Индустриални табла от неръждаема стомана

ЕлектроапаратурaСп. Инженеринг ревю - брой 6/2018 • 19.09.2018

Индустриални табла от неръждаема стомана
Индустриални табла от неръждаема стомана

Необходимостта да се монтира електрооборудване в среда с повишен риск от корозия налага ползването на табла, осигуряващи по-добра защита от тези, изработени от въглеродна стомана с покритие. Таблата от неръждаема стомана запълват тази ниша – те са по-здрави, с по-добри антикорозионни свойства и удовлетворяват изискванията в множество производства. Все пак, има общи критерии, които трябва да се отчетат при избора на подходящото табло от неръждаема стомана за всеки отделен случай.

По определение неръждаемата стомана е метална сплав, съдържаща поне 10,5% хром. При процеса, известен като пасивиране, хромът в сплавта взаимодейства с кислорода от въздуха и се образува тънък слой хромен оксид. Този слой предпазва метала отдолу и се регенерира спонтанно, ако повърхността бъде надраскана. Ето защо таблата от неръждаема стомана са с отлични антикорозионни свойства, без за това да е нужно да им се нанасят покрития и бои или пък повърхността им да се обработва по какъвто и да било начин. Поради пасивирането по повърхността на тази стомана не се наблюдава образуването на ръжда, което е нещо обичайно при обикновените стомани от желязо-въглеродни сплави. Ако обаче пасивиращият слой се разруши дотолкова, че вече да не е възможно възстановяването му, то тогава корозията ще се появи под формата на точици на съответните места с нарушено покритие.

Класове неръждаема стомана
Неръждаемата стомана клас AISI 304 (DIN 1.4301) съдържа 18-20% хром и 8-10,5% никел. Това е стандартният тип неръждаема стомана, който се използва за изработката на индустриални табла и отговаря на изискванията в най-разнообразни производства. Ползването на неръждаема стомана тип 304 не се препоръчва на открито, в близост до големи соленоводни басейни, където съдържащата се в атмосферните водни пари сол може да влезе във взаимодействие с повърхността на таблото.

Според общоприетото правило неръждаемата стомана тип 304 не бива да се ползва на по-малко от 8-10 километра от морския бряг, но реалното разстояние, при което съществува риск от корозия, зависи от особеностите на местния климат. В региони със студен климат често против заледяване се разпръскват хлорсъдържащи соли, които също могат да доведат до значителна питингова корозия (във вид на отделни точки) по повърхността на неръждаема стомана тип 304. Поради това в такива условия не се препоръчва ползването на този тип стомана, освен ако не се извършва редовно почистване.

Много от недостатъците на неръждаемата стомана клас 304 не се наблюдават при втората по разпространение неръждаема стомана клас AISI 316 (DIN 1.4401). Обикновено тя е с 25-35% по-скъпа от клас 304, има по-високо съдържание на никел, а допълнително съдържа и молибден (2-3%). Молибденът осигурява по-добра устойчивост срещу питинговата корозия и корозията в процепи, особено в среда с повишено съдържание на хлориди.

Стоманата тип 304 запазва корозионна устойчивост под въздействието на вода, съдържаща хлориди до 100 ppm, а при тип 316 устойчивостта се запазва и при вода с до 1000 ppm хлориди. Често се приема, че стоманата тип 316 е от морски клас, но тя не може да издържи на продължителното въздействие на морската вода (със съдържание на хлориди 19 000 ppm), макар и да е приемлива, ако въздействието е ограничено до случайно опръскване. Редица тежки експлоатационни условия, например в тесни пространства със слаба циркулация на въздуха, по-висока киселинност или високи температури, могат да наложат избора на друг тип стомана, съответстваща на по-строги стандарти.

Повърхностна обработка на неръждаемата стомана
Тъй като металните повърхности се подлагат на обработка, средната им грапавост намалява, което подобрява корозионната устойчивост на металите. На логаритмична скала зависимостта на скоростта на корозия от грапавостта се запазва постоянна при размер на грапавините до около 0,5 микрона. Всяко увеличение над 0,5 мm влияе силно върху корозионната устойчивост.

Като се има предвид това, става ясно защо неръждаемата стомана за индустриални изделия, включително и за табла, е студено валцована с два вида повърхностна обработка – полиране до огледален блясък и обикновено полиране, само от едната или и от двете страни. И при двата вида повърхностна обработка грапавостта е такава, че да осигурява приемлива корозионна устойчивост.

