Что такое коррозионная стойкость нержавейки — и как она работает
Нержавеющая сталь устойчива к коррозии благодаря наличию хрома, который образует на поверхности металла тонкую пассивную плёнку из оксида Cr₂O₃. Эта плёнка самовосстанавливается при повреждениях, не даёт влаге и кислороду проникать к основному металлу и защищает от коррозии в большинстве агрессивных сред.
Но при сварке условия резко меняются: температура в зоне шва и термического влияния (ЗТВ) достигает 600–900 °C — именно в этом диапазоне происходят необратимые структурные изменения, нарушающие стабильность пассивного слоя.
Интеркристаллитная коррозия: разрушение изнутри
Главная причина потери коррозионной стойкости после сварки — это интеркристаллитная коррозия (ИКК). Это вид разрушения, который начинается не с поверхности, а по границам зёрен металла. Под действием температуры:
-
Хром в составе стали реагирует с углеродом,
-
Образуются карбиды хрома (Cr₂₃C₆),
-
Эти карбиды оседают по границам зёрен,
-
Внутри зерна хром остаётся, а вот на границе его уже недостаточно для образования пассивной плёнки.
В результате именно границы становятся уязвимыми к коррозии, особенно при контакте с влагой, щелочами или кислотами. Процесс визуально не всегда заметен, но металл начинает разъедаться изнутри — трещины, потемнение, нарушение герметичности.
Зона риска — термическое влияние
ИКК возникает не только в самом сварном шве, но в так называемой зоне термического влияния (ЗТВ) — это область, где металл не плавится, но сильно нагревается. Именно здесь:
-
Происходит образование карбидов,
-
Изменяется внутренняя структура,
-
Появляется локальное снижение содержания хрома.
Чем медленнее металл остывает — тем выше риск ИКК. Особенно подвержены этому:
-
Аустенитные стали марок 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, AISI 304,
-
Детали с большой толщиной и медленным теплоотводом,
-
Узлы, которые подвергаются последующей термоциклической нагрузке.
Как проявляется потеря коррозионной стойкости
-
Потемнение шва и околошовной зоны,
-
Появление трещинок и микропоров,
-
Нарушение блеска и однородности поверхности,
-
Ржавчина вдоль границ шва,
-
Утечка жидкости или газа в трубопроводах,
-
Разрушение после нескольких циклов стерилизации или промывки.
При этом визуально сварка может казаться качественной: ровный валик, отсутствие прожога — но при испытаниях металл не выдерживает воздействий.
Как избежать интеркристаллитной коррозии после сварки
1. Использовать низкоуглеродистые марки
Например, AISI 304L, 316L, 321L — содержат меньше углерода, что снижает образование карбидов хрома. Марки с "L" в названии — специально разработаны для сварных соединений.
2. Применять присадочные материалы с титаном или ниобием
Элементы, такие как Ti и Nb, связывают углерод в стойкие карбиды, не нарушая структуру зерен и не вытягивая хром.
3. Использовать минимально допустимую тепловую нагрузку
Низкий ток, короткая дуга, прерывистый шов. При TIG-сварке — с педалью или импульсным режимом. MIG — с узким швом, без "разливов".
4. Снижение времени пребывания в критической температуре
Это достигается правильной скоростью сварки, охлаждением заготовки, постановкой прихваток перед швом, выбором режима "точка-точка".
5. Обязательная постобработка
После сварки — травление, пассивация, протравка кислотой, удаление цветов побежалости и оксидов. Без этого даже правильный шов быстро теряет защиту.
Почему важна профилактика, а не ремонт
Если шов потерял коррозионную стойкость — восстановить его уже нельзя. Даже если вычистить ржавчину, пассивная плёнка не восстановится, так как хром уже «выгорел» в структуре. Единственный способ — вырезать участок и переварить с соблюдением всех условий.
На производстве ошибка в параметрах сварки нержавейки приводит к:
-
Отказу трубопровода,
-
Утечке технологической среды,
-
Порче продукции,
-
Нарушению санитарных требований (особенно в пищевой и фармацевтической промышленности),
-
Ремонту всей конструкции.
Заключение: сохранить коррозионную стойкость — это не про шлифовку
Чтобы нержавейка после сварки действительно оставалась нержавеющей, недостаточно просто аккуратно проварить и зачистить. Необходимо:
-
Правильно выбрать марку,
-
Подобрать присадку,
-
Ограничить температуру,
-
Провести полную постобработку,
-
Исключить длительное нахождение в критической температурной зоне.
Интеркристаллитная коррозия начинается незаметно — но заканчивается разрушением. Понимание её причин и профилактика — единственный способ обеспечить долгий срок службы конструкции из нержавеющей стали.