METALLITEOLLISUUDEN PINTAKÄSITTELYN PERUSTEET - KORROOSIO 25.9.2014 Juha Kilpinen Tekninen Palvelu 1
METALLIN KORROOSIO Metallin korroosiolla tarkoitetaan sen syöpymistä ympäristön kanssa tapahtuvissa kemiallisissa ja sähkökemiallisissa reaktioissa. Ruoste on raudan ja teräksen korroosion seurauksena muodostunut reaktiotuote. 2
KORROOSION EDELLYTYKSET KORROOSIOPARI ELI GALVAANINEN PAIKALLISPARI kahden eri metallin liitoskohta tai metalli, jossa rakenne-eroja SÄHKÖÄ JOHTAVA LIUOS ELI ELEKTROLYYTTI yleensä vesiliuos (esim. korkea ilman kosteus voi toimia elektrolyyttinä) Elektrolyytti 3
KORROOSIOPARI Korroosioparissa epäjalompi metalli tai metallinosa muodostaa anodin ja jalompi katodin. Korroosioreaktiossa anodi syöpyy ja katodi säilyy. Reaktion nopeuteen vaikuttavat anodin ja katodin (elektrodien) välinen potentiaali- eli jännite-ero ja pinta-alojen suhde sekä ympäristöolosuhteet. 4
Erot kappaleen eri osien potentiaaleissa johtuvat esimerkiksi metallin rakenteen epähomogeenisuudesta upotuksessa syntyneen pintakalvon rikkoutumisesta hankauksien, virtauksen tms. vaikutuksesta vedenalaiseen pintaan saostuneista vieraista aineista rakenteen valmistukseen tai käyttöön liittyvistä jännitystiloista pinnan happikonsentraatioeroista ulkopuolisesta virtalähteestä 5
GALVAANINEN JÄNNITESARJA Platina +2,36 V Katodinen (jalompi) Kulta Grafiitti Titaani (passiivinen) Hopea Nikkeli (passiivinen) Kromi (passiivinen) Aisi 316 (passiivinen) +1,68 V +1,28 V +0,96 V +0,79 V +0,25 V +0,23 V +0,10 V Aisi 304 (passiivinen) +0,05 V Pronssi, kupari -0,10 V Messinki -0,12 V Lyijy -0,12 V Tina -0,14 V Nikkeli (aktiivinen) -0,26 V Kadmium -0,40 V Titaani (aktiivinen) -0,42 V Aisi 316 (aktiivinen) -0,44 V Aisi 304 (aktiivinen) -0,44 V Rauta, hiiliteräkset -0,44 V Kromi (aktiivinen) -0,71 V Sinkki -0,76 V Alumiini -1,66 V Magnesium -2,38 V Anodinen (epäjalompi) Metallien galvaaninen jännitesarja merivedessä +25 C:n lämpötilassa 6
KORROOSIONOPEUTEEN VAIKUTTAVIA TEKIJÖITÄ ILMASSA suhteellinen kosteus, märkänäoloaika, lämpötila, ilman epäpuhtaudet (kloridit, rikkidioksidi), pinnan asento VEDESSÄ liuenneet suolat, lämpötila, happipitoisuus, biologinen toiminta, virtausnopeudet MAASSA liuenneet suolat, ph (happamuus) 7
KEINOJA KORROOSION HALLINTAAN Valitaan korroosiota kestäviä materiaaleja rakenteeseen muutetaan ympäristöä käytetään eristettä rakennemateriaalin ja ympäristön välillä käytetään katodista suojausta ylimitoitetaan rakenne 8
MAALAUS KORROOSIONESTO- MENETELMÄNÄ KATODIREAKTION ESTÄMINEN estetään veden ja hapen pääsy metallipinnalle tiiviillä maalikalvolla korroosionestopigmentointi ns. katodisilla inhibiiteillä, jotka muodostavat suojakerroksen katodialueelle -> elektronien kulku estyy ANODIREAKTION ESTÄMINEN estetään metalli-ionien liukeneminen anodilla muodostamalla suojakerros esim. korroosionestopigmentoinnilla tai katodisella suojauksella katodinen suojaus: maalin pigmentoinnissa käytetään suojattavaa metallia epäjalompaa metallipigmenttiä, esim. sinkkipölyä teräksen suojaukseen. SÄHKÖVIRRAN KULUN ESTÄMINEN riittävän suuren vastuksen aikaansaaminen korroosiopiiriin tiivis, hyvin kestävä maalikalvo estää ionien kulkeutumisen korroosioparin välillä (esim. epoksipinnoitteet) 9
