...

Korroosio ja sähköinen korroosion esto Niko Sainio Opinnäytetyö

by user

on
Category: Documents
12

views

Report

Comments

Transcript

Korroosio ja sähköinen korroosion esto Niko Sainio Opinnäytetyö
Korroosio ja sähköinen korroosion esto
Niko Sainio
Opinnäytetyö
Huhtikuu 2012
Kemiantekniikkan koulutusohjelma
Kemiantekniikka
TIIVISTELMÄ
Tampereen ammattikorkeakoulu
Kemiantekniikan koulutusohjelma
Kemiantekniikka
SAINIO, NIKO
Korroosio ja sähköinen korroosion esto
Opinnäytetyö 40 sivua, josta liitteitä 0 sivua
Huhtikuu 2012
Tämä opinnäytetyö on kirjallisuusselvitys korroosiosta ja sen torjumisesta sähköisin
menetelmin. Työn aiheen hankin koululta. Tarkoituksena on eri kirjallisuuslähteitä hyväksikäytten tutkia korroosiota, sen eri tyyppejä, suojausmenetelmiä ja sovelluksia.
Työssäni käsittelen korroosion vaikutuksia ja seurauksia, teoriaa sen takana, korroosiotyyppien syitä ja seurauksia, mekaanisten suojausmenetelmien sekä pääasiassa
sähköisten suojausmenetelmien toteutusta ja teoriaa sekä sähköisten suojausmenetelmien yleisimpiä käyttökohteita ja sovelluksia.
Tietoa korroosiosta on hyvin runsaasti niin kirjallisessa, kuin sähköisessäkin muodossa,
joten aiheesta saatavan tiedon määrä ei ollut esteenä. Korroosio on kuitenkin hyvin monimutkainen ja -syinen prosessi jonka käsittelyyn tarvittaisiin paljon enemmän aikaa ja
sivuja, joten tästä syystä käsittelen asiaa opinnäytetyössäni melko pintapuolisesti.
Asiasanat: korroosio, galvaaninen, anodinen, katodinen, suojaus
ABSTRACT
Tampereen ammattikorkeakoulu
Tampere University of Applied Sciences
Degree programme in Chemical Engineering
Option of Chemical Engineering
SAINIO, NIKO
Corrosion and Electric Corrosion Protection
Bachelor's thesis 40 pages, appendices 0 pages
April 2012
This thesis is literature work about corrosion and corrosion prevention with electric
methods. Subject for my thesis was offered by my institution. Purpose is to research
corrosion, corrosion types, protection methods and applications by using bibliographic
knowledge.
In my work I proceeded information about effects and consequences of corrosion, theory behind it, reasons and consequences of different corrosion types and mainly implementation, theory, common uses and electrical protection applications.
There are plenty information about corrosion in written works, so lack of knowledge
about this subject wasn’t an obstacle. Corrosion in itself thus is very complex process
which describing would be time consuming so I will present the subject rather superficially in my thesis.
Key words: corrosion, galvanic, anodic, cathodic, protection
4
SISÄLLYS
1
2
3
4
5
JOHDANTO ................................................................................................................ 5
KORROOSION MERKITYS ..................................................................................... 6
KORROOSION SÄHKÖKEMIALINEN PERUSTA ................................................ 8
KORROOSION TESTAUS ...................................................................................... 12
KORROOSIOTYYPIT ............................................................................................. 14
5.1 Yleinen syöpyminen .......................................................................................... 14
5.2 Pistesyöpyminen ................................................................................................ 15
5.3 Rakokorroosio .................................................................................................... 15
5.4 Galvaaninen korroosio ....................................................................................... 16
5.5 Eroosio- ja kavitaatiokorroosio .......................................................................... 17
5.6 Hiertymiskorroosio ............................................................................................ 19
5.7 Raerajakorroosio ................................................................................................ 20
5.8 Valikoiva liukeneminen ..................................................................................... 21
5.9 Jännityskorroosio ............................................................................................... 22
5.10 Korroosioväsyminen .......................................................................................... 23
5.11 Altaruostuminen................................................................................................. 24
5.12 Korkean lämpötilan korroosio ........................................................................... 25
5.13 Biologinen korroosio ......................................................................................... 25
6 KORROOSIOSUOJAUS MEKAANISESTI............................................................ 27
6.1 Rakenteiden muotoilu ja suunnittelu ................................................................. 27
6.2 Metallurgiset menetelmät .................................................................................. 28
6.3 Pinnoittaminen ................................................................................................... 29
7 SÄHKÖINEN KORROOSIONSUOJAUS ............................................................... 31
7.1 Katodinen suojaus .............................................................................................. 31
7.2 Anodinen suojaus ............................................................................................... 34
8 SOVELLUKSET ....................................................................................................... 37
LÄHTEET ....................................................................................................................... 39
5
1
JOHDANTO
Korroosio on materiaalista vahinkoa aiheuttava kemiallinen tai sähkökemiallinen reaktio, josta kärsivät niin yksityishenkilöt kuin yrityksetkin. Tapahtuman hitauden takia sitä
ei yleensä oteta riittävän vakavasti huomioon. Pahimmillaan tämä voi aiheuttaa vaaratilanteita heikentyneiden rakenteiden takia. Tätä pyritään estämään erilaisilla korroosionestomenetelmillä.
(Korroosiokäsikirja, 17)
Korroosiota kuvastaa hyvin nimitys ”käänteinen metallurgia”. Nimitys johtuu metallien
taipumuksesta pyrkiä palaamaan luonnolliseen muotoonsa. Tämän aiheuttaa pyrkimys
saavuttaa vähäenergisempi tila, johon jalostetut korkean energiasisällön omaavat metallit pyrkivät ja joka on samalla korroosion ajava voima.
(Korroosiokäsikirja, 17-18)
Eri metalleilla on erilainen taipumus korroosioon. Tähän asiaan antaa hyvin suuntaa
sähkökemiallinen jännitesarja. Jännitesarjan positiivisessa päässä olevat jalot metallit
eivät syövy kovinkaan helpolla, kun taas negatiivisessa päässä olevat epäjalot metallit
ovat hyvin herkkiä reagoimaan ympäristön kanssa. Käytännössä kuitenkin olosuhteet
voivat hyvinkin paljon vaikuttaa metallien keskinäiseen järjestykseen. Näitä varten on
kehitetty erilaiset galvaaniset jännitesarjat jotka on tutkittu ja mitattu eri olosuhteissa ja
joista selviää metallien järjestys tietyissä olosuhteissa.
(Korroosiokäsikirja, 19)
6
2
KORROOSION MERKITYS
Korroosiosta kärsivät niin yritykset, kuin yksityishenkilöt. Yksityishenkilöiden elämään
korroosio vaikuttaa suorasti lyhentämällä omistamiemme tavaroiden elinikää sekä epäsuorasti ostamiemme tuotteiden hinnoissa, joihin valmistajat ovat voineet siirtää korroosiosta aiheutuvat kulunsa. Helpoiten huomattavia kotona olevia korroosiovahinkoja
ovat mm. auton, pihakalusteiden, teräsovien yms. ruostuminen.
