Нержавеющая сталь: восстановление повреждений

Одним из основных критериев качества нержавеющей стали является состояние ее поверхности. Гладкая поверхность – черта, характерная всем типам нержавеющей стали. На поверхности высококачественных сталей должны отсутствовать как механические повреждения (царапины, вмятины, выпуклости, шероховатости), так и следы химического воздействия (изменения цвета). В изделиях из нержавеющей стали кромки должны иметь гладкий край, не должно быть заусениц или неровностей. Сгибочные грани должны быть чуть скругленные, ровные, без перекосов, углы – скругленные, ровные, без заусениц; должны отсутствовать выступающие острые края.

Коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость нержавеющей стали объясняется тем, что на поверхности при контакте хромсодержащего сплава с внешней средой образуется тончайшая защитная пленка окислов или других нерастворимых соединений. Большое значение при этом имеют однородность металла, состояние поверхности и отсутствие у стали склонности к межкристаллитной коррозии. Чрезмерно высокие напряжения в деталях и аппаратуре вызывают коррозионное растрескивание в ряде агрессивных сред (особенно в средах, содержащих хлориды), и могут привести к разрушению материала. В сильных кислотах (серной, соляной, плавиковой, фосфорной и их смесях) высокую коррозионную стойкость показывают сложнолегированные нержавеющие стали и сплавы с высоким содержанием Ni с присадками Mo, Cu, Si в различных сочетаниях.

Как избежать повреждений

Коррозионная стойкость напрямую зависит от состояния поверхности изделия. Поэтому, чтобы избежать механических, химических и прочих дефектов на металлургическом заводе материал производят практически в «лабораторных» условиях. Готовая продукция проходит контроль, после чего упаковывается. В начале листы металла прокладываются бумагой, потом весь пакет оборачивается водонепроницаемой бумагой и укладывается на деревянные поддоны. Но все эти предосторожности не всегда помогают избежать повреждений. Погрузка, транспортировка и разгрузка практически всегда являются «критическими» событиями, во время которых качественный нержавеющий металл, отправляемый с завода, может быть поврежден. Например, вилочные погрузчики и краны могут повредить кромки листов или рулонов. Плохо закрепленные упаковки могут перемещаться при транспортировке, что не лучшим образом отразится на их качестве. Риск при разгрузке еще выше, чем при погрузке. Это обусловлено тем, что покупатели, зачастую, не имеют всего необходимого оборудования.

Хранение

Хранить нержавеющую сталь лучше всего в сухом чистом помещении. При ее хранении снаружи, влага (конденсированная или дождевая) и пыль (земля или песок) неизбежно проникают внутрь упаковки. Влага, проникшая между отдельными листами и кольцами рулонов, является причиной того, что материал покрывается пятнами.

Предотвращение коррозии в процессе обработки

Питтинговая коррозия нержавеющей стали может быть спровоцирована частицами других металлов или ржавчиной, попадающими на поверхность материала. Эта проблема является актуальной, если нержавейка обрабатывается на оборудовании или инструментами, которые ранее использовались с углеродистой сталью. В идеале нужно иметь мастерские и оборудование для работы только с нержавеющей сталью. Это поможет избежать коррозии, которая может быть вызвана частицами других металлов и ржавчины. Если такой возможности нет, то инструмент должен быть тщательно очищен до начала работ с нержавейкой.

Обработка сварных швов, удаление окалины, травление

В процессе сварки нержавеющей стали образуется шов, который не удовлетворяет по своей коррозионной стойкости и внешнему виду потребительским требованиям и положениям стандартов. Для сохранения коррозионной стойкости, шов необходимо обработать после сварки.

Минимальная обработка – удаление шлака и окалины путем шлифовки шва щеткой из нержавеющей стали или абразивного материала (не содержащего черную сталь). В ряде случаев оптимальный результат может быть достигнут только с помощью последующей химической обработки (травление и пассивация).

Широко применяется легкая шлифовка с применением мелкозернистой наждачной бумаги с шероховатостью 400 грит и тоньше. Правильное применение защитного газа при сварке уменьшает необходимость дальнейшей обработки сварных швов.

Удаление окалины после термической обработки и других типов нагрева с поверхности нержавеющей стали производится механическим способом или травлением. К механическим способам относится обдувка сухим песком, гидропескоструйная и жидкостно-абразивная очистка и т.п. Песок должен быть с минимальным содержанием железа, после механической очистки от окалины следует производить пассивирование поверхности.

