fallback-image

Пасивація (пассивирування) металів: технологія і методи

Незважаючи на те, що нержавіюча сталь відрізняється високою стійкістю до корозії, додатковий захист, яку дозволяє отримати така технологічна операція, як пассивация, для неї бажана. В окремих випадках, коли великому ризику розвитку корозії схильні навіть вироби, виготовлені з нержавіючої сталі, необхідність у виконанні такої процедури не викликає сумнівів.

Приклади нержавіючих поверхонь, підданих корозії, і результати проведеної пассивации

Чим обумовлена ??висока корозійна стійкість нержавіючих сталей

Суть такого явища, як корозія, полягає в тому, що поверхня металу під впливом негативних зовнішніх чинників і навколишнього середовища починає руйнуватися. Що характерно, корозія через постійне окислення вражає метал шар за шаром, поступово руйнуючи внутрішню структуру стали. У багатьох випадках локалізувати уражені ділянки внутрішньої структури металу вже не має сенсу, тому сталеві вироби доводиться замінювати на нові.

Пасивування (або пассивация) як технологія, що дозволяє забезпечити надійний захист стали від корозії, лежить в основі створення такого унікального металу, яким є нержавіюча сталь. У хімічному складі переважної більшості сталей, що відносяться до нержавіючої категорії, можуть міститися різні елементи:

  • нікель;
  • молібден;
  • кобальт;
  • ніобій;
  • марганець.

Однак основним легуючим елементом таких сталей, кількість якого в їх складі може варіюватися в межах 12-20%, є хром. Додавання різних легуючих елементів до складу нержавіючих сталей дозволяє надати їм необхідні фізико-хімічні характеристики, але саме хром відповідає за корозійну стійкість сталевого сплаву.

Вплив хрому на властивості нержавіючої сталі

Нержавіючі сталеві сплави, в складі яких міститься 12% хрому, проявляють високу корозійну стійкість тільки при взаємодії з навколишнім повітрям. Якщо кількість хрому в хімічному складі нержавіючої сталі збільшити до 17%, то вироби з неї зможуть спокійно взаємодіяти з азотною кислотою, що не втрачаючи при цьому своїх експлуатаційних характеристик.

Щоб зробити метал стійким до ще більш агресивних середовищ, до числа яких відносяться соляна, сірчана та інші кислоти, в ньому не тільки збільшують кількісний вміст хрому, а й додають в його склад такі елементи, як мідь, молібден, нікель і ін. Іншими словами , виконують пассивирование металу, тобто збільшують його пасивність до корозійних процесів.

В процесі пасивації зони зварювального шва утворюється міцна плівка

Пассивация, при якій в хімічний склад нержавіючої сталі додають відповідні легуючі елементи, — це не єдина умова високу корозійну стійкість металу. Щоб захисні властивості нержавіючої сталі залишалися на високому рівні, оксидна плівка на її поверхні, що складається переважно з оксиду хрому, повинна бути цілою, мати однорідний хімічний склад і товщину.

Причини виникнення корозії

Незважаючи на те, що в хімічному складі нержавіючої сталі повинні міститися Пасиватор, значно підвищують її корозійну стійкість, її поверхню і внутрішня структура можуть піддаватися корозії.

Основною причиною, по якій нержавіюча сталь починає руйнуватися, є недостатнє або нерівномірне зміст в її хімічному складі хрому. Викликати корозію також може контакт з металом, який відрізняється значно меншою стійкістю до окислення. Часто піддаються руйнуванню вироби з нержавійки, які були з’єднані між собою за технологією зварювання.

Корозія труб полотенцесушителя, що виникла через несумлінне виконання зварювального шва виробником

Що характерно, навіть якщо нержавіюча сталь відрізняється дуже високою якістю, після зварювання вона може покритися шаром іржі. Щоб уникнути таких негативних явищ, зварні шви, за допомогою яких виконано з’єднання виробів з нержавійки, необхідно ретельно зачищати і полірувати. Така процедура дозволяє видалити з поверхні зварного шва і самих виробів з нержавійки залишки менш стійкого до корозії металу, який був використаний для виконання зварювальних робіт.

Дуже часто на поверхню нержавійки частинки менш стійкого до корозії металу потрапляють і в тих випадках, коли його обробка виконується в безпосередній близькості від сталевих виробів. Так, якщо поруч пиляють, шліфують або виконують інші види обробки звичайного металу, то його частинки, потрапивши на нержавіючу сталь, обов’язково стануть джерелами її корозії. На нержавійці вони можуть з’явитися і в тому випадку, якщо ви вирішите виконати її обробку інструментом, який до цього взаємодіяв зі звичайним металом. Саме тому інструменти, особливо що відносяться до ріжучого типу, бажано використовувати для виконання обробки тільки однотипних матеріалів.

Корозія витяжки з нержавіючої сталі, що сталася внаслідок чистки вироби залізною щіткою

Однак, звичайно, найбільш критичним місцем на поверхні виробів з нержавійки з точки зору виникнення і розвитку корозійних процесів є зварений шов. Саме тому важливі не тільки ретельна зачистка, шліфування та полірування місця сформованого зварного з’єднання, а й його пасивація, для чого використовуються різні кислотні розчини.

Пассивация (хімічне пассивирование), як правило, виконується з застосуванням розчину, основу якого складає азотна кислота. Обробка таким розчином ретельно підготовленої ділянки вироби з нержавіючої сталі дозволяє сформувати оксидну плівку, що відрізняється високою пасивністю до корозійних процесів.

