Понимание коррозионной стойкости нержавеющей стали

Нержавеющая сталь известна своей коррозионной стойкостью во многих средах, где углеродистые и низколегированные инструментальные стали корродируют. (Базовое чтение: Введение в нержавеющие стали.) Коррозионная стойкость обусловлена очень тонким (около 5 нм) оксидным слоем на поверхности стали. Этот слой называют пассивным, так как он делает поверхность электрохимически пассивной в коррозионных средах.

Пассивный слой образуется благодаря хрому, добавленному в нержавейку. В нержавейке должно быть не менее 10,5% хрома для формирования пассивного слоя. Чем больше хрома, тем стабильнее пассивный слой и тем лучше коррозионная стойкость. (Подробнее о хроме: Роль хрома в интергранулярной коррозии.) Другие элементы — никель, марганец, молибден — могут добавляться для усиления коррозионной стойкости.

Еще одно требование для формирования и поддержания пассивного слоя — поверхность стали должна контактировать с кислородом. Коррозионная стойкость максимальна, когда сталь открыто экспонирована и поверхность свободна от отложений. Если пассивность разрушается в условиях, не позволяющих восстановить пассивную пленку, нержавейка корродирует как углеродистая или низколегированная сталь. Например, покрытие части поверхности — биофоулингом, покраской или прокладкой — создает оксигенообедненную зону под покрытием. Эта зона анодна по отношению к хорошо аэрированной открытой поверхности, что может вызвать коррозию покрытой области.

При определенных обстоятельствах пассивный слой может разрушиться в локализованных точках на хорошо экспонированной поверхности. Тогда металл корродирует в этих точках. Это называется точечной коррозией. Частая причина — воздействие водных сред, содержащих хлориды. Примеры: прибрежные атмосферы, дорожная соль с дождевой водой, даже водопроводная вода с высоким содержанием хлоридов.

При изготовлении компонентов или конструкций из нержавейки возможно снижение коррозионной стойкости. Это происходит, когда аустенитные нержавеющие стали (например, марка 304) экспонируются температурам между ~797 °F (425 °C) и 1598 °F (870 °C). Если время воздействия слишком длинное, области у границ зерен теряют коррозионную стойкость и могут быть преференциально атакованы в коррозионной среде. Зерна выпадают, металл теряет прочность. Повышенная восприимчивость к коррозии из-за изменения микроструктуры называется сенсибилизацией.