Transcript 3 Korr ja pinn opetus 3 korroosioympäristö t ja materiaalit

Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: korroosioympäristöjä
Korroosioympäristöjä:
•Vesiliuokset
•Ilmastollinen korroosio
•Korroosio maaperässä
1
Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: korroosioympäristöjä
Korroosio vedessä
Veden laatu – pehmeä tai kova, makea/murtovesi/merivesi – vaikuttaa varsinkin teräksen
korroosioon vedessä ja valittaviin pinnoitteisiin.
Talousveteen kosketuksessa olevien rakenteiden tulee olla myrkyttömiä, eikä niistä saa liueta
vieraita aineita veteen
Muuttuville vesirajapinnoille tai roiskevyöhykkeelle tarvitaan erityisuojausta. Teräsrakenteen
suojaus valitaan aina kulloinkin vallitsevan rasituksen ja halutun kestoikätavoitteen mukaan
(ISO 9223)
Makeavesiympäristö: Tärkein korroosioon vaikuttava tekijä on veteen liuenneen hapen
pitoisuus, koska se vaikuttaa katodireaktioon. Jos ei ole happea, ei tapahdu katodireaktiota ja
korroosio estyy. Esim jakeluvesiputkissa on hyvät olosuhteet korroosiolle. Jos niissä putkissa
on vielä teräs-messinkiliitoksia, kiihtyy korroosio edelleen.
2
Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: korroosioympäristöjä
Happamissa olosuhteissa (pH<4) voi esiintyä korroosiota ilman happeakin, koska katodireaktiona
toimii vedyn kehitysreaktio. Ns kova vesi saostaa kalkkia, joka toimii suojaavana kerroksena.
Matalammilla pH-arvoilla (pehmeä vesi) kalkkia ei saostu ja esiintyy helpommin korroosiota.
Kylmään veteen sopivia putkimateriaaleja ovat sinkitty teräs, kupari ja muovi, kuumaan veteen
kupari ja kupariseokset. Muoveja käytettäessä tulee muistaa, että muovin sisällä tulee olla hapen
liikkumisen estävä kalvo.
Merivesiympäristö:
Merivesi on erittäin agressiivinen ympäristö. Suolojen johdosta sähkönjohtavuus on hyvä ja Cl- ionit
kykenevät murtamaan tavallisimpien käyttömetallien passiivikerroksen. Meriveden suolaisuus,
lämpötila, happipitoisuus, pH vaihtelevat paikan, lämpötilan ja vuodenajan vaihdellessa. Saasteet
vaikuttavat korroosioon. Syvyyssuunnan vaihtelut vaikuttavat happipitoisuuteen. Roiskevesivyöhyke
on vaarallisin alue. Myös kasvava virtausnopeus voi nopeuttaa korroosiota.
Meriveteen sopivia materiaaleja ovat kupari ja –seokset, alumiini ja sen seokset, titaani,
haponkestävä tai runsaammin seostettu teräs ja teräs pinnoitettuna ja tai katodisesti suojattuna.
3
Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: korroosioriski ISO 9224 mukaan
4
Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: korroosiomuodot
Ilmastollinen korroosio
Suurin osa korroosiokustannuksista aiheutuu ilmastollisesta korroosiosta. Tärkeimpiä vaikuttavia
tekijöitä ovat materiaalin ominaisuuksien lisäksi ilmastotyyppi, epäpuhtaudet, suhteellinen kosteus
ja lämpötila. Useimmilla konstruktiometalleilla pintaan muodostuu suojaava oksidikalvo.
Ilmastollinen korroosio tapahtuu metallin pinnalle muodostuvan elektrolyyttikerroksen vaikutuksesta
sähkökemiallisesti. Liuoskerros voi olla hyvin ohut. Happea on saatavissa runsaasti.
Suhteellisen kosteuden (RH) ollessa alle 55% katsotaan ettei korroosio etene. Kriitillinen RH on 6085%, jonka yläpuolella korroosio on nopeaa. Liuos yksin ei riitä vaan siinä pitää olla sähköä
johtavia ioneja, joita ovat esimerkiksi erilaiset ilman epäpuhtaudet. Saasteiden lisääntyminen on
lisännyt korroosiota viime vuosikymmeninä.
Käyttömetalleista ulkoilmassa syöpyvät vain teräs (10xZn) ja sinkki. Teräksen ilmastollinen
korroosionopeus on noin 10 – 60 µm/v.
