Nehrđajući čelikje skraćenica za "nerđajući čelik i čelik otporan na kiseline". Čelik koji je otporan na koroziju uslijed slabih korozivnih medija poput zraka, pare i vode naziva se nehrđajući čelik. Nasuprot tome, čelik koji je otporan na koroziju uzrokovanu kemijskim korozivnim medijima (kao što su kiseline, lužine i soli) naziva se čelik otporan na kiseline. U praktičnoj primjeni čelik otporan na slabe korozivne medije obično se naziva nehrđajući čelik, dok se čelik otporan na kemijske korozivne medije naziva čelik otporan na kiseline. Zbog razlika u kemijskom sastavu, prvi možda neće biti otporan na kemijsku koroziju, dok drugi općenito posjeduje nehrđajuća svojstva. Otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju ovisi o legirajućim elementima unutar čelika. Tipično, prema metalografskoj strukturi, obični nehrđajući čelik podijeljen je u tri vrste: austenitni nehrđajući čelik, feritni nehrđajući čelik i martenzitni nehrđajući čelik. Na temelju ove tri primarne metalografske strukture, duplex čelik, nehrđajući čelik koji otvrdnjava taloženjem i visokolegirani čelik s manje od 50% udjela željeza također su razvijeni za specifične zahtjeve i namjene.
Klasifikacija prema metalografskoj strukturi:
Austenitni nehrđajući čelik: Primarno ima kubičnu strukturu usmjerenu na lice (CY faza) bez magnetizma. Može se ojačati uglavnom hladnom obradom, što može dovesti do određenog magnetizma. Američki institut za željezo i čelik (AISI) koristi brojeve iz serije 200 i 300, poput 304, za označavanje austenitnih nehrđajućih čelika.
Feritni nehrđajući čelik: Prvenstveno ima kubičnu strukturu usmjerenu na tijelo (fazu) s magnetskim svojstvima. Općenito se ne može očvrsnuti toplinskom obradom, ali se može malo ojačati hladnom obradom. AISI označava ovu vrstu brojevima poput 430 i 446.
Martenzitni nehrđajući čelik: Njegova matrica ima martenzitnu strukturu (bilo tjelesno centriranu kubičnu ili kubičnu), s magnetskim svojstvima i sposobnošću podešavanja mehaničkih svojstava toplinskom obradom. AISI koristi brojeve kao što su 410, 420 i 440 za označavanje martenzitnih nehrđajućih čelika. Martenzit može pokazivati austenitnu strukturu na visokim temperaturama i transformirati se u martenzit kada se odgovarajućom brzinom ohladi na sobnu temperaturu (poznato kao otvrdnjavanje).
Austenitno-feritni (dupleksni) nehrđajući čelik: Kombinira austenitnu i feritnu fazu, s manjinskom fazom koja obično čini više od 15% strukture, i pokazuje magnetska svojstva. Duplex nehrđajući čelik može se ojačati hladnom obradom, s 329 kao tipičnim primjerom. U usporedbi s austenitnim nehrđajućim čelicima, dvostruki nehrđajući čelici imaju veću čvrstoću i poboljšanu otpornost na interkristalnu koroziju, koroziju na kloridno naprezanje i rupičastu koroziju.
Nehrđajući čelik koji se stvrdnjava taloženjem: Ima austenitnu ili martenzitnu matricu i može se očvrsnuti tretmanom precipitacijskog otvrdnjavanja. AISI ga označava brojevima u nizu 600, kao što je 630 ili 17-4PH. Općenito, austenitni nehrđajući čelik ima superiornu otpornost na koroziju zbog svojih legiranih elemenata. Feritni nehrđajući čelik prikladan je za blago korozivna okruženja, dok su martenzitni nehrđajući čelici i nehrđajući čelici koji otvrdnjavaju taloženjem idealni za okruženja s laganom korozijom gdje je potrebna visoka čvrstoća ili tvrdoća.
