CAP. 3-COROZIUNEA O+óELULUI

diverse degradri

deteriorri

distrugeri ale elementelor metalice,cauzate de:

procese chimice,

electrochimice,coroziune sub tensiune ,coroziune de oboseal, bacteriologice etc.

COROZIUNEA

PRODUSE DE COROZIUNE

CALAMINA

format n timpul laminrii

RUGINA

format la temperatur obinuit n prezena apei

TIPURI DE COROZIUNE

DUP NATURA SURSEI AGRESIVE

ATMOSFERIC

SUBTERAN

DUP NATURA PROCESULUI

CHIMIC

ELECTROCHIMIC

Coroziunea atmosferic este cel mai frecvent ntlnit (mai ales n zoneindustriale i de litoral).

Coroziunea atmosferic Coroziunea atmosfericpe suprafee metalice nevopsite pe suprafee metalice vopsite

Potenialul de electrod al unui metal are rol esenial n procesul de coroziune.Potenialul de electrod este saltul de tensiune electric cauzat de trecereaionilor de metal n soluia de electrolit. Metalele cu potenial de electrod maresunt electropozitive i nu se corodeaz; metalele cu potenial de electrod micsunt electronegative i se distrug prin coroziune.

Coroziunea atmosferic la o mbinare cu tije (nituri)

Coroziunea atmosferic la o grind

Coroziunea la o mbinare cu uruburi

Coroziunea fierului (metalului) n soluie apoas

Aciunea electrochimic local pe suprafaa oelului

Coroziunea electrochimic este tipul de coroziune la care distrugerea metalului seproduce n medii agresive electrolitice. Este cazul general de distrugere a metalelor.La anod are loc un proces de oxidare ntre ionii pozitivi ai metalului i anionii soluieide electrolit. La catod are loc un proces de reducere ntre cationii soluiei i electroniimetalului devenii liberi prin trecerea ionilor de metal n soluie.

Localizarea diferit a acestor procese pe suprafaa metalului expus aciunii agresive produce neomogeniti superficiale de natur chimic, metalografic, cristalin, mecanic a elementului metalic. Datorit prezenei acestora se produc diferene locale de potenial, deci microelemente galvanice, localiznd distrugerea la anod, restul suprafeei lucreaz catodic rmnnd neatacat.

MATERIALUL

MEDIUL DE EXPLOATARE

EFORTUL

GEOMETRIA ELEMENTULUI TEMPERATURA TIMPUL

FACTORUL UMAN

MATERIALUL din care este alctuit elementul de construcie

MEDIUL DE EXPLOATARE al elementului metalic

EFORTUL la care este supus elementul metalic influeneazprin valoare (medie, maxim i minim), tensiuneconstant, concentrator de tensiuni, stare biaxial desolicitare, modul I, II i III, frecven ciclic, forma undelor.Sursa acestor eforturi o constituie aciunile n construcii,tensiunile reziduale, precum i sarcinile aplicate (ex.: cicluli dilataia termic, vibraii, presiune, rotaie etc.).

GEOMETRIA ELEMENTULUI intervine prin existenadiscontinuitilor care intensific tensiunile, prin generareade poteniale galvanice, crevase chimice, prin constrngerigeometrice care conduc la apariia celulelor deconcentraie.

TEMPERATURA influeneaz negativ coroziunea dac avem nvedere faptul c, la cea mai mare parte a reaciilor electrochimice, viteza de reacie crete odat cu creterea temperaturii (se poatedubla pentru fiecare cretere de 10C). Coroziunea sub tensiune a oelurilor moi n soluii de nitrai este puin probabil la 20C, darse produce cu o uurin alarmant la 100C. Exist de asemenea, multe situaii practice n care transferul termic se produce la interfaa metal-soluie.

TIMPUL intervine prin modificri chimice la frontiera cristalelor, a microstructurii, modificri de suprafa ale depozitelor, ale rezistenei chimice sau de transfer termic, dezvoltarea defectelorexterioare (puncte de coroziune sau eroziune), ale celulelorocluse.

Pe lng aceti factori menionai, o categorie aparte o constituieFACTORUL UMAN care, printr-o serie de erori, poate influenanegativ procesul de coroziune.

Evoluia coroziunii observate pe oel obinuit expus mai muli ani

n diferite tipuri de atmosfere

Masa de oel corodat n funcie de umiditatea relativ n prezena

SO2 de 0.01%

Clasa de

corosivitateMediu exterior Mediu interior

C1

Foarte slab

Spaii nclzite, cu umiditate relativ sczut i cu

atmosfer nepoluant, ex.: birouri, magazine, coli,

hoteluri

C2

Slab

Atmosfere cu grad redus de poluare

(SO2

COROZIUNE DE SUPRAFA:- continu (uniform sau neuniform),

- localizat.

