Corrosion atmosphérique des aciers inoxydables

Etude des mécanismes d’amorçage

Investigations on the corrosion resistance of stainless steels in marine atmosphere : initiation mechanisms

Forschung über die Vorgänge der Auslösung der Lutfthüllenkorrosion der rostfreien Stähle

Centre de Recherches d’Ugines Aciers

Résumé

Diverses nuances d’aciers inoxydables ferritiques et austénitiques ont été exposées en atmosphère marine et examinées dès les premières heures d’exposition sous l’angle micrographique et analytique. Le taux d’enrouillement global a été ensuite suivi jusqu’à un an d’exposition. L’influence de la rugosité et de l’état de surface a été pris en compte. Une analyse des processus de corrosion atmosphérique des aciers inoxydables a été effectuée à partir des données bibliographiques et des résultats obtenus.

Il semble que ce soit au cours des premières heures que se produisent les phénomènes qui conditionnent l’évolution ultérieure de la surface. Le dommage principal ne semble pas lié à la piqûration classique telle qu’on l’observe en immersion mais plutôt à une corrosion en milieu confiné sous dépôts exogènes ou issus des produits de corrosion formés antérieurement. L’effet néfaste de la rugosité peut s’interpréter de façon purement mécanique. Dans les cas les plus défavorables, la détérioration de la surface est assez rapide durant les premiers mois mais se stabilise par la suite.

Sur le plan pratique on a pu, outre l’influence de la rugosité de. surface, mettre en évidence les deux points suivants :

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  au plan du choix des matériaux, c’est moins vers l’amélioration de la résistance à la piqûration en milieu neutre chloruré qu’il faut s’orienter, que vers celle de la résistance à la dépassivation dans le milieu probablement très concentré qui apparaît rapidement dans les zones confinées,

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  au plan de l’utilisation, un nettoyage périodique permet d’éliminer les «germes» de corrosion et est le meilleur garant de la pérennité de l’état de surface.

Abstract

Sheet specimens of stainless steels have been exposed during one year in marine atmosphere. The test materials included several austenitic and ferritic grades. The effect of the surface roughness was also taken into account. The evolution of the specimens during the first hours was carefully observed; micrographie examinations and surface analysis were performed. Moreover, the « rusting rate » was followed during a whole year. From these observations, we discuss the possible operating mechanisms in the atmospheric corrosion initiation of stainless steels.

The first hours of exposure are determinative for the subsequent surface evolution. The main damage does not appear to be related with classical pitting, as observed when the metal is fully immersed. One must rather consider a mechanism close to crevice corrosion, which develops under exogenous deposits or prior corrosion products. The detrimental effect of increased roughness can be explained by a mechanical process. Finally, in the less favourable cases, the surface rusting increases rather quickly in the first months, then slows down to a much lower rate.

Besides the influence of roughness, the study leads to two conclusions of practical interest.

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  In the selection process of a stainless steel with a good atmospheric corrosion resistance, the pitting corrosion resistance in neutral media is not the most relevant quality criterion. We feel that depassivation resistance in the solution which forms in the confined zones is a better parameter to predict the material behaviour ; this solution is probably very concentrated and acidified, as observed in classical crevices.

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  A regular cleaning removes the corrosion nuclei, and is certainly the best guarantee of a long lasting surface aspect.

Verschiedene Qualitäten von ferritischen und austenitischen rostfrein Stähle sind zu einer Seelufthülle dargestellt worden und sofort nach den ersten Stunden auf Gefüge und Analyse geprüft worden. Der Verrostungsgrad ist dann bis zu einem Jahr gefolgt worden. Die Abhängigkeit von der Rauhigkeit und von der Oberflächenbeschaffenheit sind bestimmt worden. Eine Analyse des Korrosionsvorgangs der rostfreien Stähle wird dann nach den Ergebnissen von diesen Prüfungen und von der Fachlitteratur angegeben.

Es scheint dass die Erscheinungen die die spätere Entwicklung der Oberfläche bestimmen in den ersten Stunden entstehen. Die hauptsächlichen Schaden scheinen zu der klassischen Lochfrasskorrosion nicht gebunden zu sein wie man es mit eintauchtung beobachtet, sonder mehr zu einer Korrosion in einer eingesperrten Umgebung unter fremden Absätze oder früher gebildeten Korrosionsergeugnisse. Der schadenvolle Einfluss der Rauhigkeit kann man aus einem reinen mechanischem Einfluss erklären. In den meist ungunstigeten Fâlle entsteht die Beschädigung der Oberfläche sehr rasch in den ersten Monate, aber wird dann später beständig.

Auf dem praktischem Gebiet haben wir ausser dem Einfluss der Oberflächenrauhigkeit zwei Punkte beweisen können :

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  In der Wahl des Materials muss man weniger die Beständigkeit zu der Lochfrasskorrosion in einer neutralen Chloridlösung als die Beständigkeit gegen Auspassivierung in einem sehr konzentriertem Mittel der sehr schnell in den eingesperrt Plätze entsteht, beobachten.

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  In der Anwendung kann man durch einer periodischen Reinigung der Oberfläche die « Keime » der Korrosion entfernen, und dass ist die beste Gewährleistung um die Oberfläche zu unberührt behalten.