StoryEditor

ružne smeđe točkiceZašto hrđa nehrđajući čelik? Donosimo sve o vrstama inoksa, lažnjacima i održavanju opreme od prokroma

Piše Damir Višić
27. ožujka 2021. - 07:53
Hrđa se prvo pojavi na spojevimaBožidar Vukičević/Cropix

Brodska oprema od prokroma ima kraljevski rejting među vlasnicima brodova, jer ne samo da je izrađena od najboljeg materijala, nego uvijek ostaje lijepa i sjajna zahvaljujući činjenici da ne korodira. A kako je korozija na moru kada je o metalima riječ znak starenja i propadanja, baš kao i bore na ljudskome licu, jednako je i nepoželjna.

No taj dugogodišnji kultni status prokroma kao materijala koji vječno sja posljednjih se godina dovodi u sumnju, jer se počesto zna događati da mu nakon nekog vremena ten napadnu ružne smeđe točkice. To je i razlog što vlasnici brodova diljem svijeta tvrde kako je današnji prokrom manje otporan na koroziju nego što je nekada bio.

Engleski naziv za nehrđajući čelik je inox ili stainless steel, njemački rostfreistahl ili edelstahl, po čemu se kod nas koriste još i izrazi inoks ili rosfraj. Naziv prokrom ima, pak, drugačije podrijetlo. Naime, u bivšoj državi nehrđajući čelik proizvodila je samo Železarna Ravne, a proizvedene legure nosile su trgovački naziv Prokron 1, 2, 3, 11, 12... Valjda stoga što sadrži krom, taj brend prekršten je u prokrom, naziv koji se kod nas najčešće koristi za nehrđajuće čelike.

Slučajni pronalazak

Pronalazak nehrđajućeg čelika dogodio se slučajno 1913. godine. Engleski metalurg Harry Brearly tražio je način kako poboljšati učinkovitost puščane cijevi i shvatio da je niskougljični čelik kojemu je dodan krom znatno otporniji na koroziju. Nikal, molibden i krom povećavaju otpornost na koroziju, a smatra se kako čelik postaje nehrđajuća legura tek kada sadrži najmanje 10,5 posto kroma. Molibden smanjuje krhkost nakon popuštanja, prilikom legiranja, a nikal se dodaje kako bi povećao žilavost i omogućio lakše oblikovanje legure.

image
Inoks ima funkcionalnu i ukrasnu funkciju

Prema omjeru elemenata legure i strukturi kristalne rešetke, nehrđajući čelik dijeli se na: austenitni, martenzitni, dupleks i feritni nehrđajući čelik. Feritni ima najslabiju otpornost na koroziju. Dupleks ima pomiješane dvije vrste kristalnih rešetki, dijelom feritne, a dijelom austenitne, pa mu je ta otpornost znatno veća.

Martenzitni ima nešto manje kroma, osrednje je otporan na koroziju, ali ima visoku čvrstoću i tvrdoću, pa se stoga koristi za izradu noževa, škara, lopatica turbina, žileta i ostalih sječiva. Najotporniji na koroziju je austenitni nehrđajući čelik koji je mekan i žilav. Zadržava sva svojstva na visokim i niskim temperaturama, lako je obradiv i najčešće korišten za izradu brodske opreme.

Svaki nehrđajući čelik kojem po AISI normama oznaka započinje znamenkom 3, austenitni je nehrđajući čelik, a najčešće korišteni su oni s oznakom 304 i 316.

Točkasta korozija

Trake koje se koriste kao sirovina za izradu elemenata od nehrđajućeg čelika imaju preko cijele dužine ispisanu oznaku, slično kao na električnim kablovima. Tijekom obrade i poliranja ove oznake se izbrišu. Kod cijevi i šipki koristi se još jedan način označavanja originalnih cijevi. Oba vrha se preboje crvenom za AISI 304, ili zelenom bojom za AISI 316 nehrđajući čelik.

Inoks AISI 304 je nešto čvršći i lako je obradiv, a AISI 316 ima veću otpornost od korozije na većinu medija, naročito na kloride. Dodatna oznaka L naglašava manju količinu ugljika, pa su te legure otpornije na interkristalnu koroziju. No, što je možda još značajnije i važnije, također su pogodnije za zavarivanje debljih materijala, jer znatno manje slabe legure oko vara.

Razlog tomu je što zagrijavanje prilikom zavarivanja dijelova od nehrđajućeg čelika može uzrokovati taloženje kromova karbida na površini metala u području vara. Na taj način susjedna mikrostrukturna područja ostaju osiromašena kromom, a time i osjetljivija na koroziju. Manje ugljika u leguri podrazumijeva i manje kromova karbida, odnosno više kroma u području oko vara.

image
Zavarivanje argonom mora biti savršeno

Osim interkristalne, može se pojaviti i korozija na pukotinama, na mjestima naprezanja, ali i korozija u obliku točkica (pitting). Interkristalna korozija ovisna je o omjeru metala u leguri i procesu legiranja, a korozija na pukotinama i mjestima naprezanja uzrokovana je nekom mehaničkom silom.

