A korrózió elleni védekezés lehetőségei.

1. A korrózió elleni védekezés lehetőségei. Soha nincs eléggé korán, hogy már késő ne legyen!

2. A passzív (bevonatos) védelem eszközei és módszerei. Szervetlen, fémes bevonatok • galvánbevonatok, • tűzi úton felvitt bevonatok stb. • szervetlen, nemfémes bevonatok • foszfát-, kromát-, zománc-, kermet- stb. Szerves bevonatok • festék-, lakkbevonatok; • műanyagok, gumiféleségek; • zsírok, olajok; • bitumen, kátrányalapú bevonatok stb.

3. A védelem hatásmódja szempontjából1 Tökéletesen záró bevonatok • zománcbevonatok; • kerámiabélések; • cementbevonatok; • gumiburkolatok; • műanyag burkolatok A tökéletesen záró bevonatokvédőhatása azon alapszik, hogy a korróziót okozó támadó anyagot tökéletesen távol tartják a fém felületétől. Ha a bevonat sérülése folytán a támadó oldat a réteg alá hatol, akkor a korrózió a bevonat alatt folytatódik és rövid időn belül a bevonat leválik a fém felszínéről, tönkremegy.

4. A védelem hatásmódja szempontjából2 Nem tökéletesen záró bevonatok • kémiai és elektrokémiai felületkezeléssel előállított bevonatok (foszfát, eloxál stb.); • festékek; • lakkok; • olajok; • Zsírok A nem tökéletesen záró bevonatokrendszerint pórusosak. Védőhatásuk elsősorban a réteg anyagának kémiai ellenállásán alapszik, azonban nagymértékben befolyásolja a porozitás, a tapadó-képesség stb.

5. Fémbevonatok, kombinált bevonatok: • hengerelt (plattírozott); • termikus eljárással készölt (tűzi, szórt, diffúziós stb.) • Galvánbevonatok • galván- vagy tűzifémbevonat + festék; • szórt fémbevonat + műanyag telítés; • alapfestés + műanyag bandázs stb.

6. Abevonatok problémái: • A természetes vagy mesterséges pórusos védőbevonatok el-lenállóképessége, ill. védőhatása nagymértékben fokozható, ha a pórusokat telítjük, impregnáljuk (pl. zsírokkal, olajokkal stb.). • A fémbevonatok átmenetet alkotnak a tökéletesen záró és a pórusos védőrétegek között. • Tekintve, hogy a fémbevonatoknál két különböző fém érintkezik, a bevonat pórusaiban vagy hibahelyeinél nedvesség jelenlétében helyi elemek keletkezésére nyílik lehetőség. • A vasnál nemesebb potenciálú fémek (nikkel, króm, réz stb.) nagyobb korrózióállóságúak ugyan mint a vas, de ha megsérülnek, katódként fognak viselkedni az alapfémmel szemben, és így annak rozsdásodását meggyorsítják. • A vasnál kevésbé nemes potenciálú fémek (cink stb.) a vassal szemben anódként fognak viselkedni. Ha tehát megsérülnek, a hibahelyeknél a vas helyett a bevonat korróziója gyorsul meg. A cink ilyen katódos védelemszerű „távhatás"-a (Fernschutzwirkung) kb. 0,4 mm. (Azonban a hőmérséklet emelkedésének következtében pl. a polaritás megváltozik, és a vas lesz az anód!)

7. A bevonatok. Általános elvárások • A kombinált bevonatrendszereka nagy védőhatású és hosszú élettartamú eljárások közé tartoznak. Különösen olyan területen jelentősek, ahol a rendszeres karbantartás nehézségekbe ütközik, vagy költséges. (Távvezetékek, szabadba telepített üzemi berendezések, nagy tereptárgyak stb.) • Itt kell megemlékeznünk a bevonó eljárások előtt alkalmazott felületelőkésítésről és előkezelésről. A felület-előkészítéskörébe tartozik a zsírtalanítás és oxideltávolítás (pácolás, homok / szárazjég szórás stb.). A felület előkezeléspedig rendszerint passzíváló hatású eljárásokat jelent, mint foszfátozás, kromátozás stb.

