Korrosion af rustfrit stål

Kaldes også syrekorrosion (acid corrosion, abtragenden Korrosion), da det er en korrosionsform, der oftest ses i stærkt sure, men også i stærkt alkaliske medier. Modsat alle andre korrosionsformer er generel korrosion kendetegnet ved, at hele overfladen korroderer. Materialetabet udtrykt i gram pr. kvadratmeter bliver derfor stort, mens hastigheden til gennemtæring ofte er langsom.

Generel korrosion finder som nævnt sted i stærkt sure eller (sjældnere) i stærkt alkaliske medier. Typiske medier er svovlsyre, fosforsyre og lignende, og udover syretypen og -styrken afhænger korrosionshastigheden især af temperaturen og mængden af urenheder (især klorid). Helt generelt stiger korrosionshastigheden med stigende temperatur og stigende kloridkoncentration i mediet.

På stålsiden er det austenitisk, rustfrit stål, der holder bedst, især stål med højt indhold af nikkel og molybdæn. Lavtlegeret, ferritisk og især martensitisk stål er normalt uegnet til stærke syrer og baser.

Grubetæring (pitting corrosion, Lochfraß-Korrosion, punktfrätning) er en korrosionsform, der skyldes en lokal nedbrydning af det beskyttende oxidlag. Ved tilstrækkeligt kraftig miljøpåvirkning sker der ikke som normalt en gendannelse af oxidfilmen, og korrosionen tager fart. Grubetæring er det perfekte eksempel på en enten-eller-korrosionsform og resulterer ofte i særdeles hurtig gennemtæring.

Spaltekorrosion (crevice corrosion, Spaltkorrosion) minder meget om grubetæring, men finder sted i spalter, porer og andre steder, hvor der er ringe eller slet ingen væskeudskiftning. Sådanne steder er al transport styret af diffusion, og sammenlignet med de ”frie flader” er risikoen for korrosion i eventuelle spalter altid højere.

Rustfri 4301-plade efter få dage neddykket i en blanding af salt (NaCl)
og brintoverilte (hydrogenperoxid, H2O2). Mens 99 % af stålets overflade
forbliver helt uberørt, er der alligevel sket alvorlig gennemtæring enkelte
steder. Billedet til højre er en mikroskopforstørrelse af det indrammede
område.

En gammel tommelfingerregel siger, at man kan risikere spaltekorrosion ved en temperatur, der er 20-25 ºC lavere end temperaturen til grubetæring (= kritisk pitting-temperatur, CPT), så ligger ens stål tæt på den korrosionsmæssige ”smertegrænse”, skal det ved design sikres, at der ikke er nogen spalter i systemet. Kan dette ikke sikres, skal man vælge et mere korrosionsbestandigt stål.

Risikoen for både grubetæring og spaltekorrosion stiger stærkt med:

• Stigende kloridkoncentration
• Stigende temperatur
• Koncentrationen af oxidanter
• av pH (sure forhold)

Hvad angår legeringselementerne, stiger stålets bestandighed med stigende Cr, Mo og N, mens effekten af Ni er relativt lille. Ikke-metalliske urenheder som f.eks. S og P sænker korrosionsbestandigheden drastisk.

Baseret på hundreder af praktiske forsøg kan stålets bestandighed mod grubetæring beskrives i form af en Pitting Resistance Equivalent (PREN):

PREN = % Cr + 3.3 x % Mo + 16 x % N

Erfaringsmæssigt vil to ståltyper med samme PREN have omtrent samme bestandighed mod grubetæring. Jo højere PREN, jo bedre, og det er værd at bemærke, at det teoretisk set er lige meget, om man adderer 1 % Mo eller 3,3 % Cr. Det er stigningen i PREN, der er afgørende.

Som regel er korrosion værst, når stålet er helt neddykket i mediet, men selv over vandlinjen kan sprøjt med saltvand være rigeligt til at give overfladiske grubetæringer, om end den slags angreb sjældent fører til egentlige funktionssvigt. Korrosion over vandlinjen har som regel ”kun” kosmetisk karakter, men den slags kan såmænd også være dybt irriterende, når der er tale om en dyr, rustfri postkasse eller facaden på et operahus.

Spændingskorrosion (SPK, stress corrosion cracking, Spannungsrißkorrosion) er en korrosionsform, der giver sig udslag i lokale revnedannelser og ekstremt hurtig gennemtæring i selv tykt gods. At fænomenet hedder ”spændingskorrosion” hænger sammen med, at korrosionen finder sted i områder med indre trækspændinger, altså steder, hvor metallet er blevet ”hevet i”. Dette kan ske ved de fleste typer mekanisk bearbejdning, f.eks. svejsning, smedning, slibning m.m.

Miljømæssigt stiger risikoen for SPK med følgende faktorer:

• Stigende kloridkoncentration
• Stigende temperatur
• Lav pH (sure forhold)
• Inddampning

Af disse er temperaturen den vigtigste enkeltfaktor, og SPK er mere afhængig af netop temperaturen end nogen anden korrosionsform.

SPK er en korrosionsform, der næsten selektivt angriber det lavest legerede, austenitiske stål som f.eks. 4301-klassen, og normalt siger man, at 4301 er i farezonen ved temperaturer over 60-70 ºC. I praksis er det dog sket, at 4301 er blevet angrebet af SPK ved meget lavere temperaturer, helt nede under stuetemperatur. Pga. indholdet af Mo og Ni er 4401-klassen noget mere bestandig over for SPK, og den vejledende temperaturgrænse ligger omkring 100-110 ºC. Heller ikke denne grænse er dog sikker, og der er rapporteret om SPK I 4401 ved kun 30-40 ºC.

Ferritisk og duplex stål er meget mindre følsom over for SPK end austenitisk stål, så hvis det er SPK, der er den primære korrosionsrisiko, er det ingen dårlig ide at overveje rør af f.eks. 4509 eller 4521 i stedet for 4301 eller 4404.