Visoko energijsko stanje dijela izloženog naprezanju smanjuje energijsku barijeru ionizacije atoma metala, pa područje većeg naprezanja, s kojeg se lakše odvajaju ioni, postaje anodno u odnosu na područje manjeg naprezanja koje tako postaje katodno. Na ovakvom komadu uronjenom u vodu dolazi do elektrokemijske reakcije koja uzrokuje koroziju.

Broj PRE

Najčešći oblik korozije na površini inoksa su smeđi tragovi pitting korozije. Otpornost na ovu vrstu korozije određena je brojem PRE (Pitting Resistance Ekvivalent), a on je izražen zbrojem postotaka određenih elemenata u leguri. Što je broj PRE veći, i otpornost na pitting koroziju je veća, pa tako na primjer PRE za inoks AISI 304 L iznosi 18, a za 316 L je 24.

Sve spomenuto navodimo kako bi se uvidjele neke osnovne razlike između različitih vrsta inoksa. No ključno je pitanje zbog čega je inoks otporan na koroziju? Odgovor se krije u kromu koji je zaslužan što se prilikom kontakta nehrđajućeg čelika s kisikom iz atmosfere na površini čelika stvara tanki, prozirni zaštitni sloj kromova oksida. Veličine atoma kroma i kisika su slične, tako da skladno prianjaju jedan uz drugi.

Nastali sloj, iako debljine samo nekoliko atoma, izuzetno je gust i efikasno štiti leguru od daljnje korozije. Poliranjem se smanjuje hrapavost, odnosno ukupna vanjska površina, pa se za zaštitni film manje kroma vezuje za kisik. Izgrebeni ili na drugi način oštećeni zaštitni sloj brzo će se sam obnoviti ako se nalazi u kontaktu s kisikom. U okruženjima s malom ili nikakvom cirkulacijom kisika, nehrđajući čelik ima slabu otpornost na koroziju.

image
Oznaka 316 L znači da je riječ o inoksu za morske uvjete sa smanjenim postotkom ugljika

Neki vlasnici brodova nakon poliranja premažu površine od inoksa tekućim sredstvom za pranje posuđa i ostave da se osuše. Taj postupak možda privremeno i odgađa sljedeće poliranje, ali sigurno smanjuje mogućnost kromu da se poveže s kisikom.

Nepouzdani magnet

Pravi način trajnije zaštite inoksa potrebno je odraditi još prilikom proizvodnje, a on se provodi kemijskim pranjem njegove površine dušičnom kiselinom čime se ona pasivizira. Naime, spomenutim postupkom se s površine materijala uklanja slobodno željezo, glavni uzrok korozije inoksa. Kemijskim pranjem uklanjaju se i željezni oksidi koji stvaraju diskoloraciju, te ostaci od varenja koji oko vara sprječavaju stvaranje zaštitnoga kromova oksida.

Dakle, ako se izuzme mogućnost krivog deklariranja materijala, korozija na brodskoj opremi od nehrđajućeg čelika najvjerojatnije je posljedica izostanka kemijskog pranja i pasivizacije površine.

Kao jedan od pokazatelja kvalitete nehrđajućeg čelika, često se spominje magnet. Magnetizam može biti faktor kod selekcije, ali nije potpuno pouzdan. Magnet se za legure s feritnom kristalnom strukturom hvata odlično, dok se za legure s austenitnom kristalnom strukturom ne hvata, ili se hvata vrlo slabo.

Međutim, kod hladne obrade, pjeskarenja, tlačenja, gnječenja ili intenzivnog poliranja magnetizam može progresivno rasti.

Hladno vučene cijevi mogu pokazati magnetizam, naročito kod inoksa AISI 304, a manje kod 316, jer što je omjer nikla i kroma u leguri veći, austenitna struktura je stabilnija. Materijali koji su hladnom obradom postali magnetični mogu se demagnetizirati ponovnom toplinskom obradom na temperaturi od 700 do 800°C.

image
Kvaliteta ovog inoksa očito nije bila dovoljna

Zaobljavanje brazdi

Do slabije otpornosti inoksa na koroziju može doći i zbog slabe završne obrade. Ako su na površini nastale oštre mikrobrazde, uz prisustvo vlage u njihovom će se dnu pojaviti međumolekularne struje koje oslobađaju željezo, a ono potom korodira. Zbog toga je gotovi proizvod potrebno elektropolirati u otopini s velikom koncentracijom dušične kiseline.

Ovaj proces tumače kao proces sličan galvanizaciji, ali obrnutog smjera. Tim procesom agresivnije su tretirani rubovi, a rubovi oštrih mikrobrazdi, kao i rubovi nastali u tijeku proizvodnje, blago se zaoble. Takvu površinu potrebno je još dobro polirati.

Nekada se za to koristila posebna pasta, bogata mravljom kiselinom, no ona se pokazala ekološki neprihvatljivom, pa se danas za poliranje koristi poseban gel.

Kad se sve rečeno zbroji i oduzme, zaključak je da otpornost na koroziju vaše ugrađene opreme od nehrđajućeg čelika prvenstveno ovisi o procesu proizvodnje samoga inoksa i kvaliteti proizvođača opreme. Ako njome niste posve zadovoljni zbog povremene pojave malih smeđih točkica na površini, utješna je barem činjenica da će korozije biti sve manje što se površina bude više polirala.

image
Inoks je na brodu pod stalnim utjecajem soli
12. travanj 2021 14:41