Słownik pojęć

Korozja

Korozja jest to oddziaływanie fizykochemiczne między metalem i środowiskiem, w wyniku, którego powstają zmiany we własnościach stali nierdzewnej (metalu), które mogą prowadzić do znacznego pogorszenia funkcji metalu, środowiska lub układu technicznego, którego są częściami. Zjawiska korozyjne najczęściej klasyfikuje się według mechanizmów, typów zniszczeń korozyjnych, środowiska i występowania w danej gałęzi przemysłu.
Jest naturalnym wrogiem metali. Zwykła stal reaguje z tlenem w powietrzu, co powoduje powstanie na powierzchni stali warstwy tlenku żelaza. Powierzchnia ta jest ekstremalnie porowata i pozwala na dalsze utlenianie stali, powodując korozję, której efektem jest rdza. Innymi słowy korozja jest to stopniowe niszczenie tworzyw metalowych i niemetalowych pod wpływem chemicznego i elektrochemicznego oddziaływania środowiska w wyniku, którego zmieniają się stan i właściwości niszczonego tworzywa.

Korozja bimetaliczna

Korozja bimetaliczna (korozja galwaniczna) to korozja wywołana działaniem ogniwa korozyjnego gdzie elektrody (elementy instalacji) utworzone są z dwóch różnych metali. Jeżeli dwa różne metale będą znajdować się w środowisku elektrolitu to istnieje możliwość przepływu prądu elektrycznego od metalu mniej szlachetnego (anody) do metalu bardziej szlachetnego (katody), a metal anodowy będzie korodować w szybszym tempie niż gdyby metale się nie stykały. Stale nierdzewne w parach elektrochemicznych zazwyczaj stanowią materiał katodowy i przez to zwykle w takim połączeniu to ten drugi metal będzie narażony na korozję.

Korozja erozyjna

Korozja erozyjna jest to proces, w którym równocześnie występuje korozja i erozja - powierzchniowe mechaniczne ścieranie materiału, np. przez przepływające ciecze lub gazy zawierające zwykle rozdrobnione substancje stałe. Korozja erozyjna w instalacjach ze stali nierdzewnej występuje często w obszarze zmian przekroju i kierunku przepływu medium. Korozja erozyjna jest ściśle uzależniona od szybkości przepływu medium w instalacji.

Korozja lokalna

Korozja lokalna występuje wybiórczo w wybranych miejscach powierzchni metalu poddanego oddziaływaniu środowiska korozyjnego. Stale odporne na korozję mogą ulegać różnym typom korozji lokalnej, takim jak korozja wżerowa, szczelinowa, międzykrystaliczna oraz korozja naprężeniowa.

Korozja międzykrystaliczna

Korozja międzykrystaliczna (intergranular corrosion) to korozja występująca na granicach ziarn metalu lub w obszarach do nich przyległych. Korozja międzykrystaliczna stali nierdzewnych chromowo-niklowych jest związana ze zjawiskiem wydzielania się węglików chromu na granicach ziarn i ze zubożeniem przygranicznych obszarów ziarn w chrom. W przypadku, gdy zawartość węgla w tych stalach jest wyższa od 0, 03% istnieje tendencja do wydzielania węglików podczas wygrzewania w zakresie temperatury 500-800°C. Do metod zapobiegania korozji międzykrystalicznej stali nierdzewnych należy: obróbka cieplna stali polegająca na ponownym przesycaniu, wprowadzenie do stali dodatków stopowych (stabilizujących) tworzących węgliki wydzielające się w wyższych temperaturach niż węgliki chromu np. Ti, Nb, ograniczenie stężenia węgla w stali do wartości poniżej 0,03%.

Korozja naprężeniowa

Korozja naprężeniowa (stress corrosion) jest to proces, w którym równocześnie występuje korozja z naprężeniem stali, wynikającym z obciążeń zewnętrznych lub naprężeń własnych. Korozja naprężeniowa jest związana z transkrystalicznym lub międzykrystalicznym pękaniem stali pod wpływem równoczesnego odziaływania statycznych naprężeń rozciągających i szczególnego środowiska. Stale nierdzewne mogą ulegać korozji naprężeniowej w środowisku roztworów zawierających chlorki i kondensujące pary zawierające chlorki.

Korozja równomierna

Korozja równomierna to korozja zachodząca równomiernie na całej powierzchni metalu eksponowanego w środowisku korozyjnym. Ten typ korozji wpływa na zmniejszenie własności mechanicznych materiału przez równomierne zmniejszenie przekroju poprzecznego i ubytek masy i w efekcie tego do obniżenia własności wytrzymałościowych korodowanego elementu. Korozja równomierna stali odpornych na korozję jest obserwowana w przypadku, gdy stal ta znajduje się w stanie aktywnym, kiedy warstwa pasywna jest niestabilna.