8. A ma használatos bevonatrendszerek sem mindig hibátlanok: Tekintsük át röviden a műanyagok korróziós tulajdonságait. • Kémiai korrózióról akkor beszélünk, ha valamilyen vegyszer hatására kémiai átalakulás következik be a műanyagban. Ilyen pl. a vízben oldhatatlan polivinilacetátnak elszappanosodása erős savak vagy lúgok hatására és vízben oldható polivinilalkohollá alakulása. Kémiai hatásra maguk a szénláncok is megrövidülnek, ez a körülmény jelentősen hat a mechanikai tulajdonságokra. Ilyen pl. a polietilén elroncsolódása oxidáló savak hatására. Az egyes műanyagok vegyszerállóságára nincsenek általános szabályok. Az azonban megjegyezhető, hogy minél nagyobb a műanyagok relatív molekulatömege és térhálóssága, annál inkább ellenállnak a kémiai hatásoknak. Az olefinláncot, kettős kötéseket tartalmazó műanyagok oxidációs hatásra érzékenyek. Az észter-, éter-, és peptid-kötések lúgok hatására elszappanosodnak. • Valamely műanyagfajta adott közeggel szembeni korrózióállósága csak egyedi vizsgálattal dönthető el. A szakirodalomban található vegyszerállósági táblázatok is csak tájékoztató jellegűek akkor, ha két vagy több vegyszer együttes hatásáról van szó.

9. A műanyagok hosszú távú viselkedése nem mindig ismert: A műanyagok esetén, a kémiai korrózión kívül figyelembe kell még venni a duzzadást (a közeggel az anyagba hatolását), a sugárkorróziót (pl. a napfény és egyéb elektromágneses sugárzások roncsoló, kötést felszakító hatását), a termikus korróziót (a hő hatására bekövetkező bomlást), a feszültségkorróziót (a feszültség és a korróziós közeg együttes káros hatását), és a biológiai korróziót (egyes mikroorganizmusok hatását). A fémek korrózióvédelme szempontjából elsősorban a műanyag bevonatok a fontosak számunkra. Műanyag bevonatokkészítésére a következő módszerek használatosak: • Bevonatkészítés oldatból. A festékek és lakkok felhordásához hasonló. A műanyagot oldatban viszik fel a felületre, majd az oldószert elpárolog­tatják. • Bevonatkészítés diszperzióból. A műanyagot vízben finoman eloszlatott formában (diszperzióban) hordják fel. • Bevonás olvasztásos módszerrel. A műanyag olvadékát hordják fel lángszórással, de főleg ráolvasztással. Az utóbbi módszer szerinta mű-anyag olvadáspontja fölé hevített fémet műanyagporral hozzákérintkezésbe.

10. A rétegek felviteli lehetőségei: • Bevonás plasztiszólokkal és organoszólokkal. A műanyagnak megfelelő lágyítóval készült pasztaszerű diszperzióját hordják fel a felületre, majd melegítéssel alakítják ki a bevonatot. • Bevonás kémiai szilárdítással. Ezek a bevonatok olyan hőre keményedő műanyagokból készülhetnek, amelyekben a katalizátor hozzáadására bekövetkező térhálósodáskor nincsen anyagveszteség (kondenzációs veszteség). Ezeket az ún. öntőgyantákat folyékony állapotban hordják fel (pl. kenéssel, szórással) és a keményedés már a fémfelületen megy végbe. Ide tar­toznak: pl. a poliészter és az epoxigyanta bevonatok. • Fólia- és lemezbevonatok. Leginkább csövekre alkalmazzák őket és a műanyag lemezt vagy fóliát ragasztóanyag felhasználásával, tekercseléssel viszik fel a felületre. A fólia, ill. lemez már gyárilag el lehet látva ragasztó-réteggel. Bonyolult alakú tárgyakra a felvitelt vákuum segítségével is végezhetik. • Itt emlékezünk meg a gumibevonatokról is, amelyeket közvetlenül a fémre vulkanizálnak, vagy ragasztóanyaggal visznek fel.

