Rouging - nalot tlenków żelaza na powierzchni stali nierdzewnej
Rouging - nalot tlenków żelaza na powierzchni stali nierdzewnej
Zjawisko powstawania na powierzchni stali nierdzewnej brązowego nalotu tlenków (wodorotlenków) żelaza jest powszechnie spotykane w instalacjach przemysłu farmaceutycznego, kosmetycznego, gdzie występują instalacje wody o dużej czystości. Zjawisko to dotyczy systemów wytwarzania wody do iniekcji (WFI - Water for Injection), wody oczyszczonej (PW- Purified water), instalacji pary czystej, zbiorników procesowych, mieszalników oraz instalacji CIP – Cleaning in Place.
Brązowa warstwa nalotu tlenków żelaza w instalacjach procesowych ze stali nierdzewnej może powstać po kilkumiesięcznej eksploatacji i zwykle jest bardzo trudna w usunięciu z zastosowaniem klasycznych, regularnie stosowanych systemów CIP. Zjawisko uznaje się za słabą formę korozji, która nie powoduje korozji wżerowej stali nierdzewnej, ale odrywanie się od powierzchni fragmentów narastającego nalotu tlenków żelaza może zanieczyścić produkty przetwarzane w instalacjach. Z tego względu konieczna jest cykliczna repasywacja powierzchni stali nierdzewnych, szczególnie instalacji pracujących w wysokiej temperaturze, gdzie proces narastania warstwy tlenków żelaza przebiega intensywniej. Szczególnie dotyczy to instalacji WFI, gdzie proces przebiega najsilniej na styku fazy ciekłej i pary oraz generalnie we wszystkich gorących fragmentach układu.
Widok powierzchni zbiornika ze stali nierdzewnej pokrytej warstwą tlenków żelaza (rouging)
Do głównych czynników wpływających na powstawanie nalotu tlenków żelaza na powierzchni stali nierdzewnej należą:
- zawartość tlenu w wodzie i pH,
- obecność jakiegokolwiek zanieczyszczenia pochodzącego od żelaza w instalacji,
- wykończenie powierzchni stali (chropowatość powierzchni),
- udział wtrąceń niemetalicznych stali,
- wady spawalnicze, kolorowe przebarwienia od spawania lub niewłaściwie wyczyszczone obszary powierzchni.
Stale nierdzewne wykazują różną podatność na powstawanie na powierzchni warstwy tlenków żelaza, która zmniejsza się wraz z udziałem pierwiastków stopowych w stali (np. określona wskaźnikiem PREN). Gatunki wysokostopowe stali nierdzewnych są bardziej odporne na to zjawisko, tj. 1.4536, 1.4462, 1.4404, 1.4307, gdzie 1.4307 będzie najmniej odporny. Pomimo, że zjawisko narastania warstwy tlenków żelaza obserwuje się bez względu na wykończenie powierzchni stali nierdzewnej, to powierzchnie o niskiej chropowatości – otrzymane w wyniku elektropolerowania są często zalecane dla jego przeciwdziałania. Istotne są także wszystkie możliwe źródła zanieczyszczeń od żelaza występujące w instalacji i pochodzące z korozji innych elementów systemu, które będą sprzyjać tworzeniu się nalotów tlenków żelaza. Generalnie każde źródło jonów żelaza w instalacji procesowej będzie sprzyjać tworzeniu się tlenków żelaza na powierzchni stali nierdzewnej.
Usuwanie warstw tlenkowych żelaza z powierzchni stali nierdzewnej – derouging może odbywać się z użyciem środków chemicznych o charakterze kwaśnym lub naturalnym. Z powodzeniem stosuje się kwaśne środki o umiarkowanym stężeniu kwasów: azotowego, fosforowego, cytrynowego i szczawiowego. Takie środki czyszczące mogą mieć pozytywne działanie pasywujący dla powierzchni stali nierdzewnej, ale także negatywne wynikające z efektu nadmiernego trawienia powierzchni i tym samym wzrostu jej chropowatości, co może powodować zmiękczenia skłonności powierzchni do osadzania się warstw tlenków żelaza. Derouging przy pomocy preparatów o naturalnym pH, które mają działanie redukujące nie powoduje niepożądanego wzrostu chropowatości powierzchni w wyniku jej trawienia, a efekt obróbki powierzchni może utrzymywać się dłużej. Z powyższych względów obróbka chemiczna powierzchni stali nierdzewnych powinna odbywać się pod ścisła kontrolą i zgodnie z zalecaniami producentów środków chemicznych.
Literatura
[1]. Rouging of stainless steel in high purity water systems, www.bssa.org.uk
[2]. Rouging of Stainless Steel, http://www.corrosion-doctors.org
[3]. Z. Brytan, Czyszczenie i konserwacja stali nierdzewnych w warunkach przemysłowych, www.stalenierdzewne.pl
[4]. Derouging instalacji ze stali nierdzewnej, http://cm-systems.pl