Środowisko C5 a stal nierdzewna 304L poler elektrolityczny

Proszę o informację czy gatunek i rodzaj stali są właściwie dobrane pod kontem agresywności środowiska. Projektant założył wykonanie elementów konstrukcyjnych i elementów ślusarki- wygrodzenia, balustrady, pochwyty, bramki ze stali nierdzewnej 304L - wykończenie polerowanie elektrolityczne. W projekcie podano, że klasy agresywności środowiska to C4 i C5- jest to obiekt, w którym występować będą opary ze środowiska typu morze czerwone (naśladujące ten biotop) oraz inne. Czy ten gatunek stali i sposób wykończenia zagwarantuje, że stal nie będzie korodować? Potencjalni wykonawcy udzielają sprzecznych informacji w tym zakresie, których nie przytoczę żeby niczego nie sugerować. 
Proszę jeszcze o informację, jaka jest różnica między stalą 304L i 304 w kontekście odporności na korozję.

Odporność korozyjna stali nierdzewnych jest uzależniona od dwóch głównych czynników: stanu powierzchni związanego z jej wykończeniem oraz składu chemicznego wpływającego na trwałość i jakość warstwy pasywnej zapewniającej ochronę korozyjną.

Proces polerowania elektrolitycznego powoduje obniżenie chropowatości powierzchni, zaokrąglenie występujących nierówności powierzchni i w efekcie przyczynia się do znacznego podwyższenia odporności korozyjnej stali nierdzewnych. Podwyższenie odporności korozyjnej po elektropolerowaniu w warunkach atmosferycznych następuje dzięki ułatwieniu samoczynnego zmywania powierzchni przez występujące kondensaty, opady i inne płyny. Zabrudzenia trudniej przywierają do powierzchni, przez co nie ograniczają dostępu tlenu do niej i występująca warstwa pasywna może z powodzeniem aktywnie odbudowywać się nawet w warunkach silnie korozyjnych.

O trwałości warstwy pasywnej na powierzchni stali nierdzewnej i tym samym o jej odporności korozyjnej decyduje jej skład chemiczny. Wprowadzenie dodatku molibdenu do stali nierdzewnej polepsza odporność korozyjną warstwy pasywnej w obecności jonów chlorkowych (pochodzących z chemikaliów, soli drogowej, wody morskiej, itd.), dlatego stale z dodatkiem tego pierwiastka wykazują wyższą odporność na korozję wżerową i szczelinową niż klasyczne stale chromowo-niklowe. 

Rozpatrując odporność na korozję wżerową, szczelinową w środowisku nadmorskim – (obecne opary i skroplona woda morska, itd.), gdzie występuję wysoka koncentracja jonów chlorkowych stale nierdzewne można uszeregować wg rosnącej odporności korozyjnej w następujący sposób: AISI 304 (1.4301), AISI 316 (1.4306), 256 SMO (1.4547). Pod względem odporności na korozję wżerową odmiany niskowęglowe (np. AISI 304L) gatunków podstawowych (AISI 304) wykazują ten sam poziom odporności korozyjnej. Gatunki o obniżonym stężeniu węgla, czyli AISI 304L (1.4306) i AISI 316L (1.4404) opracowano w celu przeciwdziałania korozji międzykrystalicznej, która może wystąpić w elementach spawanych, zwłaszcza elementach grubościennych, gdzie odprowadzanie ciepła podczas spawania jest utrudnione. Obniżenie stężenia węgla przeciwdziała korozji międzykrystalicznej w strefie wpływu ciepła, gdzie może dojść do obniżenia stężenia chromu w wyniku wydzielania węglików chromu pod wpływem nawet krótkotrwałego nagrzania do temperatury w zakresie 450 - 850°C. Z tego względu dla elementów spawanych, zwłaszcza grubościennych (pow. 6 mm grubości ścianki) zaleca się stosować odmiany niskowęglowe, które są mniej podatne na ryzyko korozji w obrębie złącz spawanych. Obniżone stężenie węgla wpływa zapobiega korozji międzykrystalicznej, a nie wpływa na odporności na korozję wżerową i szczelinową, które zależą od stężenia chromu i molibdenu w stali.

