Odporność stali na działanie kwasów i zasad

Odporność stali na działanie kwasów i zasad zależy przede wszystkim od składu chemicznego stopu oraz rodzaju środowiska, w jakim stal pracuje. Różne grupy stali zachowują się odmiennie:

Stale niestopowe i niskostopowe (węglowe)

• Zawierają tylko żelazo, węgiel i niewielkie ilości stopów (Mn, Si).
• Słaba odporność korozyjna – szybko ulegają korozji w większości środowisk wodnych, a szczególnie w obecności kwasów i zasad.
• Stosuje się je tylko tam, gdzie kontakt z agresywnymi mediami jest ograniczony albo gdy zabezpieczone są powłokami ochronnymi (farby, cynkowanie, powłoki epoksydowe).

Stale nierdzewne (chromowe i chromowo-niklowe)

Ich odporność opiera się na obecności warstewki pasywnej tlenku chromu (Cr₂O₃), która chroni materiał przed dalszym atakiem chemicznym.

• Chrom (min. 10,5%) – podstawowy pierwiastek zapewniający odporność.
• Nikiel – poprawia odporność na kwasy, stabilizuje strukturę austenityczną.
• Molibden – zwiększa odporność na kwasy redukujące (np. kwas siarkowy).

Przykłady:

• Stale ferrytyczne i martenzytyczne (np. 1.4016, 1.4021) – odporne głównie na działanie wody i słabych zasad, mniej na kwasy.
• Stale austenityczne (np. 1.4301 – AISI 304, 1.4404 – AISI 316L) – bardzo dobra odporność na wiele kwasów organicznych i nieorganicznych oraz słabe zasady. 316L, dzięki dodatku molibdenu, lepiej radzi sobie z chlorkami i kwasem siarkowym.
• Stale wysokostopowe (superaustenityczne, dupleksowe) – stosowane w bardzo agresywnych środowiskach, np. przy stężonym H₂SO₄, HCl czy w przemyśle chemicznym.

Odporność na kwasy

• Kwasy utleniające (np. HNO₃) – stal nierdzewna austenityczna i ferrytyczna (1.4724, 1.4742, 1.4746) ma bardzo dobrą odporność, dzięki stabilnej warstwie pasywnej.
• Kwasy nieutleniające (np. HCl, H₂SO₄) – bardziej agresywne; potrzebne są stale stopowe z dodatkiem molibdenu, a w silnie stężonych środowiskach nawet one zawodzą.
• Kwasy organiczne (np. octowy, mrówkowy) – większość stali nierdzewnych jest odporna.

Odporność na zasady

• Stale węglowe i nierdzewne ogólnie dobrze znoszą zasady (NaOH, KOH), szczególnie w niskich i umiarkowanych stężeniach i temperaturach.
• Problemy pojawiają się przy wysokich stężeniach i temperaturach (tzw. korozja alkaliczna, ługowa), gdzie mogą być potrzebne stale wysokostopowe lub stopy niklu.

Zjawiska ograniczające odporność

• Korozja wżerowa i szczelinowa – szczególnie w środowisku chlorków (np. woda morska).
• Korozja międzykrystaliczna – w nieodpowiednio obrobionych cieplnie stalach nierdzewnych (np. w zakresie 450–850 °C, gdzie może wydzielać się węglik chromu).
• Korozja naprężeniowa – w środowisku chlorków i przy obciążeniu.

Podsumowując:

• Zwykłe stale węglowe są mało odporne zarówno na kwasy, jak i zasady.
• Stale nierdzewne, dzięki zawartości chromu (i dodatków stopowych jak Ni, Mo), wykazują odporność na większość zasad i część kwasów, ale agresywne środowiska (HCl, stężony H₂SO₄, gorące NaOH) wymagają specjalnych gatunków lub nawet przejścia na stopy niklu czy tytanu.