Témata
Reklama

Vliv kvality povrchu na korozní odolnost korozivzdorných ocelí

Korozní odolnost korozivzdorných ocelí v provozním prostředí závisí především na správné volbě korozivzdorné oceli pro provozní parametry, na správném konstrukčním uspořádání a kvalitě povrchu. U konstrukcí a technologických zařízení vyrobených z korozivzdorných ocelí dochází často buď jenom k pouhému zhoršení vzhledu povrchu, nebo i k vážnému koroznímu napadení a snížení životnosti, a to vše v důsledku nesprávného postupu při jejich manipulaci a zpracování.

S ohledem na význam a cenu výrobků z korozivzdorných ocelí je nutno s korozivzdornými ocelemi správně zacházet. Jedním z faktorů ovlivňujících jejich korozní odolnost jsou specifické formy koroze, ke kterým jsou tyto oceli náchylné, jako např. lokální formy koroze (pitting, štěrbinová koroze, korozní praskání). Snížení korozní odolnosti povrchové vrstvy korozivzdorných ocelí se může projevit již za mírných korozních podmínek, jako je působení atmosféry nebo neutrálních vodných roztoků. Korozní odolnost povrchu korozivzdorných ocelí je závislá na chemickém složení oceli a na stavu povrchu a ke zhoršení korozní odolnosti dochází především v důsledku porušení ochranné pasivní vrstvy.
Reklama
Reklama

Příčiny snížené korozní odolnosti povrchu

Chemický stav povrchu je dán obsahem legujících prvků, které zároveň ovlivňují chemické složení povrchu korozivzdorné oceli a homogenitu povrchových vrstev. Fyzikální stav povrchu je charakterizován přítomností necelistvostí, drsností, trhlinami, přítomností cizích látek apod. Je bezpodmínečně nutné zabránit poškrábání a poškození povrchu korozivzdorných ocelí a jejich nauhličení, neboť tím dochází jak ke zhoršení korozní odolnosti povrchu, tak i k špatnému vzhledu povrchu vzbuzujícímu nedůvěru k jakosti výrobků z korozivzdorných ocelí.
Snížená korozní odolnost povrchu plechů z korozivzdorných ocelí může mít příčinu ve výrobních nebo zpracovatelských operacích, jako jsou:
  • výroba hutního polotovaru;
  • skladování, manipulace, expedice;
  • dílenské zpracování;
  • tepelné zpracování;
  • svařování;
  • úprava povrchu pro předvýrobní fázi;
  • úprava povrchu před uvedením zařízení do provozu;
  • kontaminace při tlakových zkouškách zařízení.

Skladování, manipulace, expedice

S polotovary z korozivzdorných ocelí (hlavně s plechy) je nutno zacházet velmi opatrně. Jejich skladování je nejlepší v původních obalech a při používání dřevěných podložek. Skladovací prostory musí být čisté a musí být pravidelně vysávána podlaha a čištěny obaly a palety. Nutností je, aby skladovací prostory korozivzdorných ocelí vždy byly odděleny od skladovacích prostor uhlíkových ocelí. Pracovníci musí být při manipulaci s korozivzdornými ocelemi oblečeni do čistých pracovních oděvů bez železných knoflíků a při doteku by měli mít čisté rukavice a boty bez cvočků a jiných vyčnívajících železných předmětů. Nelze připustit chůzi po povrchu výrobků z korozivzdorných ocelí.
Při manipulaci s materiálem (např. pod jeřáby) je potřebné chránit korozivzdornou ocel před kapajícím olejem. Není dovoleno značkovat plechy syntetickými barvami a používat špinavé a zaprášené nářadí. Je nutné zabránit zaprášení povrchu prachem obsahujícím železo a uhlík. Korozivzdorné oceli rovněž nesmějí přijít do styku s emulzemi používanými při obrábění uhlíkových ocelí a s výpary mořicích lázní obsahujícími HCl. Aby nedošlo ke styku k uhlíkatým materiálem, je nutné používat speciální manipulační pomůcky, např. obšité kůží.

