KORROOSIONESTO

1
KORROOSIONESTO

• Korroosio on materiaalin muuttumista
  käyttökelvottomaan muotoon joko liukenemalla
  ympäristöönsä tai reagoimalla ympäristönsä kanssa
  ja muodostamalla kiinteitä korroosiotuotteita
  (oksidit, ruoste, ym.), kuva 2.2-2.6 erilaisia
  korroosion ilmenemismuotoja
• Reaktion seurauksena menetetään usein materiaalin
  käyttötarkoituksen kannalta tärkeitä
  ominaisuuksia (painohäviöt, pinnanlaadun
  heikkeneminen, putkistojen ja säiliöiden
  puhkeaminen jne.) ja kärsitään taloudellisia
  tappioita (jo pelkästään Suomessa miljardien
  eurojen tappiot vuodessa)
• Korroosion perussyy on se, etteivät
  rakenneaineina käytettävät metallit ole
  termodynaamisesti pysyviä, vaan ne pyrkivät
  esiintymään yhdisteinä kuten luonnossakin
• Kolme korroosio päätyyppiä
• kemiallinen korroosio
• sähkökemiallinen korroosio
• korkean lämpötilan korroosio

2
KEMIALLINEN KORROOSIO

• kemiallinen korroosio tapahtuu materiaalin
  suorana liukenemisena syövyttävään ympäristöön
  (esim. vesiliuokset, hapot, sulat metallit,
  polymeerien liuottimet jne.)
• usein liukeneminen tapahtuu ns. valikoituvana
  syöpymisenä, mistä esimerkkeinä on messinkien
  sinkinkato vedessä ja grafitoituminen
  valuraudassa
• kemiallista korroosiota voidaan vähentää
• alentamalla lämpötilaa
• pinnoittamalla (estämällä liuottimen pääsy
  liukenevaan pintaan)
• käyttämällä stabiileja materiaaleja (esim.
  suurimolekyyliset polymeerit)

3
SÄHKÖKEMIALLINEN KORROOSIO

• yleisempi kuin kemiallinen korroosio
• sähkökemiallisessa korroosiossa materiaalia
  liukenee anodilla ioneiksi, kuva 2.7
• sähkökemialliseen korroosioon tarvitaan
• eri jalousasteiset metallit tai metallipinnan
  kohdat (potentiaaliero, joka syntyy kahden eri
  elektrodipotentiaalin omaavan metallin välille
  tai samankin metallin eri kohtien välille
  tällöin jalompi metalli tai pinnan kohta on
  katodi ja se ei syövy, epäjalompi kohta toimii
  anodina ja syöpyy), kuva 2.8, taulukko 15.1
• sähköä johtava yhteys (elektronijohde) ko.
  metallien (tai kohtien) välillä
• elektrolyyttinen (ionijohtava) yhteys ko.
  metallien tai kohtien välillä
• näiden ehtojen täyttyessä on tuloksena
  korroosioparin muodostuminen, korroosiovirran
  synty ja epäjalomman materiaalin liukeneminen

4
SÄHKÖKEMIALLINEN KORROOSIO

• korroosion mekanismi (kuva 15.1) metalli
  muodostaa anodilla ioneja ja samalla luovuttaa
  elektroneja, jotka kulkeutuvat katodille
• anodireaktio (hapettumisreaktio) M ? Mn ne-
• katodilla elektrolyytissä olevat ionit tai happi
  ottavat elektronit vastaan ja menettävät
  varauksensa
• katodireaktioita (pelkistymisreaktio) esiintyy
  riippuen elektrolyytin laadusta
• 2H 2e- ? H2
• O2 4H 4e- ? 2H2O
• O2 2H2O 4e- ? 4OH-
• syntyy suljettu virtapiiri, jossa ionit
  huolehtivat virran kuljetuksesta elektrolyytissä

5
SÄHKÖKEMIALLINEN KORROOSIO

• metallin liukenemisen yhteydessä se saattaa
  reagoida ympäristönsä kanssa muodostaen kiinteän
  korroosiotuotekerroksen, joka eristää
  metallipinnan elektrolyytistä
• tällöin tuloksena on korroosiovirran katkeaminen
  ja korroosion pysähtyminen (ns. passivaatio)
• useiden korroosiota kestävien metallien, kuten
  alumiinin, kromin, titaanin, ruostumattomat
  terästen jne. kestävyys perustuu
  passivoitumisilmiöön
• sähkökemiallinen korroosio voidaan lajitella eri
  alalajeihin
• tasainen syöpyminen
• galvaaninen korroosio
• paikallinen syöpyminen
• pistekorroosio eism. RSTllä
• rakokorroosio passivaatiokerroksen
  jännityskorroosio paikallisesta vaurioitumisesta
• raerajakorroosio (seurausta materiaaliominaisuuksi
  en muuttumisesta)
• eroosiokorroosio
• korroosioväsyminen