Korozja szczelinowa

Korozja szczelinowa (crevice corrosion) to korozja lokalna związana i występująca w wąskich szczelinach lub w bezpośrednim ich sąsiedztwie, a także w prześwicie utworzonym między powierzchnią metalu i inną powierzchnią metalową lub niemetalową. W zamkniętym lub ograniczonym wymiarowo obszarze wewnątrz szczelin gromadzą się związki chemiczne, co w efekcie prowadzi do stopniowego zakwaszania środowiska, ułatwiając uszkodzenie pasywnej warstwy tlenków na powierzchni stali nierdzewnej. Efektywne przeciwdziałanie korozji szczelinowej stali nierdzewnych polega na właściwej konstrukcji elementów - należy unikać występowania szczelin i zamkniętych przestrzeni, należy systematycznie usuwać osad powstałych podczas eksploatacji elementów oraz prawidłowo dobrać materiał do danych warunków pracy.

Korozja wżerowa

Korozja wżerowa (pitting corrosion) to korozja lokalna wywołująca tworzenie się wżerów (pits) - wgłębień postępujących od powierzchni w głąb stali. Korozja wżerowa stali odpornych na korozję polega na powstawaniu wżerów, zainicjowanych w miejscu uszkodzenia pasywnej warstwy tlenkowej, które mogą doprowadzić do całkowitej perforacji cienkościennych wyrobów. Do głównych czynników wpływających na odporność na korozję wżerową stali nierdzewnych należą stan powierzchni materiału (korzystna jest niska chropowatość powierzchni) oraz główne dodatki stopowe takiej jak chrom, molibden i nikiel.

Naprężeniowe pękanie korozyjne

Naprężeniowe pękanie korozyjne (stress corrosion cracking) to pękanie w wyniku korozji naprężeniowej. W przypadku stali nierdzewnych może występować w elementach obciążonych mechanicznie pracujących w wilgotnym środowisku zawierającym chlorki.

Reakcja anodowa

Reakcja anodowa to reakcja elektrodowa przeniesienia ładunku na granicy faz między przewodnikiem a elektrolitem polegająca na przenoszeniu ładunku dodatniego od przewodnika elektronowego do elektrolitu (medium, w którym prąd elektryczny przenoszony jest przez jony). Prąd płynie od przewodnika elektronowego do elektrolitu. Reakcja anodowa jest procesem utleniania (substancja reagująca oddaje jeden lub więcej elektronów): M->Mⁿ⁺+n^e-.

Reakcja katodowa

Reakcja katodowa to reakcja elektrodowa przeniesienia ładunku na granicy faz między przewodnikiem a elektrolitem polegająca na przenoszeniu ładunku ujemnego od przewodnika elektronowego do elektrolitu (medium, w którym prąd elektryczny przenoszony jest przez jony). Prąd wpływa od przewodnika elektronowego od elektrolitu. Reakcja katodowa jest procesem redukcji (substancja reagująca przyjmuje jeden lub więcej elektronów): ½O₂+H₂O+2^e-->2OH^-.

Specyfikacje AISI dla stali nierdzewnych

AISI (American Iron and Steel Institute - Amerykański Instytut Żelaza i Stali) jest organizacją zajmującą się promocją stali, jako materiału, który nadaje się na wiele różnorodnych zastosowań oraz dąży do zwiększenia konkurencyjności przemysłu stalowego i jego głównych uczestników w Ameryce Północnej. Instytut był autorem systemu oznaczania – numerowania stali dla stali nierdzewnych serii 300 i 400 (np. typ 304 stali nierdzewnej). Instytut ten również publikuje podręczniki, w których wskazuje na zastosowania danych gatunków stali, analizuje ich skład chemiczny i jego wpływ na własności mechaniczne, fizyczne poszczególnych stopów i indywidualnych gatunków stali nierdzewnych. Nie są to jednak specyfikacje, jako takie tylko definicje poszczególnych gatunków, bowiem większość specyfikacji stosowanych dla stali nierdzewnych zaczerpnięto z ASTM (American Society for Testing and Materials - Amerykańskie Stowarzyszenie Badania Materiałów). Więcej informacji na ten temat można znaleźć w „Specifications for Stainless Steel”. Iron & Steel Society (Stowarzyszenie Żelaza i Stali), które od lat publikuje specyfikacje stali nierdzewnych opracowywane przez AISI.

Stal nierdzewna

Stale nierdzewne (stale odporne na korozję) to stopy żelaza zawierające co najmniej 10,5% chromu oraz dodatki innych pierwiastków stopowych w celu modyfikacji struktury i polepszenia właściwości takich jak odporność korozyjna, wytrzymałość, podatność na kształtowanie i odporność na niskie temperatury. Ze względu na swoje własności mogą z powodzeniem konkurować z wieloma innymi materiałami inżynierskimi, zarówno na płaszczyźnie technicznej jak i ekonomicznej oraz dodatkowo wykazują wysokie walory estetyczne jak i ekologiczne, a w niektórych przypadkach są jedynym materiałem spełniającym wymagane własności.

Warstwa pasywna

Warstwa pasywna - jest to cienka, nieporowata, obejmująca cały element, stabilna i nieprzepuszczalna warstwa tlenków głównie chromu formująca się na powierzchni stali odpornej na korozję (nierdzewnej), jako kombinacja tlenu z powietrza lub wody z chromem zawartym w stopie. Warstwa pasywna na stalach nierdzewnych charakteryzuje się skłonnością do samoczynnego odbudowywania się w środowisku zawierającym tlen. Warstwa ta chroni stal odporną na korozję przed naturalnie występującymi czynnikami korozyjnymi.