AISI 201, AISI 304, AISI 321, AISI 316, AISI 403. Что выбрать?

Все ли сетки одинаково стойкие к коррозии?

Виды нержавеющих стали и их сравнение¹

Сетку можно изготовить из разных марок нержавеющей стали, различных по стоимости и назначению: AISI 201, AISI 304, AISI 321, AISI 316, AISI 403

Но как понять, подходит ли тот или иной тип стали для Ваших нужд? Как выбрать, чтобы не переплачивать за ненужную перестраховку? Как найти баланс цены и необходимой защиты от коррозии? Почему мы стали предлагать клиентам сетку из стали AISI 201? Попробуем разобраться… 

 

Что такое нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь — это сплав железа, углерода и хрома, где максимальное содержание углерода – 1%, а минимальное содержание хрома – 8%. Такой состав необходим для формирования на поверхности тонкого самовосстанавливающегося слоя нерастворимых окислов, который противостоит коррозии.

Нержавеющая сталь делится по строению на три основных класса³:

Аустенитный класс

Составляет около 70% общей продукции нержавеющей стали. Содержит достаточное количество никеля и/или магния для поддержания аустенитной структуры, которая даёт высокую сопротивляемость коррозии. Ее легко отличить от другой стали - аустенитная сталь практически не магнитится магнитом. (AISI 201, 304, 321, 316 - являются аустенитными).

Ферритный класс

Содержит хром для достижения устойчивости к коррозии, но не имеет ни никеля, ни другого стабилизатора (или же в недостаточных количествах), которые бы поддерживали аустенитную структуру. Этот класс стойкий к коррозии, но менее долговечный, чем аустенитный класс. (AISI 430 принадлежит ферритному классу)

Мартенситный класс

Содержит большой процент углерода, что делает сталь очень твёрдой и прочной. Но эта сталь менее стойкая к коррозии, чем другие классы, в основном из-за низкой концентрации хрома.

Содержание основных элементов в зависимости от класса нержавеющей стали, % от массы⁴

Класс	Углерод С, max	Хром Cr, min-max	Никель Ni, min-max
Аустенитный	0,60	10-26	2,8-26
Ферритный	0,15	12-30	нет
Мартенситный	1,0	8-9	0,5 - 7,5

 

Углерод – повышает механические качества, но понижает устойчивость против коррозии при С > 0,15%;
Хром – элемент наиболее ответственный за сопротивление коррозии;
Никель – стабилизатор, поддерживающий аустенитную структуру при стандартных температурах. Самый дорогостоящий элемент входящий в состав стали и существенно удорожающий материал.

Классы нержавеющей стали разделяются на марки, различающиеся по составу и, следовательно, по своим свойствам:

Приблизительный состав марок нержавеющей стали для сеток, %

Марка	Углерод	Хром	Никель	Марганец	Азот	Титан	Молибден	Кремний	Железо
201	0,10	18	4,5	7,0	0,3	--	--	1,2	остальное
304	0,06	18	10	1,5	--	--	--	1,2	остальное
321	0,06	18	10	1,5	--	0,5	--	1,2	остальное
316	0,03	18	10	1,5	--	--	2,5	1,2	остальное
430	0,1	18	--	1,0	--	--	--	1,2	остальное

Марганец – стабилизатор аустенита, который может заменять никель при определённых соотношениях;
Азот – значительно повышает сопротивление коррозии в аустенитных сталях;
Титан – стабилизатор, сохраняющий сталь при температурах более 5000С и агрессивных средах;
Молибден – значительно повышает сопротивление коррозии в особо агрессивных средах.

Существует множество марок нержавеющей стали, и все они были созданы для применения в определенных условиях, в том числе в критических температурах, в растворах концентрированных кислот, щелочей и т.п., находящихся под электрическим и механическим напряжением и т.д. 

В каких условиях эксплуатируется изделие? 