6
SÄHKÖKEMIALLINEN KORROOSIO

• 1. Tasainen syöpymien
• tasaisessa syöpymisessä on metallipinnalla
  paikallisia jalousaste-eroja ? korroosio etenee
  tasaisena kaikkialla tapahtuvana syöpymisenä
• tämä on tärkein ns. ilmastollisen korroosion
  mekanismi
• 2. Galvaaninen korroosio
• galvaanisen korroosion edellytyksenä on pysyvä
  jalousaste-ero korroosiosysteemissä
• vauriotyypiksi tulee siten yleensä alueellinen
  syöpyminen
• pysyviä jalousaste-eroja aiheuttavia tekijöitä
  ovat
• koostumuserot (vrt. sähkökemiallinen
  jännitesarja)
• monifaasisen metallin eri faaseilla erilainen
  jalousaste
• tuloksena on valikoiva syöpyminen (esim.
  messinkien sinkinkato vedessä)
• esim. raerajoilla tapahtuva erkautuminen muuttaa
  paikallisesti jalousastetta ? tuloksena on
  raerajakorroosio

7
SÄHKÖKEMIALLINEN KORROOSIO

• Sähkökemiallisen korroosion nopeutta säätelevät
  monet tekijät
• a. potentiaaliero anodin ja katodin välillä mitä
  eriarvoisempia metallit ovat, sen suurempi
  galvaaninen virta ja korroosio on seurauksena
• b. sähköinen vastus virtapiirissä pienellä
  vastuksella on suuri korroosiota lisäävä vaikutus
• c. elektrolyytin sähkönjohtavuus mitä
  ionipitoisempi liuos on, sitä helpommin
  galvaaninen virta voi kulkea
• d. elektrolyytin kemiallinen luonne esim. raudan
  anodi- ja katodireaktiot ovat erilaisia riippuen
  liuoksen emäksisyydestä tai happamuudesta, kuva
  15.2
• e. polarisaatio anodilla tai katodilla esiintyvä
  sähkökemiallista korroosiota hidastava ilmiö,
• anodin polarisaatiotyypit 1. konsentraatiopolaris
  aatio pienentää elementin sähkömotorista voimaa
  ja siten myös galvaanista korroosiota ja 2.
  liukenemattoman yhdisteen saostumisesta johtuva
  polarisaatio
• katodin polarisaatiotyypit 1. vety-ylijännite
  suuri vety-ylijännite voi estää kokonaan
  galvaanisen korroosion ja 2. liukenemattoman
  yhdisteen saostumisesta johtuva polarisaatio

8
SÄHKÖKEMIALLINEN KORROOSIO

• f. depolarisaatio polarisaatiolle käänteinen
  ilmiö, johon vaikuttavat 1. sekoitus (heikentää
  polarisaatiota tasoittamalla konsentraatioeroja ?
  sekoitus usein kiihdyttää galvaanista
  korroosiota) ja 2. depolaattorit (estävät
  suojakalvon muodostumisen elektrodille tai
  eliminoivat vety-ylijännitteen yhtymällä
  katodille kerääntyvään vetyyn, depolaattoreita
  elektrolyyttiin liuenneet happi, hapettavat
  suolat ja hapot)
• g. inhibiittorit lisätään elektrolyyttiin ja
  jotka jarruttavat galvaanista korroosiota
  vahvistamalla polarisaatiota tai heikentämällä
  depolarisaatiota, inhibiittoreita kahta tyyppiä
• 1. anodiset inhibiittorit (liukoiset hydroksit,
  fosfaatit ja karbonaatit useinmiten muodostavat
  anodin pinnalle suojaavan kalvon, jos käytetään
  riittävästi, ovat tehokkaita estämään galvaanisen
  virran kokonaan, liian vähäisinä määrinä
  haitallisia, koska eivät suojaa koko pintaa, vaan
  suojaamaton anodipinta osa syöpyy nopeammin kuin
  ilman inhibiittoria)
• 2. katodiset inhibiittorit (esim. amiinit,
  merkaptaanit, suolahapon suolat, sulfidit ja
  aldehydit, kohottavat katodin vety-ylijännitettä
  tai heikentävät hapen polarisoivaa vaikutusta,
  eivät niin tehokkaita kuin anodiset
  inhibiittorit)