(ASM International)
Huomioimatta jätetty korroosio voi johtaa suuriinkin vaurioihin. Edetessään se heikentää rakennusten, rakenteiden yms. tukirakenteita, jolloin voi seurata esimerkiksi moottoritien tai sillan yht-äkkinen sortuminen. Tästä aiheutuu hyvin suuria vaurioita, suuria
korjauskuluja ja pahimmassa tapauksessa jopa ihmiskuolemia. Esimerkkinä kerrottakoon Ohiojoen ylittävän Silver Bridgen täydellinen sortuminen korroosioväsymisen
seurauksena vuonna 1967. Onnettomuus vaati 46 ihmisen hengen sekä aiheutti miljoonaluokan taloudelliset vahingot.
(ASM International; Corrosion-Doctors)
KUVA 1. Silver bridge sortumisen jälkeen.
(http://www.freewebs.com/silverbridgeaccident/thebridgecollapse.htm)
7
Korroosio aiheuttaa vuosittain tappioita maailmanlaajuisesti n. 2,2 biljoonan dollarin
verran, yhdysvalloissa n. 300 miljoonaa. Keskimäärin korroosio syö vuositasolla 3 %
valtion bruttokansantuotteesta. Arvioiden mukaan panostamalla korroosionsuojaukseen
ja korroosionkestäviin materiaaleihin voitaisiin korroosion aiheuttamia tappioita vähentää jopa 20-25 %.
(ASM International; World Corrosion Organization)
8
3
KORROOSION SÄHKÖKEMIALINEN PERUSTA
Perusmekanismi on korroosioparin eli galvaanisen parin syntyminen sähköä johtavassa
väliaineessa. Kun kaksi metallia ovat kosketuksissa elektrolyyttiin kuten esimerkiksi
veteen, pyrkii epäjalompi metalli syöpymään. Korroosiota voi tapahtua myös saman
metallin pinnalla riippuen sen rakenne- ja pintaeroista. Perusidea on se, että syöpyvä
metalli eli anodi hapettuu luovuttaen elektroneja liueten ympäröivään liuokseen. Tätä
kutsutaan myös anodiseksi reaktioksi. Vastaavasti kationi vastaanottaa elektronit ja pelkistyy, tätä taas kutsutaan katodiseksi reaktioksi. Merkittävin vaikuttaja galvaanisen
parin syntymiseen on metallien ja elektrolyytin keskinäinen potentiaaliero. Siksi olisikin
korroosiosuojausta ajatellen tärkeää valita metallit jotka ovat toisiaan lähellä sähkökemiallisessa jännitesarjassa. Korroosiota estettäessä voidaan estää katodista tai anodista
reaktiota tapahtumasta, jolloin syöpyminen hidastuu huomattavasti.
(Korroosioyhdistys 2004, 25-31)
Jotta korroosiota tapahtuisi, on seuraavien edellytysten täytyttävä:
-
Metallien tai metallin osien välillä on jännite-eroja. Tämä on reaktiota eteenpäin
ajava sähkömotorinen voima.
-
Metallien on oltava kosketuksissa toisiinsa joko suoraan tai johtimen välityksellä.
-
Metallit ovat sähköä johtavassa liuoksessa eli elektrolyytissä, joka voi olla esimerkiksi ilmasta metallien pintaan tiivistynyt vesikalvo.
(Halme 2000, 5-6)
9
KUVIO 2. Esimerkki metallin syöpymisestä samassa metallissa. Anodisalueella metalli
liukenee elektrolyyttiin ioneina luovuttaen elektroneja jolloin katodialueella tapahtuu
pelkistymisreaktio.
KUVIO 3. Esimerkki galvaanisesta parista.
(http://www03.edu.fi/oppimateriaalit/kunnossapito/mekaniikka_f1_korroosionesto_peru
steet.html)
10
Vesiliuokset sisältävät aina H+- ja OH- -ioneja pH:n määräämässä suhteessa sekä jonkinverran liuennutta happea. Yleisimmät hapettumisreaktiot vesiliuoksissa ovat seuraavaksi luetellut metallihydroksidia, -kationia ja –oksyanionia muodostavat reaktiot:
M → Mn+ + ne
(1)
M + n ∙ H2 O → M(OH)n + n ∙ H+ + ne
(2)
M + n ∙ (OH)− → M(OH)n + ne
(3)
M + n ∙ H2 O → MOn- (aq) + 2n ∙ H+ + ne
(4)
M + n ∙ (OH)− → MOn- (aq) + n ∙ H+ + ne
(5)
(Korroosioyhdistys 2004, 33-34)
Yleisin katodilla tapahtuva reaktio on vetyionien pelkistyminen ja se tapahtuu happamissa ja hapettomissa liuoksissa. Korroosionopeuden määrää usein katodilla tapahtuva
reaktio joka yleensä on anodilla tapahtuvaa reaktiota paljon hitaampi. Metalli-ioneja
liukenee liuokseen vastaava määrä mitä elektroneja kuluu katodilla kaavan 6 mukaisesti:
2H+ + 2e− → H2
(6)
(Korroosioyhdistys 2004, 34; Roberge 1999, 14-15)
Neutraaleissa happea sisältävissä liuoksissa yleisin katodinen reaktio on OH- ionien
muodostuminen:
11
O2 + 2 H2 O + 4e → 4 OH−
(7)
(Korroosioyhdistys 2004, 34)
Jos korroosio on happea kuluttavaa alkaa OH- konsentraatio kasvaa jolloin nämä ionit
muodostavat metalli-ionien kanssa hydroksideja.
(Korroosioyhdistys 2004, 34)
Hapettavissa hapoissa muodostuu vettä:
O2 + 4H+ + 4e → 2H2 O
(8)
(Korroosioyhdistys 2004, 34)
Katodilla voi tapahtua myös metallikationien pelkistymistä:
M3+ + e → M2+ (pelkistyminen)
(9)
Mn+ + ne → M (saostuminen)
(10)
(Korroosioyhdistys 2004, 34)
12
4
KORROOSION TESTAUS
Kiihdytetyissä korroosiokokeissa selvitetään metallin korroosionkesto ja ruostumisalttius suolasumukokeilla, jotka voivat tapahtua jatkuvana tai syklisenä. Halutessa voidaan
testeihin lisätä monia muita muuttujia kuten ilmastus, lämpötila, näytteen rasitus, happamuus sekä NO 2 ja SO 2 pitoisuus ja suhteellinen kosteus ilmakehätesteissä. Jatkuvassa
suolasumutuksessa näytteitä sumutetaan natriumkloridipitoisella vesiliuoksella yhtäjaksoisesti. Testiaika on täysin testattavasta materiaalista riippuva, sillä testaus voi kestää
tunneista viikkoihin ja näytteet analysoidaan määrätyn ajan välein. Testin loputtua näytteet pestään, kuivataan ja punnitaan mahdollisesti irronneen pinnoitteen määrä. Näytteistä voidaan tutkia useaa eri asiaa, mutta yleisimmin arvostellaan valkoisen ja punaisen ruosteen määrä. Proheesio on syklinen suolasumutesti, jossa näytteitä vuorotellen
sumutetaan ja kuivataan. Sumutukseen käytetään liuosta, joka sisältää natriumkloridia ja
ammoniumsulfaattia. Kuivausjakson aikana kaappiin puhalletaan ilmaa. Testiaika on
riippuvainen materiaalista ja näytteet analysoidaan kuten jatkuvassa kokeessa.