Dílenské zpracování

  • Tváření za tepla - při ohřevu plechů z korozivzdorných ocelí na teploty pro tváření za tepla (obvykle nad 1000 °C) nesmí docházet k nauhličení jejich povrchu, a proto je výhodné na ohřev používat elektrické pece. Pokud se používá k ohřevu plyn, nesmí povrch korozivzdorné oceli přijít do styku se sloučeninami síry a oxidu uhelnatého a uhličitého a při ohřevu nesmí vznikat redukční atmosféra. Ohřev pomocí kyslíko-acetylenového plamenu je nepřípustný.
  • Tváření za studena - austenitické korozivzdorné oceli se při tváření za studena zpevňují (např. při lisování, zkružování, tažení, ohýbání), a proto je často nutné při deformacích nad 10 ÷ 15 % provádět tepelné zpracování (obvykle rozpouštěcí žíhání), při němž se nesmí korozivzdorná ocel nauhličit. Proto je nutné přednostně žíhat v ochranných atmosférách po dokonalém odmaštění povrchu (nejlépe pomocí alkalického činidla), aby na povrchu nebyly přítomny organické nečistoty, které se za vyšších teplot rozpadají na zbytky bohaté uhlíkem. Při hloubení tahem se nesmí mazat grafitem a použije se tuk pro vytvoření potřebného filmu mezi nástrojem a tvářenou ocelí.
  • Rovnání, zkružování, ohýbání, dělení - rovnání polotovarů, hlavně plechů, je třeba provádět na desce s obložením nebo přes příložný plech z korozivzdorné oceli. Veškeré nástroje včetně válců musí být z korozivzdorných ocelí a měřidla se po materiálu nesmějí posouvat, ale pouze překládat. Pomocná natočení plechů se provádí pomocí sochorů z korozivzdorných ocelí nebo pomocí manipulátorů s přísavkami. Je nutné používat důlčíky a jehly z kvalitní kalené nástrojové oceli a rýsovací stopy a důlky mechanicky odstranit. Při rýsování musí být plech z korozivzdorné oceli položen na kozy s dřevěným obložením nebo se použije rýsovací deska pokrytá plechem z korozivzdorné oceli, na který se nesmí pokládat jiný materiál než korozivzdorná ocel. Při stříhání musí být nůžky očištěné od zbytků uhlíkatých materiálů a je nutné používat ochranné podložné plechy nebo vložky z korozivzdorných ocelí. V prostoru zpracování korozivzdorných ocelí se musí udržovat naprostá čistota a pravidelně odsávat prach. K progresivním metodám dělení pro zamezení zhoršení korozní odolnosti korozivzdorných ocelí patří dělení za tepla pomocí plazmových hořáků, vodné plazmové řezání a elektrochemické řezání.
  • Strojní obrábění - při strojním obrábění výrobků z korozivzdorných ocelí je nutné používat nástroje z rychlořezných nástrojových materiálů nebo ze slinutých karbidů. Je nutné používat čisté chladicí kapaliny a při broušení se nesmějí používat brusné kotouče nebo prostředky obsahující feromagnetické částice. Při broušení se nesmí přehřívat povrch.
  • Svařování - pro správné svařování korozivzdorných ocelí z hlediska korozní odolnosti svarového spoje je kromě volby optimálního přídavného materiálu nutná také správná volba technologie svařování, aby nedocházelo nauhličení a kontaminaci svarového kovu. Proto v prostoru, kde se svařují korozivzdorné oceli, se nesmí svařovat uhlíkový materiál, aby se do svaru v důsledku rozstřiku nedostalo na povrch korozivzdorné oceli železo. Je nutno zamezit i rozstřiku kapek z korozivzdorných ocelí, neboť tato místa mohou být vhodnými centry pro vznik štěrbinové koroze. Rovněž příprava korozivzdorných plechů pro svařování (hoblování, frézování, broušení) musí být v souladu se zásadami pro dílenské zpracování korozivzdorných ocelí. Na hranách nesmí být stopy železa, rzi nebo oleje. K čištění je nutno používat kartáče z korozivzdorných ocelí a veškerá poškození plechu se musí odstranit. Před svařováním je nutné odstranit všechny kontaminující látky, neboť by se mohly dostat do svarového kovu, snižovat korozní odolnost nebo být příčinou vzniku trhlin, a to hlavně v tepelně ovlivněné zóně. Uhlík nebo uhlíkaté materiály zanechané na povrchu korozivzdorných ocelí při svařování v ochranné atmosféře neshoří a rozpouštějí se v nataveném kovu, čímž snižují korozní odolnost. Struska a jiné nečistoty se musí odstraňovat z každé vrstvy, a to před položením další housenky. Svařování plamenem značně zahřívá okolí svarů a existuje nebezpečí nauhličení nebo naopak oxidace povrchu. Tento způsob svařování se běžně nepoužívá a je nutné ho provádět s přebytkem kyslíku.
  • Tepelné zpracování - pro tepelné zpracování je třeba používat elektrické nebo plynové pece, přičemž je nutno dbát, aby plynná atmosféra měla oxidační charakter, neboť v této atmosféře vznikají okuje snadněji odstranitelné mořením. U austenitických korozivzdorných ocelí je nutné důsledně se vyhýbat plynným prostředím, kde by mohlo docházet k nauhličení povrchu oceli. V případě lesklého žíhání, kde se používají ochranné atmosféry na bázi krakovaného amoniaku, směsi vodíku a dusíku, se musí pracovat se suchými plyny, neboť i stopy vodní páry způsobují zabarvení povrchu náběhovými barvami.