11. Polietilén zsugor anyagok: • Ívek, hegesztési varratok passzív védelme • A termikus rázsugorítás jó villamos ellenállást biztosít. • Előreszigetelt csöveknél azonos minőség mint a vonali szigetelés.

12. Külső és belső védelemmel ellátott acélcső • Belső védelem: Gyárilag felhordott betonréteg • Külső védelem: extrúdált polietilén bevonat

13. Gömbgrafitos PE védett vezeték • Könnyű szerelhetőség • Hosszú élettartam • Kóboráramra érzékeny • Ha húzás biztosra építik, célszerű aktív védelemmel is ellátni! 80 - 800 mm-ig

14. A csőszigetelések történelmi sora Kőszénkátrány: a kőszenek szárazlepárlásának (kigázosítás, pirolízis) cseppfolyós terméke, amelynek legfontosabb összetevői a fenol homológjai, a különféle szerves kén- és nitrogénvegyületek, továbbá a szénhidrogének, elsősorban a sokgyűrűs aromás szénhidrogének. Minősége eltér feketekőszén és barna­kőszén esetén, de a szénvegyületek éghetősége, az egyes aromások rákkeltő hatása miatt mindegyik kátrányfajta veszélyes anyag. A szén kémiai feldolgozásának elterjedtsége miatt a kőszénkátrány, illetve az ennek előállításával és feldolgozásával kapcsolatos tevékenység gyakori környezetszennyezési forrás. A fakátrányt évezredek óta használták szigetelésre.

15. Bitumen (papír, juta, üvegszál erősítéssel): A bitumen szigetelés sokáig elterjedt ill. egyedüli módszer volt. Mai napig használják sok területen, azonban csövek esetében sok a rossz tapasztalat. • Erősítették papírral, kenderrel jutával • Az utolsó időszakban üvegtextillel. • Ma már nem használják, elsősorban az öregedése, ill. a mikrobiológiai érzékenysége miatt. Korrózióvédelmi előnye volt a nagyobb felületű hiba, amely kisebb korróziósebességet eredményezett!

16. Egyéb szigetelő műanyagok: • PVC fóliák (Hungikor): elterjedten használt fóliás szigetelőanyag. A tapasztalatok alapján azonban hosszútávon nem vált be. A fólia a ftalát-kidiffundálás miatt felkeményedik, és így törékennyé válik. Másik gond a víz bediffundálása, amely lerontja a villamos ellenállását. • PE fóliák: általánosan és elterjedten használtak: ma már szinte csak a zsugorodó kivitelűeket építenek be. Vigyázni kell a hőkezelési technológiára, hajlamos az elszenesedésre! • Extrúdált PE: Gyárilag szigetelt csöveken található. Korróziós szempontból, ha ép, a ma ismert legjobb megoldás. Hátránya: a kisméretű hibahelyeken nagy lesz a korróziósebesség, továbbá különlegesen érzékenyek a váltóáramú és az egyenáramú korróziós hatsokra!

17. Az aktív elektrokémiai védelem eszközei: katódos védelem, kóboráramok elleni védelem, inhibitoros védelem. • Katódos védelem: belső áramforrású védelem, külső áramforrású védelem • DC kóboráramok elleni védelem: forrásfüggő és forrás független, • AC kóboráramok elleni védelem: a levezetés lehetőségei. • Az inhibitorok

18. Az aktív elektrokémiai védelem elvi lehetősége • A magyarázat az un. „Purbaix” diagramban található meg • Ezeket termodinamikai számításokkal határozzák meg, így csak a korrózió lehetőségét, vagy lehetetlenségét határozzák meg,, de nem szólnak a lehetséges korróziósebességekről. • A diagramok csak tiszta fémekre vonatkoznak, így nagyobb mennyiségű ötvözőt tartalmazó fémek viselkedését nem lehet általuk elbírálni. • A passzivitás tartományában nem okvetlenül alakul ki védőfilm a felületen, ill. a már meglévő védőfilmeken is alakulhatnak ki olyan időbeli átalakulások, amelyeknek következtében a védőhatás megszűnik. • A diagramok elkészítése során figyelembe vett egyes reakciók következtében H+ ill. OH- ionok keletkeznek vagy tűnnek el. Ezáltal a fém felületén a pH helyileg és időlegesen eltérhet a fémtől távolabbi oldatban uralkodó pH-hoz képest.