(Accelerated corrosion testing; Hämeen ammattikorkeakoulu)
Kiihdytetyissä ilmastokokeissa näytteitä altistetaan samoille olosuhteille, joita ne joutuisivat kohtaamaan ulkona. Kondensaatiojärjestelmällä tai vesisuihkulla voidaan jäljitellä
sadetta tai ilmankosteutta, kokeen pohjalla olevasta säiliöstä höyrystetään vettä koekammioon ja pyritään pitämään suhteellinen kosteus lähellä sataa prosenttia. Auringonvalon haitallisia vaikutuksia tutkitaan UV-valon avulla. Kokeessa käytetään fluoresoivaa UV-lamppua. Riippuen niiden emittoimasta säteilystä ne jaetaan UV-A ja UV-B
lamppuihin. Vaikka UV kattaakin vain 5% auringonvalon lähettämästä säteilystä vastaa
se sitä aallonpituusaluetta joka aiheuttaa suurimman osan orgaanisten aineiden fotokemiallisesta hajoamisesta. Molemmat testit voidaan myös yhdistää jolloin saadaan mallinnettua ulkoilman olosuhteita.
(Hämeen ammattikorkeakoulu)
13
Sääkaapeissa voidaan testata materiaalien eri lämpötilojen ja olosuhteiden kestävyyttä.
Niillä voidaan testata mm. kylmän- ja lämmönkestävyyttä, suhteellisen ilmankosteuden
kestävyyttä, varastoitavuutta, kestoaikaa, käyttöikää sekä vanhentumista.
(Hämeen ammattikorkeakoulu)
14
5
KORROOSIOTYYPIT
Vaikkakin mekanismi on pääpiirteittäin sama lähes kaikissa korroosiotyypeissä, voi
korroosion esiintymismuoto olla hyvinkin vaihteleva. Seuraavaksi lyhyesti eri korroosiomalleista.
5.1 Yleinen syöpyminen
Yleinen syöpyminen on sähkökemiallista korroosiota joka esiintyy yhtäläisellä nopeudella ympäri koko altistunutta pintaa jättäen jälkeensä suomumaista tai sakkamaista
ruostetta. Hapettumis- ja pelkistymisreaktiot tapahtuvat periaatteessa sattumanvaraisesti
metallin pinnalla anodisten ja katodisten alueiden vaihdellessa sijaintiaan. Yleinen syöpyminen on yleisin korroosiomuoto ja yleisimpiä esimerkkejä ovatkin teräksen tai raudan ruostuminen ja hopeaesineiden tummuminen. Se on myös korroosiomuodoista vähiten ikävä sillä se on suhteellisen helposti arvioitavissa, jolloin se myös voidaan ottaa
huomioon suunnittelussa. Syöpymisen etenemistä voidaan myös helposti seurata seinämäpaksuus- tai painohäviömittauksilla.
(Callister Jr. 1994, 566)
KUVA 4. Yleinen syöpyminen (http://www.iitb.ac.in/~corrsci/uniform2.jpg)
15
5.2 Pistesyöpyminen
Pistesyöpyminen tunnetaan myös nimellä kuoppakorroosio. Siinä syöpyminen tapahtuu
pienillä alueilla jolloin metallin pintaan syntyy kuoppamaisia syvänteitä. Pistesyöpyminen yleensä pysähtyy kun se saavuttaa tietyn syvyyden, joten se hyvin harvoin läpäisee
paksuja rakenteita. Ohutseinäisten kappaleiden läpi se kuitenkin saattaa päästä aiheuttaen reikiä. Pistesyöpymisen voi aiheuttaa mm. pinnalla olevat urat, pintakalvon rakennevirheet, pinnalla olevat pisarat tai liuoksessa olevat kloori-, bromi-, hypokloriitti- tai
thiiosulfaattianionit. Pistesyöpymistä tapahtuu tyypillisesti passiivikerroksella tai perusmetallia jalommalla metallilla pinnoitetuilla metalleilla. Pistesyöpymistä voidaan
estää seostamalla. Paras seosaine tähän on molybdeeni, mutta myös kromi ja typpi vähentävät pistesyöpymistä.
(Korroosioyhdistys 1999, 103; Halme 2000, 8)
KUVA 5. Pistesyöpyminen (http://www.iitb.ac.in/~corrsci/uniform2.jpg)
5.3 Rakokorroosio
Rakokorroosiota esiintyy ahtaissa raoissa, joihin liuos pääsee kulkeutumaan, mutta ei
vaihtumaan. Tavallisesti rakokorroosiota tapahtuu jos rakenne on muodoiltaan tai valmistustekniikaltaan sellainen, että siihen muodostuu rakoja liuoksen kanssa kosketuk-
16
sissa oleville pinnoille. Yleensä tällaisia rakoja muodostuu niitti-, pultti- ja hitsausliitoksiin. Toinen vaikuttava tekijä on metallin ja epämetallin tiivisteliitokset, joissa ei käytetä
täysin vettä absorboivaa tiivistettä tai tiiviste ei peitä koko pintaa. Kolmas vaikutin on
metallin pinnalla olevat erilaiset partikkelit kuten hiekka, lika- tai korroosiosaosstumat.
Yleisimmin rakokorroosiota esiintyy metalleilla joiden suojaus perustuu passivointiin.
(Korroosioyhdistys 2004, 107-108; Halme 2000, 8-9)
KUVIO 6. Rakokorroosio
(http://www.keytometals.com/images/Articles/ktn/Fig187_1.jpg)
5.4 Galvaaninen korroosio
Galvaanista korroosiota esiintyy tapauksissa joissa kaksi erilaista metallia ovat kontaktissa toisiinsa samassa elektrolyytissä. Alhaisemman potentiaalin omaava metalli eli
epäjalompi metalli muodostuu anodiksi ja alkaa syöpymään. Jalommasta metallista tulee katodi ja sen syöpyminen pysähtyy lähes täysin. Mitä kauempana metallit ovat toisistaan sähkökemiallisessa sarjassa, sitä todennäköisemmin galvaaninen pari syntyy
aiheuttaen galvaanisen korroosion. Galvaanista korroosiota voi esiintyä myös silloin
kun metalli on kosketuksissa sähköä johtavaan jalompaan ei-metalliseen aineeseen kuten esimerkiksi ruostumaton teräs kosketuksissa graffitiin. Korroosionopeuteen vaikuttavat seuraavat tekijät:
17
-
Metallien potentiaaliero. Mitä suurempi potentiaaliero sitä todennäköisemmin
korroosio tapahtuu nopeasti. Vielä merkittävämpi on anodilla ja katodilla tapahtuvien reaktioiden kinetiikka.