Kontaminace povrchu

  • Kontaminace povrchu nekovovými látkami - velmi často dochází ke kontaminaci povrchu korozivzdorných ocelí organickými nebo nekovovými látkami různého složení, což způsobuje zhoršení korozní odolnosti nebo dochází ke vzniku defektů, hlavně u svarů. Přítomnost sloučenin síry a fosforu společně se stopovým množstvím kovů s nízkou teplotou tání může způsobovat vznik trhlin ve svaru a v tepelně ovlivněné zóně. V tab. 1 je ukázána možnost zdrojů kontaminace povrchu korozivzdorných ocelí obsahující různé prvky. V agresivních prostředích mohou výše uvedené kontaminující látky iniciovat bodovou a štěrbinovou korozi a podmínky pro vznik mikrobiologické koroze.
  • Kontaminace povrchu oxidy - kontaminace povrchu korozivzdorných ocelí oxidy, např. po svařování nebo tepelném zpracování, se projeví formou náběhových barev nebo se vytvoří i silnější vrstva povrchových oxidů. Všechny tyto oxidy se musí odstranit, neboť jejich vznik má za následek vytvoření povrchové vrstvy ochuzené o některý legující prvek. Oxidy je nutno odstraňovat hlavně z okolí svarů korozivzdorných ocelí, neboť mají většinou vyšší teplotu tání než svarový kov (oxidy Cr a Ni) a do housenky se zataví. Odstraňování se obvykle provádí mechanickými postupy (broušením, kartáčováním, tryskáním). K vytvoření optimálního povrchu s potřebnou korozní odolností je však vždy třeba chemické nebo mechanicko-chemické čištění povrchu.
  • Kontaminace povrchu železem - povrchová kontaminace výrobků z korozivzdorných ocelí železem, jak byla již popsána, je často běžná a lze se jí vyvarovat při dodržení zásad pro zpracování korozivzdorných ocelí. Při svařování však často dochází k zabudování železa do svaru (zalité železo), hlavně v důsledku nečistých svařovacích ploch. Přítomnost železa po zatavení snižuje úroveň legování a projeví se později až během provozu, na rozdíl od povrchové kontaminace železem.

