Заедание резьбовых соединений из аустенитных сталей: что важно знать?

Современные технические  проекты часто предполагают использование крепежных элементов из сталей марок А2 и А4, известных своими антикоррозионными свойствами, способностью выдерживать химически агрессивную среду и сохранять стабильность при значительных колебаниях температур.
Между тем, опыт некоторых наших клиентов показывает, что аустенитные резьбовые соединения склонны к заеданию (закисанию). В этой статье мы попытаемся реабилитировать неоднозначную репутацию крепежа!

Особенности аустенитных сталей А2 и А4

Отличные антикоррозионные свойства нержавеющих марок — заслуга химического состава марок: его можно увидеть в таблице. 

Химический состав сталей А2 и А4

Хром (Cr) формирует на поверхности стали пассивную оксидную пленку (Cr₂O₃) толщиной 0,2–0,5 мкм, которая защищает металл от коррозии и отчасти снижает трение. Именно его наличие в составе сообщает маркам выдающиеся антикоррозионные свойства.

Никель (Ni) способствует формированию аустенитной структуры, придающей металлу пластичность и прочность. Более высокое содержание никеля в стали А4 дополнительно улучшает ее механические свойства.

Молибден (Mo) — ключевой элемент, отличающий сталь А4 от А2. Его присутствие значительно повышает устойчивость стали к точечной и щелевой коррозии, особенно в агрессивных средах, таких как соленая вода, хлоридные растворы и промышленные химикаты.

Углерод (C) влияет на прочность и свариваемость стали. Стандартное содержание углерода в обеих марках составляет около 0,08%. Существуют также варианты с пониженным содержанием углерода (марки А2-70 и А4-70), где концентрация углерода снижается до 0,02%, что улучшает свариваемость и снижает риск межкристаллитной коррозии.

Факторы, провоцирующие заедание резьбовых соединений

Анализируя доступные нам случаи, связанные с заеданием резьбы нержавеющего крепежа, мы пришли к выводу, что их всегда сопровождал ряд условий.

Разрушение оксидной пленки

Слой оксида хрома на поверхности аустенитных сталей и без того тонкий, легко разрушается абразивами, попавшими в резьбу, плохо переносит механические и термические перегрузки, химическое воздействие, например, реагенты в антиобледенителях.

Оголенные участки металла вступают в контакт, что провоцирует ускоренную адгезию. которая, в зависимости от времени в покое, способна увеличивать усилие, нужное для демонтажа, в 3–5 раз.

Превышение допустимых значений крутящего момента

Превышение установленных стандартов крутящего момента при затягивании многократно увеличивает риск заедания, а порог критической нагрузки, за котором происходит невозвратная деформация резьбового профиля, для нержавеющих сталей ниже, чем у традиционных сталей.

Дело в том, что аустенитные марки обладают высокой пластичностью в сравнении с углеродистыми аналогами. Например, для марки А2-70, которая является наиболее популярной в плане баланса прочность/стоимость, предел текучести составляет 450 МПа, тогда как его значение для углеродистой стали класса 8.8 — 640 МПа (ГОСТ ISO 3506-1–2014). Это значит, что при одинаковых усилиях, нержавеющий крепеж начнет деформироваться раньше, коверкая резьбу и разрушая оксидную пленку.

Отсутствие смазки

Важный пункт, о котором забывают практически все! Недостаток или отсутствие смазки кратно увеличивает коэффициент трения витков резьбы. Это приводит к дополнительному перегреву и ускоряет процессы схватывания.

Как избежать заедания резьбы нержавеющих болтов и гаек

Правила просты:

• Соблюдайте чистоту. Попадание абразивных частиц, сажи или песка легко повреждает оксидную пленку, провоцируя взаимную адгезию, ржавчину, и, как следствие, закисание.  
• Контролируйте затяжку. Динамометрические ключи позволяют регулировать величину прикладываемого усилия, избегая превышение допустимых значений. 
• Используйте смазку. Антифрикционные, антипригарные и прочие «анти» составы, создают разделительный слой между элементами и продлевают срок эксплуатации крепежа в сложных условиях. 
• Соблюдайте нормирование. Комбинирование болтов и гаек различного уровня прочности (например, болт А4-70 и гайка А4-80) ведет к неравномерному распределению напряжений и повышает вероятность пластических деформаций.

Итак: заедание резьбовых соединений в метизах из аустенитных сталей А2 и А4 — это не природная склонность, а прямое следствие нарушений технологического процесса монтажа и эксплуатации.

Грамотный подбор крепежных элементов, строгое следование рекомендациям производителей и своевременное техническое обслуживание легко избежать данной проблемы. И свойства крепежа здесь совершенно не при чем!