Ochrona metali przed korozją – jak powstaje korozja?

W trakcie współpracy z naszymi klientami często spotykamy się z nietypowymi źródłami korozji. Jednak na podstawie zdobytych przez lata doświadczeń wiemy, że początek problemu zwykle sięga do producenta komponentów. To on odpowiada za procesy produkcyjne, przechowywanie oraz właściwe przygotowanie towaru do wysyłki. Właśnie dzięki tej wiedzy potrafimy wskazać najczęściej występujące przyczyny korozji.

Jednak zanim przejdziemy do bardziej szczegółowego omówienia tematu, wyjaśnimy pokrótce, czym właściwie jest korozja oraz jakie są jej rodzaje.

Czym jest korozja?

Korozja metali to proces ich stopniowego niszczenia na skutek oddziaływania chemicznego lub elektrochemicznego. Problem zwykle rozpoczyna się od drobnych zmian na zaatakowanej powierzchni. Dochodzi wówczas do uruchomienia procesów niszczących mikrostrukturę danego materiału, które finalnie prowadzą do jego rozpadu. Natomiast tempo ich postępowania, jest uzależnione od wielu czynników.

Rodzaje korozji

W przypadku metali wyróżnia się dwa główne rodzaje korozji:

• Chemiczną, która polega na chemicznym oddziaływaniu ośrodka na tworzywo m.in. kontaktu związków chemicznych metalu z pierwiastkami otoczenia (dochodzi do niej bez udziału wilgoci).
• Elektrochemiczną — najczęstszą, która wywoływana jest przepływem ładunków elektrycznych przez warstwę pomiędzy metalem a elektrolitem. Należy jednak podkreślić, że korozja jest procesem długotrwałym. Aby doszło do powstania problemu, zwykle potrzeba trzech składników: metalu, powietrza oraz wody. Pod wpływam ich działania, metal w pierwszej kolejności traci swój połysk, a następnie załamuje się jego struktura.

Ponadto, korozję metali można sklasyfikować także ze względu na rodzaj decydujących czynników środowiskowych. Wówczas można wymienić dodatkowo korozję atmosferyczną, wodną oraz glebową.

Przyczyny korozji (nie tylko korozji elektrochemicznej).

Tak jak wspomnieliśmy na początku artykułu, korozja może powstawać na skutek wielu przyczyn. Co więcej, często są one trudne do stwierdzenia. Na podstawie naszych doświadczeń opracowaliśmy mapę zmiennych, które mają wpływ na występowanie rdzy. Wśród nich możemy wyróżnić 6 przyczyn. Ochrona metali przed korozją bez uwzględnienia przynajmniej większości z tych czynników jest niekompletna. Firma, która podchodzi do tematu ochrony przed korozją odpowiedzialnie, musi przeprowadzić analizę ryzyka na całym wymienionym poniżej obszarze.

Obszary podzieliliśmy na:

• Czynniki ludzkie – powodowane przez człowieka, jego działalność i zaniedbania
• Czynniki środowiskowe – niezależne od nas (np. warunki atmosferyczne), oraz zależne (logistyka, składowanie itp.).
• Czynniki materiałowe- to, jakiego rodzaju materiałów używamy w procesie pakowania, logistyki i eksploatacji
• Metody i procedury kontroli

Czynniki ludzkie

W wyniku działań ludzkich korozja może powstać wskutek niewiedzy lub zaniedbań. Wśród najpowszechniejszych przyczyn można wymienić:

