Крепеж из нержавеющей стали

Производство нержавейки

Устойчивость железохромистых сплавов к кислотной коррозии была установлена в начале XIX века. Это открытие положило основу для получения коррозионностойкой нержавеющей стали. Введение легирующих элементов, таких как никель, молибден и титан, позволило повысить прочностные и жаростойкие свойства материала, что обеспечило возможность его применения в агрессивных средах.

Для производства нержавеющих крепёжных изделий используют аустенитные стали с содержанием хрома до 20% и никеля до 15%. При контакте с влагой и кислородом на поверхности сплава формируется пассивирующий оксидный слой, препятствующий развитию коррозии. В случае механических повреждений защитная плёнка самопроизвольно восстанавливается, обеспечивая стойкость материала к дальнейшему разрушению.

Изготовление крепежа из нержавеющей стали ведется методом холодного деформирования, при котором металл упрочняется, снижается его пластичность. Благодаря такой обработке получают изделия высокого класса точности с требуемыми геометрическими размерами. Производство без применения высокотемпературного нагрева увеличивает прочность и твердость конечного продукта, снижает расход сырья, что отражается на себестоимости изделий.

Нержавеющий крепёж представляет собой метизы, изготовленные из аустенитной коррозионностойкой стали с различным химическим составом. Свойства изделий зависят от марки стали, соответствующей одной из пяти стандартных групп:

• Группа A1 отличается пониженной коррозионной стойкостью по сравнению с остальными. Крепёж из стали этой группы применяется в машиностроении, производстве компонентов рельсового транспорта и теплового оборудования, работающего при повышенных температурах.
• Группа A2 соответствует стандартной аустенитной стали с умеренной кислотостойкостью. Крепёж из этого материала используется в строительстве, пищевой, химической и фармацевтической промышленности. Не допускается эксплуатация в средах с содержанием хлора и его соединений, включая морскую воду.
• Группа A3 содержит дополнительные легирующие элементы, повышающие жаропрочность и устойчивость к кислотам. Крепёж сохраняет стабильность при температурах до +800 °C, используется в производстве оборудования для химической промышленности, высокотемпературных нагревательных систем, котлов и приборов.
• Группа A4 легирована молибденом (2–3%), что обеспечивает высокую стойкость к кислотной коррозии в диапазоне температур от −60 °C до +450 °C. Метизы применяются в условиях контакта с водой, растворами солей и кислот, включая эксплуатацию в морской среде, пищевой промышленности, судостроении и такелажных системах.
• Группа A5 предназначена для эксплуатации в агрессивных средах при повышенных нагрузках. Метизы обладают высокой прочностью, жаростойкостью и устойчивостью к химическим реагентам. Используются в производстве пластмасс, целлюлозы, пищевой продукции, нефтепереработке и металлургии.

Нержавеющие стали классифицируются на пять основных групп в зависимости от их микроструктуры. Наиболее широко распространены три: аустенитные, мартенситные и ферритные.

• Аустенитные стали (обозначение — A) содержат 15–20 % хрома и 5–15 % никеля, который повышает устойчивость к коррозии, особенно в агрессивных средах. Эти стали немагнитны в отожжённом состоянии, хорошо свариваются и обрабатываются давлением. Благодаря высокой пластичности и стойкости к межкристаллитной коррозии, аустенитные стали являются основным материалом для производства крепёжных изделий, а также широко применяются в пищевой, химической и фармацевтической промышленности.
• Мартенситные стали (обозначение — C) обладают высокой твёрдостью и прочностью, могут быть магнитными. Поддаются термической обработке — закалке и отпуску, аналогично углеродистым сталям. Мартенситные сплавы менее коррозионно-стойки, чем аустенитные, и применяются преимущественно в производстве режущего инструмента, клапанов, деталей насосов и столовых приборов.
• Ферритные стали (обозначение — F) содержат хром (до 30 %) при низком содержании углерода, вследствие чего не поддаются упрочнению термической обработкой. Они магнитны, обладают умеренной коррозионной стойкостью и высокой устойчивостью к напряжённой коррозии. Используются для изготовления теплообменников, выхлопных систем, бытовой техники и архитектурных элементов.

Таблица соответствия групп марок стали

Для предотвращения коррозионных повреждений и потери прочностных характеристик при эксплуатации крепёжных изделий из нержавеющей стали необходимо учитывать условия среды и функциональное назначение соединений. В частности, метизы из сталей групп A1 и A2 не допускаются к применению в морской воде из-за низкой устойчивости к хлоридной коррозии. В таких условиях рекомендовано использование крепежа из стали A4, легированной молибденом, обладающей повышенной стойкостью к воздействию хлорсодержащих соединений и солевых растворов.

К нержавеющему крепежу относятся: анкеры; шпильки; болты; гайки; винты; саморезы; шайбы; такелаж; кольца стопорные; заклепки; штифты.

Изделия изготавливаются из сталей групп A1–A5 в соответствии с различными нормативами: ГОСТ (Россия), DIN (Германия), ISO (международный стандарт), AISI (США). Несмотря на общую сопоставимость, стандарты могут различаться по допускам, геометрии и механическим характеристикам. Поэтому при выборе нержавеющих метизов необходимо ориентироваться на конкретные технические условия эксплуатации и использовать нормативную документацию, соответствующую требованиям проекта.

Нержавеющий крепёж устойчив к химической коррозии даже при локальных повреждениях поверхности, что обеспечивает его надёжность по сравнению с изделиями, имеющими гальваническое или химическое покрытие. Это обусловлено тем, что хром и другие легирующие элементы равномерно распределены в объёме металлической структуры. При нарушении пассивирующего оксидного слоя на поверхности стали, за счёт содержания хрома, происходит его самопроизвольное восстановление в присутствии кислорода. В отличие от этого, цинковое покрытие или искусственно созданная пассивная плёнка при механических повреждениях не восстанавливаются и утрачивают защитные свойства, что приводит к коррозионному разрушению основного металла.

Крепёжные изделия из нержавеющей стали производятся в широком диапазоне типоразмеров, форм и прочностных классов, что обеспечивает возможность точного подбора метизов под конкретные условия эксплуатации и требования к соединению.

Гладкая поверхность нержавеющего крепежа препятствует накоплению загрязнений и биологических отложений, что делает такие изделия пригодными для применения в пищевой промышленности, медицинских учреждениях, лабораториях, а также в общественных и детских объектах с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями.

Нержавеющая сталь совместима с большинством конструкционных и отделочных материалов, включая бетон, стекло, полимеры, древесину и натуральный камень. Благодаря устойчивости к коррозии и стабильному внешнему виду крепёж может применяться в конструкциях с открытым монтажом, в том числе в архитектурных и интерьерных решениях.

Немагнитные свойства аустенитной нержавеющей стали обеспечивают её применение в производстве электрооборудования, радиочастотной аппаратуры и других приборов, чувствительных к электромагнитным воздействиям.

Нержавеющий крепёж не требует дополнительной защиты от коррозии в процессе эксплуатации. Его поверхность не нуждается в окрашивании или нанесении антикоррозионных покрытий.

При условии корректного подбора, соблюдения технологии монтажа и соответствия условий эксплуатации срок службы крепежа из коррозионностойкой стали может превышать 50 лет. В высоконагруженных и ответственных соединениях критически важны точные соответствия требованиям к материалу, прочностному классу и стандарту исполнения. Рекомендуется строго следовать технической документации и инструкциям производителя.