Prace wykończeniowe i ochrona środowiska po procesie trawienia i pasywacji stali nierdzewnych

Streszczenie

  W artykule omawiano problemy występujące przy obróbce spoin w konstrukcjach wykonanych ze stali wysokostopowych w celu przywrócenia warstwy pasywnej zniszczonej w wyniku oddziaływania temperatury. Szczególną uwagę zwrócono na postępowanie z agresywnymi czynnikami trawiącymi w czasie i po zakończeniu operacji pasywacyjnych (neutralizacja i utylizacja odpadów).

Wstęp

   Stale odporne na korozję stosowane są w technice ze względu na ich wysokie własności wytrzymałościowo-plastyczne (również w temperaturach ujemnych), własności antykorozyjne i atrakcyjny, dekoracyjny wygląd. Odporność tych stali na korozję jest tak duża, że w większości przypadków nie jest wymagane stosowanie malarskich powłok ochronnych, a wygląd powierzchni wykonanych konstrukcji - po odpowiedniej ich obróbce - jest dodatkowym walorem uzasadniającym celowość ich stosowania. Stale odporne na korozję powinny zawierać minimum 11% chromu, który jest podstawowym składnikiem zapewniającym tę odporność. Stale, w których jako składnik stopowy dominuje chrom, stosowane są głównie w energetyce ze względu na ich żaroodporność. Jako stale odporne na korozję najczęściej stosowane są stale zawierające 16÷22% Cr i 8÷12% Ni, które mają strukturę czysto austenityczną lub zawierającą minimalne ilości ferrytu. Odporność na korozję tych stali zależna jest głównie od zdolności tworzenia się na ich powierzchni cienkiej, przezroczystej, bardzo trwałej warstwy tlenku bogatego w chrom. Jeżeli warstwa ta ulegnie uszkodzeniu w czasie obróbki skrawaniem, szybko zostaje odtworzona w wyniku reakcji z tlenem i odporność korozyjna zostaje utrzymana. Warstwa tlenków może być również uszkodzona w wyniku reakcji chemicznych lub występujących na jej powierzchni zanieczyszczeń. Główną jednak przyczyną uszkodzeń warstwy tlenków jest działanie wysokiej temperatury w czasie obróbki plastycznej i prac spawalniczych. Warstwa tlenków o kolorze niebieskim, powstała w wyniku działania wysokiej temperatury, nie zapewnia stali odporności korozyjnej. Stosowana przy spawaniu stali odpornych na korozję energia liniowa (ilość ciepła dostarczana w rejonie spawania) jest stosunkowo niewielka, a stosowane techniki łączenia zapewniają osłonę płynnego metalu w jeziorku spawalniczym, niemniej jednak w zakresie temperatur 500÷800°C (w strefie wpływu ciepła) występuje utrata odporności na korozję. Podczas nagrzewania stali w strefie wpływu ciepła (SWC) tworzą się na granicach ziarn węgliki zawierające nawet do 80% Cr. Węgliki te obniżają lokalnie zawartość chromu, w wyniku czego zmniejsza się w tych rejonach zdolność do tworzenia się antykorozyjnej warstwy tlenków chromu, co może doprowadzić do występowania korozji (zwłaszcza międzykrystalicznej) w przypadku, gdy konstrukcja będzie się znajdować w środowisku agresywnym. Nowoczesne technologie metalurgiczne pozwalają na uzyskiwanie stali o bardzo niskiej zawartości węgla, co ogranicza możliwość tworzenia się węglików, jednakże węgiel występuje w stalach stopowych jako czynnik wpływający na własności wytrzymałościowe i nie może być ograniczany poniżej określonego minimum, bez szkody dla własności materiału. Cząsteczki ze stali węglowych, wciśnięte w pasywną powierzchnię ze stali odpornych na korozję, mogą być również ogniskiem zagrożeń korozyjnych. Opiłki stali węglowych, okruchy szczęk urządzeń mocujących i narzędzi skrawających itp. zanieczyszczenia znajdujące się na powierzchni stali odpornych na korozję, w środowisku wodnym lub agresywnym korodują, powodując uszkodzenie warstwy ochronnej. W celu usunięcia szkodliwych skutków oddziaływania tlenków wysokotemperaturowych i zanieczyszczeń z powierzchni wyrobu oraz odtworzenia warstwy pasywnej stosuje się mechaniczną lub chemiczną obróbkę powierzchni, w wyniku której powstają na jej powłoki tlenkowe stanowiące barierę antykorozyjną. Stosowane w metalurgii środki mające na celu zmniejszenie ryzyka tworzenia się węglików chromu (stabilizacja tytanem lub niobem) oraz nowoczesne techniki spawania ograniczające energię liniową są ogólnie znane i nie wymagają szerszego omówienia. W artykule omówiono zagadnienia związane z niezbędnymi działaniami, celem których jest przygotowanie konstrukcji spawanej ze stali nierdzewnej do bezpiecznej, bezkorozyjnej eksploatacji, ze szczególnym uwzględnieniem bezpieczeństwa pracy i ochrony środowiska.