температуры, солесодержа-ния, количества взвешенных веществ и т. д. В некоторых случаях для предотвращения питтинговой коррозии могут быть применены высокосортные сплавы, такие как уранус (Uranus).
Язвенная коррозия
Существует очень мало металлов, не подвергающихся этой разновидности коррозии. Она развивается в застойных зонах, где затруднена или полностью отсутствует диффузия кислорода. Особенно часто язвенная коррозия обнаруживается под слоем отложений, оксидов, биологических обрастаний, под неметаллическими, негерметичными соединениями и т. д.
Язвенная коррозия нержавеющих сталей представляет собой сложный процесс. Он инициируется дифференциальной аэрацией, ведущей к образованию маленьких ячеек, в которых удерживаются продукты коррозии. Если коррозионной средой является, например, вода, содержащая кислород, которая практически нейтральна, но содержит хлориды, гидролиз первичных продуктов коррозии в ячейках приведет к образованию соляной кислоты, которая, достигнув некоторой критической концентрации, вызовет развитие язвенной коррозии. Поэтому язвенная коррозия характеризуется инкубационным периодом, который может продолжаться несколько месяцев. Но если процесс коррозии начался, он развивается очень быстро. В таких случаях коррозия усиливается образованием локальных электрохимических элементов между пассивным и активным металлом, которые быстро разрушают пассивирующую пленку.
Если продукты коррозии смываются водой во время инкубационного периода, процесс язвенной коррозии прекращается полностью.
Наличие никеля и молибдена в стали увеличивает продолжительность инкубационного периода и, таким образом, повышается бероятность того, что процесс будет приостановлен на этот период. Однако, если инкубационный период закончился и начался процесс язвенной коррозии, его скорость для стали с высоким содержанием никеля и молибдена будет столь же велика, как и для стали с меньшим содержанием этих компонентов.
Чтобы предотвратить возникновение язвенной коррозии, необходимо исключить условия, которые способствуют развитию дифференциальной аэрации. Для этой цели должны быть исключены все изменения концентрации кислорода в среде. Однако было бы неправильно предполагать, что путем насыщения среды кислородом и перемешиванием можно добиться состояния насыщения кислородом в трудно доступных зонах.
Для предотвращения образования отложений следует поддерживать достаточно высокие скорости движения воды, если возможно более 3 м/с, а сооружения должны быть запроектированы таким образом, чтобы при эксплуатации не возникали застойные зоны. Если это не удается осуществить, следует предусмотреть возможность периодического дренирования и очистки таких зон.
Коррозия под напряжением
Коррозия под напряжением может происходить в аустенитных сталях, подвергающихся механическим напряжениям, которые или являются остаточными после предварительной обработки (штамповки, сварки), или возникают в процессе эксплуатации. Коррозия под напряжением может развиваться и в некоррозионной среде, но активизируется в присутствии горячих растворов хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов. После инкубационного периода различной продолжительности коррозия под напряжением проявляется в виде быстро распространяющихся глубоких трещин.
Чтобы предотвратить развитие коррозии под напряжением, в некоторых случаях необходимо снять напряжения соответствующей термической обработкой.
Специальные виды коррозии нержавеющей стали
Как и при коррозий обычной стали, высокая скорость потока коррозионной жидкости может помешать образованию пассивирующей пленки и в результате будет развиваться локальная коррозия. Защитная пленка также может быть разрушена механическим абразивным воздействием твердых частиц, находящихся в жидкости.
Коррозия, вызванная образованием микропар, возникает в местах соединений различных металлов, например, в местах сварки между нержавеющей и мягкой сталью. В этом случае мягкая сталь становится анодом по отношению к нержавеющей стали и подвергается коррозии. С другой стороны, такое соединение может предотвратить питтинговую или язвенную коррозию нержавеющей стали 18—10 Мо.
Процесс холодной штамповки может привести к образовав нию механически упрочненного мартенсита, который является анодом по отношению к аустениту, составляющему остальную структуру, и поэтому становится преобладающей зоной коррозии. Этого явления можно избежать, используя низкоуглеродистые стали с высоким содержанием никеля, в которых аустениты очень стабильны.