-
Pinta-alojen suhde. On tärkeää pyrkiä pitämään anodin pinta-ala suurempana
kuin katodin. Niittiliitoksissa siis niitit tulisi olla jalompaa metallia kuin liitettävät metallit.
-
Elektrolyytin luonne ja johtavuus. Elektrolyytin johtavuuden ollessa suuri epäjalon metallin syöpyminen tapahtuu tasaisemmin kun taas jos johtavuus on alhainen sijoittuu syöpyminen metallien rajapinnalle.
(Korroosioyhdistys 2004, 109-110; Halme 2000, 9-10)
KUVIO 7. Galvaaninen korrosio
(http://3.bp.blogspot.com/_yY4uYhynwG4/SffdvraPsRI/AAAAAAAAAVY/9G3PTKo
vZXQ/s400/galvanic+corrosion.jpg)
5.5 Eroosio- ja kavitaatiokorroosio
Liuoksen virtausnopeuden kasvaessa riittävän suureksi se kykenee irrottamaan metallin
pintaa suojaavia korroosiotuotekerroksia nopeuttaen korroosiota. Merkittävin tekijä on
siis nesteen virtausnopeus. Tavallisesti sitä tapahtuu virtauksen epäjatkuvuuskohdissa
jotka aiheuttavat pyörteiden lisäksi kriittisen nopeuden ylityksen. Putkistoissa
eroosiokorroosiota esiintyy erilaisissa putkisilmukoissa, haaroissa ja putkien suuaukoil-
18
la. Kriittisen virtausnopeuden suuruus riippuu käytetystä materiaalista ja ympäristöstä.
Myös virtauksen mukana kulkeutuvat partikkelit lisäävät kulumista, jota kutsutaan partikkelieroosioksi. Jo kriittistä nopeutta pienemmillä nopeuksilla partikkelit voivat rikkoa
korroosiosuojakerroksen. Suurilla nopeuksilla alkaa tapahtua mekaanista kulumista jolloin korroosiokestävyydellä ei ole enää käytännössä merkitystä. Kavitaatiokorroosiossa
nestevirtauksessa olevat ilmakuplat luhistuvat aiheuttaen voimakkaita paineaaltoja, jotka voivat rikkoa metallin pintaa suojaavan passiivaatio- tai muun korroosiotuotekerroksen altistaen metallin korroosiolle. Kavitaatioeroosiossa paineiskut ovat niin voimakkaita, että ne mekaanisesti rikkovat metallin pinnan. Kavitaatiokorroosiota esiintyy
useimmiten erilaisissa hydraulilaitteissa, laivojen potkureissa, pumppujen siipipyörissä,
putkistoissa ja muissa laitteissa, joissa esiintyy suuria virtausnopeuksia ja paineenvaihteluita.
(Korroosioyhdistys 2004, 110-113; Halme 2000, 10-12)
KUVA 8. Eroosiokorroosio.
(http://www.pairodocspro.com/Erosion%20corrosion.jpg)
19
KUVA 9. Kavitaatiokorroosio laivan potkurissa.
(http://2.bp.blogspot.com/-dKtfXRN6HOY/TZ-vtVgvhdI/AAAAAAAAAiU/kKfD4MPeZA/s1600/800px-Cavitation_Propeller_Damage.jpg)
5.6 Hiertymiskorroosio
Hiertymiskorroosiota syntyy kun kaksi toisissaan kiinniolevaa pintaa pääsevät värähtelemään ja liikkumaan toistensa suhteen. Kuluminen voi johtua pintojen yhteen hitsautumisesta ja murtumisesta irrottaen pintojen väliin metallihiukkasia jotka hapettuvat ja
aiheuttavat edelleen hiertymiskulumista. Kulumista voi syntyä myös oksidikerrosten
murtumisesta ja uudelleen hapettumisesta jota kutsutaan hiertymiskorroosioksi. Lisäksi
pintojen väsyminen liikkeestä eli hiertymisväsyminen saattaa irrottaa materiaalia pinnalta. Korroosiotuotteet eivät pääse poistumaan pintojen välistä jos liike on hyvin pientä
aiheuttaen sen, että pintojen liukuominaisuudet kärsivät. Hiertymiskorroosiota tapahtuu
yleensä pinnoilla, joita ei alunperin ole tehty liikkuviksi, mutta pääsevät esimerkiksi
kiristysten löystyessä värähtelemään toisensa suhteen. Tällaisia ovat esimerkiksi puristussovitteet, pultti-, niitti-, kitka ja kiilaliitokset, lautas- ja lehtijouset, laakerit, lankojen
tai vaijerien kosketuskohdat jne.
(Korroosioyhdistys 2004, 114; Halme 2000, 13)
20
Vaurioilta voidaan vältyä mm. seuraavilla keinoilla. Vältetään pintojen kosketusta toisiinsa. Estetään pintojen värähtely. Taataan niin suuri liike, että väli voidaan voidella.
Laitetaan pintoihin puristusjännitys esimerkiksi kuulapuhalluksella tai kylmämuokkauksella. Valitaan sellainen materiaalipari jolla on pieni korroosiotaipumus. Käytetään
pehmeää pinnoitetta kuten lyijyä, kumia tai hopeaa. Tehdään pinnoitus joka omaa voiteluominaisuudet ja toimii kiinteänä voiteluaineena. Tehdään uritus jota pitkin korroosiotuotteet pääsevät pois.
(Halme 2000, 13)
KUVA 10. Hiertymiskorroosio.
(http://iahcsmm.org/Recertification/LessonPlans/images/CIS211pics/exampleOfFretting
Corrosion.jpg)
5.7 Raerajakorroosio
Metalliseosten lämpökäsittelyn, jähmettymisen, hitsauksen tai korkean lämpötilan johdosta voivat epäpuhtaudet ja/tai tietyt seosaineet eriytyä tai saostua raerajoille jolloin
raerajoille syntyy alhaisempi potentiaali, kuin itse rakeissa. Näin raerajalle muodostuu
galvaanisia pareja jolloin metalli alkaa syöpyä raerajoja pitkin.. Esimerkiksi sinkkime-
21
talliseoksissa epäpuhtaudet kuten cadmium, tina ja lyijy eriytyvät raerajoille kovettumisen aikana. Austeniittisissa ruostumattomissa teräksissä kromikarbidit voivat saostua
raerajoille. Karbidien muodostuminen poistaa kromin austeniitista raerajan läheisyydestä. Raerajalla oleva kormiköyhä austeniitti muodostuu anodiksi aiheuttaen korroosion.
(Askeland 1996, 760)
KUVIO 11. Raerajakorroosio.
(http://nuclearpowertraining.tpub.com/h1015v1/img/h1015v1_135_1.jpg)
5.8 Valikoiva liukeneminen
Valikoivaa liukenemista esiintyy kiinteissä metalliseoksissa jonkin seosaineen tai mikrorakenneosan liukenemisena korroosion johdosta. Yleisin esimerkki valikoivasta liukenemisesta on messingissä tapahtuva sinkkikato, jossa sinkki valikoidusti liukenee
sinkki-kupari messinkiseoksesta. Metalliseoksen mekaaniset ominaisuudet näinollen
suuresti kärsivät, sillä alueilla joilla valikoivaa liukenemista on tapahtunut on jäljellä
vain huokoista kuparia. Lisäksi tämä aiheuttaa värimuutoksia metalliseoksessa muuttaen
sen värin ensin keltaisesta punaiseksi ja lopulta kuparin väriseksi.
