Kuinka materiaalien pitkäaikaiskestävyys todennetaan

Transkriptio

1 Kuinka materiaalien pitkäaikaiskestävyys todennetaan Sustainable Steel Construction seminaari Kauko Jyrkäs Laboratoriopäällikkö HAMK, Ohutlevykeskus

2 Johdanto Materiaalien pitkäaikaiskestävyyden selvittäminen todellisissa käyttöolosuhteissa vie useita vuosia ja tulokset saadaan liian myöhään. Korroosio ja materiaalien tuhoutuminen aiheuttaa merkittäviä kustannuksia. Tarvitaan kiihdytettyjä korroosio- ja olosuhdetestejä, jotta saadaan luotettavaa tietoa materiaalien kestävyydestä kohtuullisessa ajassa.

3 Tärkeimmät materiaalien pitkäaikaiskestävyyteen vaikuttavat tekijät Pitkäaikaiskestävyyteen vaikuttavat: Kosteus Auringon UV-säteily Lämpötila ja lämpötilan muutokset Ilman epäpuhtaudet Suolat (meriolosuhteet, tiesuolat) Rikkidioksidi (happosateet, teollisuusalueet) Typen oksidit (liikenne) jne. Kemikaalit

4 Korroosiotestit Kosteus ja ilman epäpuhtaudet, erityisesti suolat aiheuttavat ongelmia metallisille ja pinnoitetuille metallisille materiaaleille Korroosionkestävyyden testaamiseen on kehitetty lukuisia korroosiotestejä : Neutraali suolasumutesti (jatkuva sumutus 5 % NaCl-liuoksella 35 C lämpötilassa) Happamat suolasumutestit Proheesiotesti (1 h suolasumua, 1 h kuivausta) SFS-EN ISO , menetelmä B /VDA VDA Useita autonvalmistajien ja tutkimuslaitosten kehittämiä testejä jne. Korroosio-olosuhteet voivat aiheuttaa ruostumista ja orgaanisten pinnoitteiden rakkuloitumista ja irtoamista. Maalipinnoitteisiin tehdään yleensä keinotekoisia naarmuja, jotta nähdään mitä maalipinnoitteelle tapahtuu naarmun ympärillä. Suolasumu Suolasumu + kuivaus Suolasumu + eri lämpötilat ja eri kosteusolosuhteet Suolasumu + eri lämpötilat ja eri kosteusolosuhteet + kylmä

5 VDA (Verband der Automobileindustrie) Testisykli sisältää suolasumun, lämpötilan ja kosteuden muutosten sekä alhaisen lämpötilan -15 C.

6 Olosuhdetestit Kosteuden vaikutus: Testit olosuhdekammiossa (eri lämpötilat ja erilaiset suhteelliset kosteudet) Kondenssikosteustesti(QCT) UV-säteilyn, lämmön ja kosteuden vaikutus: Tehostettu UVA-säteily samalla aallonpituusalueella kuin auringonvalossa) Korotettu lämpötila Toistuva kosteusrasitus Kosteus voi aiheuttaa maalipinnoitteiden rakkuloitumista. UV-säteily voi aiheuttaa värin ja kiillonmuutoksia sekä orgaanisten materiaalien liituuntumista.

7 Olosuhdekammiotestit Lämpötilaa ja suhteellista kosteutta voidaan muuttaa: Lämpötila: -70 C C Suhteellinen kosteus: 10 % 98 %. Kosteus ja lämpötilavaihtelut voivat aiheuttaa materiaalien vahingoittumista. Kosteuden kondensoituminen metallipintoihin voi aiheuttaa korroosiota. Voidaan käyttää esim.: Liimaliitosten vanhentamiseen (liimojen testaus) Kuljetus- ja varastointiolosuhteiden simulointiin.

8 Kiihdytettyjen testien korrelaatio todellisten olosuhteiden kanssa Mikään kiihdytetty testi ei sisällä kaikkia rasitustekijöitä, joita esiintyy todellisissa rasitusolosuhteissa. On valittava testi, joka sisältää tärkeimmät rasitustekijät Kiihdytettyjen testien korrelaation todellisten ulkoolosuhteiden kanssa on usein aika huono. Testeillä ei saada vastausta kysymykseen: Kuinka monta vuotta ulkona tietty kiihdytetyn testin aika vastaa! Testeihin tarvitaan aina referenssinäytteet, joiden kestävyys tunnetaan. Tällöin voidaan turvallisesti sanoa onko uusi testattu materiaali parempi vai huonompi kuin vertailumateriaali.

9 Standardivaatimuksien täyttäminen: Jotkin standardit antavat vaatimuksia materiaalien kestävyydelle: ISO Antaa vaatimuksia teräksen päälle maalattujen maalipinnoitteiden kestävyydelle (kosteusrasitus ja suolasumutesti) Standardissa sinkkipinnoitteiden päälle maalatuille maaleille annetut vaatimukset ovat riittämättömiä (vain kosteustesti) EN Antaa vaatimuksia jauhemaalatuille tuotteille (keinotekoinen ja luonnollinen olosuhdetesti, kosteustesti, rikkidioksiditesti, neutraali- ja hapan suolasumu, laastinkestävyys, jne.) Norsok standard M-501 (Norjan polttoaineteollisuuden tarpeisiin) Testaus standardin ISO mukaisesti Yhdistetty olosuhde ja korroosiotesti. ISO 9227

10 Yhteenveto: Kiihdytetyt korroosio- ja olosuhdetestit eivät anna tarkkaa vastausta kysymykseen Kuinka pitkän aikaa tietty materiaali kestää tietyissä olosuhteissa. Testit ovat kuitenkin hyödyllisiä arvioitaessa uusien materiaalien kestävyyttä vanhoihin tunnettuihin samantyyppisiin materiaaleihin verrattuna. Standardit käyttävät testejä määrittäessään materiaalien kestävyyttä. Tarvittaisiin tutkimustyötä, jotta kiihdytetyt testien tulokset olisivat luotettavampia ja olisi käytössä kullekin materiaalityypillä soveltuvia kiihdytettyjä testejä. Jatkuva neutraali suolasumu ei varmasti ole paras ja luotettavin korroosiotestimenetelmä Puuttuu vaatimukset sinkkipinnoitteen päälle maalattujen tuotteiden kestävyyden arvioinnille. Tarvittaisiin muutoksia jauhemaalattujen pinnoitteiden testausvaatimuksiin.