Page 34 - Konstrukcje Stalowe Nr 141
P. 34
Zabezpieczenia Antykorozyjne
Jan Sucharkiewicz
Prezes Zarządu INNTEG sp. z o.o.
Sławomir Safarzyński
Współczesne kierunki walki z korozją metali
Korozja jest zjawiskiem powszechnym i dotyczy różnych rodzajów • istotną rolę odgrywa łączenie materiałów (jak w przypadku ko-
materiałów, ale największym praktycznym problemem, powodują- rozji galwanicznej) i ich zestawienie (jak w przypadku korozji
cym największe straty, jest korozja metali. Procesy korozji mogą mieć szczelinowej).
charakter reakcji chemicznych, elektrochemicznych, lub też procesów W tej walce z korozją stosowane są cztery główne strategie:
fizycznych. Podstawowy podział zjawisk korozyjnych związany jest
z mechanizmem przebiegu reakcji, według tego kryterium wyróżnia 1. Rozsądne projektowanie, czyli odpowiedni dobór materiału, jego
się korozję chemiczną (polegającą na bezpośredniej reakcji metalu ze geometrii i właściwe zestawienie z innymi materiałami.
środowiskiem bez wymiany ładunku elektrycznego) i elektrochemicz-
ną (związaną z przepływem ładunku elektrycznego przez granicę faz). 2. Powłoki ochronne: pasywne co oznacza, że powłoka oddziela ma-
teriał od środowiska korozyjnego i aktywne co oznacza, że nawet
Korozję można ograniczyć w przypadku uszkodzenia powłoka chroni materiał.
W większości materiałów nie można całkowicie uniknąć korozji, stąd 3. Inhibitory korozji, to są substancje chemiczne dodawane do środowi-
też w praktyce dąży się nie tyle do jej zapobiegania, co do maksymal- ska korozyjnego, które opóźniają szybkość korozji.
nego ograniczenia skutków niszczenia korozyjnego. Metale szlachetne,
występujące w naturze w postaci niezwiązanej, nie wymagają ochrony 4. Monitorowanie, konserwacja lub regularna wymiana elementów.
przed korozją, natomiast ochrona innych materiałów sprowadza się do Metale, jak wiadomo są reaktywne. Tylko złoto i kilka innych metali
spowolnienia tego procesu m.in. poprzez odpowiedni dobór materia- szlachetnych jest odpornych na utlenianie i ich stabilną formą jest
łów, zmianę właściwości środowiska, stosowanie powłok ochronnych metal, a nie tlenek. Powłoki ochronne zapewniają metalom reaktyw-
lub tzw. ochrony protektorowej. nym, w szczególności stalom, które są podstawowym materiałem do
budowy maszyn, możliwość ich stosowania w środowiskach, w któ-
Zagadnienia trwałości materiałów w środowiskach naturalnych rych bez powłoki szybko by skorodowały.
i sztucznych są niezwykle istotne w projektowaniu i stosowaniu kon- Istnieje kilka rodzajów takich powłok:
strukcji i urządzeń. Niszczenie korozyjne jest jednym z głównych źró-
deł strat materiałowych. Przyczynia się równocześnie do zanieczysz- • P owłoki pasywne oddzielające materiał od środowiska korozyjnego.
czenia środowiska i stwarza zagrożenie zdrowia ludzkiego. Niektóre takie jak płytki chromu, niklu czy złota, są same w sobie
odporne na korozję. Powłoki polimerowe, farby i pokrycia proszkowe
Obecnie roczne straty korozyjne w Polsce szacowane są przez jed- – są izolatorami, które blokują przepływ elektronów, dzięki czemu nie
nych – na poziomie 8%, przez innych zaś – na poziomie 6% PKB. Oby- zachodzą reakcje elektrochemiczne. Ceramika i szkło są stosowane ze
dwa te wskaźniki mają identyczną wiarygodność. Obydwa są efektem względu na dużą stabilność chemiczną tlenków, węglików i azotków
szacunków, nie zaś dogłębnych analiz dotyczących korozji, które ostat- i na to, że tworzą na powierzchni metalu ogniotrwałą powłokę.
ni raz miały miejsce w Polsce w 1976 r., czyli 37 lat temu. Ale wówczas Warstwy pasywne chronią metal wyłącznie wtedy, gdy są idealne.
liczono je inaczej. Roczne straty korozyjne na poziomie 10% PKB dały Zadrapanie, pęknięcie czy odprysk warstwy powoduje korozję meta-
zgrubne szacunki z lat 1998–1999. lu znajdującego się pod nią.