1. Brak świadomości na temat prawidłowych procedur. W punkcie tym można zawrzeć m.in. brak szkoleń dla pracowników, problemy z komunikacją w firmie czy nieświadomość występowania problemu.
2. Brak motywacji. Mowa tutaj o braku wiary w słuszność stosowanych rozwiązań oraz niedostrzeganiu korzyści wynikających z wdrożenia konkretnej metody;
3. Problemy w komunikacji. Pojawiają się w momencie, gdy nie wszystkie osoby mające wpływ na produkt zostały przeszkolone lub poinformowane o wymogu stosowania środków ostrożności;
4. Brak szkoleń z zakresu ochrony metali, lub prowadzenie ich w stopniu niewystarczającym. Co więcej, przyczyną powstawania rdzy może być niedostateczny czas poświęcony na edukację pracowników lub ich duża rotacja.
5. Brak mierzenia. Pomiary są kolejnym czynnikiem sprzyjającym rozwojowi rdzy. Choć brzmi to dość ogólnie, ma ścisły związek z brakiem edukacji oraz zaniedbaniami, a mianowicie:
6. Niemożność identyfikacji przyczyn korozji. Sytuacja, w której ochrona przed korozją zawodzi, a inżynierowie i technolodzy nie są w stanie do końca wskazać źródeł jej powstania. Często sprawę utrudnia fakt, że korozja nie jest widoczna lub gdy nie da się ustalić jednoznacznie, źródła i początku procesu korodowania. W takim przypadku warto zasięgnąć porady doświadczonego inżyniera, który zmapuje procesy i będzie w stanie wyciągnąć na tej podstawie wnioski co do ewentualnych przyczyn powstawania korozji. Często po takiej wstępnej analizie należy przeprowadzić wszelakie testy, które będą miały na celu weryfikacji postawionej tezy.
7. Przestrzegane planu kontroli . Mowa tutaj o zaniedbaniach, braku zaangażowania lub błędnie działającym systemie kontroli i nadzoru jakościowego;
8. Brak kontroli płynów procesowych. Nawet jeśli wszystkie inne procedury są przestrzegane, brak monitoringu czystości i parametrów kąpieli skutkuje rozwojem korozji elektrochemicznej lub chemicznej.

Czynniki środowiskowe

To kolejne elementy przyczyniające się do powstania korozji. Z wszystkich wymienionych przyczyn, to na nie mamy najmniejszy wpływ, przez co dobór ochrony przed korozją sprawia tak duży problem. Na liście znajdziemy:

1. wilgotność wzgędna. O jej poziomie decydują m.in.: pora roku, lokalizacja, klimat (wysokie lub niskie amplitudy temperatur), kondensacja oraz tzw. punkt rosy, czyli temperatura elementu metalowego, w której na jego powierzchni zaczyna skraplać się wilgoć. Wilgotność ma największy wpływ na metale obrobione niezakonserwowane, mniejszy natomiast w przypadku zastosowaniu powłok ochronnych.
2. logistyka. Rodzaj transportu (lądowy, morski bądź lotniczy), ma wpływ na występowanie na trasie zróżnicowanych warunków atmosferycznych. Z reguły najtrudniejszy jest transport morski, nie mniej problemy mogą występować nawet na krótkich odcinkach drogowych.
3. Sposób i warunki magazynowania. Problem ten głównie dotyczy elementów przechowywanych w miejscu nieprzystosowanym do magazynowania metali. Wszelkiego rodzaju wiaty, namioty sprzyjają powstawaniu rdzy, ze względu na duże zmiany wilgotności i temperatury. Elementy składowane na zewnątrz są podatne na oddziaływanie bezpośrednich warunków atmosferycznych (deszcze, śnieg), dlatego powinny być zawierać odpowiednie powłoki ochronne lub być zapakowane w odpowiednią folię (np. termokurczliwą).
4. Występowanie żrących gazów – korozja metalu pojawia się, gdy element znajduje się w otoczeniu gazów procesowych, które w składzie mają chlor, siarkę lub siarkowodór. Taka sytuacja może występować, jeżeli w naszej okolicy występują zakłady chemiczne, elektrociepłownie itp.
5. nieprzewidziane zdarzenia pogodowe – mowa tutaj o powodziach, sztormach lub innych, podobnych zjawiskach.

