Corrosion of AISI 304L (EN 1.4307) stainless steel in animal slurry

The stainless steels are used to build parts of machinery for agriculture. These components should have adequate corrosion resistance because they contact with aggressive environments, such as natural and artificial fertilizers, or e.g. during the biogas production. In such environments austenitic AISI 304L (EN 1.4301) and AISI 316L (EN 1.4571) stainless steels are mostly used. In the available literature authors found no information on the corrosion potentiodynamic tests in manure. That was the reason to undertake the studies on one of the austenitic stainless steels to perform corrosion tests in the environment of animal slurry. The article presents the analysis of general and pitting corrosion of AISI 304L (EN 1.4307) steel in the environment which is the cattle slurry. Potentiodynamic measurements were made on the potentiostat ATLAS 98 with a scan rate of 0.1 mV∙s-1 in the anodic direction and with scan rate of 1 mV∙s-1 in the return cathodic direction. The measurement was started in the anodic direction from potential of minus 600 mV against the saturated calomel electrode (SCE) to achieve a current density of 1000 μA∙cm-2. After that the cathodic scan was done back to the potential of -600 mV vs. SCE. The general corrosion in animal slurry is higher than in 3% water solution of sodium chloride. The corrosion potential measured in the animal slurry was equal to -525 mV vs. SCE. That clearly indicates a higher tendency to general corrosion in comparison with the results obtained in 3% sodium chloride solution (-200 mV vs. SCE). The passive current density ratio measured in the animal slurry to that one in 3% NaCl aqueous solution is equal approximately 8.5.

Maszyny oraz urządzenia używane w rolnictwie budowane są najczęściej z elementów stalowych. Takie komponenty są narażone na korozję ze względu na to, że pracują w środowiskach korozyjnie agresywnych, takich jak nawozy sztuczne, czy też naturalne, jak i w produkcji biogazu. Najczęściej używanymi austenitycznymi stalami stopowymi są AISI 304 (EN 1.4301) oraz AISI 316Ti (EN 1.4571). W dostępnej literaturze autorzy nie znaleźli informacji na temat badań potencjodynamicznych w gnojowicy, czego wynikiem jest przedstawione opracowanie. W artykule przedstawiono analizę korozji ogólnej i wżerowej stali AISI 304L (EN 1.4307) w środowisku jakim jest gnojowica bydlęca. Pomiary polaryzacyjne wykonano na potencjostacie ATLAS 98 z szybkością skanowania 0.1 m V∙s-1 w kierunku anodowym oraz 1 m V∙s-1 w przypadku skanu powrotnego w kierunku katodowym. Pomiar rozpoczęto w kierunku anodowym od potencjału -600 mV względem nasyconej elektrody kalomelowej (NEK) do osiągnięcia gęstości prądu 1000 μA∙cm-2, po czym następował pomiar w stronę katodową do potencjału -600 mV względem NEK. Jako elektrody prądowej użyto elektrodę platynową EPtP-301 oraz elektrody odniesienia NEK: EK 101 (0,244 V w temperaturze 25°C). Pomiary SEM/EDX przeprowadzono w Hochschule Wismar (Niemcy) na FEI Quanta 250 FEG z EDS-System NS7 oraz QuasOr EBSD-System. Chropowatość powierzchni oraz wżery były przedmiotem studiów na Taylor-Hobson Precision Talysurf CCI 6000 w Katedrze Mechaniki Precyzyjnej na Wydziale Mechanicznym Politechniki Koszalińskiej. Wyniki wykazały, że gnojowica bydlęca jest środowiskiem bardziej agresywnym niż 3% wodny roztwór chlorku sodu ze względu na potencjał korozji oraz prąd pasywacji. Potencjał korozji stali AISI 304L (EN 1.4307) w gnojowicy wskazywał na większą tendencję powierzchni do korozji (Ecorr = -525 mV vs. NEK) niż w 3% wodnym roztworze NaCl (Ecorr = -200 mV vs. NEK). Różnice są również widoczne w prądach pasywacji dla Ecorr = 0 mV vs. NEK. Stosunek prądu pasywacji w gnojowicy do tego w 3% NaCl wynosi około 8,5. W przypadku korozji wżerowej zauważono odwrotną sytuację, to znaczy lepszą odporność na korozję wżerową w gnojowicy niż w roztworze 3% NaCl. Można to wstępnie tłumaczyć zaklejeniem powierzchni stali przez cząstki stałe gnojowicy, co będzie również podstawą dalszych badań.