Podczas doboru stali nierdzewnej w środowiskach bardzo agresywnych ogólnie przyjeta zasada zaleca stosować stale chromowo-niklowe (czyli AISI 304/304L 1.4301/1.4306) dla środowisk o korozyjności do C3 natomiast stale z dodatkiem molibdenu (AISI 316/316L 1.4401/1.4404, 256 SMO 1.4547) dla środowisk o korozyjności C4 i C5 [1]. Niektórzy producencie dopuszczają jednak np. elementy złączne ze stali bez molibdenu (AISI 304) do użytku w środowisku o korozyjności C4 przy zastrzeżeniu dodatkowej aprobaty technicznej takiego rozwiązania, co wymaga dokładnej analizy konkretnego przypadku i występujących w nim warunków środowiskowych [1]. Niektórzy oba gatunki (AIS 304 i 316) lokują w jednej grupie materiałów zgodnych z wymogami kategorii korozyjności C5 [2].

Istnieją także badania laboratoryjne [3], które wykazujące polepszenie odporności korozyjnej stali w wyniku elektropolerowania i w efekcie podwyższenie odporności stali chromowo-niklowych (AISI 304) do poziomu zbliżonego do stali z dodatkiem molibdenu (AISI 316). Badania wykazują także, że w środowisku morskim C4 oba gatunki AISI 304 i 316 mają taką sama szybkość korozji, natomiast przewaga AISI 316 ujawnia się dopiero w bardzo surowych warunkach morskich C5 [4]. Pomimo tego obniżenie chropowatości powierzchni przez elektropolerowanie jest tylko jednym z czynników wpływających na polepszenie odporności korozyjnej stali, która swą odporność czerpie także z obecności w stopie pierwiastków silnie przeciwstawiających się korozji wżerowej, czyli molibdenu. Podsumowując, stal bez dodatku molibdenu bez względu na zastosowanie elektropolerowania będzie mieć słabszą odporność korozyjną niż gatunek z dodatkiem tego pierwiastka.

Na osiągnięcie wysokiej odporności korozyjnej wpływa także regularna konserwacja powierzchni elementów. W opisywanym porównaniu czas okresowej konserwacji dla stali z dodatkiem molibdenu będzie dłuższy niż dla klasycznej stali chromowo-niklowej. Przy zastrzeżeniu, że okresowa konserwacja elementów konstrukcyjnych będzie następować z większą częstotliwością można rozpatrywać zastosowanie stali o niższej odporności korozyjnej, czyli stali chromowo-niklowej (AISI 304).

Wybór gatunku stali nierdzewnej w konkretnym zastosowaniu jest także uzależniony od konstrukcji danego elementu, funkcji, przewidywanego samoczynnego obmywania się przez opady deszczu, odległości od zbiorników wodnych. Wszystkie te czynniki mogą wpływać na zmniejszenie lub zwiększenie wymagań, co do odporności korozyjnej zastosowanego materiału.

 

Literatura

[1]. Katalog firmy SFS, Designer’s guide to specifying warrantem 316 austenitic stainless steel fasteners and sealants, 2011, www.sfsintec.biz

[2]. Katalog firmy Lindab, General information and theory, http://www.lindab.com

[3]. J. CONNER, 1000 HOUR SALT-FOG TEST REPORT for 304 AND 316 STAINLESS STEEL, ALL WEATHER INC.,5-6-08, www.allweatherinc.com

[4]. CENTRO SVILUPPO MATERIALI S.p.A., Technical Bulletin, ATMOSPHERIC CORROSION RESISTANCE OF STEEL SHEETS FOR CONSTRUCTION USE