(Callister 1994, 571)
22
KUVA 12. Valikoivan liukenemisen eteneminen kultanikkeliseoksessa.
(http://www.szfki.hu/ednano/5-GZ-pic.JPG)
5.9 Jännityskorroosio
Jännityskorroosiossa metallin pintaan syntyy murtumia korroosion ja vetojännityksen
vaikutuksesta. Jännityskorroosiomurtumista tapahtuu eri korroosioympäristöissä eri
metalleilla ja vetojännitys voi johtua ulkoisista kuormituksista ja/tai sisäisistä jännityksistä. Ulkoinen kuormitus voi aiheutua mm. kuormasta, lämpötilavaihteluiden aiheuttamista mittamuutoksista, ruuviliitoksien kiristysvoimasta, paineesta, pyörimisestä syntyvistä hitausvoimista ja värähtelyistä. Sisäistä jännitystä sen sijaan aiheuttavat esimerkiksi kylmämuokkaus, lastuaminen, leikkaus, lävistäminen, lämpökäsittely ja hitsaus. Erityisesti sisäiset jännitykset ovat vaarallisia, koska niiden suuruutta on yleensä vaikea
arvioida ja ne ovat usein hyvin suuria. Sisäisen jännityksen ja ulkoisen kuorman vaikuttaessa yhtäaikaa tilanne on entistä vaarallisempi. Tyypillisiä jännityskorroosioita ovat
messingin ”varastorepeäminen”, ”vetyhauraus” ja teräksen ”lipeähauraus”.
(Korroosioyhdistys 2004, 117-122; Halme 2000, 16-17)
23
KUVA 13. Jännityskorroosion aiheuttamia halkeamia.
5.10 Korroosioväsyminen
Korroosioväsymistä syntyy kun rakenne joutuu värähtelyjen, suuntaa vaihtavan kuormituksen tai lämpötilavaihteluiden alaiseksi. Korroosioväsyminen on todennäköistä tilanteissa, joissa materiaali on altis muille korroosiomuodoille kuten esimerkiksi pistekorroosiolle. Tällöin pinnan korroosiovauriot toimivat jännnitysten keskittäjinä. Korrosioväsymistä voi esiintyä myös tasaisen syöpymisen vaikutuksesta tai hyvin lievissä
korroosioympäristöissä. Tällöin jännitysvaihtelujen aiheuttamat muodonmuutokset rikkovat passivaatiokerroksen ja/tai muodostavat pinnalle epäjalomman alueen joka syöpyy. Korroosioväsymistä voi syntyä mm. putkistojen ja säiliöiden paineen vaihteluista
tai lämpölaajenemisen käyttäytymiseroista, epätasaisista neste- tai höyryvirtauksista
sekä paineiskuista venttiileissä, laitoksen tai prosessin alas- ja ylösajosta, oheislaitteiden
aiheuttamista värähtelyistä ja paikallisista lämpötilavaihteluista.
(Korroosioyhdistys 2004, 122-123; Halme 2000, 18)
24
KUVA 14. Korroosioväsymisestä aiheutuneita halkeamia.
(http://met-tech.com/images/cracked-nozzle-sleeve-15.jpg)
5.11 Altaruostuminen
Altaruostuminen on paikallinen rakokorroosion alamuoto joka etenee erilaisten pinnoitusten alla. Teräs ja alumiini voivat olla erityisen alttiita tälle korroosiolle. Altaruostumisessa korroosion ”pää” etenee metallissa jättäen jälkeensä lankamaisia korroosiojälkiä. Korroosio tapahtuu ”päässä” joka sisältää syövyttävää liuosta ja jättää jälkeensä eiaktiivisen ”hännän” joka sisältää lähinnä kuivaa korroosiotuotetta.
(Roberge 1999, 26)
KUVIO 15. Altaruostuminen.
25
5.12 Korkean lämpötilan korroosio
Korkean lämpötilan korroosio on korroosiomuoto jossa korroosion syntymiseen ei tarvita nestemäistä elektrolyyttiä vaan syöpyminen tapahtuu kuivan kaasun vaikutuksesta ja
on yleensä tasaista korroosiota. Korkeampi läpötila myös nopeuttaa korroosioreaktioita.
Joskus tämäntyyppistä korroosiota kutsutaan myös ”kuivakorroosioksi” tai ”hilseilyksi”. Korkan lämpötilan korroosion kohdalla käsite hapettuminen on kaksijakoinen sillä
se voi viitata joko oksidien muodostumiseen tai metallin hapettumiseen. Korkean lämpötilan hapettuminen on vain yksi korkean lämpötilan korroosion muodoista, mutta kuitenkin kaikista yleisin. Useimmissa teollisuusympäristöissä hapettuminen on mukana
korkean lämpötilan korroosioreaktioissa riippumatta vallitsevista korroosiomuodoista.
Metalliseokset ovat usein riippuvaisia hapettumisreaktion muodostamasta suojapinnasta
sillä se suojaa mm. sulfidoitumiselta, karburoitumiselta ja muilta korkean lämpötilan
korroosioilta. Korkean lämpötilan korroosio on laaja ongelma sellaisilla aloilla kuten
energiateollisuus, ilmailu ja kaasuturbiini, lämmönsiirto, kaivos- ja metalliteollisuus,
kemian- ja petrokemianteollisuus, autoteollisuus, massa- ja paperiteollisuus ja jätteenpoltto.
(Roberge 1999, 221-222)
5.13 Biologinen korroosio
Erilaiset mikro-organismit kykenevät elämään hyvinkin erilaisissa elinympäristöissä ja
omaavat kyvyn kasvaa karuissakin vesipitoisissa ympäristöissä ravintoaineiden ja olosuhteiden sen salliessa. Mikrobiologista kasvua esiintyy suurella lämpötila-alueella erilaisissa vesijärjestelmissä eikä paineesta ole juurikaan haittaa. Mikrobiologisten kasvustojen ongelma on, että ne voivat ilmestyä hyvinkin nopeasti. Korroosiota aiheuttavat
erilaiset mikro-organismit ovat pääasiassa bakteerit, sienet, levät. Esimerkiksi lentokoneiden polttoainesäiliöiden syöpyminen on tunnettu sienien aiheuttama korroosio, sienet
tuottavat syövyttäviä aineita metaboliansa sivutuotteena. Jotta mikro-organismeilla olisi
vaikutusta korroosion alkamiseen tai sen nopeuteen on niiden kiinnityttävä syöpyvään
pintaan. Yleensä ne kiinnittyvät metallin pintaan joko ohuena tasaisena kalvona tai eril-
26
lisinä pesäkkeinä. Kalvo on eniten vallitseva avoimissa järjestelmissä joka on alttiina
virtaavalle merivedelle, mutta voi esiintyä myös avoimissa makean veden järjestelmissä. Tällainen kalvo on yleensä enemmän pistemäinen kuin tasainen ja voi peittää hyvinkin suuren alan. Pesäkkeet taas voivat olla useita senttimetrejä halkaisijaltaan vaikkakin
peittävät melko pienen alan aiheuttaen paikallisia syöpymisiä. Yleensä näillä pesäkkeillä voi olla suurikin vaikutus lähiympäristönsä kemiallisiin tapahtumiin ilman, että se
aiheuttaa merkittäviä muutoksia itse nestevirtauksessa. Usein organismeja on kuitenkin
riittävä määrä muuttamaan nestevirtauksen kemiallista sisältöä.