MAALIKALVON SUOJAUSKYKYYN VAIKUTTAVAT veden ja vesihöyryn läpäisevyys hapen ja ionien läpäisevyys alustan puhtaus kiinnitarttuvuus myös kosteissa oloissa pinnoitteissa olevat inhibiitit ja korroosionesto-pigmentit mekaanisen ja kemiallisen rasituksen sekä lämmön kesto 10
KORROOSIONESTOPIGMENTIT KATODISESTI SUOJAAVAT sinkkipöly PASSIVOIVAT sinkkifosfaatti bariummetaboraatti sinkkimolybdaatti lyijymönjä (ei enää käytössä) sinkkikromaatti (ei enää käytössä) 11
TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Huomioitava koko pintakäsiteltävä rakenne ja sen eri vaiheet valmistuksen ja käytön aikana. Maalattavat pinnat tehdään mahdollisimman sileiksi välttäen teräviä kulmia. Rakenne sijoitetaan niin, että se voidaan pitää puhtaana ja kuivana. Rakenteiden suunnittelussa tulisi huomioida rakenteiden korroosiotekniset ominaisuudet luoksepäästävyys liitokset Terästyön esikäsittelyn laatuaste Suojamaaliyhdistelmän valintaan vaikuttavat tekijät 12
TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Standardissa SFS-EN ISO 12944-3 annetaan ohjeita teräsrakenteen suunnittelijalle pintakäsittelyn huomioimiseksi rakenteen suunnittelussa. Huono Parempi Ohjeita luoksepäästävyydestä, liitoksista, kulmien pyöristyksistä, likaa ja kosteutta keräävien rakenteiden välttämisestä, varastoinnista, kuljetuksista. Pölykeräytymiä Esimerkkejä vettä, kosteutta ja likaa keräävistä rakenteista sekä siitä, miten samat rakenteet voidaan muotoilla korroosionestoteknisesti paremmiksi. 13
TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU 14
TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU 15
TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU a luoksepäästävyys a h h Maalattavan teräsrakenteen jokaisen pinnan tulee sijaita siten, että se voidaan esikäsitellä, maalata ja huoltaa. Maalattavan pinnan edessä tulee olla riittävästi tilaa esikäsittely- ja maalauslaitteille. a h a = Lohkojen tai lohkon viereisen pinnan välinen minimietäisyys (mm). h = Maksimietäisyys (mm), joka on työntekijän saavutettavissa kapeassa tilassa. 16
TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Toiminta Työkalun Työkalun ja alustan Työskentely pituus välinen etäisyys kulma (α), (D 2 ), mm (D1), mm astetta Raesuihku- 800 200..400 60..90 puhdistus Koneellinen puhdistus - neula- 250..350 0 30..90 pistolilla -hiertämällä/ 100..150 0 - hiomalla Puhdistus käsityökaluilla -harjaamalla/ 100 0 0..30 hakkurilla Maaliruiskutus 300 150..200 90 Maalin levitys - ruiskuttamalla 200..300 200..300 90 - siveltimellä 200 0 45..90 - telalla 200 0 10..90 α D 1 D 2 α = työkalun lävistäjän ja alustan välinen kulma D 1 = työkalun etäisyys alustasta D 2 = työkalun pituus 17
TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU - liitokset Hitsausliitokset suunnitellaan siten, että kappaleiden väliin ei jää rakoja, joita ei pysty maalaamaan. Katkohitsejä tulee välttää. Niittiliitos vaatii huolellisen vahvistusmaalauksen. Hitsausliitoksia tulisi välttää maalaustyön jälkeen - liitokset tulisi suunnitella siten, että maalaustyön jälkeen käytetään vain pulttiliitoksia. 18
SUOJAMAALIYHDISTELMÄN VALINTA Suojamaaliyhdistelmän valinnassa tulee huomioida rakenteen materiaali, käyttöaika ja ympäristön rasitusluokka suomaaliyhdistelmän käyttöikä, huomioiden esteettisyys ja huoltomaalausmahdollisuudet pintakäsittelyn paikka, olosuhteet ja kesto esikäsittely- ja maalausmenetelmä kuljetukset, varastointi, asennustapa ja -olosuhteet pintakäsittelykustannukset 19
KIITOS! 20