Korozja: rodzaje, przyczyny i strategie zapobiegania

Friday, March 6, 2020 by Parker Poland Team

Corroding pipes

Zarządzanie korozją i zapobieganie jej powstawaniu to kluczowe zagadnienie w wielu środowiskach przemysłowych. Pozostawiona sama sobie, korozja stanowi duże zagrożenie dla infrastruktury, bezpieczeństwa i działalności biznesowej, często przynosząc wręcz katastrofalne skutki. Uderza również w wyniki finansowe. Według badania przeprowadzonego przez NACE International roczne straty z tytułu korozji szacuje się na 2,5 biliona USD.
Na szczęście konstruktorzy mają teraz do dyspozycji znacznie więcej narzędzi niż kiedyś. Dokładniejsze informacje o rodzajach i przyczynach korozji, nowocześniejsze materiały oraz wypracowane najlepsze praktyki istotnie pomagają zapobiegać i ograniczać degradację metali.

Informacje w tym wpisie stanowią podsumowanie niedawnego opracowania firmy Parker poświęconego walce z korozją.

Definicje korozji

Nie sposób przecenić rozmiaru problemu korozji — procesu, w którym infrastruktura, produkty i części mogą ulec degradacji w wyniku reakcji chemicznej lub elektrochemicznej z otoczeniem.

Główne rodzaje korozji

Obecnie w środowiskach przemysłowych najczęściej spotyka się sześć typów korozji:
•   Korozja galwaniczna, w której dwa materiały o różnej charakterystyce elektrochemicznej (np. stal i mosiądz) stykają się w otoczeniu sprzyjającym korozji, wskutek czego materiał mniej odporny koroduje.
•   Korozja wżerowa następuje wtedy, gdy głębokie, wąskie otwory szybko postępują do wewnątrz, ale reszta metalu na powierzchni pozostaje nienaruszona. Zjawisko występuje zazwyczaj w materiałach podlegających samopasywacji, takich jak stal nierdzewna czy stopy aluminium.
•   Korozja ogólna rozwija się w stałym tempie, pozostawiając równomierny osad na powierzchni odsłoniętego metalu.
•   Korozja szczelinowa występuje w sytuacjach, gdy nieruchoma ciecz gromadzi się miejscowo w niewielkich szczelinach, na przykład w kieszeniach lub narożnikach.
•   Korozja międzykrystaliczna występuje na lub w pobliżu ziarnistej struktury stopu, powodując punktowe uszkodzenia.
•   Korozja naprężeniowa następuje w sytuacji, gdy materiał jest poddany ciągłym lub zmieniającym się naprężeniom w środowisku korozyjnym, co prowadzi do pęknięć.

Co powoduje korozję?

Przyczyny korozji są złożone i różnią się w zależności od gałęzi przemysłu. Poniżej wymieniono przykłady typowe dla wybranych branż:
•   W budownictwie korozja często jest efektem wystawienia metalu na działanie warunków atmosferycznych i skrajnych temperatur.
•   W górnictwie podziemnym powszechnie występuje zakwaszenie wód (często kwasami solnym i siarkowym), czemu dodatkowo towarzyszą wysoka wilgotność i temperatura.
•   W leśnictwie korozja często występuje przy pracach w odległym terenie, gdzie sprzęt jest parkowany na trawie lub odsłoniętej ziemi, czyli podłożach, które nocą wchłaniają ogromne ilości wilgoci. Owa wilgoć powoduje korodowanie mechanizmów i podzespołów maszyn.
Tempo i zasięg rozwijania się korozji zależą też od warunków otoczenia. Jeżeli w powietrzu występuje para wodna, może się skroplić, powodując reakcje znacznie przyspieszające korozję metali w porównaniu do korozji w suchym otoczeniu.
Środowisko sprzyjające korozji często ma jedną z następujących cech:
•   Wilgotność.
•   Skrajne temperatury.
•   Wilgoć powierzchniowa.
•   Cząstki stałe unoszące się w powietrzu.
•   Sól.
•   Smary przemysłowe.

Zapobieganie korozji i postępowanie w razie jej wystąpienia

Inżynierowie mogą stosować szereg technik w celu ograniczenia lub zapobiegania korozji. Techniki te, omówione dokładniej w opracowaniu poświęconym walce z korozją, to między innymi:
•   Dobór materiałów — wybór materiałów odpowiednich do zadania i środowiska ma kluczowe znaczenie. O ile w środowisku agresywnym każdy metal może korodować, zachowanie stopów może się radykalnie różnić. Bardzo ważne jest znalezienie odpowiedniego kompromisu między wytrzymałością na rozciąganie a odpornością na wysokie temperatury, substancje chemiczne i korozję.
•   Kompatybilność materiałów — projektując produkty, inżynierowie muszą brać pod uwagę kwestię stykania się potencjalnie niekompatybilnych materiałów. Na przykład w połączeniach miedzi ze stalą nierdzewną czy spiżu ze stalą może dochodzić do korozji galwanicznej. Dlatego należy starać się wybierać kompatybilne metale i stopy albo stosować izolacje zapobiegające powstawaniu kanałów, przez które może płynąć prąd.
•   Powłoki ochronne — niektóre metale, takie jak stal, żelazo i aluminium, można dla ochrony pokrywać powłokami antykorozyjnymi. Przy wyborze optymalnego metalu i rodzaju powłoki należy dokładnie przeanalizować aspekty wytrzymałości, trwałości, tarcia, momentów obrotowych i odporności na korozję w konkretnym zastosowaniu.
•   Badania korozyjne — kontrolowane testy mogą symulować szereg środowisk korozyjnych, takich jak rozpylanie wody morskiej, mgła solna, suszenie i wilgotność. Zazwyczaj takie badania wykonuje się według bardzo precyzyjnych specyfikacji, na przykład w celu odtworzenia wahań pogody wraz ze zmianą pór roku.
•   Zarządzanie korozją — skuteczny system zarządzania korozją może pomóc przedsiębiorstwom eliminować lub łagodzić wiele zagrożeń. Monitorowanie stanu i prowadzenie dzienników zdarzeń pomoże budować wiedzę o praktykach w zakresie przeciwdziałania korozji, a wymiana informacji między wydziałami ujawni potencjalne związki między wydatkami, jakością procesów utrzymania i okresem eksploatacji sprzętu.