Чаще всего окалину удаляют травлением в смеси кислот или щелочей. Коррозийная стойкость самой стали различна в разных химических средах, и это необходимо учитывать при подборе травителей для удаления окалины с поверхности нержавеющей стали. Поэтому для каждой стали или их групп подбирают соответствующие травители и режимы травления. Чем однороднее окалина на поверхности металла перед травлением, тем выше качество поверхности металла после травления, что имеет большое значение для готовой продукции. Окалина появляется при нагреве металла в печи, поэтому надо, чтобы металл перед нагревом имел чистую поверхность. Во время травления важно, чтобы травильный раствор действовал равномерно по всей поверхности металла. Этому способствует перемешивание раствора во время траления или перемещения деталей во время травления. В зарубежной практике часто после первого травления в серной кислоте (или в серной кислоте с поваренной солью) применяют травление в растворе азотной кислоты с добавкой слабой плавиковой кислоты при температуре 50-600 ºС. Чем больше в растворе азотной кислоты, тем медленнее действует травильный раствор. Азотная кислота в данном случае является ингибитором плавиковой кислоты и способствует более равномерному травлению.

Пассивация

Пассивация металлов – переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоев соединений, препятствующих коррозии. При взаимодействии металлов с теми или иными компонентами растворов (расплавов) на поверхности металла образуются адсорбционные или фазовые слои (пленки). Эти слои образуют плотный, почти непроницаемый барьер, благодаря чему коррозия сильно тормозится или полностью прекращается. Проводить пассивацию нержавеющей стали можно следующими методами: стали, содержащие как минимум 16% хрома (за исключением AISI 303) обрабатываются 20-50% раствором азотной кислоты при температуре 40 ºC, в течение 30-60 минут; содержащие менее 16% хрома (кроме AISI 416), обрабатываются 20-50% раствором азотной кислоты при температуре 40 ºС, в течении 60 минут; стали AISI 303, 416, 430F обрабатываются раствором азотной кислоты и 2-6 % раствором бихромата натрия, при температуре до 50 ºC, в течение 25-40 минут.

Чистка

Одним из ключевых моментов, напрямую влияющих на возможность чистки оборудования из нержавеющей стали, является дизайн. По возможности стоит избегать таких типов конструкций, которые допускают скопление грязи или затрудняет чистку. Обычно, нержавеющая сталь требует минимального ухода. Достаточно мытья теплой водой или нейтральными моющими средствами (мыло).

Для чистки нельзя использовать дезинфицирующие жидкости или порошки, содержащие хлор. Хлориды являются злейшими врагами нержавеющей стали. Изделия с разным типом полировки (зеркальная или матовая) требуют различного подхода к чистке и уходу. Полированные поверхности чистят средствами по уходу за изделиями из нержавеющей стали, тогда как для матовых поверхностей эти средства следует применять с осторожностью.

Производя очистку средством по уходу за нержавеющей сталью необходимо все движения осуществлять строго по направлению линий шлифовки, не допуская круговых движений. Особенно это важно для изделий с матовой полировкой. Средства по уходу за нержавеющей сталью обладают полирующим эффектом и при локальном применении могут вызвать изменение фактуры поверхности в месте применения. Недопустима интенсивная полировка отдельных участков. Такая обработка может нанести вред общему виду изделия. Особенно это важно для матовых поверхностей.

Для удаления пятен с поверхности нержавеющей стали можно использовать мыльный раствор или органические растворители, такие как спирт, метиловый спирт или метиловый спирт, денатурированный этиловым спиртом. После удаления пятен поверхность нужно промыть и вытереть насухо. Отложения кальция на поверхности изделия можно удалять при помощи раствора одной части уксуса к трем частям воды. Изделие необходимо замочить в растворе, после чего налет можно будет оттереть. После чистки изделие необходимо помыть теплой водой и вытереть насухо. Пятна от масла или смазки можно удалить с поверхности с помощью органических растворителей (спирт, метиловый спирт или метиловый спирт, денатурированный этиловым спиртом). После чистки изделие необходимо вымыть и высушить. Удалить ржавчину поможет 10-15% теплый раствор азотной кислоты.

Для удаления ржавчины в особо тяжелых случаях можно применять шлифовку поверхности и репассивацию (химическая обработка с необходимыми компонентами). После чистки изделие нужно вымыть теплой водой и вытереть насухо. Удалить неглубокие царапины с поверхности может помочь полировка нейлоном.

Глубокие царапины удаляются с помощью не содержащих железа абразивов. Для полировки нельзя использовать стальную вату, так как частицы металла могут повредить поверхность и спровоцировать коррозию. Оборудование из нержавеющей стали, использующееся на морских судах, необходимо мыть после каждого выхода в море. Соблюдать требования хранения и транспортировки нержавейки, конечно, стараются все, но в случае возникновения повреждений можно воспользоваться предложенными методами, которые помогут сохранить качества материала длительное время.

Дмитрий Григорьев