Stale odporne na korozję to jedna z najważniejszych grup materiałów wykorzystywanych w przemyśle, budownictwie i codziennym życiu. Ich zadaniem jest praca w warunkach, w których zwykłe stale konstrukcyjne uległyby szybkiemu zniszczeniu – w środowisku agresywnym chemicznie, w obecności wilgoci, kwasów czy w podwyższonej temperaturze.
Pod pojęciem „stale odporne na korozję” kryje się jednak kilka podgrup:
- stale nierdzewne – przeznaczone do ochrony przed korozją w normalnych warunkach atmosferycznych i chemicznych,
- stale żaroodporne – odporne na działanie utleniających gazów i spalin w wysokiej temperaturze,
- stale żarowytrzymałe – zachowujące wysoką wytrzymałość mechaniczną i odporność na pełzanie podczas długotrwałej pracy w podwyższonych temperaturach.
Normy dla stali odpornych na korozję
PN-EN 10088 – fundament klasyfikacji stali nierdzewnych
To podstawowa norma, która zastąpiła dawne dokumenty krajowe. Składa się z kilku części:
- PN-EN 10088-1 – zawiera wykaz gatunków stali i ich skład chemiczny,
- PN-EN 10088-2 – określa wymagania dla blach, taśm i prętów walcowanych na gorąco,
- PN-EN 10088-3 – opisuje pręty, kształtowniki i druty,
- PN-EN 10088-4 – dotyczy blach i taśm walcowanych na zimno,
- PN-EN 10088-5 i 6 – obejmują zastosowania konstrukcyjne i architektoniczne.
Dzięki tej normie każdy gatunek stali nierdzewnej ma jasno określony skład chemiczny, właściwości mechaniczne i typowe zastosowania.
PN-EN 10295 i PN-EN 10272 – odlewy i odkuwki
- PN-EN 10295 – dotyczy odlewów ze stali odpornych na korozję i wysoką temperaturę,
- PN-EN 10272 – obejmuje odkuwki do zastosowań ciśnieniowych.
PN-EN 10216-5 – rury bez szwu
Określa wymagania dla rur ze stali odpornych na korozję, stosowanych w instalacjach przesyłowych, wymiennikach ciepła czy systemach ciśnieniowych.
ASTM i AISI – system amerykański
W praktyce międzynarodowej często stosuje się oznaczenia wg AISI (np. 304, 316, 430) oraz normy ASTM, np.:
- ASTM A240 – blachy ze stali nierdzewnych do pracy w podwyższonej temperaturze i środowisku korozyjnym,
- ASTM A312 – rury bez szwu i spawane ze stali odpornych na korozję.
PN-EN 10095 – stale żaroodporne
To norma, która definiuje stale odporne na utlenianie i korozję gazową w wysokich temperaturach. Uwzględnia stal ferrytyczną, austenityczną i austenityczno-ferrytyczną.
PN-EN 10302 – stale żarowytrzymałe
Ta norma opisuje stale przeznaczone do pracy w podwyższonych temperaturach przy długotrwałych obciążeniach mechanicznych. Kluczowe parametry to odporność na pełzanie i stabilność mikrostruktury.
Klasyfikacja stali odpornych na korozję
1. Stale nierdzewne
Definicja jest prosta: zawierają minimum 10,5% chromu w składzie, co zapewnia tworzenie się pasywnej warstwy tlenku chroniącej przed korozją.
Austenityczne
- 1.4301 (X5CrNi18-10, AISI 304) – najczęściej stosowana stal nierdzewna.
- 1.4307 (AISI 304L) – wersja o niskiej zawartości węgla, odporna na korozję międzykrystaliczną.
- 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2, AISI 316L) – stal kwasoodporna z dodatkiem molibdenu, odporna na działanie chlorków i kwasów.
Ferrytyczne
- 1.4016 (X6Cr17, AISI 430) – stal dekoracyjna, dobra odporność na korozję, szeroko stosowana w AGD.
- 1.4521 (X2CrMoTi18-2) – ferrytyczna, z dodatkiem Mo i Ti, o podwyższonej odporności na chlorki.
Martenzytyczne
- 1.4021 (X20Cr13, AISI 420) – utwardzalna stal, używana w nożach, narzędziach i częściach maszyn.
- 1.4034 (X46Cr13) – wysoka twardość po hartowaniu, wykorzystywana w narzędziach chirurgicznych i precyzyjnych.
Duplex
- 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3, AISI 2205) – austenityczno-ferrytyczna stal duplex, bardzo odporna na korozję naprężeniową i chlorkową.
- 1.4362 (X2CrNiN23-4) – stal duplex o zrównoważonych własnościach mechanicznych i odporności.
2. Stale żaroodporne
Ich główną cechą jest odporność na działanie gorących gazów utleniających i produktów spalania.
Przykłady:
- 1.4828 (X15CrNiSi20-12) – stal austenityczna, odporna do 1100°C, stosowana w piecach przemysłowych.
- 1.4841 (X15CrNiSi25-20) – stal austenityczna o bardzo wysokiej odporności na utlenianie w 1150°C, używana w elementach grzewczych.
3. Stale żarowytrzymałe
To materiały, które nie tylko opierają się korozji w wysokiej temperaturze, ale zachowują także wytrzymałość mechaniczną i odporność na pełzanie.
Przykłady:
- X12CrMoWVNbN10-1-1 (1.4910) – stosowana w energetyce do elementów turbin i kotłów nadkrytycznych.
- X10CrMoVNb9-1 (1.4903, P91) – nowoczesna stal do wysokociśnieniowych rurociągów i kotłów energetycznych.
Zastosowania praktyczne
- Budownictwo i architektura – balustrady, elewacje, konstrukcje dekoracyjne (304, 430).
- Przemysł spożywczy – zbiorniki, instalacje technologiczne (304, 316L).
- Energetyka – kotły, rurociągi, turbiny (1.4903, 1.4910).
- Przemysł chemiczny i petrochemiczny – zbiorniki ciśnieniowe, instalacje przetwórcze (316L, duplex 2205).
- Przemysł motoryzacyjny – układy wydechowe, katalizatory (1.4512, 1.4828).
- Przemysł medyczny i precyzyjny – narzędzia chirurgiczne, skalpele (1.4034).
Stale odporne na korozję dzielą się na trzy główne grupy: nierdzewne, żaroodporne i żarowytrzymałe. Ich właściwości zostały ściśle zdefiniowane w normach europejskich PN-EN (10088, 10095, 10302), które zastąpiły dawne krajowe oznaczenia.
Dzięki nim możliwe jest jednoznaczne określenie składu, właściwości i zastosowań każdego gatunku. W praktyce oznacza to, że projektanci, dostawcy i użytkownicy mają wspólny język techniczny – a instalacje, piece czy urządzenia pracują bezpiecznie nawet w najbardziej wymagających środowiskach.
