Testy przyspieszone, w tym szczególnie test mgły solnej (salt spray test), od wielu lat stanowią jedno z podstawowych narzędzi oceny odporności materiałów na korozję. W branży stalowej i metalowej są powszechnie stosowane ze względu na krótki czas uzyskania wyników, prostotę obsługi i łatwość porównania różnych materiałów lub powłok ochronnych. W przypadku stali nierdzewnych – materiałów, których odporność opiera się na zjawisku pasywacji – testy te nie zawsze oddają rzeczywiste zachowanie w środowiskach eksploatacyjnych. Na podstawie opracowania International Stainless Steel Forum (ISSF) można stwierdzić, że choć test mgły solnej pozostaje przydatnym narzędziem porównawczym, jego użycie do prognozowania trwałości stali nierdzewnych jest obarczone istotnymi ograniczeniami.

Zasada działania testu mgły solnej

Test mgły solnej jest opisany w normach ISO 9227 oraz ASTM B117 polega na ciągłej ekspozycji próbek w komorze wypełnionej mgłą roztworu chlorku sodu. Standardowa mieszanina zawiera 5% NaCl i ma odczyn pH bliski 7. Temperatura w komorze utrzymywana jest na poziomie 35 °C. W takich warunkach na powierzchni próbek stale obecna jest warstwa elektrolitu, a badanie trwa zwykle od kilkudziesięciu do kilkuset godzin. Należy mieć na względzie, że roztwór stosowany w teście jest znacznie bardziej agresywny niż woda morska, która zawiera 1,8–3% chlorków. Z tego powodu warunki testu nie są reprezentatywne dla większości środowisk eksploatacyjnych stali nierdzewnych.

Popularność i zalety testu

Mimo ograniczeń test mgły solnej pozostaje jednym z najczęściej stosowanych badań korozyjnych. Wynika to z jego prostoty, szybkości i niskiego kosztu w porównaniu z testami terenowymi, które wymagają miesięcy lub lat ekspozycji. Umożliwia on jednoczesne badanie różnych materiałów, powłok czy złączy spawanych, a uzyskane rezultaty są łatwe do zinterpretowania w kontekście porównawczym. Wymienione cechy sprawiły, że metoda znalazła szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, budowlanym, urządzeń AGD i elementów konstrukcyjnych. Niestety, jej popularność doprowadziła również do błędnych interpretacji, szczególnie w przypadku stali nierdzewnych, gdzie wyniki bywają odczytywane jako dowód trwałości materiału w środowisku naturalnym, mimo że test nie odzwierciedla rzeczywistych warunków eksploatacji.

Stale nierdzewne w teście mgły solnej

W środowisku badania o bardzo wysokim stężeniu chlorków stal nierdzewna ulega przede wszystkim korozji lokalnej, takiej jak korozja wżerowa lub szczelinowa. Na powierzchni próbki pojawiają się miejscowe ogniska rdzy, podczas gdy reszta powierzchni pozostaje nienaruszona. Takie zjawisko nie odpowiada naturalnym mechanizmom korozyjnym, w których cykliczne procesy nawilżania i wysychania umożliwiają regenerację warstwy pasywnej. W praktyce oznacza to, że test mgły solnej nie przyspiesza naturalnych procesów korozyjnych, ale generuje odmienny, nienaturalny mechanizm korozji powierzchniowej. Nie może być więc traktowany jako symulacja rzeczywistych warunków, a uzyskane wyniki nie mają bezpośredniego przełożenia na przewidywaną trwałość produktu.

Na wyniki testu mgły solnej wpływa wiele czynników technicznych, które nie zawsze są związane z odpornością korozyjną samego materiału. Najważniejsze z nich to skład chemiczny, stan powierzchni oraz geometria próbki. Odporność na wżery i korozję szczelinową rośnie wraz z zawartością chromu i molibdenu w stali nierdzewnej, co ogólnie opisuje wskaźnik PRE = %Cr + 3,3×%Mo i jego modyfikacje uwzględniające dodatek azotu. Nikiel z kolei nie zwiększa odporności na inicjację wżerów, ale skutecznie spowalnia rozwój korozji po jej rozpoczęciu.

Znaczenie ma również przygotowanie powierzchni. Polerowane, gładkie i oczyszczone powierzchnie wykazują wyższą odporność korozyjną niż powierzchnie z pozostałościami po szlifowaniu, obróbce mechanicznej czy spawaniu charakteryzujące się wyższą chropowatością. Wpływ na odporność korozyjną mają także pozostałości cząstek żelaza, barwy nalotowe po spawania oraz mikrospękania powierzchni. Dodatkowo geometria próbki, szczególnie obecność otworów, zagięć czy krawędzi cięcia mogą powodować lokalne zatrzymywanie roztworu mgły solnej i zafałszowanie wyników.