Окружающая среда, в которой эксплуатируется изделие, может существенно различаться по степени своей «агрессивности» и должна быть четко определена. Для целей настоящей статьи ее можно условно разделить на 4 группы:
- «комнатные условия» - слабо агрессивная атмосферная среда характерная для помещений пригодных для постоянного проживания человека (комнатная температура, влажность до 60%, содержание вредных веществ не превышает установленные нормы), постоянный контакт с водой отсутствует;
- «обычные атмосферные условия» - средне агрессивная атмосферная среда - с периодическим контактом с трубопроводной водой и атмосферными осадками;
- «агрессивная бытовая среда» – при постоянном контакте с трубопроводной водой и атмосферными осадками, почвой, паром, продуктами питания (органические кислоты и щелочи), ПАВ, бытовой химией (кроме постоянного контакта с хлором) т.п., в том числе в печах, духовых шкафах, сушилках и т.п. 
- «агрессивная промышленная среда» - при контакте с хлорсодержащими или сернокислыми веществами, в т.ч. бассейнах, в морской воде и т.п. и температурой среды до +8000С.

Что такое коррозия?

В общем, коррозия — это потеря сталью своих начальных свойств и внешнего вида под воздействием окружающей среды. И хотя стойкость нержавеющий сталей в сотни раз превосходит стойкость обычной  и оцинкованной стали, нержавеющая сталь тоже может быть подвержена коррозии в определённых условиях. Существуют несколько видов коррозии. Рассмотрим самые распространённые виды коррозии нержавеющих сталей:
Питтинговая (язвенная, точечная) коррозия. Когда сталь лишена доступа к кислороду или когда такие элементы, как хлор, вытесняют железо, нержавеющей стали недостаёт способности восстанавливать на поверхности свою защитную плёнку из окислов. Эта плёнка разрушается в некоторых критичных точках, таких как царапины, сколы, раковины и т.п. и сталь начинает в этом месте ржаветь. Коррозия может развиваться дальше в глубину материала, даже когда нормальные условия восстановлены, но внутри коррозионной язвы по-прежнему нет кислорода. Питтинговая коррозия может возникать, когда сталь находится в среде с высокой концентрацией ионов хлора (в морской воде, например), смеси азотной и соляной кислот при умеренно высокой температуре и отсутствии постоянного контакта с кислородом. Качественная обработка поверхности (полировка), в определенной степени, препятствует образованию язв.
Устойчивость против питтинговой коррозии зависит от структуры и состава. Три элемента, которые могут значительно её повысить – это хром, молибден и азот. Для оценки стойкости стали к язвенной коррозии часто используют коэффициент ЭСПК (числовой эквивалент стойкости к питтинговой коррозии):  
ЭСПК = (%Cr) + (3,3 * %Mo) + (A * %N)
Для аустенитной структуры А = 30, для ферритной А = 0.

 

Следующий график показывает ЭСПК разных марок, подсчитанные на основе их структур и минимальных и максимальных значений присутствия хрома, молибдена и азота:

Межкристаллитная коррозия. Это коррозия на границах кристаллов стали, которая может проникать в глубину изделия. Внешний вид стали остается неизменным, но снижается прочность и пластичность материала, вплоть до разрушения при нагрузке. Межкристаллитная коррозия возникает при длительном нагреве стали более 5000С, в том числе при сварке (кроме контактной) – поэтому этот вид коррозии еще  называют «коррозией сварочного шва», а также вследствие нарушения технологии термообработки стали при ее производстве. Высоко агрессивная среда – особенно концентрированная серная кислота при контакте с медью при высоких температурах – значительно ускоряют межкристаллитную коррозию. В то же время, высокое качество стали с минимальным содержанием посторонних примесей, пониженное содержание углерода, внесение в состав стали титана, ниобия и тантала – существенно повышают стойкость к межкристаллитной коррозии.

Сравнительные свойства стойкости сталей к межкристаллитной коррозии

Разница в механической стойкости стали

Из-за структуры и химического состава нержавеющие стали отличаются механической стойкостью: пределом упругости и пределом прочности. Содержание углерода – один из определяющих параметров.
Предел упругости: нагрузка, при которой упругая деформация сменяется пластической, оставляя изгиб (вместо того, чтобы вернуться к первоначальной форме, деталь остаётся в деформированном состоянии после нагрузки).
Предел прочности: максимальная нагрузка, которую материал может вынести не разорвавшись.

AISI 201: высокая механическая стойкость – более жесткая и прочная чем другие марки из-за высокого содержания углерода (тяжело гнётся и ломается).