19. A katódos polarizáció

20. A belső áramforrású katódos védelem felépítése Az anód lehet: magnézium, cink, alumínium • Korlátozott terhelhetőség • Rövid élettartam (önkorrózió + a védelemből származó fogyás) • Csak megfelelő környezetben (Ro < 50 Ohm.m) alkalmazható

21. Autonóm anódos védelem hibája • A nem megfelelően kiválasztott anódanyag nem működik! • Felesleges költségek, mert hatástalan! • Bizalomvesztés a felhasználónál!

22. Magnézium anódok

23. Külső áramforrású katódos védelem • Bárhol alkalmazható • A külső áramforrás sokféle lehet • Az anódok alakja, anyaga lehetővé teszi az alkalmazkodást a környezethez. • A védelembe be nem vont szerkezetekre veszélyes lehet!

24. Az anódok fajtái Kiépítés szerint: • Mélyanódok • Középmély-anódok • Felszíni anódok • Osztott anódok • Lineáris anódok Anyagát tekintve: • Acélanódok • Grafitanódok • Ferroszilícium anódok • Titán és niób anódok • Nem fémes anódok (vezető polimer és gumi)

25. Elvárások az anódtól: • Szétterjedési ellenállás • Stabilitás (elektro-ozmózis) • Hosszú élettartam (tömegveszteség) • Egyenletes polarizálás • A környezet minimális veszélyeztetése • Gazdaságos építhetőség. • Az anódágy (backfill) szerepe.

26. Anódok:

27. Egyenáramú kóboráramok elleni védelem Forrásfüggő védelem: • Csak negatív sínbetáplálású villamosnál alkalmazható • A csőáram kilépés helyét kötik össze a sínnel egy diódán keresztül (visszacsapó szelep!): drenázs védelem • A csőáram kilépés helyét kötik össze, de egy további egyenirányító katódos védelmet is biztosít: szutirázs védelem (a sín az anód ebben az esetben) • Katódos befolyásnál a védelembe történő bekötés a megoldás, legalább a nulla kiegyenlítő áram szintjéig. Forrás független védelem: • Nem függ az alkalmazás a kóboráram forrásától • Csökkenteni lehet a vezetékre jutó rászórást. • A védelemhez olyan automata, potenciálvezérelt katódállomást alkalmaznak, amely kiegyenlíti a maradék szórás veszélyeztető hatását. • A rendszer a kóboráramtér változásaitól függetlenül marad üzemképes és hatékony. • Nem okoz szekunder-tercier kóboráramtereket.

28. A kóboráram visszavezetés elve Csak sugaras táplás mellett igaz! Drenázs, szutirázs • Alkalmazása esetén megnő a csőben folyó áram, ill. több áram lép ki a talajba! • Miután a sínhálózat folytonos, szekunder, tercier áramok is keletkeznek • Csak akkor telepíthető, ha a korrelációs tényező a kötés helyén negatív, és 1-hez közeli értékű • A sín jellemző valószínűségű potenciálja negatív, a csőé pozitív!

29. Váltóáramú kóboráramok elleni védelem • Szerelvényszekrényben rövidre zárva, a földelő elem horganyzott • A földelő elem és a cső közé egy KIRK cella kerül. • A földelő elem és a cella közé szilárdtest elemek kerülnek.

