Кислотостойкая нержавеющая сталь: марки нержавейки, применение, особенности

Для работы в условиях, где металл подвергается влиянию кислот и щелочей при высоких температурах, применяются особые сплавы железа. Основным компонентом, который предотвращает окисление является хром в количестве от 16% до 26%. Элемент позволяет сплаву хорошо сопротивляться воздействию органических, слабых минеральных и азотной кислот. Самые распространенные в промышленности серная и соляная кислоты растворяют обычные нержавеющие стали. Для работы с такими агрессивными реагентами созданы специальные сплавы. В нашей статье мы расскажем все про кислотостойкую нержавеющую сталь: какие существуют марки нержавейки, особенности и где применяется материал. 

Что такое кислостойкая нержавеющая сталь

Чтобы сплав получил максимальную устойчивость к воздействию кислот, его легируют никелем (от 7 до 32%) и молибденом (от 2 до 3%). В зависимости от условий эксплуатации добавляются другие химические элементы. Они позволяют применять изделие при перепадах температур и при больших физических нагрузках. 

Никель и молибден кардинально повышают сопротивляемость сплава к серной и соляной кислоте при температуре выше 550 градусов. Но эти элементы сильно повышают стоимость материала, поэтому во многих случаях оправдано применение стали с азотом и марганцем. А добавление титана и алюминия в небольших количествах делает сталь более прочным. 

Для восстановления свойств нержавеющей стали, например, после длительного контакта с обычным железом, и для повышения химстойкости, сплав подвергают пассивации. Поверхность в определенной последовательности обрабатывают концентрированными кислотами в пассивном режиме или под воздействием электрического тока. 

Ассортимент кислотостойкой нержавеющей стали

В зависимости от сферы использования выпускают несколько видов сплавов с аустенистой структурой:

• Простая кислотостойкая нержавеющая сталь. Применяется для создания емкостей, трубопроводов, дымоходов, вентиляционных систем, стоков реагентов, накопителей и прочего оборудования, которое не подвержено сильному нагреву. Марки AISI 304, AISI 316, AISI 316L, AISI 316Ti обладают высокой степенью кислотостойкости при температуре до 400 градусов. В зависимости от разной маркировки параметры слегка отличаются в сторону повышенной жесткости или устойчивости к температурным перепадам. Материал имеет очень хорошую пластичность и свариваемость. Это позволяет делать из стали сложные элементы методом штамповки. Из-за относительно низкой стоимости марки широко востребованы в химической промышленности. 
• Кислотно-термостойкая сталь. Титан делает сплав устойчивым к межкристаллической коррозии, что предупреждает выпадение из граней зерен хрома. Такие процессы часто возникают при сварке или нагреве изделия от 500 до 800 градусов. Также сталь способна работать при низких температурах до -200 градусов. При этом сохраняется аустенитная структура. Для повышения устойчивости к фосфорной и серной кислотам при температуре выше 70 градусов требуются присадки меди и молибдена. Свариваемость изделий из марки AISI 321 несколько ниже чем у классической AISI 304 из-за присутствия титана. 
• Тугоплавкая жароустойчивая сталь. Марки  AISI 310S, AISI 347 не подвержены окислению. Металл становится хрупким при нагреве в диапазоне от 600 до 850 градусов. Его легко формовать как на горячую, так и на холодную. Во время вытяжки сплав не меняет свою структуру. Из него делают пиролизные установки, где за счет нагрева углеводород расщепляется на микроэлементы. Очистка поверхностей изделий проводят при помощи растворов азотной или фтористоводородной кислоты. 

Марка AISI 904L отличается очень низким содержанием углерода менее 0,1%. Сплав имеет в составе 29% никеля, 25% хрома, 3% молибдена, 3,5% меди и 0,9% титана. На железо остается всего 37%. Такой сплав имеет самые высокие характеристики по устойчивости к агрессивным средам. Структура является супераустенистой. Свойства стали не теряются при температуре 800 градусов. Из металла изготавливают реакторы, трубопроводы для атомной и химической промышленности. Он применяется как материал для сварочных электродов. Широко востребован при создании композитных листов, где сталь используется как сверхустойчивый плакирующий слой.  

Как отличить кислотостойкую нержавеющую сталь от обычной

Без лабораторных исследований точно определить марку стали фактически невозможно. В организациях, которые занимаются обработкой или приемкой металлов, есть дорогостоящая аппаратура. Спектроанализаторы позволяют относительно точно выяснить наличие в сплаве тех или иных компонентов и их процентный состав. 

