Maling, materialer og korrosjon

Korrosjon er tæring på materialer ved kjemiske eller elektrokjemiske reaksjoner med omgivelsene. Korrosjon oppstår når vi har et metall som er i et miljø av vann/fuktighet og oksygen.

Dersom vi klarer å fjerne en av de tre faktorene som gir korrosjon, vil vi hindre korrosjon. Å fjerne fuktighet er en mulighet. (hovedårsaken til korrosjon under isolasjon)

Belegging av metallet med et annet metall, eventuelt maling eller annet belegg, er vanlige metoder for å begrense korrosjon.

Katodisk beskyttelse kan oppnås ved bruk av offeranoder eller ved å påtrykke en spenning mellom objektet som skal beskyttes og en hjelpeelektrode. Offeranoden/hjelpeelektroden og metallet som skal beskyttes, må være neddykket i samme elektrolytt for å oppnå katodisk beskyttelse. Dette kan eliminere korrosjon, men krever en viss overvåking.

I tillegg vil det være aktuelt å optimalisere design av konstruksjoner og foreta riktig valg av materialer.

En korrosjonscelle består av en

• Katode (det edle metallet)
• Anode (det uedle metallet)
• En metallisk forbindelse mellom to metaller.
• En elektrolytt (væske som leder strøm)

• Miljøet (forurensinger, salter, syrer/baser)
• Temperatur
• Sammenkobling av materialer (galvanisk korrosjon)

Stål korroderer med ulik hastighet i ferskvann og saltvann. Sjøvann er mer aggressivt og gir kraftigere korrosjon.

Den galvaniske spenningsrekken i sjøvann er en rangering av ulike metaller`s evne til å motstå korrosjon i sjøvann. Metallet med det mest negative potensialet vil korrodere, mens metallet med mest positivt potensiale blir beskyttet. Jo større potensial forskjellen er, desto større blir korrosjonen.

Som det fremgår av tabellen under er gull, platina og titan de materialene som er mest motstandsdyktige mot korrosjon.

I andre enden finner vi sink, aliminium og magnesium som er de minst motstandsdyktige.

ISO 12944-2 omhandler klassifiseringen av de viktigste miljøene som stålkonstruksjoner er utsatt for, og korrosiviteten til disse miljøene.

• Generell (jevn) korrosjon
• Galvanisk (bimetallisk korrosjon)
• Spaltkorrosjon (tildekkingskorrosjon)
• Punktkorrosjon (groptæring)
• Spenningskorrosjon
• Selektiv korrosjon
• Erosjonskorrosjon (turbulenskorrosjon)

Generell korosjon

Kjennetegnes ved et jevnt korrosjonsangrep på metallet og dermed forutsigbart.

Kan forekomme på de fleste metaller.

Galvanisk korrosjon (elektrisk kontakt mellom ulike metaller i en væske/elektrolytt)

Dette er en type korrosjon som oppstår når et edelt metall er i kontakt med et uedelt metall.Det edle metallet vil i dette tilfellet opptre som en katode, mens det uedle vil opptre som en anode. Denne korrosjonsformen kan motvirkes ved at man maler det edleste metallet, slik at katode/anode-effekten ikke oppstår. Det er også viktig at det edleste (katodiske) metallet ikke har mye større areal enn det minst edle (anodiske).

Punktkorrosjon, pittings

Er lokale korrosjonsangrep som viser seg som små groper, gjerne ikke større enn et knappenålstikk I verste tilfelle kan angrepene føre til perforering av metallgodset. Korrosjonsformen kan opptre på de fleste metaller, men spesielt på enkelte rustfrie stål. Eksempelvis er 316 stål i stillestående sjøvann svært utsatt for denne korrosjonstypen.

Spaltkorrosjon/tildekkingskorrosjon

Kjennetegnes ved lokale angrep i trange og væskefylte spalter med lavt okygeninnhold. Det er en aggressiv korrosjonsform på passive metaller (som rustfritt stål, aluminium, stål). Spaltkorrosjon oppstår under pakninger, skruer, overlappskjøter, skitt, sand, korrosjonsprodukter.

Spenningskorrosjon

Spenningskorrosjon blir definert som sprekkdannelser som følge av statiske strekkspenninger og korrosjon. Strekkspenningene kan ofte skyldes ytre belastning, sentrifugalkrefter eller temperaturvariasjoner. Men kan også oppstå som følge av indre spenninger som kan skrive seg fra kaldbearbeiding, sveising eller varmebehandling.

Erosjonskorrosjon

Erosjonskorrosjon oppstår som regel når det oppstår bevegelse mellom metall og korrosjons-mediet. I ekstreme tilfeller kan for eksempel faste bestanddeler i en væske rive ut partikler fra selve metallet og gi plastisk deformasjon på metalloverflata, og metallet kan da bli enda mer aktivt. Resultatet er ofte grøfter eller groper med et mønster bestemt av strømretningen og lokale strømningsforhold. Spesielt utsatt for denne typen korrosjon er rør, pumper, dyser, ventiler osv.

Selektiv korrosjon

Selektiv korrosjon oppstår i legeringer der metallene har ulik edelhet. Det fører til at det minst edle metallet tæres ut. Man får da et porøst material med liten styrke og svært dårlig duktilitet. (metallenes evne til å la seg forme ved plastisk bearbeiding, f.eks. ved smiing).