Diferencijacija debljine:
Zbog manjih deformacija u valjcima tijekom procesa valjanja, debljina čeličnih ploča može malo varirati, često deblja u sredini i tanja na rubovima. Kod mjerenja debljine, nacionalni standard nalaže mjerenje iz srednjeg dijela ploče.
Tolerancije se općenito dijele na velike i male na temelju zahtjeva tržišta i kupaca.
Čimbenici koji utječu na otpornost nehrđajućeg čelika na hrđu:
Sadržaj legiranih elemenata: Općenito, čelik s udjelom kroma iznad 10,5% manje je sklon hrđanju. Veći sadržaj nikla i kroma povećava otpornost na koroziju, kao u slučaju nehrđajućeg čelika 304, koji sadrži 8-10% nikla i 18-20% kroma, što ga čini obično otpornim na hrđu.
Procesi usavršavanja: Na otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju također utječu proizvodni procesi. Proizvođači visokokvalitetnog nehrđajućeg čelika s naprednom opremom i tehnikama mogu osigurati stabilnu kvalitetu proizvoda preciznim kontroliranjem elemenata legure, uklanjanjem nečistoća i održavanjem optimalnih temperatura hlađenja čeličnih trupaca, čime se proizvodi čelik manje sklon hrđi. Nasuprot tome, manji proizvođači sa zastarjelom tehnologijom možda neće uspjeti učinkovito ukloniti nečistoće, što dovodi do proizvoda koji su osjetljiviji na hrđu.
Vanjsko okruženje: Nehrđajući čelik bolje se odupire hrđi u suhim i prozračenim okruženjima. Visoka vlažnost, dugotrajni kišni uvjeti ili okruženja s visokim udjelom kiselina ili lužnata vjerojatnije će uzrokovati hrđanje. Čak i nehrđajući čelik 304 može hrđati u teškim uvjetima okoline.
Tehnike uklanjanja hrđe s nehrđajućeg čelika:
Kemijske metode: Upotrijebite pastu za dekapiranje ili sprej za ponovno pasiviziranje zahrđalog područja, tvoreći film krom oksida za vraćanje otpornosti na koroziju. Nakon kiseljenja, bitno je isprati čistom vodom kako biste temeljito uklonili sve zagađivače i kisele ostatke. Poliranje opremom i naknadno brtvljenje voskom za poliranje također može pomoći.
Mehaničke metode: Učinkovite su metode kao što su pjeskarenje, sačmarenje staklenim ili keramičkim česticama, brušenje i poliranje. Mehaničko čišćenje može ukloniti onečišćenja poput uklonjenih materijala, ostataka poliranja ili čestica koje mogu doprinijeti koroziji, osobito u vlažnim uvjetima. Mehaničko čišćenje najučinkovitije je u suhim uvjetima. Međutim, čisti samo površinu i ne mijenja inherentnu otpornost materijala na koroziju. Stoga se nakon mehaničkog čišćenja preporučuje poliranje i voštanje.
Uobičajene vrste i svojstva nehrđajućeg čelika:
Nehrđajući čelik 304: Jedan od najčešće korištenih austenitnih nehrđajućih čelika, pogodan za izradu dijelova za duboko izvlačenje, cijevi za transport kiseline, spremnika, strukturnih dijelova i raznih tijela instrumenata. Također se može koristiti za nemagnetsku, niskotemperaturnu opremu i komponente.
Nehrđajući čelik 304L: Razvijeno za rješavanje sklonosti interkristalnoj koroziji nehrđajućeg čelika 304 u određenim uvjetima zbog taloženja Cr23C6. Nudi superiornu otpornost na preosjetljivost na interkristalnu koroziju u usporedbi s nehrđajućim čelikom 304, sa svojstvima sličnim nehrđajućem čeliku 321, ali nešto nižom čvrstoćom. Uglavnom se koristi za opremu otpornu na koroziju i dijelove koji zahtijevaju zavarivanje bez tretmana otopinom.
Nehrđajući čelik 304H: Podskup od 304 sa sadržajem ugljika od 0.04% do 0.10%, nudi bolje performanse pri visokim temperaturama od standardnog 304.