Moření povrchu korozivzdorných ocelí

Kontaminace povrchu plechů z korozivzdorných ocelí železem nebo uhlíkatým materiálem se projeví vznikem rezavých skvrn již v atmosférických podmínkách. Pokud nejsou stopy tohoto materiálu odstraněny, může se iniciovat korozní napadení způsobené porušením pasivní vrstvy (např. pitting). Protože k obnovení pasivní vrstvy dojde pouze na kovově čistém povrchu, provádí se moření, které odstraní svarové okuje a náběhové barvy, uhlíkové nálety a otěry poškození povrchu po tepelném a mechanickém zpracování. Po moření pak dojde ke vzniku nové pasivní vrstvy buď působením vzdušného kyslíku, nebo se pro okamžité vytvoření silnější pasivní vrstvy povrch korozivzdorné oceli pasivuje speciálními roztoky, popř. se konzervuje.
Jako klasické mořicí prostředky pro korozivzdorné oceli se používají buď mořicí lázně nebo mořicí gely a pasty. Podle způsobu aplikace existují tři základní způsoby:
  • moření v lázni ponorem dílů a výrobků různé velikosti do mořicí lázně;
  • moření postřikem, což je vhodné především pro velké plochy;
  • moření pastou, která se nanáší obvykle štětcem.
Klasické mořicí roztoky jsou připravovány na bázi silných anorganických kyselin jako fluorovodíkové a dusičné, které jsou klasifikovány jako žíraviny a jedy a práce s nimi vyžaduje zachovávání platných předpisů jak při vlastním moření, tak i při likvidaci odpadních vod po moření a pasivaci. V současné době se začínají uplatňovat nové mořicí přípravky firmy Chemetall, jako jsou Ardrox 188 nebo 1873A, kde jako aktivní složka působí buď manganistan draselný a hydroxid sodný, nebo střední organické kyseliny s povrchově aktivními látkami. Tyto mořicí přípravky se používají při odstraňování silnějších vrstev okují na korozivzdorných ocelích. Moření se provádí za vyšších teplot kolem 90 0C.

Proplachování a tlakové zkoušky

Při proplachování a tlakových zkouškách zařízení z korozivzdorných ocelí velmi často dochází ke koroznímu napadení vyrobených zařízení, a proto je nutné bezpodmínečně dodržovat určité zásady:
  • voda pro oplach i tlakové zkoušky nesmí obsahovat nerozpustné soli a další nečistoty;
  • obsah chloridů nesmí překročit hranici, která je limitní pro daný typ oceli;
  • voda obsahující chloridy nesmí vnikat do prostorů, které lze obtížně oplachovat;
  • oplach a tlakové zkoušky je nejlépe provádět čistým parním kondenzátem nebo demineralizovanou vodou.

Povrchová jakost korozivzdorných ocelí

Výrobní postupy ve vztahu k jakosti povrchu korozivzdorných ocelí zahrnuje norma ČSN EN 10088-2. Běžně se používají při dodávkách jakosti povrchu uvedené v tab. 2.
U zařízení z korozivzdorných ocelí a slitin dochází často k vážným korozním problémům již vlivem nesprávného postupu při jejich výrobě, zpracování a provozním najíždění. Stavu povrchů výrobků a technologických zařízení z korozivzdorných ocelí je nutno věnovat vysokou pozornost. Proto je třeba dodržovat zásady pro správné zacházení s korozivzdornými ocelemi a tím se vyhnout v provozu ovlivnění jejich vlastností, především snížení korozní odolnosti.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 20522
Datum: 16. 05. 2002
Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Finesy antikorozních úprav do extrémních podmínek

Není asi náročnější zakázky na povrchové antikorozní ochrany než konstrukce pro extrémní klimatické podmínky, jako je střídání abnormálních teplot a slané prostředí. To je totiž ta pravá „ochranářská“ maturita. Mají-li se v těchto podmínkách chránit nadrozměrné konstrukce, není mnoho firem, které si na to troufnou. Před takovým dilematem stáli nepochybně investoři a realizační firmy při stavbě ve své době největší výletní lodě Queen Mary II a těžaři při konstrukci zřejmě nejseverněji umístěné naftové těžební plošiny Goliat v Barentsově moři. Jejich volba firmy realizující protikorozní úpravy padla na vlašimský Metalkov.

Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

Perfektní povrchová úprava

Ten, kdo vytváří povlaky, může dosáhnout bezvadných výsledků pouze důkladnou předpřípravou povlakovaného povrchu. Také za tímto účelem investovala firma Bot Oberflächentechnik z Kulmbachu do nového zařízení – a dosáhla tak nakonec fascinujících výsledků.