(Roberge 1999, 187-190)
KUVA 16. Mikro-organismien kasvustoa ja aiheuttamaa korroosiota putken
sisäpinnoilla. (http://farm6.staticflickr.com/5140/5416926984_d368de4682_z.jpg)
27
6
KORROOSIOSUOJAUS MEKAANISESTI
6.1 Rakenteiden muotoilu ja suunnittelu
Rakenteiden muotoilulla ja suunnittelulla voidaan estää korroosion edellytyksiä täyttymästä. Esimerkiksi voidaan estää elektrolyytin ja epäpuhtauksien kertyminen pinnoille
ja näin ollen vähentää korroosiota. Seuraavaksi muotoilu- ja suunnitteluseikkoja, joilla
korroosiota voidaan estää.
-
On erityisen tärkeää muotoilla kappaleet niin, että pinnat eivät kerää kosteutta,
likaa yms. korroosiota edistäviä ainesosia. Tämä voidaan toteuttaa tekemällä
pinnoista kaltevia ja kaarevia, välttämällä pieniä rakoja, hiomalla hitsaussaumat
sekä tekemällä kappaleisiin tuuletus- ja valuma-aukkoja joita pitkin kosteus ja
epäpuhtaudet pääsevät pois.
-
Galvaanisen parin syntyminen voidaan estää eristämällä eri metallit toisistaan
sähköisesti. Myöskin olisi hyvä valita metallit, jotka ovat lähellä toisiaan sähkökemiallisessa jännitesarjassa.
-
Epäjalomman metallin pinta-ala ja paksuus tulee olla suurempi kuin jalommalla
metallilla.
-
Pintojen laatu on otettava huomioon.
(Jämsen 1985, 26-27; Halme 2000, 19)
KUVIO 17. Muotoilemalla voidaan estää veden kertymistä.
28
KUVIO 18. Galvaanisen parin syntymisen esto eristämällä.
6.2 Metallurgiset menetelmät
Metallurgisilla menetelmillä voidaan estää korroosiota jo metallin valmistusvaiheessa.
Useiden metallien korroosiokestävyys paranee sen puhtausasteen kasvaessa. Toisaalta
metallien lujuusominaisuudet heikkenevät puhtausasteen noustessa, joten se ei sinänsä
ole yleiskeino korroosionestoon. Usein vastaava parannus saadaan aikaiseksi lisäaineita
käyttämällä. Seosaineita käyttämällä voidaan valmistaa hyvin korroosionkestäviä metalleja, kuten esimerkkinä ruostumaton teräs, jossa seosaineina käytetään nikkeliä, kromia,
kuparia ja molybdeeniä. Myös metallien lämpökäsittelyllä voidaan vähentää korroosioalttiutta. Lämpökäsittelyllä metalli voidaan homogenisoida, poistaa sisäisiä jännityksiä jne. jolloin estetään mm. raeraja- ja jännityskorroosiota.
(Jämsen 1985, 24)
29
6.3 Pinnoittaminen
Pinnoittaminen on yleisin keino suojata metallit korroosiolta. Näin voidaan metalli eristää syövyttävästä ympäristöstä. Pinnoitusmateriaalina voidaan käyttää mm. metallia,
muovia, kumia, maalia, emalia, lasia, betonia ja erilaisia reaktiotuotteita.
(Jämsen 1985, 30)
Metalllia pinnoittaessa toisella metallilla tulisi varmistaa, että käytettävien metallien
lämpölaajenemiskerroin ja kimmomoduli tulisi olla lähellä toisiaan, jotta rakenne olisi
kestävä muuttuvissa olosuhteissa. Metalli voidaan pinnoittaa mm. kastamalla se sulassa
metallissa, ruiskuttamalla, diffuusiomenetelmällä, päällystämällä levyllä tai käyttämällä
elektrolyyttisiä menetelmiä.
(Jämsen 1985, 30)
Kumittamisella metalli voidaan suojata korroosiota ja mekaaniselta kulumiselta ja se
sopiikin erinomaisesti kloridipitoisiin ympäristöihin. Samalla voidaan käyttää halpoja ja
esim. helposti hitsattavia teräksiä ja voidaan välttää erikoislaatujen käyttö. Kumia valittaessa tulee huomioida mm. käyttölämpötila, käyttöpaikka, kemiallinen rasitus, mahdollinen alipaine sekä mahdollinen vulkanointi. Eri kumilaatujen meriveden, öljyn, sään,
otsonin, kloorikaasun, emäksien, happojen ja suolan kestävyys vaihtelee jonkin verran.
Myöskin kovuus, kulutuskestävyys, lämmönkesto, tiiveys, kimmoisuus ja pakkasen
kesto on erilainen eri kumilaaduilla.
(Jämsen 1985, 30; Halme 2000, 98)
Maalamalla pyritään katkaisemaan korroosion aiheuttava sähkövirta. Tämä voidaan
toteuttaa joko passivoimalla, katodisesti tai eristämällä. Passivoinnissa maalissa on erilaisia korroosionestopigmenttejä tai –inhibiittejä kuten sinkki-, lyijy-, barium- tai natriumyhdisteitä, joilla reaktiota hidastetaan. Ne toimivat passivaattoreina ja muodostavat
metallin pinnalle suojakerroksen. Katodisessa suojauksessa maali sisältää sinkkipölyä,
joka toimii uhrautuvana anodina samalla tavalla kuin sinkityksessä. Eristyksessä maali-
30
kalvo estää kosteuden ja metallin pääsemisen kosketuksiin toistensa kanssa, jolloin sähkövirta ei pääse kulkemaan ja näinollen estää korroosiota tapahtumasta.