9
SÄHKÖKEMIALLINEN KORROOSIO

• g. passivaatio
• aiheuttaa muutoksia sähkökemiallisessa
  jännitesarjassa
• ilmiö on yleinen siirtymämetalleilla, kuten
  kromilla, nikkelillä, koboltilla, raudalla,
  molybdeenillä, volframilla ja niiden seoksilla
  esim. ruostumattomilla teräksillä ja titaanilla
• passivaatio kohottaa metallin elektrodipotentiaali
  a siirtäen sen asemaa jännitesarjassa esim.
  kuparin tai hopean tasolle (kuva 2.8)
• passivaation vaikutukset eivät pysyviä, vaan
  passiivisuuden voi menettää tietyissä oloissa,
  esim. rst teräs pelkistävissä olosuhteissa
• passivoituminen tapahtuu, kun metallin pinnalle
  adsorboituu atomeja tai molekyylejä ilman, että
  syntyy varsinaisia kemiallisia yhdisteitä
  (normaalipotentiaali nousee), toisaalta
  passivoitumista tapahtuu, kun metallin pinnalle
  muodostuu kemiallisia yhdisteitä ilman, että
  elektrodipotentiaali nousee (esim. alumiinin
  pintaa muod. alumiinioksidikerros)
• passivaatio saadaan aikaan esim. lisäämällä
  liuokseen anodisia inhibiittoreita (hapettavia
  suoloja)

10
SÄHKÖKEMIALLINEN KORROOSIO

• jännitys- ja muodonmuutostilaerot ? suuren
  jännityksen tai voimakkaan muokkautumisen alueet
  muodostuvat syöpyviksi
• jännityskorroosio
• korroosioväsyminen
• lämpötilaerot kuumempi alue syöpyy
• elektrolyytin konsentraatioerot ? usein erot
  happipitoisuudessa johtavat korroosioon
• rakokorroosio ja piilokorroosio
• vesirajakorroosio
• maaperäkorroosio (happamuuserot)
• 3. Paikallinen korroosio
• korroosiota voi tapahtua metallin pinnassa olevan
  passivaatiokerroksen rikkoutuessa esim.
  mekaanisen vaurioitumisen (eroosiokorroosio) tai
  elektrolyytin aggressiivisten aineosien
  (kloori-ionit) ansiosta (pistekorroosio)
• korroosio aiheutuu jalousaste-erosta paljaan
  metallipinnan ja passivaatiokerroksen välillä

11
KORKEAN LÄMPÖTILAN KORROOSIO

• pääasiassa metallin muuttumista erilaisiksi
  yhdisteiksi korkean lämpötilan kiihdyttämän
  reaktionopeuden ansiosta
• tai metallin liukenemista sen pinnalle
  muodostuviin osittain suliin korroosiotuotteisiin
• eri reaktioita metallin muuttumiselle erilaisiksi
  yhdisteiksi ja niiden reaktiotuotteita alla
• Mekanismi Reaktiotuote
• hapettuminen oksidit
• sulfidoituminen sulfidit
• hiilettyminen karbidit
• kloridikorroosio kloridit

12
KORROOSIOVAURIOT

• Teknisiä vaurioita ovat esimerkiksi seuraavat
• metallia poistuu rakenteesta niin paljon, että
  sen kuormituskestävyys tulee liian pieneksi
• syöpymäreikä tai kuoppa putkessa tai säiliössä,
  joka aiheuttaa vuodon
• halkeama putkessa, säiliössä tai kuormitetussa
  rakenteessa
• tiiveyden menetys tai toleranssien ylitys yhteen
  sovitettavien osien tiivistys- tai
  kontaktipinnoissa
• pinnoitteen irtoaminen tai vahingoittuminen
  perusaineen syöpymisen takia
• sähköisen kontaktipinnan hapettuminen, jolloin
  sähkövastus kasvaa liian suureksi

13
KORROOSIOVAURIOT

• Esteettisiä vaurioita ovat esimerkiksi
• pinnoitteen irtoaminen tai vahingoittuminen
  perusaineen syöpymisen takia
• värjäävien korroosiotuotteiden valuminen
  häiritsevästi
• epätasaiset värinmuutokset
• Sekundäärisiä vaikutuksia ovat mm. seuraavat
• korroosiotuotteiden irtoaminen aiheuttaen joko
  tukoksia muualla prosessissa tai katalysoi
  likaantumisreaktioita estäen näin esimerkiksi
  lämmönvaihtimen normaalin toiminnan
• sallittua suurempien metallimäärien liukeneminen
  prosessiliuokseen, jolloin tuote ei täytä enää
  siltä vaadittavaa puhtausvaatimusta