5
Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: korroosiomuodot
Korroosio maaperässä
Korroosio maaperässä on monimutkaisimmista korroosioympäristöistä. Korroosioprosessina
on sähkökemiallinen korroosio.
Korroosio maaperässä riippuu huokoisuudesta, vesipitoisuudesta ja maan
ominaisvastuksesta. Kemiallisia tekijöitä ovat happamuus, maahan liuenneet suolat, rikki,
epäpuhtaudet, redox-potentiaali. Korroosionopeuteen vaikuttavat myös maan lämpötila,
pohjaveden pinnan korkeus, happipitoisuuserot ja mikrobiologinen toiminta sekä sähköiset
hajavirrat.
Koorroosiovarana voi olla esimerkiksi teräslevyissä:
•Tasainen korroosio 0,01 – 0,040 mm/v
•Pistemäinen korroosio 0,025 – 0,28 mm/v
Hiiliteräksiä ja valurautoja ei juurikaan käytetä suojaamattomina maassa. Suojauksen
käytetään orgaanisia pinnoitteita (maaleja tms) sekä katodista suojausta.
6
Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: Yleisimpien metallien korroosio
Metallisten materiaalien tyypillisiä korroosiotyyppejä
Metallit
Valuraudat, hiiliteräkset ja
niukkaseosteiset teräkset
Ilmasto
vesi
Ruostumattomat teräkset
Yleinen
korroosi
o
Galvaan Raeraja
inen
korroosi
korr.
o
Kupari ja kupariseokset
Eroosiok Jännitys
orr.
korr.
Alumiini ja alumiiniseokset
Pistekor
r.
Galvaan Jännitys
inen
korr.
korr.
Rakokor
r.
Sinkki ja sinkkiseokset
Piste
Galvaan Jännitys
inen
korr.
korr.
Rakokor
r
7
maaper
ä
Hapot ja
alkalit
Piste- ja Jännitys
rakokorr. korroosi
o
Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: Yleisimpien metallien korroosio
Valuraudat, hiiliteräkset ja niukkaseosteiset teräkset
Raudan korroosionkestävyys on heikko. Niitä suojataan erilaisilla pinnoitteilla,
muuttamalla ympäristöä, inhibiiteillä, poistamalla happi tai käyttämällä katodista suojausta
Ilmastollinen korroosionkestävyys: Seostamattomia hiiliteräksiä ei voi käyttää
suojaamattomina ulkoilmassa, koska niiden pintaan ei muodostu suojaavaa oksidikerrosta.
Tyypillisiä korroosiopnopeuksia ovat maaseutuilmastossa alle 0,2 mm/10v ja teollisuusilmastossa
alle 0,5 mm/10v
Corten-teräksillä korroosionopeudet em. Olosuhteissa ovat noin puolet, mutta upotusrasituksessa
ne syöpyvät yhtä nopeasti.
Korroosio vedessä: Eri teräslaatujen korroosionopeus makeassa ja suolaisessa vedessä riippuu
ympäristön ominaisuuksista enemmän kuin seosainepitoisuuksista (niukkaseosteisia). Suojauksena
käytetään pinnoitteita ja katodista suojausta. Esimerkiksi anaerobiset bakteerit voivat kiihdyttää
merkittävästi korroosionopeutta.
8
Korroosionesto ja pinnoitustekniikka: Yleisimpien metallien korroosio
Ruostumattomat teräkset
Ruostumattoman teräksen korroosiokestävyys perustuu sen pinnan passivoitumiseen. Pintaan
muodostuu kymmeniä mikrometrejä paksu kromivaltainen oksidikerros.
Yleinen korroosio
Ruostumatonta terästä ei saa harjata teräsharjalla, eikä sen lähellä saa hioa ferriittistä
materiaalia. Myöskään raepuhallukseen ei saa käyttää valurautaraetta. Lisäksi tulee välttää
olosuhteita, missä teräksen pintaan pääsee tiivistymää kloridi-ioneja.
Galvaaninen korroosio:
Yleensä syntyy ruostumattoman ja mustan teräksen välille, jolloin musta syöpyy. Myös
passivaatiokerroksen vaurioon syntyy galvaaninen pari.
Raerajakorroosio
Hajavirtakorroosio (Stray current corrosion)
Lankamainen korroosio (Fillform corrosion)
9