Forbehandling

En malings levetid er avhengig av forbehandlingen. Før blåserensingen skal kanter og sveiser slipes, lamineringer, sveise- røyk og sveise-perler fjernes. All forurensing som skitt, smuss, olje, fett, salt, støv og fuktighet må vekk. Best resultat oppnås ved blåserensing til Sa 2½ iht. NS – EN ISO 8501 – 1. med god ruhet (øker overflatearealet) gir bedre vedheft.

Krav til malinger

• Skal påføres under bestemte klimatiske forhold
• Skal tørke i løpet av en spesifisert tid
• Skal gi en spesifisert farge (eks.: gul rømningsvei)
• Skal gi en påkrevd korrosjonsbeskyttelse
• Skal gi en tørr malingsfilm med ønskede egenskaper som:
  • Værbestandighet
  • Hardhet
  • Slitasjebestandig
  • Kjemikaliebestandig
  • Diffusjonstett (lav permeabilitet)
  • Farge og glans

Korrosjonshindrende malinger består normalt av 3 strøk.

• Primer eller grunningstrøk; sørger for god vedheft og har ofte korrosjonshindrende pigmenter
• Mellomstrøk; øker filmtykkelsen og gir god barriere/korrosjonsbeskyttelse.
• Toppstrøk; gir farge, glans og vær og kjemikaliebestandighet.

Malinger beskytter stål på tre ulike måter.

Barrierevirkning

• Lager en tett film på overflaten
• Eksempler : alkyd, klorkautsjuk, vinyl, epoksy, polyuretan, polysiloksan, polyester, akryl

Inhhiberende (passiverende) virkning

• Reaksjon mellom primer og underlag
• Eksempler : sinkfosfat, (blymønje)

Katodisk virkning

• Pigmentene ofrer seg og beskytter stålet katodisk
• Eksempler : Sinketylsilikat, sinkepoksy

Bestanddeler i maling

• Bindemiddel; binder malingen sammen og gir egenskaper som vedheft, værbestandighet, kjemikalieresistens og fleksibilitet.
• Pigmenter; sørger for at malingen får ønsket farge.
• Fyllstoff; drøyer malingen og gir konsistens.
• Løsemiddel; løser bindemiddelet og gir riktig konsistens før påføring.
• Tilsetningsstoff; tilsetninger for å gi spesielle egenskaper, som sig, snerk, skum.

Malingens tørke og herdemekanismer

• Fysikalsk tørkende: Tørker ved at løsemidlene fordamper (Akryl, vinyl, klorkautsjuk)
• Oksidativ tørkende: Tørker ved reaksjon med oksygen.(Alkyd)
• Kjemiske herdende: Herder ved kjemisk reaksjon (Epoksy, polyuretan, polyester)

Belegg/malinger som benyttes mot korrosjon under isolasjon:

• Epoksy
• Epoksy fenol
• Aluminiums-silikon
• Termisk sprøytet belegg

Faktorer som kan resultere i korrosjon under isolasjon (KUI)
Det finnes isolasjonsmaterialer med dårlige korrosjonsegenskaper, når disse benyttes som første lag isolering. Materialer som AES fiber og steinull anbefales ikke å benyttes som første lags isolasjon, men kan benyttes om overflatetemperaturen er over 180 gr. C (eventuell fuktinntrenging vil fordampe) og når materialene inngår i et system med avstandisolering.

Temperatur spiller også en rolle ved utvikling av KUI. Temperaturområdet fra 50 °C til 150 °C øker korrosjonen. Feil sammenkobling av materialer (galvanisk korrosjon), forurensinnger ( klorider, syrer, sterke baser etc) og manglende vedlikehold, bidrar også til økt risiko for utvikling av KUI.

Under installerte isolasjon har man et lukket område, som stenger inne fuktighet, dersom det ikke er installert drenering. Da kan man over tid få konsentrerte salter og kjemikalier, som bidrar til et svært korrosivt miljø.

Karbon stål er passiv i alkalisk miljø, der pH verdien er større enn 9. Titan kan være passivt over hele pH skalen.

Forhold som bidrar til KUI:

• Manglende overflatebehandling
• Skader på overflatebelegg/mekaniske skader
• Nedbrutt overflatebelegg
• Feil type overflatebelegg
• Isolasjon med dårlige korrosjonsegenskaper installert direkte på rør og utstyrs overflater

• Fukt/vanninntrenging i isolasjonen
• Mangelfull drenering installert i isolasjonssystem

Dersom isolasjonssytemet ikke er tett, slik at fukt/vann kan trenge inn til røroverflaten, skyldes dette:

• Fuging på isolasjonen ikke er utført ihht krav,
• Manglende vannvei
• Fuging av skjøter og overlapper på mantling ikke er utført ihht krav
• Mantling rundt detaljer er dårlig utført
• Ikke egnet mantling er brukt i værutsatte miljøer
• Mantlingen er skadet
• Drenering mangler

To bilder som illustrer utett mantling

Hvilke typer korrosjon finner vi under isolasjon?

• Generell korrosjon
• Galvanisk korrosjon
• Pitting/Gropkorrosjon
• Spaltkorrosjon
• Spenningskorrosjon