Czynniki materiałowe

Mamy tutaj na myśli, jakość użytych komponentów oraz szereg procedur związanych z zachowaniem wszelkich środków ostrożności przed zanieczyszczeniami prowadzącymi do rozwoju korozji. Są to m.in.:

1. Zanieczyszczenia procesowe. Niedostateczna kontrola nad parametrami płynów, wykraczająca poza ustalone tolerancje;
2. Zanieczyszczenia występujące na powierzchniach metalu. Powstałe w trakcie produkcji i zalegające na powierzchni komponentów;
3. Błędny dobór materiałów – stosowanie metali bez odpowiedniego zabezpieczenia antykorozyjnego lub tych bardziej podatnych na korozję;
4. Porowatość powierzchni metalu – ma ścisły związek z rodzajem korozji oraz tempem jej rozwoju;
5. Złej jakości płyny procesowe – chodzi tutaj o wysokokorozyjne media, które nie mają dodatków inhibitorów korozji.
6. Podatność materiału na korozję – przede wszystkim dotyczy materiałów z dużym potencjałem korozyjnym lub sytuacji, w których to korozja zachodzi szybciej niż działa zabezpieczenie.
7. Zanieczyszczenia pochodzące z maszyn – a mówiąc bardziej szczegółowo, do rozwoju korozji przyczyniają się zanieczyszczenia:

• pochodzące z procesu produkcji;
• przenoszone na komponenty pomiędzy operacjami/etapami produkcji.

Metody i procedury

To ostatnia grupa przyczyn powstawania korozji uwzględniona na naszej mapie. Ona także jest ściśle związana ze szkoleniami oraz nadzorem i dotyczy nieprawidłowości z zakresu:

1. Niewłaściwy sposób obchodzenia się z detalami. Problem wynika głównie niewiedzy/braku szkoleń oraz błędnie działającego systemu kontroli pracowników w trakcie produkcji, magazynowania lub pakowania do wysyłki;2
2. Złego doboru opakowania – mowa tutaj o braku znajomości dostępnych metod zabezpieczeń antykorozyjnych (materiały opakowaniowe VCI) oraz nieświadomości w kwestii potencjalnych źródeł korozji (punkty stykowe);
3. Niewłaściwe procedury – po raz kolejny chodzi o edukację dotyczącą procedur oraz systemu kontroli. Brak dbałości o te elementy skutkuje nieświadomością oraz nieumyślnym przyczynianiem się do powstania rdzy;
4. Niewłaściwe procesy – jeśli działania nie są prowadzone zgodnie z obowiązującymi standardami oraz normami, np. na skutek niewiedzy, pojawia się problem z korozją metalu.
5. Nieskuteczne metody ochrony przed korozją – wynika najczęściej z doboru złej metody lub nieodpowiedniego produktu.

Co przyspiesza korozję?

Wiesz już, czym jest korozja. Warto jeszcze wspomnieć, co ją przyspiesza. Oczywiście, nie chodzi tu stricte o przyczyny jej powstawania, lecz co dokładnie może ją przyspieszyć. W różnych środowiskach inne kwestie będą decydować o tym, co sprzyja korozji. I tak w budownictwie decydują o niej m.in. zmienne warunki atmosferyczne, wystawienie na działanie skrajnej temperatury. W górnictwie, z kolei często dochodzi do zakwaszenia wód, a wysoka wilgotność i różna temperatura są czymś normalnym. Przyspiesza to zatem proces korodowania. Co powoduje korozję w leśnictwie? Również pozostawianie sprzętów na trawie lub ziemi, które nocą wchłaniają ogromne ilości wilgoci. Wszystko to jest tym, co wpływa na korozję metali.

Postanowiliśmy wyodrębnić więc, co przyspiesza korozję. Są to między innymi:

• wilgotność;
• skrajne temperatury;
• wilgoć w powietrzu;
• smary przemysłowe;
• sól;
• cząstki stałe unoszące się w powietrzu.

To podstawowe kwestie, przez które może się szybciej rozwijać korozja. Jak zapobiegać temu podpowiemy w późniejszym artykułu. Warto jeszcze zwrócić uwagę na fakt, że zwykle mówi się o tym, co to jest korozja metali. Proces ten zwykle kojarzy się z metalami. W praktyce dotyczy też innych materiałów, które są podatne na działanie wspomnianych czynników. Wlicza się w to:

• skały;
• szkło;
• drewno;
• beton, żelbeton;
• tworzywo sztuczne.

Jak dochodzi do korozji?

