De Corrosieweerstand van Roestvrij Staal Begrijpen

Roestvrij staal is bekend om zijn corrosieweerstand in veel omgevingen waarin koolstof- en laag-gelegerde toolstalen zouden corroderen. (Achtergrondlektuur: Een Inleiding tot Roestvrije Stalen.) De corrosieweerstand is het resultaat van een zeer dunne (ongeveer 5 nanometer) oxidelaag op het staaloppervlak. Deze oxidelaag wordt een passieve laag genoemd, aangezien het het oppervlak electrochemisch passief maakt in de aanwezigheid van corrosieve omgevingen.

De passieve laag ontstaat door het chroom dat aan roestvrij staal wordt toegevoegd. Roestvrij staal moet minstens 10,5% chroom bevatten voor de passieve laag te vormen. Hoe meer chroom er wordt toegevoegd, hoe stabieler de passieve laag wordt, en hoe beter de corrosieweerstand. (Voor meer over chroom, zie De Rol van Chroom in Intergranulaire Corrosie.) Andere elementen zoals nikkel, mangaan en molybdeen kunnen worden toegevoegd om de corrosieweerstand van roestvrij staal te verbeteren.

Een andere vereiste voor de vorming en het behoud van de passieve laag is dat het staaloppervlak blootgesteld moet zijn aan zuurstof. Corrosieweerstand is het grootst wanneer het staal openlijk blootgesteld is en het oppervlak vrij is van afzettingen. Als passiviteit wordt vernietigd onder condities die herstel van de passieve film niet toestaan, dan zal roestvrij staal corroderen zoals een koolstof- of laag-gelegerd staal. Bijvoorbeeld, het bedekken van een deel van het oppervlak — bijvoorbeeld door biofouling, schilderen of het installeren van een pakking — produceert een zuurstof-arm gebied onder het bedekte gebied. Het zuurstof-arme gebied is anodisch ten opzichte van het goed geaëreerde openlijk blootgestelde oppervlak, wat mogelijk resulteert in corrosie van het bedekte gebied.

Onder bepaalde omstandigheden kan de passieve laag op gelokaliseerde plekken op een goed blootgesteld roestvrij staaloppervlak afbreken. Wanneer dit gebeurt, kan het metaal corroderen in de gelokaliseerde plekken. Dit heet pittingcorrosie. Een veelvoorkomende oorzaak van pittingcorrosie is blootstelling aan aqueous omgevingen die chloride bevatten. Voorbeelden zijn kustatmosferen, wegzout gecombineerd met regenwater, en zelfs kraanwater met hoge chloridegehalten.

Tijdens de fabricage van roestvrij staalcomponenten of -structuren, is het mogelijk om de corrosieweerstand te degraderen. Dit treedt op wanneer austenitische roestvrije stalen (bijv. 304 kwaliteit) worden blootgesteld aan temperaturen tussen ongeveer 797 °F (425 °C) en 1598 °F (870 °C). Als de blootstellingstijd te lang is, verliezen de gebieden in de buurt van de korrelgrenzen van het metaal hun corrosieweerstand en kunnen preferentieel worden aangevallen wanneer blootgesteld aan een corrosieve omgeving. De korrels vallen uit en het metaal verliest sterkte. De verhoogde vatbaarheid voor corrosie door deze verandering in microstructuur heet sensibilisatie.