Обробка зварних з’єднань на нержавійці, після якої і виконується хімічне пассивирование, здійснюється за допомогою металевої щітки і шліфувальної машинки. При цьому, як уже говорилося вище, важливо стежити за тим, щоб використовувані при пасивації інструменти не реагували до цього зі звичайним металом, частинки якого можуть стати джерелом розвитку корозійних процесів.

Щоб перевірити, чи не присутній на поверхні нержавійки включень звичайного металу, можна скористатися двома способами.

Обробка водним розчином азотної кислоти і ферроцианида калію

Місця на поверхні виробу, на яких присутні включення вільного заліза, після виконання такої обробки відразу забарвляться в синій колір. Слід зазначити, що такий спосіб перевірки використовують переважно в умовах виробничих лабораторій.

Змочування звичайною водою

Виріб витримують в такому стані протягом декількох годин. Якщо на нержавійці присутні включення вільного заліза, то ділянки з такими включеннями почнуть покриватися іржею.

види корозії

Незважаючи на те, що корозійний процес призводить практично до однакових наслідків, причини, її викликають, можуть бути різними. Найбільш частою причиною корозії виробів з нержавійки, використовуваних в побутових умовах, є застосування для їх чистки засобів, що містять в своєму хімічному складі значну кількість хлору. Такі кошти активно сприяють руйнуванню оксидної плівки на металі, що призводить до розвитку корозійного процесу на всій його поверхні (тобто загальної корозії).

Щілинна корозія нержавійки виникає в тих випадках, коли деталі з такого металу тривалий час стикаються між собою. Корозія даного типу, що характерно, часто починає розвиватися в місцях кріплення. Розрізняють також точкову корозію, яку часто називають виразкової. Вона виникає в тих випадках, коли оксидна плівка на нержавійці пошкоджена механічним способом.

Корозія нержавійки під водою виявляється більшою мірою в місцях з’єднання деталей

Якщо нержавейка контактує з різнорідним для неї металом в токопроводящей середовищі, починає розвиватися корозія, яка отримала назву гальванічної. Цьому процесу найбільш схильні до вироби з нержавіючих сталей, експлуатовані в морській воді і при цьому контактують з металами, що відрізняються меншим ступенем легування.

Межкристаллитная корозія — дуже поширене явище, яке виникає в тих випадках, коли виріб з нержавіючої сталі було піддано значного перегріву. При сильному нагріванні (понад 500 °) на кордонах кристалічної решітки нержавіючої сталі формуються карбіди хрому і заліза, які й стали причиною зниження міцності металу.

Корозія нержавіючої сталі може виникати через застосування хлоросодержащих чистячих складів

Розрізняють також ерозивно корозію, яка виникає, якщо нержавейка постійно знаходиться під впливом абразивного середовища. Постійно впливаючи на поверхню металу, частинки такого середовища руйнують захисну оксидну плівку, яка не встигає відновлюватися.

Пасивування нержавійки

Забезпечити такі умови експлуатації виробів з нержавіючої сталі, щоб вони не контактували з іншими металами і агресивними середовищами, а також не піддавалися механічних пошкоджень, практично неможливо. Саме тому необхідна згадана вище технологічна операція — пассивирование. Додаткову ступінь захисту, яку забезпечує пассивирование (пасивація), часто намагаються забезпечити:

  • трубним конструкцій з нержавіючої сталі;
  • кріпильних елементів;
  • корпусним елементів конструкцій і механізмів, що експлуатуються в морській воді.

Тим часом пассивация не завжди доцільна навіть для виробів подібного призначення.

Пасивування зварювального шва нержавійки

Пасивування, хоча і є методом обробки нержавіючої сталі, здатним забезпечити її додатковим захистом від корозії, у багатьох випадках є недоцільним і навіть може погіршити захисні властивості стали. Тому перш ніж виконувати пасивацію, слід проаналізувати умови, в яких буде експлуатуватися виріб, щоб однозначно вирішити, чи потрібна його поверхні додатковий захист.

Пассивация, якщо рішення про її виконанні прийнято, повинна забезпечувати отримання цільного і рівномірного по товщині захисного шару, що досягається суворим дотриманням технологічного процесу. Як правило, пасивацію виконують в тих випадках, коли додатковий захист необхідна зовнішньої, а не внутрішній поверхні виробу з нержавіючої сталі.

Суть такого процесу, як пассивация, полягає в тому, що поверхню виробу з нержавіючої сталі обробляють спеціальним розчином, основу якого складає азотна, а в деяких випадках і лимонна кислота. Іноді такий розчин можуть доповнювати незначною кількістю (2-6%) біхромату натрію. Хімічний склад такого розчину, а також такі параметри, як температура нагріву і час витримки, залежать від марки оброблюваної нержавіючої сталі.

Схожі записи

Зварна балка — виробництво і технологія зварювання

Зварна балка — виробництво і технологія зварювання

Різці для токарного верстата по металу – класифікація, види, призначення

Різці для токарного верстата по металу – класифікація, види, призначення

Якими характеристиками володіє дюралюміній, і де застосовується цей матеріал

Якими характеристиками володіє дюралюміній, і де застосовується цей матеріал

Зварювальні роботи для металоконструкцій: опис видів зварювання і середня вартість

Зварювальні роботи для металоконструкцій: опис видів зварювання і середня вартість