Już wielokrotnie wspomnieliśmy, czym jest korozja. Jak powstaje to kolejna ważna informacja. A zatem zwykle rozpoczyna się ona w chwili, gdy odkryty metal zaczyna reagować z różnymi składnikami atmosfery. Zawarte w stali żelazo i żeliwie wchodzi w reakcje z tlenem oraz wodą. W konsekwencji tworzy się bardzo charakterystyczny rudobrązowy osad, który jest po prostu uwolnionym tlenkiem żelazowym. To również odpowiedź na pytanie, jak powstaje rdza. Co ważne, może ona się tworzyć również na metalu zanurzonym w wodzie. Proces korozji dotyczy jednak wielu różnych metali.

Co to jest korozja metali i jak jej zapobiegać? Można uznać w ramach podsumowania, że to proces niszczenia struktury metalu. Jego wynikiem są chemiczne reakcje zachodzące ze składnikami otoczenia bądź procesów elektrochemicznych. Korozja prowadzi do wyniszczenia materiału. Nie zawsze jednak przyjmuje formę rudego nalotu. Jeśli dotyczy ona aluminium, to występują na jego powierzchni jaśniejsze albo brązowe wykwity.

Na czym polega korozja i jak można jej zapobiec?

Wyszczególniliśmy, co może przyspieszać zachodzenie wspomnianego procesu. Chcemy również wyjaśnić, na czym polega korozja i jak można jej zapobiec. Pierwsza kwestia jest raczej zrozumiała. To konsekwencja działania metalu, tlenu i wody, a jak do niej dochodzi, zostało już wyjaśnione. Tym, co najbardziej interesuje większość osób, jest jednak sposób zapobiegania takim stanom. Jak zapobiegać rdzy? Czy w ogóle się da? Okazuje się więc, że istnieje kilka sposobów na to, by przeciwdziałać jej występowaniu i niszczeniu przedmiotów. Wystarczy, że wyposażysz się w odpowiednie elementy i wprowadzisz w życie pewne działania. Poniżej wymieniamy różne sposoby.

Wykorzystaj specjalną farbę

Jednym z rozwiązań mających zapobiegać rozwoju korozji jest oczywiście pokrycie metalu warstwą ochronną. Na rynku dostępne są specjalistyczne farby antykorozyjne. Używa się ich na przedmiot, który należy pokryć jego powierzchnię wedle zaleceń na opakowaniu. Produkt ma działać, jako warstwa ochronna dla metalu przed czynnikami wywołującymi korozję. Jednocześnie zwykle przedłuża też żywotność tworzywa.

Zastosuj specjalny proszek

Jeśli zastanawiasz się, jakie są sposoby zapobiegania korozji, to z pewnością zaciekawi Cię również specjalny proszek antykorozyjny. Używa się go, pokrywają metalową powierzchnię. Musisz jedynie posypać przedmiot suchym produktem i podgrzać metal. Tak zachodzi reakcja, która tworzy na metalu warstwę ochronną. Produkty takie jak proszek zawierają w składzie m.in. uretan, nylon, akryl, epoksyd czy poliester. Stosowanie takich rozwiązań jest trudne, lecz może przynieść efekty.

Sprawdzaj warunki środowiskowe

Co to jest ochrona korozji? To również kontrolowanie warunków środowiskowych, w których są składowane i przechowywane metalowe przedmioty. Należy maksymalnie ograniczyć ekspozycję materiału na działanie chlorków oraz wilgoci. Przy długotrwałym kontakcie z wodą, warto wykorzystać środki zmiękczające.

Inne sposoby zapobiegania korozji

Oprócz wymienionych wcześniej sposobów warto również pomyśleć już na wczesnym etapie o odpowiednim wyborze rodzaju metalu w zależności od swojego przeznaczenia. Stal nierdzewna jest zwykle najlepszym rozwiązaniem, co wcale nie oznacza, że pozwoli zupełnie uniknąć korozji. Warto również uwzględnić sposób zmian w środowisku, które otacza metal, np. nie pozostawiać na mokrej trawie sprzętów na dłużej lub przeprowadzić rury nad ziemią, jeśli to możliwe. To oczywiście tylko przykłady, lecz wcielone w życie pozwolą Ci zachować dobry stan metalu.