(Jämsen 1985, 30-33; Halme 2000, 70)
31
7
SÄHKÖINEN KORROOSIONSUOJAUS
7.1 Katodinen suojaus
Katodisessa suojauksessa pyritään korroosio estämään kumoamalla korroosioreaktiossa
syntyvä sähkövirta vastakkaissuuntaisella sähkövirralla ulkoisen virtapiirin avulla. Koska katodinen suojaus perustuu sähkövirran kulkuun voidaan sitä soveltaa mm. syövyttävissä nesteissä ja maaperään upotettujen rakenteiden suojaukseen. Toisaalta se edellyttää, että ympäristön ja rakenteen on johdettava sähköä. Menetelmää käytetään hyvin
usein pinnoitetuilla metalleilla, jolloin katodinen suojaus täydentää pinnoitteen antamaa
korroosiosuojaa ja samalla voidaan käyttää pienempää suojavirtaa ja säästetään sähkölaitekustannuksissa. Suojavirta hakeutuu pinnoitteen vaurio- ja virhekohtiin paikallisten
sähkövastuseroavaisuuksien takia estäen korroosion. Pinnoittamattomilla metalleilla
taas suojavirran tarve on yleensä tarpeettoman suuri. Käytännön suojausratkaisut tulee
päättää tarvittavan suojavirran suuruuden mukaan sillä liian pieni suojavirta aiheuttaa
ylimääräistä korroosiota kun taas liian suuri suojavirta ns. ylisuojaus aiheuttaa pinnoitteen rikkouttumista.
(Korroosioyhdistys 2004, 796-797; Roberge 1999, 863-871)
Käyttämällä ulkoista virtalähdettä voidaan luoda riittävä suojavirta ja näin suojata metalli korroosiolta. Suojavirta syötetään anodien kautta joko automaattisesti tai manuaalisesti säädettävällä tasavirtalähteellä. Ulkoista sähkövirtaa käytetään tilanteissa jolloin
vaadittava suojavirran määrä on suuri tai elektrolyytin resistanssi on suuri ja ylisuojauksen riskikin on lähes olematon nykytekniikalla. Merkittävän etuna mainittakoon myös
anodin hidas kuluminen. Anodina käytettävän materiaalin ei tarvitse olla epäjalompi,
kuin metalli tai rakenne jota se suojaa. Yleensä anodina käytetäänkin romuterästä joka
on hyvin korroosiota kestävää, jolloin sen kuluminenkin hidastuu. Anodin kulumisnopeus on pääasiassa riippuvainen käytetyn virran tiheydestä ja ympäristöstä. Ulkoisen
virtalähteen etuja ovat mm:
32
-
Suuri virran ja tehon anto.
-
Säädettävyys.
-
Suojaa suurelta alueelta.
-
Vähäinen anodien tarve jopa hyvin resistansseissa ympäristöissä.
-
Voidaan suojata jopa huonosti pinnoitettuja metalleja.
Ulkoisen virtalähteen käytössä on heikkoutensa:
-
Saattaa aiheuttaa häiriöitä.
-
Alhaisempi luotettavuus kuin uhrautuvassa anodissa, sekä suuremmat huoltovaatimukset.
-
Vaatii ulkoisen virtalähteen.
-
Suuremmat käyttökustannukset, kuin esim. uhrautuvassa anodissa
-
Monimutkaisempi ja joissain tapauksissa epävakaampi, kuin uhrautuva anodi.
(Korroosioyhdistys 2004, 798; Roberge 1999, 878-881)
KUVIO 19. Teräsputki suojattuna ulkoisella virtalähteellä.
Uhrautuvan anodin käyttö on menetelmä joka perustuu galvaanisen korroosion hyväksikäyttöön, jossa metalli suojataan käyttämällä epäjalompaa metallia. Tällöin epäjalompi
metalli eli uhrautuva anodi syöpyy suojaten jalomman metallin korroosiolta. Yleisim-
33
mät käytetyt metallit ovat erilaiset alumiini-, sinkki- ja magnesiumseokset toisaalta
myös joissain tapauksissa käytetään rautaa uhrautuvana anodina esimerkiksi ruostumattoman teräksen ja titaanin suojaamiseen jännitys- ja rakokorroosiolta ja suolapitoisissa
liuoksissa. Uhrautuvan anodin etuja ovat mm:
-
Asennuksen ja käytön helppous
-
Ulkoista virtalähdettä ei tarvita
-
Alhaiset huoltovaatimukset olettaen, että rakenteen vaatima suojavirta on alhainen
-
Itsesäätyvä
-
Ylisuojaus epätodennäköinen
-
Tasainen potentiaalin jakautuminen
Toisaalta uhrautuvan anodin käytössä on heikkoutensa:
-
Rajoitettu virran ja tehon anto.
-
Ympäristön korkea resistanssi tai massiivinen rakenne voi vaatia ylettömän määrän anodeja. Maksimiresistanssi on 6000 – 10000 ohmia riippumatta pinnoitteen
laadusta.
-
Anodeja joudutaan uusimaan useasti jos suojavirran tarve on suuri.
-
Anodit lisäävät rakenteen massaa.
(Korroosioyhdistys 2004, 797-798; Roberge 1999, 871-873)
Tyypillisiä uhrautuvan anodin käyttökohteita ovat maan- ja vedenalaiset rakenteet kuten
maahan upotetut tankit, putket, tietoliikenne ja virtakaapelit, veden- ja kaasunsiirto järjestelmät, lämmönvaihtimien sisäinen suojaus, laivat ja erilaiset meritekniset rakenteet.
(Roberge 1999, 872)
34
KUVIO 20. Suojaus uhrautuvalla anodilla.
7.2 Anodinen suojaus
Anodisessa suojauksessa käytetään hyväksi metallin kykyä passivoitua. Ulkoista virtalähdettä hyväksikäyttäen saadaan metallin pintaan muodostumaan passivaation seurauksena suojakerros, joka voi olla moninkertaisesti korroosiokestävämpi kuin luonnossa
syntyvä. Passivaatiokerrosta myös ylläpidetään virran avulla, mutta ylläpitoon vaadittu
virta on usein hyvin paljon pienempi kuin passivaatioon tarvittava. Virran suunta on
päinvastainen, kuin katodisessa suojauksessa ja näin metallin pinta saadaan lievästi syövytettyä jolloin korroosiotuotteet (yleensä oksidit) muodostavat tiiviin suojakerroksen
joka hidastaa syöpymistä huomattavasti. Joissain tapauksissa korroosio voi hidastua
jopa 100 000 kertaisesti. Suojakerros on hyvin huonosti sähköä läpäisevä mikä aiheuttaa
vähäisen virran tarpeen passiivikerrosta ylläpidettäessä. Tämä aiheuttaa myös potentiaalieroja pinnan vauriokohdissa jolloin virta hakeutuu näihin kohtiin ja korjaa suojakerroksen. Anodisen suojauksen pääasiallisena etuna on sen soveltuvuus myös erittäin syövyttäviin ympäristöihin, sekä sen vähäinen virrantarve ylläpitovaiheessa. Toisaalta
heikkoutena on rajoitetut metalli-kemikaali järjestelmät joissa anodinen suojaus estää
korroosiota. Toisaalta on myös vaarana, että korroosio kiihtyy jos ohjausjärjestelmä on
puutteellinen.