Освен качеството на повърхностната обработка значително влияние върху корозионната устойчивост оказва и ориентацията на зърната в кристалографската структура на неръждаемата стомана. При вертикална ориентация почистването на повърхността става по-лесно, тъй като заради гравитацията дъждовната или промивната вода ще тече успоредно на формираните от зърната линии. И обратно, при хоризонтална ориентация на тези линии по тях могат да се задържат замърсители, което би ускорило процеса на корозия.

Приложения
Таблата от неръждаема стомана тип 304 намират широко приложение в хранително-вкусовата промишленост, тъй като около тях, а и самите те могат да се мият често без опасения, че ще се появи ръжда. Издържат и на благоприятстващите корозията свойства на киселините в месата, млякото, плодовете и зеленчуците, поради което в такива табла е много подходящо да се монтира техниката за управление на оборудването в преработвателните заводи. Макар че таблата от неръждаема стомана тип 304 са достатъчно надеждни в условията на редица технологични процеси в хранително-вкусовата промишленост, ако в дадената среда съдържанието на хлориди е твърде високо или пък за миене се ползват силно корозионни разтвори, то може да се наложи да се ползват табла от неръждаема стомана от по-висок клас.

По принцип таблата от неръждаема стомана тип 316 са по-надеждни в среда на агресивни химически въздействия в сравнение с тези от други типове стомана. Основното изключение от това правило е устойчивостта срещу киселините на азота, използвани главно за производството на торове, фармацевтични изделия, фунгициди и експлозиви. Ползват се също и за производството на синтетични влакна и полимери, както и при третирането на води.

Всички типове неръждаема стомана са донякъде устойчиви срещу въздействието на азотната киселина, но в производства, в които нейни разновидности и разтвори са основен реагент, обикновено се предпочитат табла от стомана тип 304, която е по-устойчива конкретно спрямо тази киселина. Макар и неръждаемата стомана да се самопасивира по естествен път, силната окислителна способност на азотната киселина често се използва, за да катализира пасивирането, като по този начин се повишава корозионната устойчивост на тези типове стомана.

Неръждаемата стомана е изключително подходяща за приложение в инсталациите за пречистване на питейна вода и за третиране на отпадъчни води. В повечето от тези случаи неръждаемата стомана тип 304 е подходяща, но в някои пречиствателни станции за дезинфекция на водата се използва газообразен хлор, а след това за премахване на остатъчния хлор се употребява серен диоксид. В комбинация с естествената влага в помещенията тези газове оказват силно корозионно действие върху неръждаемата стомана, поради което се налага ползването на друг тип – клас AISI 316L (DIN 1.4404) – с повишена устойчивост. В някои случаи с цел да се щади околната среда и да се намали ползването на химикали пречиствателните станции преминават към ултравиолетово (UV) обеззаразяване на водата. При тази технология спокойно може да се използва неръждаема стомана 304, тъй като около таблото няма агресивни химични вещества.

Тъй като неръждаемите стомани тип 316 са значително по-устойчиви на въздействието на разтвори на сярната киселина (с концентрация <10%) и на съдържащи сяра газове, то таблата, изработени от тях, често се ползват в производства, където тези вещества обичайно се срещат. Така е например в много предприятия на целулозно-хартиената промишленост.

Голямата част от целулозата в тези предприятия се произвежда или по механичен, или по химичен метод. При механичния метод (използван за производството на по-нискокачествена хартия, като например вестникарската) под въздействието на парата, налягането и високите температури дървесината се разгражда, докато стане на влакна. Неръждаемата стомана тип 304 обикновено е достатъчно добра за ползване при тези процеси в производството на хартия. По-висококачествена целулоза се произвежда по химични методи – например по крафт (сулфатна) или сулфитна технология, в които се използват концентрирани разтвори на силно корозионни химични вещества, а за тях вече е необходима неръждаема стомана тип 316. Ако от целулозата ще се произвежда бяла хартия, тя се подлага на избелване с хлорни разтвори – още една сериозна причина, поради която използването на стомана тип 316 става още по-задължително.

Серосъдържащите съединения намират приложение далеч не само в целулозно-хартиената промишленост. Те са с ключово значение и в други индустриални технологии като например вулканизацията при производството на каучук, а също така и в процесите за производство на бои, барут, инсектициди, дезинфектанти и пластмаси. При всички тях таблата от неръждаема стомана тип 316 са много подходящи.