14
KORROOSION SEURANTA

• korroosionseuranta antaa laitoksen tai
  laitteiston käyttäjälle varmuuden että
  odottamattomia korroosiovaurioita ei tapahdu
• lisäksi tehokkaalla korroosiomonitoroinnilla
  voidaan optimoida laitoksen huoltoseisokkien
  ajankohta ja pidentää laitteiden tarkastusväliä
• korroosion seurantaa suoritetaan sekä
  rikkomattomilla aineenkoetusmenetelmillä (NDT)
  että suorilla korrooosionopeusmittauksilla
• NDT-menetelmiä Suoria mittausmenetelmiä
• - silmämääräinen tarkastus - sähkövastusanturi
• - tunkeumanestetarkastus - potentiaalimittaus
• - magneettijauhetarkastus - painohäviömittaus
• - röntgen- ja isotooppikuvaus -
  polarisaatiovastusanturi
• - ultraäänitarkastus - galvaanisen virran
  mittaus
• - akustinen emissio - vetyanturi

15
KORROOSIONESTO

• korroosion estäminen merkitsee
• anodireaktion pysäyttämistä
• katodireaktion pysäyttämistä
• anodi- ja katodialueiden sähköistä eristämistä
  toisistaan
• elektrolyytin poistamista
• varsinaiset korroosionestomenetelmät voidaan
  jakaa seuraaviin ryhmiin
• sähkökemiallinen suojaus (katodinen tai anodinen)
• pinnoitus (orgaaninen tai metallinen)
• ympäristön muuttaminen (inhibointi)

16
MATERIAALIN VAIKUTUS KORROOSIONESTOSSA

• Metallien jalous ja yleinen kemiallinen kestävyys
  ilmenevät metallien galvaanisesta
  jännitesarjasta, kuva 2.8
• Käyttötarkoituksesta riippuen on valittava
  riittävän jalo metalli käyttökohteeseensa, jos ei
  metallista kappaletta pystytä suojaamaan muilla
  keinoilla
• Esim. kontaktikorroosiovaara on huomioitava, jos
  liitetään yhteen eri metalliseoksesta olevia
  komponentteja anodimetallin (epäjalomman)
  pinta-ala tulee valita suuremmaksi tai anodiin
  järjestetään ylimääräinen syöpymisvara tai
  helposti vaihdettava osa syöpyvälle kohdalle
• Metallien puhtaus ja seostusaste vaikuttavat myös
  korroosiokestävyyteen
• yleensä hyvin puhtaat metallit (esim. alumiinit)
  ovat korroosionkestävämpiä kuin epäpuhtaat tai
  seostetut metallit ? syynä epähomogeenisuuden
  lisääntyminen epähomogeenisuus voi aiheuttaa
  galvaanisen parin muodostuminen metallin
  pinnalle, galvaaninen pari voi muodostua
  metalliin kohtiin, joissa sisäisiä jännityksiä
• käsittelyt, jotka parantavat metallin tai
  metalliseoksen homogenisuutta tai
  jännityksettömyyttä, parantavat
  korroosionkestävyyttä
• seostaminenkin voi parantaa korroosionkestävyyttä
  (esim. Mgn lisääminen Aliin ja Crn lisääminen
  rst teräksiin)
• metallipinnan passivoituminen, Tilla ja Crlla
  hapettavissa olosuhteissa, nostaa niiden
  jalousastetta ja siten yleistä korroosiokestävyytt
  ä (toisaalta näillä metalleilla vaarana
  kuoppakorroosio)
• muutamat varsin epäjalot metallit, kuten Al ja
  Zn, kestävät hapettavissa oloissa (kuten ilmassa)
  hyvin, muodostettuaan pinnalle tiiviin
  oksidiyhdistekerroksen, pelkistävissä oloissa ko.
  metallin kestävyys huono