Mimo ogromnej dozy zastrzeżeń co do wiarygodności tych wskaźni- • Powłoki aktywne chronią materiał nawet, kiedy są uszkodzone. nie-
ków, ich porównanie pozwala jednak wysnuć dwa podstawowe wnioski. które metale takie jak cynk, mają niski standardowy potencjał redoks.
Pierwszy – w ciągu ostatnich kilkunastu lat w Polsce miał jednak miej- Cynk na stali odgrywa rolę powłoki protektorowej, a w ogniwie ko-
sce w dziedzinie zabezpieczeń korozyjnych pewien postęp. Drugi – ów rozyjnym jest anodą chroniącą stal. W podobny sposób mogą działać
postęp jest zdecydowanie niezadowalający, bo w porównaniu z krajami powłoki polimerowe, jeśli zawierają rozproszone cząstki cynku. Inne
wysokorozwiniętymi poziom tych strat jest zdecydowanie wyższy. aktywne powłoki zawierają inhibitory korozji, które rozpuszczają się
w medium korozyjnym, osłabiając jego agresywność korozyjną. Po-
Dlaczego tak się dzieje? Mimo że samo upowszechnienie obecnej wie- włoki cementowe hamują korozję tworząc środowisko zasadowe.
dzy, bez specjalnych nakładów mogłoby przynieść oszczędności rzędu
25%, mimo że w Polsce nie istnieje żadna bariera materiałowa czy tech- • Powłoki tworzące się samorzutnie powstają dzięki wprowadze-
nologiczna by zabezpieczenia antykorozyjne wykonywać na najwyższym niu do stopów składnika stopowego, prawie zawsze jest to chrom,
światowym poziomie. Dostawcy zaś zabezpieczeń mają o wiele więcej aluminium lub krzem. Jeśli jego stężenie jest odpowiednie, to na
do zaoferowania niż inwestorzy czy projektanci chcieliby otrzymać. powierzchni stopu tworzy się spontanicznie cienka warstwa Cr2O3,
Al2O3 lub SiO2. W ten sposób ochrania się stale, brązy aluminiowe
Należy jeszcze raz wyraźnie pokreślić, że korozja należy do zja- i krzemowane żelazo. Po zarysowaniu powłoka natychmiast odbudo-
wisk, których nie można całkowicie wyeliminować, ale można znacz- wuje się, co zapewnia ciągłą ochronę elementu.
nie ograniczyć. Degradacja materiałów i środowiska na skutek ko-
rozji może być skutecznie obniżona przez umiejętne jej zapobieganie, • Powłoki metaliczne bazują na stabilności samego metalu (np. złota),
głównie poprzez stosowanie metod ochrony przeciwkorozyjnej oraz spontanicznym tworzeniu się stabilnej ochronnej warstwy tlenkowej
właściwy dobór materiałów. Prawidłowe zaprojektowanie konstrukcji, (chrom, aluminium, aluminitki) lub zapewnieniu ochrony katodowej
z uwzględnieniem zagrożeń korozyjnych i metod ochrony przed koroz- (cynk, kadm). Blacha ocynkowana to blacha z cienką warstwą cynko-
ją, w znaczący sposób obniża koszty eksploatacji. wą. Cynk odgrywa rolę anody protektorowej nawet po zarysowaniu,
osłonięta stal nie pokrywa się rdzą, ponieważ cynk chroni ją, nawet
Należy pamiętać, że odporność na destrukcję czynników korozyjnych: jeśli nie przykrywa jej szczelnie. Inne powłoki galwaniczne wygląda-
• jest funkcją nie tylko materiału, ale także środowiska, w którym ją lepiej, ale nie mają tak dobrych właściwości ochronnych. Powłoka
z miedzi tworzy ze stalą ogniwo korozyjne, które w tym przypadku
dany materiał się znajduje, działa odwrotnie – żelazo w miejscu zarysowania koroduje, a miedź
• istnieje wiele mechanizmów, które kontrolują trwałość – jedne nie. Powłoka chromu powinna chronić żelazo, ponieważ potencjał
standardowy chromu jest niższy od żelaza, ale chrom pokrywa się
mają charakter ogólny i odniesienie do wielu materiałów, inne są warstwą tlenku, chroni tak dobrze sam siebie, że staje się pasywny
charakterystyczne tylko dla danego materiału i środowiska, i ogniwo korozyjne nie może się utworzyć.
34
sierpień 2016 4(141)
