Stal nierdzewna 304 i 316 a pH środowiska

Jakiego typu stal (304 czy 316) powinna być zastosowana do pH poniżej 7. Czy odczyn 7 jest faktycznie tym przełomowym ?

 

 

Stale nierdzewne zawdzięczają odporność korozyjną obecności warstwy pasywnej a zmiana wartości pH środowiska wpływa na zmianę ich odporności korozyjnej. Wzrost wartości pH korzystnie wpływa na ich odporność korozyjną powodując umocnienie istniejącej na powierzchni warstwy pasywnej. Obniżenie wartości pH środowiska (wysokie stężenie jonów wodorowych) wpływa natomiast negatywnie przyczyniając się do rozpuszczania warstwy pasywnej. W tym przypadku stal nierdzewna przechodzi w stan aktywny i jej szybkość korozji wzrasta (rys. 1).

 

Rys. 1. Wpływ pH na relatywną szybkość korozji [2]

Odporność korozyjna stali nierdzewnych w środowisku wodnym zależy od wielu czynników w tym szybkości przepływu medium, temperatury, obecnych zanieczyszczeń (głównie chlorków), napowietrzenia i wartości pH. Dla stali nierdzewnej typu AISI 316 maksymalny zalecany poziom chlorków w temperaturze otoczenia wynosi około 1000 ppm, natomiast dla stali AISI 304 do 200ppm. Podane wartości zmieniają się także od temperatury środowiska, której wzrost obniża dopuszczalne stężenie chlorków [1]. Chlorki obecne w środowisku wodnym mogą powodować korozję wżerową, szczelinową i naprężeniową. Występowanie zjawisk korozyjnych na stalach nierdzewnych w środowisku kwaśnym jest złożonym zagadnieniem i zależy nie tylko od wartości pH, ale także od typu samego kwasu (nieutleniający, utleniający), czy kwas jest słaby lub silny, temperatury i poziom rozpuszczonego tlenu. Korozja stali nierdzewnej w wyniku oddziaływania roztworów alkalicznych zdarza się natomiast rzadziej i nie jest ona tak silna jak dla środowisk kwaśnych i zwykle nie stanowi problem w temperaturze otoczenia. Z tego względu nie jest możliwe, aby jedynie na podstawie samej wartości pH środowiska określić czy dany gatunek stali nierdzewny będzie na nie całkowicie odporny. Generalnie można stwierdzić, że im wartość pH jest niższa (środowisko kwaśne) od zakresu neutralnego (6-8 pH) tym zjawiska korozyjne będą bardziej niebezpieczne. Z tego względu stale nierdzewne w środowisku naturalnym i bardziej zasadowym mogą być stosowane z mniejszym niebezpieczeństwem wystąpienia korozji. Podsumowując możliwość zastosowania gatunków AISI 304 i 316 w zależności od pH środowiska to oba z podanych gatunków można użyć w zakresie pH < 7, lecz gatunek stopowany molibdenem (AISI 316) będzie wykazywać wyższą odporność korozyjną wynikającą z większej odporności warstwy pasywnej na zjawiska korozji wżerowej i szczelinowej. Należy jednak pamiętać, że dobór stali do danego zastosowania powinien uwzględniać skład środowiska pracy pod względem obecności jonów agresywnych (jonów halogenkowych – chlorków), temperatury oraz innych czynników materiałowych takich wykończenie powierzchni.

 

Literatura

[1]. Odporność korozyjna stali nierdzewnej 304 OH181N9, stalenierdzewne.pl

[2]. Online Dynamic Enterprise Solutions for Industry Excellence, The industrial wiki, Basic water chemistry, www.myodesie.com