17
KORROOSIONESTO SYÖVYTTÄVÄÄ YMPÄRISTÖÄ MUUTTAMALLA

• Kuten tunnettua on kostea ilma hyvin syövyttävää
  varsinkin terästen kohdalla suhteellisen
  kosteuden laskeminen alle 50 iin, joko ilmaa
  kuivattamalla tai lämpötilaa kohottamalla, estää
  tehokkaasti teräspintoja ruostumasta
• Kaasu-faasi-inhibiittejä käytetään, kun
  suojattavaa materiaalia ympäröivä ilmatila on
  pieni (esim. pakkaukset) nämä inhibiitit ovat
  kiinteitä orgaanisia aineita, joiden höyrynpaine
  tavallisissa lämpötiloissa on suuri, niin että
  ilma niiden lähiympäristössä kyllästyy niiden
  höyryllä ja suojattaville pinnoille tiivistyy
  ohut syöpymistä estävä kalvo
• Ilman ja kaasujen puhdistus on joskus tarpeen
  syövyttävien aineiden poistamiseksi laitteita
  ympäröivästä ilmakehästä, esim. rikkiyhdisteiden
  poisto savukaasuista
• Vesiympäristön säästämisessä tunnetuimmat keinot
  ovat kaasujen poisto, pHn säätö ja inhibiittien
  käyttö
• kaasujen poisto (taval. happi ja/tai
  hiilidioksidi) tapahtuu joko termisesti tai
  kemiallisesti, kaasut voivat myös poistua
  itsestään (esim. lämmitysjärjestelmien
  kiertovesisysteemi)
• pHn säätöä käytetään esim. höyrykattilan
  syöttöveden säädössä korroosionesto perustuu
  raudan passivoitumisen (Pourbaix-diagrammi, kuva
  15.4)
• inhibiittejä käytetään yl. nestekiertojärjestelmis
  sä (esim. auton jäähdytys- ja lämmitysvesijärjeste
  lmät) inhibiittejä kahta tyyppiä anodisia (mm.
  liukoiset hydroksit, fosfaatit, silikaatit ja
  karbonaatit muodostavat anodipinnalle
  suojakalvon, joka estää tai heikentää galvaanista
  virtaa, tehokkaita, jos käytetään riittävästi) ja
  katodisia (mm. amiinit, merkaptaanit, virtsahapon
  suolat, sulfidit ja aldehydit vähäisinäkin
  määrinä vaarattomia, mutta tehottomampia kuin
  anodiset inhibiitit)

18
KORROOSIONESTO JA SUUNNITTELU

• Rakenteet tulisi muotoilla siten, etteivät ne
  kerää vettä, likaa tai muita syövyttäviä
  yhdisteitä pinnalle (kuva 15.5)
• Lisäksi tulisi välttää rakenteita, joihin
  muodostuu rakoja, kuten niitti- ja
  pulttiliitokset, katkohitsit jne., koska tällöin
  ns. rakokorroosio on mahdollista rakokorroosion
  syy on hapenpuute raon alueella, jonne myös
  kosteus tunkeutuu ja jolloin siellä tapahtuu
  potentiaalin (jalousasteen) lasku
  (rakokorroosiokin tapahtuu galvaanisen korroosion
  periaatteella)
• Potentiaalieroja ja niistä johtuvaa syöpymistä
  aiheuttaa myös vuoto- ja hajavirrat jonkin
  suurtavirtajohtimen läheisyydessä
• Galvaanisen korroosion estäminen on myös
  huomioitava suunnitteluvaiheessa riittää, kun
  yksi kontaktikorroosion kolmesta edellytyksestä
  eliminoidaan
• potentiaaliero voidaan poistaa valitsemalla
  samanarvoiset metallit tai ulkoisella
  jännitelähteellä, tai voidaan käyttää katodista
  suojausta, jolla suojataan epäjalompi eli
  anodimetalli kahta tyyppiä uhrautuva
  anodisuojaus (epäjalot metallit, kuten Mg, Zn ja
  Al) ja ulkoisen virtalähteen käyttö
  (tasavirtalähde)
• käytettävän suojausmenetelmän valinta riippuu
  esim. suojavirran määrästä (pienet virrat ?
  uhrautuva anodi, suuret virrat ? pakko käyttää
  ulkoista virtalähdettä), taloudellisista
  tekijöistä
• sähköä johtava elektrolyytti voidaan
  mahdollisesti poistaa liitosalueelta (esim.
  kuivaamalla), jolloin galvaaninen korroosio
  loppuu
• Jännityskorroosio pystytään välttämään, jos
  kappaleet saadaan jännityksettömiksi
  käyttötilanteessa
• Eroosio ja kavitaatio ilmenevät yleensä suurilla
  neste- tai kaasuvirtausnopeuksilla pintojen
  lähellä ? tulisi käyttää kohtuullisia
  virtausnopeuksia ja varsinkin kavitaation
  estämiseksi pyörrevapaita virtauksia