Dlatego, jak wskazano w opracowaniu ISSF, rzetelne porównanie wyników jest możliwe tylko przy zachowaniu jednolitych i płaskich próbek, o odpowiednio przygotowanej powierzchni i zabezpieczonych krawędziach.

Przydatność i ograniczenia testu przy ocenie stali nierdzewnych

Test mgły solnej może być przydatny w ocenie stali nierdzewnych, o ile stosuje się go z odpowiednią świadomością jego ograniczeń. Z powodzeniem można go zastosować:

• do porównania gatunków stali lub różnych metod obróbki powierzchni,
• do identyfikacji błędów technologicznych – np. pozostałości zanieczyszczeń, niewłaściwego czyszczenia spoin czy ostrych krawędzi,
• w kontroli jakości wyrobów i procesów produkcyjnych.

Nie powinno się go natomiast stosować do prognozowania trwałości materiału, doboru gatunku do konkretnego środowiska ani porównywania materiałów o odmiennych mechanizmach korozji jak na przykład stali nierdzewna i malowana stal węglowa. W skrócie: test mgły solnej jest przydatnym narzędziem laboratoryjnym, ale nie może zastąpić badań terenowych ani testów ilościowych.

Alternatywne metody oceny odporności korozyjnej

W ocenie odporności korozyjnej stali nierdzewnych często stosuje się metody ilościowe oraz badania terenowe, które lepiej odzwierciedlają rzeczywiste zjawiska korozji. Należą do nich m.in. testy opisane w normach ASTM G48 i ASTM G150 pozwalające na określenie krytycznej temperatury korozji wżerowej (CPT) oraz pomiary krytycznego potencjału powstawania wżerów (E_pit). Równie istotne są badania ekspozycyjne prowadzone zgodnie z ISO 9226, które umożliwiają ocenę rzeczywistego tempa korozji w naturalnych atmosferach przemysłowych, miejskich czy morskich. W doborze gatunków stali pomocny jest również wskaźnik PRE, który pozwala wstępnie oszacować odporność materiału na korozję wżerową i szczelinową. Dla zastosowań architektonicznych i konstrukcyjnych warto korzystać z wytycznych EN 1993-1-4, gdzie na podstawie doświadczeń eksploatacyjnych opracowano tabele doboru gatunków w zależności od środowiska korozyjnego.

Metodologię doboru stali nierdzewnych według EN 1993-1-4 opisano w artykule: Dobór stali nierdzewnych do zastosowań konstrukcyjnych – stale austenityczne i duplex (https://www.stalenierdzewne.pl/2017/12/20/dobor-stali-nierdzewnych-do-zastosowan-konstrukcyjnych-stale-austenityczne-i-duplex/)

Podsumowując, test mgły solnej jest szybkim i łatwym w obsłudze narzędziem porównawczym, które może dostarczyć cennych informacji o jakości powierzchni, czystości powierzchni oraz stosowanych metodach jej przetwarzania. Nie jest jednak metodą predykcyjną i nie powinien być traktowany jako bezpośredni wyznacznik trwałości stali nierdzewnych w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Wyniki testów powinny być analizowane z dużą ostrożnością, a każdorazowo odniesione do innych źródeł danych,  pomiarów CPT i E_pit, analiz PRE, badań terenowych, czy danych z warunków eksploatacyjnych. Właściwe połączenie tych metod pozwala uzyskać pełniejszy obraz odporności korozyjnej materiału i uniknąć błędnych decyzji projektowych.

Więcej szczegółowych informacji na temat zasad prowadzenia testów, ich interpretacji oraz przykładów praktycznych zastosowań można znaleźć w raporcie International Stainless Steel Forum – The Salt Spray Test and its Use in Ranking Stainless Steels (2008).

Literatura

[1]. International Stainless Steel Forum (ISSF): The Salt Spray Test and its Use in Ranking Stainless Steels, Brussels, 2008.

[2]. ISO 9227:2017 – Corrosion tests in artificial atmospheres — Salt spray tests.

[3]. Dobór stali nierdzewnych do zastosowań konstrukcyjnych – stale austenityczne i duplex (https://www.stalenierdzewne.pl/2017/12/20/dobor-stali-nierdzewnych-do-zastosowan-konstrukcyjnych-stale-austenityczne-i-duplex/)