(Korroosioyhdistys 2004, 798-799; Roberge 1999, 921-923)
35
Jotta metalli voitaisiin suojata anodisesti pitää suojattavan metallin olla aktiivipassiivinen. Tämä ominaisuus voidaan todeta muuttamalla metallin potentiaalia positiivisemmaksi. Jos muutokseen vaadittalla virralla havaitaan kuvion 21 mukaista polarisaatiokäyttäytymistä on metalli aktiivi-passiivinen. Mittaus voidaan suorittaa esimerkiksi potentiostaatilla. Tällaisen metallin korroosiota voidaan hidastaa huomattavasti siirtämällä sen potentiaali passiivialueelle, kuten kuviossa 21. Virta joka vaaditaan potentiaalin nostoon korroosiopotentiaalista E corr voi olla moninkertainen verrattuna siihen
virtaan mikä vaaditaan potentiaalin pitämiseen passivialueella. Jotta passivoituminen
tapahtuisi on potentiaali nostettava yli kriittisen virran tiheyden i cc . Tämän jälkeen on
potentiaali pidettävä passivialueella niin ettei se pääse laskemaan takaisin aktiiviselle
alueelle tai nousemaan transpassiiviselle alueelle jolloin suojakerros voi vahingoittua tai
hajota jopa kokonaan.
(Roberge 1999, 923-924)
Kuvio 21. Passivoitavan metallin polarisaatiodiagrammi.
http://events.nace.org/library/corrosion/AnodProtect/images/passive.gif
36
Anodisen suojauksen käyttökohteita ovat mm. erilaiset säiliöt, prosessireaktorit, lämmönvaihtimet ja kuljetussäiliöt, jotka sisältävät erilaisia syövyttäviä liuoksia. Rikkihapon valmistus, varastointi ja kuljetus ovat suurimpia anodisen suojauksen käyttökohteita.
(Roberge 1999, 932-933)
37
8
SOVELLUKSET
Kunnalliset jätevesipuhdistamot on yleensä suojattu käyttämällä pinnoitettua terästä.
Puhdistamo sisältää sarjaan maaperään upotettuja epoksipinnoitettuja teräsaltaita. Tämän lisäksi altaat voidaan suojata katodisesti ulko- ja sisäpuolelta ja järjestelmä on
useimmiten toteutettu käsisäätöisillä monipiirisillä virtalähteillä ja liukenemmattomilla
anodeilla.
(Korroosioyhdistys 2004, 800)
Osa teräsrakenteisista vesitoreista on suojattu katodisesti käyttäen ulkoista käsisäätöistä
virtalähdettä. Jäätymisen aiheuttama mekaaninen rasitus anodeille tulee ottaa huomioon.
(Korroosioyhdistys 2004, 800)
Moniin öljysäiliöihin on asennettu magnesiumketjut uhrautuvaksi anodiksi. Myös ulkoinen suojaus on yleistynyt jossa käytetään magnesiumanodeja tai ulkoista virtalähdettä.
(Korroosioyhdistys 2004, 800)
Katodinen suojaus on yleistynyt runsaasti betonin sisällä olevien terästen suojauksessa.
Betoniteräksen korroosion voi aiheuttaa joko kloridien tunkeutuminen betoniin tai betonin karbonatisoituminen. Suojaus toteutetaan asentamalla betonin pinnalle verkkomainen tai lankamainen anodi joka peitetään ruiskubetonikerroksella. Tyypillisiä käyttökohteita ovat pysäköintitalot, sillat ja teollisuuden prosessilaitteiden tukirakenteet.
(Korroosioyhdistys 2004, 800)
Rannikolla sijaitsevissa laitoksissa käytetään jäähdytykseen yleensä merivettä. Merivesijäähdyttimissä on mahdollista käyttää katodista suojausta ja käyttökohteita ovat
mm. lämmönvaihtimet, lauhduttimet, välpät, ketjukorisuodattimet, putkistot ja pumput.
(Korroosioyhdistys 2004, 803)
38
Laivat ovat perinteisesti suojattu jo pitkän aikaa uhrautuvilla anodeilla. Suomen olosuhteissa käytetään pääasiassa sinkkianodeja. Toisaalta on alettu myös käyttämään ulkoista
virtalähdettä, sillä jäissä kulkevilla aluksilla anodit voivat irrota osuessaan jäihin. Näin
anodit voidaan asentaa syvennyksiin jolloin ne ovat paremmin suojassa.
(Korroosioyhdistys 2004, 805)
Kraft prosessi on yleinen katodisen suojauksen käyttökohde paperiteollisuudessa. Kraft
prosessissa rikkihydroksidia ja –sulfidia käytetään rikkomaan lingiini joka sitoo selluloosakuituja. Liuoksen syövyttävyyden takia teräsrakenteiset säiliöt kärsivät runsaasta
korroosiosta joka voi olla jopa 1,3 mm vuodessa. Anodista suojausta käytettäessä korroosionopeus voi hidastua jopa 0,13 mm:in vuodessa.
(Corrosion service company limited 2002; Roberge 1999, 933)
KUVA 22. Uhrautuvia anodeja laivan peräsimessä.
(http://1.bp.blogspot.com/_sxQTbLK7Rs/SfP9WSjqlUI/AAAAAAAAADM/v3chT7617RI/s400/iccp2.jpg)
39
LÄHTEET
Askeland, D. 1996. The science and engineering of materials. London. Chapman &
Hall.
ASM International. The effects and economic impact of corrosion. Luettu 16.4.2012.
http://www.asminternational.org/content/ASM/StoreFiles/06691G_Chapter_1.pdf
Callister, W. Jr. 1994. Materials science and engineering, An Introduction. John Wiley
& Sons Inc.
Corrosion-doctors. Silver bridge collapse. Luettu 16.4.2012.
http://www.corrosion-doctors.org/Bridges/Silver-Bridge.htm
Corrosion service company limited, 2002. Update on the use of anodic protection to
protect kraft liquor tankage. Luettu 11.4.2012.
http://www.tappi.org/Downloads/unsorted/UNTITLED---ftc02130pdf.aspx
Halme, J. 2000. Korroosionesto. Tietomies Oy Rastor Ab.
Hämeen ammattikorkeakoulu. Ohutlevykeskus, Olosuhdetestaus
ja pitkäaikaiskestävyys. Luettu 23.4.2012.
http://portal.hamk.fi/portal/page/portal/HAMK/Tutkimus_ja_kehitys/Osaamiskeskittym
at/Ohutlevykeskus/Olosuhdetestaus
Guthrie J., Battat B. & Grethlein C. Material Ease, Accelerated corrosion testing.
AMPTIAC, Rome, NY. Luettu 23.4.2012
http://ammtiac.alionscience.com/pdf/2002MaterialEase19.pdf
Jämsen, O. 1985. Kunnossapitotekniikka, Korroosio. Helsinki, Valtion painatuskeskus.
Kunnossapitoyhdistys ry. 2004. 2. painos. Korroosiokäsikirja, Kunnossapidon julkaisusarja n:o 12. Rajamäki. KP-Media Oy.
40
Opetusmateriaali korroosionestosta liittyen kunnossapitoon. Luettu 28.3.2012
http://www03.edu.fi/oppimateriaalit/kunnossapito/mekaniikka.html
Roberge, P. 1999. Handbook of corrosion engineering. McGraw-Hill.
World Corrosion Organization. Now is the time. Luettu 16.4.2012.
http://www.corrosion.org/images_index/nowisthetime.pdf
Fly UP