19
SUOJAUS PINNOITTAMALLA

• Pinnoittaminen yleisin korroosionestomenetelmä
  pinnoitteilla luodaan metallisten rakenteiden
  korroosionsuoja, kun materiaalit yleensä valitaan
  mekaanisten vaatimusten perusteella
• Pinnoittamalla parannetaan myös tuotteen
  ulkonäköä
• Pinnoitteet toimivat korroosionsuojana
  periaatteessa kolmella tavalla
• eristävät metallipinnan syövyttävästä
  ympäristöstä eristäviä pinnoitteita tavallisesti
  maalit, lakat, perusmetallia jalommat
  metallipinnoitteet, muovit, kumit,
  reaktiopinnoitteet (fosfatointi, kromatointi),
  anodisointi (Aln eloksointi), emali jne.
  Suojavaikutus syövyttävässä ympäristössä kestää
  vain niin kauan kuin pinta on täysin ehjä.
• antavat katodisen suojauksen perusmetallia
  epäjalompaa metallia on joko yhtenäisenä kalvona
  (esim. Zn teräksen pinnalla) tai pieninä
  hiukkasina (pigmentteinä, esim.
  korroosionestomaaleissa, joissa yleisimmät
  korroosionestopigmentit ovat sinkkikromaatti,
  kalsiumplumbaatti ja sinkkipöly)
• passivoivat metallin pinnan

20
ESIKÄSITTELYT

• pinnoitusprosessia edeltävillä esikäsittelyillä
  tarkoitetaan lian ja rasvan poistoa
  ruosteenpoistoa sekä tartuntakäsittelyä
• voidaan todeta, että esimerkiksi maalaustöiden
  epäonnistumista puolet on johtunut
  puutteellisista tai väärin tehdystä
  esikäsittelystä
• lika ja rasvat (työstö-öljyt, voiteluaineen,
  kuljetus- ja varastointisuojaöljyt ja vahat
  jne.) poistetaan ennen mekaanista puhdistusta
• epäpuhtauksien poistoon voidaan käyttää vesi- ja
  vesihöyrypesua, liuotinpesua, alkalista
  rasvanpoistoa tai emulsiopesua riippuen
  epäpuhtauden laadusta
• esipuhdistuksen jälkeen suoritettavassa
  ruosteenpoistossa poistetaan metallipinnalta
  ruoste, valssihilse ja oksidit
• ruosteenpoisto voidaan tehdä mekaanisesti
  (kaavinta, harjaus, hionta, hakkaus,
  suihkupuhdistus), termisesti happi-asetyleenilieki
  n avulla tai kemiallisesti (peittaus)

21
FOSFATOINTI, KROMATOINTI

• fosfatointia käytetään erityisesti
  konepajamaalauksen esikäsittelynä
• fosfatointikäsittely parantaa tartuntaa ja estää
  maalin alle tunkeutuvan ruostumisen
• fosfatointia käytetään myös tilapäisenä
  korroosionsuojana sekä yhdessä voiteluaineen
  kanssa helpottamaan kylmämuovausta sekä koneiden
  sisäänajovoiteluaineena ja sähköeristeenä
• pääasiassa fosfatoidaan terästä ja sinkkiä
• kromatointi on metallipinnan passivoiva käsittely
  kromihappo- tai dikromaattipitoisella lioksella
• kromatointia käytetään erityisesti
  sähkösinkittyjen ja kadmitoitujen kappaleiden
  (korroosionkestävyys 10-40-kertainen
  kromatoituna) jälkikäsittelyyn sekä maalauksen
  esikäsittelynä

22
Kylpyläkaton romahtaminen Kuopiossa 4.9.2003

• Kylpylähotelli Rauhalahden uuden allasosaston
  pääaltaan yläpuolella
• ollut alakatto putosi kokonaisuudessaan alas
  Kuopiossa torstaiaamuna
• 4.9.2003.
• Onnettomuudessa aiheutuneet välittömät
  kustannukset olivan n. 75 000 euroa
• ja kylpypähotellille aiheutuneet myyntituottojen
  menetykset arviolta n. 111 000
• euroa. Uusia allasosasto oli suljettuna vajaat
  kuusi viikkoa. Syynä alakaton
• romahtamiseen oli ruostumattomasta teräksestä
  tehtyjen ripustinlankojen
• katkeaminen jännityskorroosion seurauksena.
  Muutaman lähellä toisiaan olevan
• langan katkettua kuorma vieressä oleville kasvoi
  niin suureksi, että lisää
• jännityskorroosion heikentämiä lankoja katkesi ja
  jousiripustimia irtosi
• kannatinrangoista. Langan materiaaliksi oli
  valittu ruostumaton AISI 34, koska
• Eurocode-esisstandardi SFS-ENV 1993-1-4
  kansallisine soveltamisohjeineen ei
• ollut hankkeen toteutusaikana suunnittelijoiden,
  rakentajien ja
• rakennusvalvontaviranomaisten tiedossa, eikä sitä
  osattu hyödyntää oikean
• teräslaadun valintaan uimahalli- ja
  kylpyläolosuhteisiin.