Поради повишената й устойчивост на въздействието на хлориди, неръждаемата стомана тип 316, е предпочитаният материал в хранително-вкусовата промишленост, където таблата могат да са в контакт със силно киселинни вещества и с концентрирани хлорсъдържащи соли. Табла от същата тази стомана се препоръчват и за морски приложения – монтират се на кораби и на платформи за добив на изкопаеми горива. Съвсем естествено те се ползват и в мините за добив на сол и навсякъде, където концентрацията на хлориди е висока или повърхността на таблото е непрекъснато изложена на въздействието на корозионна среда.
Важно е да се отбележи, че нито неръждаемата стомана тип 304, нито тип 316 може да издържа на химична корозия, причинена от солна киселина. Тази киселина унищожава пасивиращия слой и металната повърхност остава без защитата си.

Фактори, влияещи върху корозията
Често е трудно да се предвиди как точно ще се развие корозията на метала в дадена среда. Сред факторите, които влияят върху корозията, са концентрацията и pH на корозионния агент, както и температурата на околната среда. Най-общо казано, неръждаемите стомани ще корозират под въздействието на силни киселини или основи, но резултатът (степента на увреденост) от тази корозия като цяло зависи от температурата, при която се е развивал процесът.

Климатичните условия в отделния регион също могат да окажат значително влияние върху спецификата на корозията. Както беше споменато по-горе, в крайбрежните зони има доста повече соли във въздушните водни пари, които могат да бъдат отнесени на големи разстояния от силни ветрове. Трябва да се имат предвид не само общите климатични условия на региона, а така също и особеностите на микроклимата на конкретното място, където ще се монтира таблото. Никъде другаде това не важи в такава сила, както в райони със студен климат, където редовно се ползват препарати против заледяване. Точно както ветровете могат да отнесат съдържащите соли водни пари от морето, така те могат и да издигнат в по-горните слоеве на атмосферата и да разнесат на значително разстояние замърсителите на въздуха от гъстонаселени градски райони с огромен автомобилен трафик.

Главната задача на индустриалното табло е защитата на електрониката вътре в него. Затова е добре то да се монтира там, където няма да се намокри. Понякога като решение на този проблем се предприема покриване на таблото с нещо, което да го предпазва, или поставянето му под стреха, като се счита, че така то няма да се увреди от вода и/или лед. От друга страна обаче, при така създадения микроклимат няма възможност дъждовната вода да отмива замърсителите. По-високата влажност и липсата на вентилация също могат да оказват влияние. Без редовно почистване корозията може да е значителна.


Важно е също така да се прави разлика между устойчивостта на метала срещу корозия, появила се вследствие на продължителен контакт с корозионния агент, и срещу корозия, която е резултат от епизодичен или случаен контакт. Например при производството на храни с високо съдържание на хлориди, които са в пряк контакт с металната повърхност, ще се наложи използването на стомана от по-висок клас в сравнение с тази за електрическите табла, за които е малко вероятно да бъдат в пряк контакт с корозионен агент. Отделен въпрос са корозионните газове, които създават други, различни проблеми, свързани с това, че се разпространяват лесно и подлагат на непрекъсната корозия всякакви метали в работната среда.

Допълнителни предимства на таблата от неръждаема стомана
В допълнение към по-добрата си устойчивост срещу корозия, таблата от неръждаема стомана се отличават и с по-добри хигиенни свойства в сравнение с тези от въглеродна стомана. Бактерии и микроорганизми по-трудно се закрепят и размножават върху неръждаема стомана (при условие че повърхността е обработена и полирана както трябва), а освен това нейната гладка и твърда повърхност позволява по-лесно и по-цялостно измиване.

Таблата от неръждаема стомана имат и други предимства пред тези от въглеродна стомана, дължащи се на самите физически свойства на материала. По-доброто съотношение якост/тегло на неръждаемата стомана дава възможност за изработването на по-големи табла с по-висока якост. Освен това по-високата твърдост на неръждаемата стомана осигурява по-добра устойчивост срещу механични въздействия.

Като се отчетат всички разходи по време на целия срок на експлоатация – за поддръжка, ремонти и др. – то сумата за едно табло от неръждаема стомана може да се окаже равна или в някои случаи дори и по-малка от тази за табло от въглеродна стомана. Макар и разходът за закупуване на табло от неръждаема стомана да е по-голям, отколкото в другия случай, това често се компенсира от по-ниските му разходи за поддръжка и по-дългия му срок на експлоатация.

Top