Почему суда не делают из нержавеющей стали, чтобы изначально избежать проблем с коррозией?

Ржавчина — это намного более серьезная проблема, чем может показаться на первый взгляд. Ущерб, который наносит коррозия металлов, составляет в развитых странах от 2 до 4% ВНП. При этом каждый год общая масса вышедших из строя по причине коррозии конструкций, деталей и оборудования составляет от 10 до 20 % мирового производства стали.

Коррозии наиболее подвержены те объекты, что регулярно контактируют с водой, например, корпуса судов. Казалось бы, решить эту проблему можно было бы при помощи нержавеющей стали, однако она крайне редко применяется при строительстве корпусов кораблей. Получается, что у нержавейки есть какие-то серьезные недостатки, но какие именно? Давайте разбираться.

Сталь, которая (не) ржавеет

Нержавеющая сталь — это целое семейством сплавов, основу которых составляет железо и как минимум 11% хрома.В состав некоторых видов нержавейки входят кремний, титан, ниобий, никель, алюминий, селен, молибден, азот и другие элементы.

Независимо от сплава, нержавеющая сталь при определенных условиях будет ржаветь. Изначально на поверхности металла образуется тонкая оксидная пленка (преимущественно окись хрома), которая защищает его от дальнейшей коррозии. Очень важно, чтобы защитная пленка сохраняла свою целостность, не имела пор или трещин, иначе поврежденные участки начнут ржаветь. Для образования или восстановления оксидной пленки необходим кислород, его очень много в воздухе и недостаточно много в воде. Зато в морской воде содержится соль, которая служит катализатором коррозии.

Таким образом малейшее повреждение поверхности, которое неизбежно возникнет как результат естественного износа, даст старт коррозионным процессам у вроде бы "нержавеющей" стали. В частности, в подводной части наружной обшивки кораблей часто возникают трещины — это следствие усталости металла, который долгое время находится под воздействием вибраций. Конечно, нержавейка даже в таких условиях сможет дольше противостоять коррозии, чем обычная конструкционная сталь (если последняя ничем не защищена), но есть ещё несколько "но".

Сложности в работе

Построить корпус судна из нержавеющей стали намного сложнее, нежели из обычной стали. Нержавейка становится очень твердой и одновременно хрупкой при повторяющихся нагрузках. Из-за этого сверление нержавеющей стали должно выполняться медленно, под давлением и таким образом, чтобы режущая кромка сверла действительно аккуратно "срезала" металл.

Любое избыточное трение или отсутствие давления при сверлении приведет к потемнению стали, и она затвердеет до такой степени, что станет местами тверже, чем стандартное сверло из быстрорежущей стали. Про этот нюанс можно забыть, если использовать кобальтовые сверла, но последние в несколько раз дороже.

С нержавейкой существует также отдельная проблема с коррозионной стойкостью сварных швов из-за пористости. Впрочем, проблемы возникают не только при сварке: деформация крепежных элементов из нержавейки (особенно болтовых соединений) — не такое уж редкое явление.

Цена вопроса

Работы с нержавеющей сталью обходятся дороже, но что там со стоимостью самого материала? AISI 304 — это самая распространенная и одна из наиболее доступных марок нержавеющей стали в мире. Стоимость холоднокатаного листа AISI 304 находится в диапазоне от 300 до 400 рублей за кг. В то же время холоднокатаные листы стали без антикоррозионных свойств обходятся примерно в 65...70 руб. за кг.

Получается, что нержавейка обходится ~ в 5 раз дороже. Разумеется, эта разница сильно скажется на конечной стоимости корабля, ведь согласно исследованиям затраты на оплату труда и материалы составляют примерно 70% от общих затрат на судостроение. 30% от этого приходится на сталь, и это сопоставимо со стоимостью главного судового двигателя.

Существующие суда

Да, несмотря на всё вышесказанное, всё-таки нашлись умельцы, которые в 2014 году решили строить суда из нержавеющей стали. Правда это вовсе не океанские лайнеры или нефтяные танкеры, а яхты для состоятельных господ и патрульные катера. Речь о шведской компании Stainless Steel Yachts.

Они использовали дорогую дуплексную нержавеющую сталь марок Super-Duplex 2507 и Hyper-Duplex 3207, чтобы обеспечить лучшие антикоррозионные свойства в условиях постоянного контакта с морской водой, чем у той же AISI 304, но всё равно столкнулись со множеством сложностей в процессе сборки. Их яхты оказались слишком дорогими по меркам класса, в итоге после нескольких лет миллионных убытков компания объявила о банкротстве в марте 2022 года.

Вывод

Хотя судно с корпусом из нержавеющей стали позволяет тратить меньше времени и денег на обслуживание, но сложность работы и высокая цена даже сравнительно доступных марок нержавеющей стали делает её применение нецелесообразным. В целом обычную сталь не так уж и сложно защитить от ржавчины. Эпоксидная грунтовка, смазка, обслуживание в сухом доке раз в ~ 5 лет, электрохимическая защита в виде расходуемых анодов из цинка или алюминия — всё это позволяет стальным панелям служить по 25 - 30 лет. К этому времени судно обычно устаревает морально и технически, и судовладельцу становится выгоднее приобрести новый корабль, а не использовать старый.