AISI 304, 321 и 316: содержат меньше углерода, чем AISI 201, а поэтому менее стойкие и долговечные к механическим нагрузкам (легче согнуть и сломать).

AISI 430: как и AISI 201, содержит много углерода, сталь тяжело гнётся, но, как и у большинства ферритных марок, предел прочности низкая, и с ломать её даже легче, чем марки 304 и 316.

Какую марку стали выбрать чтобы не переплачивать?

Оптимальный выбор – залог получения требуемого качества по разумной цене. Заказывая сетку из стали AISI 201 вы можете сэкономить до 20%. Наша компания специально разработала и наладила производство сварной сетки из этой стали, чтобы предоставить покупателям возможность экономии при полном выполнении задач защиты от коррозии.

Если вы определили в каких условиях будет использоваться сетка – оценили агрессивность среды, температуру эксплуатации и степень механической нагрузки – выбор можно сделать при помощи следующей таблицы:

 

Мы потрудились чтобы предоставить вам возможность выбирать.

 

ВЫБОР ВСЕГДА ЗА ВАМИ.

С уважением к Вам и Вашему бизнесу,

Команда ООО «ТОРГОВЫЙ ДОМ СЕТОК»

www.td-mc-ru

---

Использованные материалы:
- ГОСТ 5632-77 Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные
- ГОСТ 5272-68 Коррозия металлов. Термины
- ГОСТ 6032-2003 Методы испытаний на стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК)
- EN 10088-1:2005 Stainless steel (British standard)
- ПОСОБИЕ по контролю состояния строительных металлических конструкций зданий и сооружений в агрессивных средах, проведению обследований и проектированию восстановления защиты конструкций от коррозии (к СНиП 2.03.11 - 85) (ЦНИИпроектстальконструкция им. МЕЛЬНИКОВА) ГОССТРОЯ СССР
- Пособие разработано в развитие раздела <Металлические конструкции> СНиП 2.03.11 - 85 <Защита строительных конструкций от коррозии> с учетом основных положений разд. 20 СНиП II-23-81<Стальные конструкции>, методического материала СЭВ МС-7 <Защита от коррозии в строительстве. Правила диагностики состояния конструкций при эксплуатации>, государственных стандартов <Единой системы защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС)>, типовых положений об антикоррозионных службах, союзной республики и министерства (ведомства).
- ASTM 240 – Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications
- ГОСТ Р 57661-2017 Сталь нержавеющая общего назначения Часть 3. ПРОВОЛОКА
- ArcelorMittal (https://corporate.arcelormittal.com)
- Extruflex (https://extruflex.com)
- Corrosion resistance of the austenitic chromium-nickel stainless steel in chemical environments /INCO. THE INTERNATIONAL NICKEL COMPANY, INC./
- ГОСТ 9.039-74 – Единая система защиты от коррозии и старения. Коррозионная агрессивность атмосферы
- ГОСТ 9.908-85 – Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1 настоящая статья подготовлена с целью общего ознакомления с видами нержавеющих сталей используемых для изготовления сеток, их сравнительных характеристик и стойкости к коррозии. Статья предназначена для широкого круга читателей, не являющихся профессиональными потребителями. Мы старились использовать общедоступный язык и минимально использовать профессиональные термины. С целью углублённого анализа сталей рекомендуем использовать информацию, указанную в разделе «Использованные материалы». 
2 близким отечественным аналогом является сталь 12Х17Г9АН4, которая рекомендована ГОСТ 5632-72 как заменитель стали марок 12Х18Н9 (AISI 304) и 12Х18Н10Т (AISI 321) для изделий, работающих в атмосферных условиях. Все эти марки относятся к одной группе – коррозионностойкие стали – «…обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой, межкристальной коррозии и коррозии под напряжением и др…». Технические требования стали соответствуют ГОСТ Р 57661-2017 для марки 202-91-1.
3 существуют и переходные классы сталей (мартенситно-аустенитная и т.п.), но такие стали для сетки не используются, и мы не будем их рассматривать в этой статье.
4  указана массовая доля основных элементов химического состава по ГОСТ 5632-72.