Nehrđajući čelik 316: Dodaje molibden čeliku 10Cr18Ni12, pružajući izvrsnu otpornost na koroziju u redukcijskim okruženjima i vrhunsku otpornost na rupičastu pojavu, što ga čini prikladnim za upotrebu u morskoj vodi i drugim medijima.
Nehrđajući čelik 316L: Čelik s niskim udjelom ugljika s dobrom otpornošću na osjetljivost i interkristalnom korozijom, pogodan za zavarene komponente i opremu debelog presjeka, kao što su materijali otporni na koroziju u petrokemijskoj opremi.
Nehrđajući čelik 316H: Podskup od 316 s 0.04% do 0,10% sadržaja ugljika, nudi poboljšane performanse pri visokim temperaturama.
317 nehrđajući čelik: Nudi bolju otpornost na piting i puzanje od 316L, pogodan za izradu petrokemijske opreme i opreme otporne na organske kiseline.
321 nehrđajući čelik: Titanom stabilizirani austenitni nehrđajući čelik, koji pruža povećanu otpornost na interkristalnu koroziju i dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama. Općenito se ne preporučuje izvan aplikacija otpornih na visoke temperature ili vodik.
347 nehrđajući čelik: Niobijem stabilizirani austenitni nehrđajući čelik s otpornošću na interkristalnu koroziju sličnu 321 u kiselim, alkalnim i slanim sredinama, s dobrim svojstvima zavarivanja. Uglavnom se koristi u energetskoj i petrokemijskoj industriji za spremnike, cjevovode, izmjenjivače topline, osovine i pećne cijevi u industrijskim pećima.
Nehrđajući čelik 904L: Super-austenitni nehrđajući čelik sa sadržajem nikla od 24%-26% i ugljikom ispod 0.02%, nudi izvrsnu otpornost na koroziju, posebno u neoksidirajućim kiselinama kao što su sumporna, octena, mravlja i fosforne kiseline. Otporan je na koroziju u sumpornoj kiselini na temperaturama ispod 70 stupnjeva i otporan na bilo koju koncentraciju i temperaturu octene kiseline i smjesa mravlje-octene kiseline. Neki europski proizvođači instrumenata koriste 904L za ključne dijelove, poput mjernih cijevi mjerača masenog protoka tvrtke E+H i kućišta Rolexovih satova.
Nehrđajući čelik 440C: Martenzitni nehrđajući čelik s najvećom tvrdoćom među kaljivim nehrđajućim čelicima, s tvrdoćom od HRC57. Uglavnom se koristi za mlaznice, ležajeve, jezgre ventila, sjedišta ventila, rukavce i stabljike ventila.
17-4PH nehrđajući čelik: Martenzitni nehrđajući čelik s tvrdoćom HRC44, koji nudi visoku čvrstoću, tvrdoću i otpornost na koroziju. Nije prikladan za temperature iznad 300 stupnjeva i obično se koristi za offshore platforme, lopatice turbina, jezgre ventila, sjedišta ventila, rukavce i stabljike ventila.
Serija 300 - krom-nikal austenitni nehrđajući čelik:
301: Nudi dobru duktilnost, pogodan za oblikovanje proizvoda i može se brzo stvrdnuti mehaničkom obradom. Ima bolju otpornost na trošenje i otpornost na zamor od nehrđajućeg čelika 304.
302: U biti varijanta 304 s višim udjelom ugljika, koja postiže veću čvrstoću kroz hladno valjanje.
302B: Sadrži više silicija za povećanu otpornost na oksidaciju na visokim temperaturama.
303 i 303Se: Nehrđajući čelici koji sadrže sumpor i selen, dizajnirani za laku obradu i visoku površinsku svjetlinu. Nehrđajući čelik 303Se također se koristi u aplikacijama koje zahtijevaju vruće savijanje.
304N: Sadrži dušik za povećanje čvrstoće.
305 i 384: Imaju veći sadržaj nikla s niskom stopom otvrdnjavanja, pogodno za visoko hladno oblikovanje.
308: Koristi se u šipkama za zavarivanje.