Jakie są sposoby zapobiegania korozji? Cynkowanie jako najskuteczniejsza metoda

Wiesz już, co to jest korozja i jak jej zapobiegać pewnymi sposobami. Warto jednak poznać inne techniki antykorozyjne. Wśród wielu sposobów zapobiegania korozji najbardziej skuteczne są techniki przemysłowe. Dzięki nim można uzyskać optymalny stopień ochrony metali przed czynnikami zewnętrznymi. Do najpopularniejszych zalicza się:

cynkowanie,

malowanie farbami antykorozyjnymi,

malowanie proszkowe.

Warto jednak pokreślić, że chodzi tutaj o profesjonalne zabiegi wykonywane przez specjalistów.

Cynkowanie

Cynkowanie jest jednym z tych, które jeszcze nie omówiliśmy. Warto jednak zaznaczyć, że stanowi ono jedno z najczęściej stosowanych rozwiązań mających na celu ochronę metalu przed korodowaniem. Jeśli więc chcesz wiedzieć, jak zapobiegać korozji, to pamiętaj, że cynkowanie jest na to świetnym sposobem. Do cynkowania dochodzi przy pokryciu stalowych części warstwą cynku. Chroni on przed korozją, która powstaje wskutek działania powietrza oraz wody.

Specjaliści wypowiadają się nawet, że właściwie wykonane cynkowanie zapewnia trwałość metalu, który pozostaje wolny od korodowania. Przypuszcza się, że elementy cynkowane są nawet kilkanaście razy odporniejszej niż te, które nie zostały pokryte cynkiem. Warunkiem jest jednak stworzenie naprawdę szczelnej powłoki cynku na materiale. Wiedząc, co powoduje korozje, możesz odpowiednio wcześniej zastosować poniższe metody.

Kilka metod cynkowania

Warto wspomnieć, że cynkowanie prowadzone jest kilkoma metodami:

• proszkowe — polega na zanurzeniu przedmiotu w cynku sproszkowanym z tlenkiem węgla. Następnie całość poddaje się wysokiej temperaturze do ok. 400 C;
• ogniowe lub zanurzeniowe — przedmiot moczy się w kąpieli cynkowej, czyli w płynnym cynku w temperaturze do 460 C. Dzięki temu tworzy się na powierzchni materiału warstwa cynku;
• natryskowe — natryskuje się na przedmiot powłokę cynkową. Stosuje się taką metodę głównie w przypadku elementów o dużej masie bądź tych, które są wystawiane na działanie wysokiej temperatury;
• galwaniczne — to tzw. metoda elektrolityczna, wykorzystująca prąd elektryczny oraz szereg innych substancji. Przedmiot zostaje zanurzony w kąpieli galwanicznej.

Wiesz już, jak dochodzi do korozji i jakie są metody jej zapobiegania. Pamiętaj jednak, że niektóre z metod możesz spróbować wykorzystać w warunkach domowych, takich jak malowanie farbą. Inne natomiast, przede wszystkim cynkowanie, może być prowadzone przez profesjonalne firmy, które doskonale znają się na tym zadaniu.

Podsumowanie

Jak widać, wiele przyczyn korozji powstaje w wyniku błędów ludzkich, wskutek braku edukacji i źle funkcjonującego systemu kontroli. Pozostałe czynniki, to niezależne od człowieka zjawiska atmosferyczne i niefortunne zbiegi okoliczności. Zidentyfikowanie i wyeliminowanie problemu jest możliwe tylko dzięki zachowaniu odpowiednich środków ostrożności, stosowaniu właściwych zabezpieczeń antykorozyjnych oraz przestrzeganiu i nadzorowaniu obowiązujących procedur. Tylko kompleksowe działanie gwarantuje skuteczną ochronę metali przed korozją.

Jeśli szukasz wsparcia w tym zakresie, zapraszamy do kontaktu. Chętnie odpowiemy na wszystkie pytania związane z Twoim procesem produkcyjnym.