30. A „Kirk” polarizációs cella • A váltóáramra nagy ellenállás, az egyenáramra majdnem rövidzár • 1,1 V egy cella határfeszültsége • Tömény kálilúggal van feltöltve • Villámcsapás lökőáramát kibírja. 5 A 50 A 25 A

31. Inhibitoros védelem A korróziógátló inhibitorok olyan anyagok, amelyeket kis mennyiségben adva a támadó közeghez, a korrózió sebességét gyakorlatilag jelentéktelen értékre csökkentik. A szakirodalom némely területén korróziógátló inhibitornak tekintik az egyes ötvözőelemeket is, mert inhibitálják a korróziós szempontból veszélyes kristályszerkezet kialakulását a védendő fém szerkezetében. Az inhibitorokat hatásmódjuk szempontjából feloszthatjuk a következő csoportokra: • anódos, • katódos, • adszorptív inhibitorok.

32. Inhibitorok 2 • Az anódos inhibitorok a fémoldódás anódos részfolyamatát tehát a fémionok keletkezését - gátolják. Ilyenek a kromátok, nitritek és általában a passzívátorok. • A katódos inhibitorok a katódos hidrogénleválást gátolják, vagy az elektron felvételt oxigén által (O2 + 2 H2O + 4e--> 4 OH- reakció alapján). Ilyenek a hidrogén-túlfeszültséget növelő szerves vagy szervetlen vegyületek (pl. nikotinsav, arzéntrioxid stb.). • Az adszorptiv inhibitorokolyan nagy molekulájú szerves vegyületek, amelyek poláros jellegük miatt, vagy mellékvegyérték kötések révén, a fém felületén védő hártyát alakítanak ki. Ilyenek, pl. a 16-18 szénatom számú alifás aminek, a nitrogéntartalmú gyűrűs vegyületek legtöbbje, szerves kén- és nitrogéntartalmú vegyületek stb. • Gyakran inhibitornak tekintenek olyan adalékanyagokat is, amelyek tulajdonképpen nem az inhibitor hatásmechanizmusainak egyike alapján gátolják a korróziót, hanem pl. a pH eltolásával, vagy a korrózív szennyezések megkötése révén fejtik ki hatásukat. (Pl. a hűtőlevekhez adagolt nátriumkarbonát, vagy a kazán tápvízhez adagolt hidrazin)

33. A korrózió elleni védekezés a vízi-közműveknél Hacsak csoda nem történik… LOST TIME "SAP"BOY'S

34. A korróziós folyamatok károkozása: gazdasági, politikai aspektusok, a védekezés gazdasági problémái. • A látható és a takart korróziós folyamatok (Pató Pál effektus és a „ha nem tudom letagadom” kór) • A közvetlen és a közvetett gazdasági károk • A haváriák és a politika • A védekezés problémái az „SAP” szemlélet miatt.

35. A látható és a takart korróziós folyamatok (Pató Pál effektus és a „ha nem tudom letagadom” kór) • Az atmoszférikus korrózió látható de pusztán esztétikumként kezeltsége jellemzően elkövetett hiba! • Az elmaradt vagy csak tessék-lássék felújítások problémái • A takart szerkezetek állapotának megismerhetősége. A megismerés gazdasági kérdései: diagnosztikai költségek, rekonstrukciós költségek • A rekonstrukciós költségek és a havária költségek „eltűrése”. • A közvetett és közvetlen károk és azok viselése.

36. A korróziós károk politikai aspektusai (havária tűrőképesség) • A sajtó szerepe, és a lakosság hozzáállása. • A helyi és a nagypolitika reagálása a hangulatromlás miatt. (egyéni, sérelmi, hatalmi) • A komfortérzet megszűnése és a vezetéktulajdonos/üzemeltető reagálása. (Bőrpapír gyártás)

37. A védekezés gazdasági problémái. • A védekezésre előre tervezni-jóváhagyatni kell kereteket. • A védekezésre költött összegek eredménye (ha jól ruháztak be): nem történik semmi. • A védekezési beruházások hosszú távúak! (A korróziós „bróker” lehetséges szerepe) • Csak „események” tudják kiváltani a korrózióvédelemmel történő, legalább időleges foglalkozást.

38. Delhi (India): a korrózió kudarca 1500 év sem ártott neki!