В бытовых условиях степень устойчивости нержавеющей стали к воздействию кислот можно определить несколькими способами. Стоит учитывать, что такими методами невозможно выяснить конкретную марку. 

Как отличить кислотостойкую нержавейку:

• Цвет. Повышенную кислотостойкость сплаву придает никель. Благодаря этому элементу материал приобретает ярко-белый цвет, похожий на оттенок полированного алюминия. Сплавы, не содержащие никель, имеют более серый тон. Поверхность высококачественной легированной стали чаще всего глянцевая. Визуально можно с низкой достоверностью определить материал только имея определенный опыт общения с разными видами стали. 
• Магнитность. Если содержание никеля в сплаве более 8%, то металл перестает примагничиваться к постоянному магниту. Фактически все стали, содержащие этот химический элемент в большом количестве являются кислотостойкими. 
• Реакция на кислоту. Сплавы наиболее уязвимы при комнатной температуре, если они контактируют с соляной, серной и муравьиной кислотами. Капля раствора должна оставить на нестойком сплаве визуально различимое пятно. Для корректного определения потребуется не менее 30 минут. На кислотоустойчивых сталях следа не будет совсем. 
• Реакция на искру. Абразивный диск углошлифовальной машины в металле с большим количеством легирующих добавок при резке формирует сноп искр от ярко-оранжевого до белого цвета. Чем светлее искры, тем больше никеля и хрома в материале. 

Применение разных марок стали

Сплавы имеют разные легирующие добавки и соответственно, различные характеристики по устойчивости к агрессивным средам, способности выдерживать температурные нагрузки и прочности. Стоимость сплавов сильно отличается. Экономически оправдано применять стали в соответствии с технологическими потребностями, не используя дорогие марки при создании изделий, которые не применяются в агрессивных процессах.

Рассмотрим сферы использования некоторых самых востребованных сплавов:

• AISI 430 – русский аналог 12Х17. Это самый бюджетный вариант кислотостойкой стали. Материал плохо обрабатывается и сваривается. При этом он устойчив к пищевым и азотной кислотам. Сохраняет свои первоначальные свойства при очень высоких температурах. Металл применяется при создании аппаратуры и оборудования для производства азотной кислоты, обустройства пищеблоков и кухонь. 
• AISI 304 – 08Х18Н9. Содержание никеля делает сталь устойчивой к большинству разрушающих сред, в том числе к соляной и серной кислотам. Металл легко поддается механической и сварной обработке. Швы после сварки необходимо пассировать, то есть проводить дополнительную обработку для повышения коррозионной стойкости. Сплав не теряет своих свойств при рабочей температуре до 400 градусов. Не магнитится. Изделия используются в авиастроении, в создании интерьеров, трубопроводных систем под умеренно-агрессивные жидкости, технологического оборудования пищевого и химического производства. 
• AISI 321 – 12Х18Н10Т. Минимальное содержание углерода делает сталь супераустенистой. Это позволяет устойчиво сопротивляться межкристаллической коррозии при нагреве до 650 градусов. Материал пластичен, сохраняет свои первоначальные качества при разных температурных условиях. Применяется при производстве лакокрасочных изделий, реакторов в азотной промышленности, выхлопных систем самолетов, оснащение для пивоваренной, спиртовой и пищевой отраслей.
• AISI 347 – Х18Н12М2Т. Узкоспециализированная сталь уверенно выдерживает нагрев до 800 градусов. Отличается стойкостью к сернистой, фосфорной, уксусной и муравьиной кислотам. Сплав применяется для создания выпускных клапанов двигателя внутреннего сгорания. 
• Сверх аустинистая сталь Х14Н14В. В составе кроме хрома и никеля присутствует кремний и ванадий, что придает металлу высокую жаростойкость. Материал проблемен при сварке и другой обработке, но конструкции из него выдерживают высокие нагрузки при длительном воздействии высоких температур. Из него делают элементы химической промышленности, которые работают под высоким давлением при нагреве до 800 градусов. 

Даже повышенная кислостойкость не защищает металл от воздействия среды на 100%. При постоянном контакте с агрессивными веществами происходит частичное окисление и растворение стенок изделий. Правильно подобранные марки позволяют значительно продлить срок службы систем. Для удешевления конструкции и увеличения времени эксплуатации применяют композиты. Лист кислотостойкий из нержавеющей стали покрывают слоем сплава с максимально высокими антикоррозийными характеристиками. Похожие технологии используются и для повышения устойчивости к коррозии труб. 

Современные нержавеющие сплавы обеспечивают длительную работу оборудования в очень агрессивных условиях. При создании из них архитектурных форм внешний вид остается презентабельным на многие годы.