23
Uutiskynnyksen ylittäneitä korroosiovaurioita

• Bhopalin kemiantehtaan kaasuvuoto Intiassa 1986
• Aloha Airlinesin Boeing 737-matkustajakoneen
  katon irtoaminen 1988
• San-joen sillan romahtaminen Soulissa 1994
• Vuotaneen kaasuputken räjähdys junaonnettomuuden
  yhteydessä Venäjällä 1994
• Raakaöljyputken vuoto Komin alueella 1994-1995
• Soodakattilaräjähdys Cellardennnes-sellutehtaalla
  Belgiassa 1995
• Viemäriräjähdys, Guadalajara, Meksiko 1992
• 215 kuollutta, 1500 loukkaantunutta, 1600
  rakennusta vaurioitui
• vesijohtoputki vuoti, vettä bensiinilinjan
  päälle, joka syöpyi puhki, bensiiniä viemäriin, 9
  räjähdystä
• Tankkialus Erika, Ranskan rannikko 1999
• korroosiovaurio todettu 1994, alus sai jatkaa
  ilman toimenpiteitä
• alus katkesi myrskyssä, 10 000 tonnia raakaöljyä
  mereen ja rannoille

24
Pientalojen korroosiovaurioita

• Vuosittain tapahtuu noin 12 000 pientalon
  putkiston vuotovahinkoa ja
• niiden määrä on viime vuosina jatkuvasti
  kasvanut.
• Pääsyy putkistojen vaurioitumiseen on korroosio.
  Vauriokohdista puolet
• sijaitsee putken seinämässä, toinen puoli
  putkiliitoksessa. Metallisten
• vesi-, viemäri- ja lämpöjohtojen syöpymisen syynä
  on happipitoinen
• vesi, jonka pH-arvo ja muut ominaisuudet ovat
  metalleille vaarallisella
• alueella.
• Vuotovahinkojen syynä on yleensä paikallinen
  korroosio, jossa metallin
• liukeneminen on jostain syystä tietyllä kohdalla
  yleistä korroosiota
• nopeampaa.

25
Pientalojen korroosiovaurioita

• Kupariputket
• Kupariputkien yleisin syöpymien aiheuttaja on
  sisäpuolinen pistekorroosio, joka
• voi johtaa vaurioihin jo muutamassa vuodessa.
  Pistekorroosiota esiintyy yleisesti
• lämminvesiverkostossa. Pistekorroosiota esiintyy
  varsinkin putkistoissa, joiden
• sisäpinnalta puuttuu kunnollinen suojaava
  oksidikerros.
• Rakenteisiin tai lattian alle sijoitettujen
  kupariputkien ulkopinnalla tapahtuu
• yleistä syöpymistä tilanteissa, joissa putkea
  ympäröivistä materiaaleista on
• niiden kostumisen vaikutuksesta liuennut
  korroosiota kiihdyttävä aineita.
• Korroosiovaaran takia varottavia materiaaleja
  ovat mm. betoni, kivivillaeristeet
• sekä Leca-sora. Näiden materiaalien kostuminen
  tulisi estää ja käyttää niiden
• kanssa ainoastaan maalattua tai muovipinnoitettua
  kupariputkea. Kylmien
• käyttövesiputkien pinnalle tapahtuva veden
  kondensoituminen tulisi estää
• eristämällä putki höyrytiiviisti ympäröivästä
  rakenteesta.

26
Pientalojen korroosiovaurioita

• Teräsputket
• Sinkittyjä teräsputkia käytetään enää rakennusten
  palonsammutusjärjestelmien
• putkistoissa, joissa ei normaalisti ole veden
  virtausta eikä niiden korroosioalttius
• näin ollen ole merkittävä. Patteriverkoston
  putkissa käytettävä suojaamaton
• teräsputki ei ole merkittävästi alttiina
  sisäpuoliselle korroosiolle happiköyhän
• veden takia. Sitä vastoin rakenteisiin
  asennetuissa putkissa esiintyy vaurioita
• ulkopuolisen korroosion vuoksi varsinkin
  tilanteissa, joissa putket pääsevät
• rakenteissa olevan kosteuden takia kastumaan.
• Viemärit
• Valurautaviemärien yleisin korroosiomuoto on
  grafitoituminen, jossa viemärin
• seinämä vähitellen menettää lujuutensa ja muuttuu
  huokoiseksi.
• Korroosiotuotteiden tukkiman putken avaaminen
  vaijerirassilla saattaa tällöin
• pahimmassa tapauksessa rikkoa putken seinämän ja
  aiheuttaa vuodon
• rakenteisiin. Yleisimpiä ovat kuitenkin
  putkenosien siirtymistä aiheutuvat
  viemäriliitosten
• vuodot. Nämä ovat yleisiä etenkin
  kumirengastiivisteisissä muoviviemäreissä, joissa
• liitoskohtaa ei lukita mekaanisesti ja
  putkenosilta puuttuu maan tai rakenteiden antama
• sivu- ja pituussuuntainen tuenta.