Související články
Koroze a ochrana proti korozi zásobníků na kapalná paliva

Známe-li příčiny koroze zásobníků na kapalná paliva (viz 1. část článku v minulém čísle), pak můžeme aplikovat ochranu proti korozi. Způsoby ochrany proti korozi lze rozdělit na následující technologické postupy: aplikace povlaků (organických a kovových), použití inhibitorů koroze a katodické ochrany. Každý z těchto postupu je jedinečný a unikátní.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Koroze a ochrana proti korozi zásobníku na kapalná paliva

Surová ropa je směsí různých uhlovodíků, které samy nevyvolávají korozi kovů a slitin. Surová ropa obsahuje ale také vodu, některé soli (chlorid sodný, chlorid vápenatý a chlorid hořečnatý), sulfan (sirovodík) a mikroorganismy. Tyto kontaminanty jsou obsaženy v surové ropě ve velmi malých koncentracích (1-3 % hmotnostních) a působí korozí dna zásobníků, pontonů, střech a nikoliv jejich stěn.

Korozní problémy při spalování biomasy a komunálního odpadu

Kotle pro spalování biomasy jsou určeny buď ke 100% spalování biomasy, nebo ke kombinaci biomasa - uhlí. V současné době se spaluje především dřevní štěpka, ale přechází se i na spalování zemědělských produktů (sláma, otruby, seno, slupky, oříšky). Předpokládá se i spalování energetických rostlin (šťovík, laskavec, topolovka, mužál). Ve srovnání s dřevnými štěpky se jedná o suroviny s vyššími obsahy chlóru a síry a jejich sloučeniny ve spalinách zvyšují korozní problémy teplosměnných ploch kotlů.

Porušení celistvosti při žárovém zinkování

Nanášení povlaků žárového zinku spočívá v ponoření ocelových součástí do tekutého kovu o teplotě cca 450 °C. Zinkovaný dílec je při ponořování do taveniny vystaven nerovnoměrnému působení zvýšené teploty, kdy část pod hladinou se rychle prohřívá, zatímco část nad hladinou má teplotu prostředí. Součásti jsou proto v průběhu ponořování do zinkové taveniny namáhány významným proměnným pnutím vyvolaným tepelnou roztažností materiálu. Napětí jsou tahová a tlaková a dosahují meze kluzu materiálu. Zinkované dílce se vždy deformují a obsahují zbytková napětí.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

Dokonalé povrchy řezných nástrojů

Leštění řezných hran nástrojů je čím dál žádanějším procesem v oblasti strojírenství. Stalo se již zřejmým faktem, že stav řezných hran má obrovský vliv na životnost nástroje a řeznou charakteristiku. Existuje dnes zajímavá alternativa dobře známým procesům, jako je broušení nebo tryskání. Je to úprava řezných hran pomocí vlečného omílání.

Zvyšování výkonů motoru tvorbou povlaku žárovým nástřikem

Snížení hmotnosti vozidla a ztrát třením v pohonném agregátu může pomoci při zlepšování celkové účinnosti vozidla, což je jeden z důvodů, proč mnoho výrobců přešlo na bloky motoru z hliníkové slitiny namísto tradiční litiny. Primární výhodou hliníku je nižší hmotnost. Typické hliníkové slitiny nemají sice obdobné vlastnosti z hlediska opotřebení jako litina, přesto mnoho automobilek věnovalo spoustu času hledání konstrukčních řešení pro odstranění tribologických nedostatků, které se dostavily s hliníkovými bloky válců.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Cyklické zkoušky pro reálnější simulace

Životnost, trvanlivost, odolnost, ale i třeba degradace jsou důležitými pojmy, pokud se bavíme o životním cyklu jakékoliv součásti. Kupující nebo odběratel požaduje záruky, že právě obdržený díl, zařízení či konstrukce bude fungovat předem stanovenou dobu, navíc je-li ve hře také otázka bezpečnosti. Udělení certifikace či určení doby trvanlivosti často předcházejí různé zkoušky. Důležitou skupinou z nich jsou urychlené korozní zkoušky. Nejen jimi se v úzké spolupráci s průmyslem zabývají ve vědecko-technickém parku v Kralupech nad Vltavou.

Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit