PROCES KOROZJI
Podział z uwagi na charakter zjawiska:
- korozja elektrochemiczna,
- korozja chemiczna.
KONSTRUKCJE METALOWE
Podział z uwagi na rodzaj zniszczenia
korozyjnego:
- korozja ogólna (powierzchniowa),
- korozja miejscowa:
- wżerowa,
Zabezpieczenia antykorozyjne
- podpowierzchniowa,
- międzykrystaliczna,
konstrukcji metalowych
- naprężeniowa,
- zmęczeniowa.
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 1 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 4
PLAN WYKA
ADU PROCES KOROZJI
PROCES KOROZJI
OCHRONA ANTYKOROZYJNA
- STAL TRUDNORDZEWIEJ
CA
- POWA
OKI MALARSKIE
- POWA
OKI METALOWE
- OCHRONA KATODOWA
BIBLIOGRAFIA
y
ródło [4]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 2 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 5
PROCES KOROZJI PROCES KOROZJI
Korozja metali - stopniowe niszczenie metalu pod wpływem
chemicznego lub elektrochemicznego oddziaływania środowiska.
W wyniku procesu korozyjnego metal przechodzi ze stanu wolnego
w stan chemicznie zwiÄ…zany [11]
y
ródło [4]
y
ródło [7]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 3 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 6
PROCES KOROZJI PROCES KOROZJI
Korozja elektrochemiczna - wynik reakcji elektrochemicznej towarzyszÄ…cej
działaniu roztworów elektrolitów lub wilgotnych gazów na metale.
W warunkach tych tworzą się ogniwa galwaniczne, w których anoda
(elektroda o niższym potencjale) ulega niszczeniu korozyjnemu (utlenienie),
a na katodzie (elektrodzie o wyższym potencjale) zachodzi, w ilości
chemicznie równoważnej , odpowiedni proces redukcji (...) [11]
Szereg napięciowy - uporządkowanie zbioru metali wg kolejności, w której
metale wykazują zdolności do wypierania się nawzajem z roztworu. Im dalej
leżą od siebie metale, w tym szeregu tym pełniejsze jest wypieranie metalu o
wyższym potencjale normalnym przez metal o niższym potencjale np.:
Zn + Cd2+ -> Zn2+ +Cd (...) [11]
metale nieszlachetne metale szlachetne
Na < Mg < Al wzrost potencjału normalnego
y
ródło [4] y
ródło [2]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 7 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 10
PROCES KOROZJI PROCES KOROZJI
y
ródło [2]
reakcja anodowa (utlenienie)
reakcja katodowa (redukcja)
-
Fe Fe2+ + 2Å"e 1/ 2Å"O2 + H2O + 2Å"e- 2Å"OH
Fe +1/ 2Å"O2 + H2O Fe(OH )2
wodorotlenek żelaza
rdza
y
ródło [3]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 8 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 11
PROCES KOROZJI PROCES KOROZJI
Zależy od [1]:
- warunków eksploatacyjnych,
- stopnia zanieczyszczenia atmosfery,
- czasu oddziaływania zanieczyszczonej atmosfery na metal,
- temperatury powietrza,
- stanu powierzchni konstrukcji,
- składu chemicznego stali (zawartość węgla i pierwiastków stopowych),
- wilgotności powietrza,
- wielkości naprężeń od obciążeń mechanicznych.
y
ródło [3]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 9 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 12
PROCES KOROZJI PROCES KOROZJI
KOROZJA WYWOA
ANA PR
DAMI BA

DZ
CYMI - rodzaj korozji
ziemnej występującej w przedmiotach metalowych, znajdujących się w
glebie, pod wpływem elektrycznych prądów błądzących (...) [11]
Prądy błądzące - prądy, które płyną w innych obwodach niż prądy
właściwe lub inne prądy uboczna płynące do ziemi [2]
y
ródła prądów błądzących:
- trakcja kolejowa, tramwajowa (szczególnie niebezpieczna trakcja na prąd
stały - 100-krotnie większy efekt korozyjny niż przy równoważnym prądzie
przemiennym)
Konstrukcje narażone na działanie korozji wywołanej prądami błądzącymi:
- podziemne rurociÄ…gi,
- podziemne zbiorniki,
- kable,
- fundamenty,
- inne konstrukcje podziemne.
y
ródło [6]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 13 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 16
PROCES KOROZJI PROCES KOROZJI
KOROZJA WYWOA
ANA PR
DAMI BA

DZ
CYMI
pojazd szynowy podstacja
y
ródło [2]
miejsce korozji
Korozja - rozwiÄ…zania konstrukcyjne
y
ródło [2]
y
ródło [6]
Szybkość korozji wywołanej prądami błądzącymi różnych metali
Korozja - stan powierzchni konstrukcji
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 14 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 17
PROCES KOROZJI PROCES KOROZJI
KOROZJA CHEMICZNA - korozja metali w suchych gazach lub
Korozja  rozwiÄ…zania konstrukcyjne
nieelektrolitach. Jest ona wynikiem reakcji chemicznej (jednej lub kilku) na
granicy faz metal - środowisko agresywne. Najczęstszym przypadkiem jest
korozja gazowa, wywołana działaniem agresywnych gazów przy wysokiej
temperaturze. Przykładem korozji metali w nieelektrolitach jest działanie
niektórych substancji organicznych np. korozja stali w kwasach
brak spoiny obwodowej
tłuszczowych [11].
rozerwanie przekroju zamkniętego
Przykłady korozji chemicznej:
- tworzenie się warstewki zgorzeliny (tlenków żelaza) na wyrobach
walcowanych na gorÄ…co,
- korozja kominów stalowych,
- korozja zbiorników chemicznych.
08-12-22 15
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 15 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 18
PROCES KOROZJI PROCES KOROZJI
KOROZJA CHEMICZNA KOROZJA CHEMICZNA
y
ródło [12]
Naddatki korozyjne wg normy niemieckiej DIN 4133.
y
ródło [12]
Ubytki korozyjne ścianek kominów stalowych [mm/rok]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 19 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 22
PROCES KOROZJI OCHRONA ANTYKOROZYJNA
KOROZJA CHEMICZNA
Sposoby ograniczania procesów korozyjnych [1]:
Wg PN-93/B-03201 działanie korozji na kominy stalowe należy
- odpowiedni dobór składu chemicznego materiału konstrukcyjnego,
uwzględniać przez:
- racjonalne projektowanie,
- zmniejszenie grubości ścianek o prognozowane ubytki korozyjne,
- prawidłowe stosowanie powłok ochronnych,
a następnie sprawdzenie ich nośności
- właściwe wykonawstwo i eksploatacja.
- zmniejszenie wytrzymałości obliczeniowej stali przez zastosowanie
współczynnika określonego wzorem:
1
Ä…kor =
1+ 0,04Å"te Å" t
gdzie:
te - planowany czas użytkowania komina w latach,
t = 0,1Å" - ubytek korozyjny gruboÅ›ci Å›cianek w mm/rok
"S
i
i
"S powinna zawierać się w granicach od 0 do10.
i
i
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 20 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 23
PROCES KOROZJI OCHRONA ANTYKOROZYJNA
KOROZJA CHEMICZNA
Zalecenia konstrukcyjne [1]:
- ustawienie kształtowników uniemożliwiające gromadzenie się
cieczy (deszczu, kondensatu),
- wykonywanie w elementach otworów na odpływ cieczy,
- konstruowanie przekrojów zamkniętych, szczelnych,
- wykonywanie elementów umożliwiających swobodny opływ
powietrza i szybkie odparowania cieczy (najlepsze - przekroje
rurowe i skrzynkowe, najgorsze - kÄ…towniki i dwuteowniki
szerokostopowe),
- konstruowanie przekrojów o narożach i krawędziach zaokrąglonych,
- unikanie wklęśnięć i zagłębień w zespołach elementów, zwłaszcza
wpołączeniach,
y
ródło [12]
Stopnie zagrożenia korozyjnego Si wg PN-93/B-03201.
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 21 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 24
OCHRONA ANTYKOROZYJNA OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
Zalecenia konstrukcyjne [1]: Zalety powłok malarskich:
- duży wybór materiałów,
- stosowanie naddatków grubości elementów na korozję (kominy,
- różne metody aplikacji,
zbiorniki),
- proste metody aplikacji.
- unikanie połączeń spawanych montażowych (trudność
oczyszczenia powierzchni spawanych po scaleniu),
Wady powłok malarskich:
- projektowanie cokołów żelbetowych pod słupy stalowe o wysokości
- ograniczona trwałość (konieczność odnawiania)
min. 300 mm ponad poziomem posadzki lub utwardzenia.
Dobór powłok malarskich odbywa się na podstawie określenia
stopnia agresywności korozyjnej środowiska oraz ewentualnie
dodatkowych czynników mogących spowodować zmiany korozyjne.
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 25 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 28
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  STALE TRUDNORDZEWIEJACE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
KLASYFIKACJA AGRESYWNOÅšCI KOROZYJNEJ ÅšRODOWISK
W skład stali trudnordzewiejącej wchodzą takie składniki stopowe
(wg PN-71/H-04651):
jak Cu, Cr, Ni, P, Mo. Na powierzchni stali po dłuższym czasie
oddziaływania atmosfery wytwarza się cienka warstwa produktów
Stopnie agresywności korozyjnej środowisk:
korozji, skutecznie hamujÄ…ca dalszy przebieg rdzewienia stali [5].
B - środowisko o bardzo łagodnym działaniu korozyjnym,
odpowiadające najlżejszym warunkom użytkowania,
L - środowisko o lekkim działaniu korozyjnym, odpowiadające
najlżejszym warunkom użytkowania,
U - środowisko o umiarkowanym działaniu korozyjnym,
odpowiadające średnim warunkom użytkowania,
C - środowisko o silnym działaniu korozyjnym, odpowiadające
ciężkim warunkom użytkowania,
y
ródło [6]
W - środowisko o bardzo silnym działaniu korozyjnym,
Stosuje się następujące gatunki stali: 10H, 10HA, 10HAV, 10 HAVP,
odpowiadające wyjątkowo ciężkim warunkom użytkowania,
10HNAP, 12 HIJA, 12 PJA, 12 HNAP.
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 26 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 29
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
Są najczęściej stosowanym sposobem ochrony antykorozyjnej
MAKROKLIMAT (wg PN-68/H-04650)
konstrukcji metalowych. Skuteczność powłoki malarskiej jako
ochrony antykorozyjnej zależy od [1]:
- składu chemicznego zestawu malarskiego, N - strefa o klimacie umiarkowanym na lądzie,
- liczby naniesionych warstw,
F - strefa o klimacie zimnym na lÄ…dzie,
- całkowitej grubości powłoki,
- przygotowania i oczyszczenia powierzchni do malowania. TH - strefa o klimacie tropikalnym wilgotnym na lÄ…dzie,
TA - strefa o klimacie tropikalnym suchym na lÄ…dzie,
Rodzaje powłok malarskich:
- olejowe, M - strefa o klimacie morskim umiarkowanym,
- poliestrowe,
- poliuretanowe,
- chlorokauczukowe,
- epoksydowe,
- silikonowe,
- bitumiczne,
- inne
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 27 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 30
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
NARAŻENIA MECHANICZNE POWA
OK LAKIEROWYCH
MIKROKLIMAT (wg PN-68/H-04650)
1 - przestrzeń otwarta,
2 - otwarte pomieszczenie zadaszone,
3 - pomieszczenie zamknięte,
4 - pomieszczenie klimatyzowane,
y
ródło [10]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 31 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 34
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
DODATKOWE CZYNNIKI KOROZYJNE
NARAŻENIA FIZYKO-CHEMICZNE POWA
OK LAKIEROWYCH
y
ródło [10]
y
ródło [9]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 32 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 35
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
NARAŻENIA BIOLOGICZNE POWA
OK LAKIEROWYCH
y
ródło [10]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 33 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 36
y
ródło [9]
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
NARAŻENIA TEMPERATUROWE POWA
OK LAKIEROWYCH
y
ródło [10]
y
ródło [4]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 37 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 40
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
Przykłady zestawów malarskich wg PN-EN-ISO 12944-5
C2 - słaba agresywność korozyjna środowiska
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 38 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 41
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE
Przykłady zestawów malarskich wg PN-EN-ISO 12944-5
C5 - bardzo silna agresywność korozyjna - przemysłowa
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 39 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 42
wg PN-EN-ISO 12944-2
Åšrodowiska atmosferyczne
Klasyfikacja środowiska korozyjnego
y
ródło [10]
y
ródło [4]
y
ródło [4]
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI METALOWE
Rodzaje powłok metalowych:
- cynkowe - Zn (> 419oC),
- aluminiowe - Al (> 660oC).
Metody aplikacji powłok metalowych:
- zanurzeniowa (ogniowa),
- natryskowa,
- galwaniczna.
y
ródło [4] y
ródło [6]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 43 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 46
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI METALOWE
Zalety powłok metalowych:
FOTOGRAFICZNE WZORCE STOPNI CZYSTOÅšCI
POWIERZCHNI DO MALOWANIA
- metoda zanurzeniowa - duża trwałość,
- metoda zanurzeniowa - może być stosowana samodzielnie,
- metoda natryskowa - doskonała warstwa podkładowa pod powłoki
malarskie,
- ochrona katodowa (niski potencjał elektrochemiczny powłoki).
Wady powłok metalowych:
- metoda zanurzeniowa - aplikacja tylko w specjalistycznych zakładach,
- metoda zanurzeniowa - wymiary elementów ograniczone wymiarami
wanien,
- metoda natryskowa - stosowana łącznie z powłokami malarskimi.
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 44 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 47
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI MALARSKIE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI METALOWE
Metody aplikacji powłok malarskich:
- malowanie pędzlem lub wałkiem,
- malowanie pistoletem pneumatycznym (powietrze pod ciśnieniem),
- malowania hydrodynamiczne (farba pod ciśnieniem),
- malowanie elektrodynamiczne (pole elektrostatyczne między
urzÄ…dzeniem, rozpylajÄ…cym i elementem malowanym).
y
ródło [6]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 45 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 48
y
ródło www.szczodrypiaskowanie.com.pl
DO MALOWANIA WG PN-ISO 8501-1
OPIS STOPNI CZYSTOÅšCI POWIERZCHNI
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI METALOWE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI METALOWE
y
ródło [7]
y
ródło [3] y
ródło [7]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 49 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 52
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI METALOWE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  OCHRONA KATODOWA
Stosuje się w przypadku konstrukcji, dla których inne metody nie są
możliwe do zastosowania (rurociągi, zbiorniki podziemne,
konstrukcje off-shore).
Zasada działania:
KonstrukcjÄ™ poddaje siÄ™ polaryzacji katodowej za pomocÄ… protektora
lub zewnętrznego z
ródła prądu. Jeżeli potencjał chronionej
konstrukcji osiągnie lub nieco przewyższy wartość potencjału
najbardziej elektroujemnych anod na korodujÄ…cej powierzchni
metalu, to mikroanody, których istnienie wywołuje korozję metalu,
stają się katodami. W takich warunkach na całej powierzchni
chronionej konstrukcji przebiegajÄ… procesy katodowe (redukcja tlenu)
[3].
y
ródło [7]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 50 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 53
OCHRONA ANTYKOROZYJNA  POWA
OKI METALOWE OCHRONA ANTYKOROZYJNA  OCHRONA KATODOWA
Stosuje siÄ™:
- protektory (rozpuszczalne anody np. stopy MgAl6Zn3, ZnAlCd),
- stacje katodowe (nierozpuszczalna anoda + dodatkowe z
ródło prądu
przesunięcie potencjału chronionej konstrukcji w zakres
odpowiadajÄ…cy ochronie katodowej).
y
ródło [7]
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 51 08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 54
BIBLIOGRAFIA
1. J. Żmuda  Podstawy projektowania konstrukcji metalowych Wydawnictwo Arkady,
Warszawa 1997
2. W. Jankowiak  Konstrukcje metalowe Wydawnictwo PWN, Warszawa-Poznań 1983
3. J. Ziółko  Utrzymanie i modernizacja konstrukcji stalowych Wydawnictwo Arkady,
Warszawa 1991
4. J. Bródka, M. Broniewicz  Projektowanie konstrukcji stalowych zgodnie z Eurokodem
3-1-1 wraz z przykładami obliczeń , Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Białystok
2001
5. M. A
ubiński, A. Filipowicz, W. Żółtowski  Konstrukcje metalowe. Część I Wydawnictwo
Arkady, Warszawa 2006
6. Materiały edukacyjne ESDEP
7. Materiały informacyjne  Mostostal Siedlce S.A.
8. PN-68/H-04650
9. PN-71/H-04651
10. PN-71/H-04653
11. Praca zbiorowa  Encyklopedia techniki. Metalurgia Wydawnictwo ÅšlÄ…sk, Katowice
1978
12. M. A
ubiński, W. Żółtowski  Konstrukcje metalowe. Część II Wydawnictwo Arkady,
Warszawa 2007
08-12-22 Konstrukcje metalowe - Wykład 23 55