27
Teräksen korroosio

• Mitä metallien korroosio tarkoittaa?
• Metallit esiintyvät luonnossa yhdisteinä kuten
  oksideina, silikaatteina, karbonaatteina jne,
  eivätkä puhtaina metallisina materiaaleina.
  Metallien valmistuksessa pyritään saamaan aikaan
  mahdollisimman puhdasta materiaalia. Kun metalli
  pyrkii takaisin luonnonmukaiseen tilaansa
  termodynamiikan lakien mukaan, kutsutaan ilmiötä
  korroosioksi /SHY, s.198/

28
Mitä korroosio on metalleissa ?

• Sähkökemiallinen korroosio
• Korroosiopari on samanlainen sähköä tuottava pari
  kuin akku. Se on suljettu virtapiiri, jossa on
  metalliset elektrodit, anodi ja katodi sekä näitä
  yhdistävä metallinen elektronijohde ja
  elektrolyytti eli ionijohde
• Hapettumisreaktio anodilla Metalli liukenee
  positiivisina ioneina luovuttaen elektroneja
• Pelkistymisreaktio katodilla on vastakkainen eli
  atomi ottaa vastaan elektroneja (O2e- -gtO2-

Galvaaninen korroosiopari rauta-kupari
suolaliuoksessa.
29
Miksi korroosio tapahtuu ?

• Metallipinnan ollessa kosketuksissa vesiliuoksen
  kanssa muodostuu rajapintaan potentiaaliero, joka
  riippuu metallin ja liuoksen koostumuksesta.
  Potentiaalierolla on raja-arvo, jonka alla
  metalli on immuuni. Metallin potentiaali mitataan
  standardivetyelektrodin (SHE) suhteen.
• Ajava voima syntyy potentiaalierosta ja
  olosuhteiden yhteisvaikutuksesta. Käytännössä
  käytetään eri olosuhteiden galvaanisia
  jännitesarjoja, jotka vastaavat todellista
  korroosiotilannetta

Sähkökemiallinen jännitesarja
30
Miksi korroosio tapahtuu 2

• Samat tekijät, jotka vaikuttavat
  sähkökemiallisten reaktioiden termodynamiikkaan
  ja kinetiikkaan, vaikuttavat myös korroosioon/2/
• Liuoksen happamuus, pH väkevä voimakkaampi
• Liuoksen redox-potentiaali, Eredox korkea niin
  hapettaa, matala niin pelkistää
• Lämpötila kohoaa niin nopeutuu
• Eri ionien konsentraatiot/molaalisuudet
  liuoksessa
• Eli yhteenlaskettuna liuoksen ominaisuudet
  vaikuttavat voimakkaasti
• Lisäksi myös korroosion kohteena olevan
  materiaalin ominaisuudet

31
Pourbaix -diagrammi

• Diagrammeilla havainnollistetaan metallin ja
  liuoksen välisen potentiaalieron ja pHn
  vaikutusta korroosiokäyttäytymiseen. Diagrammi ei
  kerro korroosionopeutta vain reaktion suuntaa ja
  korroosiotuotteita. Käytännössä mukana on useita
  muuttujia, jotka vaikuttavat korroosioreaktioon.

32
Pourbaix 2
Lämpötila nosto laajentaa korroosioalueita
Rauta-vesi immuunialue, Aktiivialue ja
passiivialue
33
Pourbaix 3
Eri metallien Pourbaix-diagrammeja, Huomaa hyvin
erilaiset alueiden muodot.
34
Korroosion nopeuteen vaikuttavia tekijöitä

• Korroosionopeus on usein monen eri tekijän
  yhteisvaikutuksesta riippuvainen. /3, s.240/
• Potentiaaliero katodin ja anodin välillä
• Sähköinen vastus virtapiirissä
• Elektrolyytin sähkönjohtavuus
• Elektrolyytin kemiallinen luonne
• Polarisaatio (anodi konsentraatio, saostuminen,
  katodi vety-ylijännite, saostuminen)
• Depolarisaatio
• Inhibiittorit
• Passivaatio