Coroziune de suprafa continu Coroziune de suprafa localizat

COROZIUNE LOCALIZAT PUNCTIFORM (PITTING)Coroziunea punctiform este forma cea mai periculoas deoarece poateconduce la perforarea elementului metalic

Schema coroziunii tip pitting i forme de manifestare: a-coroziune dezvoltat perpendicular pe suprafaa metalic,

b.-coroziune dezvoltat paralel cu suprafaa metalic

COROZIUNE INTERN:

intercristalin (localizat la limita dintre cristale,

acolo unde structura este imperfect),

transcristalin (secioneaz cristalele n zonele cu defecte interioare),

selectiv (este proprie aliajelor i se caracterizeaz

prin distrugerea componentului cu potenial mai sczut ).

COROZIUNE SUB TENSIUNE MECANIC

n procesul de coroziune intervin cu o pondere i tensiunile mecanice care accelereazacest proces iar coroziunea modific starea de tensiuni n elementul metalic.

Tensiunile n cazul fisurrii cauzatede procesul de coroziune sub tensiune mecanic

Apariia coroziunii datorit tensiunilor mecanice este nsoit deobicei de un fenomen de coroziune electrochimic. Zonele cuconcentrri de tensiuni lucreaz anodic n comparaie cu celenetensionate i se corodeaz mult mai intens.

Evoluia n timp a procesului de fisurare datorit coroziunii sub

tensiune cuprinde trei faze:

incubaia sau faza de apariie a microfisurii care depinde demediul coroziv i starea suprafeei materialului;

dezvoltarea treptat a microfisurii cnd factorii determinani suntmediul coroziv i tensiunea mecanic;

propagarea spontan a fisurii pn la ruperea elementului care sedatoreaz tensiunilor mecanice i este favorizat de existena nstructura oelului a unor microdefecte.

Fisuri produse de coroziune sub tensiune mecanic

COROZIUNE N CONDIII DE OBOSEALCoroziunea n condiii de oboseal reprezint un caz particular al coroziuniisub stare de tensiune mecanic. Cumularea efectelor coroziunii i tensiuniin condiii de oboseal grbete apariia fisurilor. Acest tip de distrugereintervine n cazul elementelor solicitate la frecvene joase (obosealoligociclic), ca de exemplu ciclurile de nclzire-rcire.

Solicitarea la oboseal n mediu necoroziv, implic de obicei apariia uneisingure fisuri, n timp ce solicitarea la oboseal n mediu coroziv presupuneapariia concomitent a mai multor fisuri cu deschideri i lungimi diferite,care se inchid i se deschid ciclic.

Schema coroziunii n condiii de oboseal

conlucrarea a dou metale diferite (ex: dac stratul de proteciedin zinc al tablelor cutate se degradeaz, oelul intr n contact cu electrolitul i ncepe aciunea fier-electrolit-zinc, fierul fiindexpus coroziunii datorit caracterului su electronegativ);

contactul metalului cu incluziunile nemetalice (ex: incluziunile de oxizi, eventualele sufluri dispersate n metal, au o tensiune de dizolvare diferit fa de fier i devin electrozi fa de ei nii ide metalul de baz);

pasivarea parial a oelului prin acoperirea lui parial cu oxizisau nveli nenchis cu oxizi. Cnd acest strat se degradeaz, se creaz elemente n care metalul devine anod fiind supus astfelcoroziunii;

gradul diferit al prelucrrii suprafeelor metalice (suprafeele rugoase au potenialul de electrod mai mic dect al celor netede);

starea de eforturi (fisurile corosive ptrund n adncul metalului, perpendicular pe direcia tensiunilor de ntindere i pot evolua n lungul marginilor grunilor, provocnd fisurarea acestora). Coroziunea oelului influeneaz sensibil caracterul distrugerii prin mrirea pericolului de apariie a fisurilor ramificate la aciuni statice i dinamice; proprietile plastice ale metalului sunt diminuate.

contactul metalului cu soluii care au diferite concentraii de sare sau oxigen, apariia temperaturilor diferite pe suprafaa metalului;

acces neuniform de oxigen, mai ales la nivelul mbinrilor cu tije.

CRITERII PRINCIPALE PENTRU STABILIREA I ALEGEREA SOLUIILOR DE PROTECIE MPOTRIVA COROZIUNII

Corelarea ntre caracteristicile implicate ale materialelor i clasa de corosivitate preconizat;

Asigurarea proteciei pentru o diversitate mai mare privind naturamediului, pentru o aceeai clas de corosivitate;

Durabilitatea sistemelor i produselor de protecie anticorosiv utilizate; Simplitatea verificrii calitii acestora la executare i a performanelor

n timp; Raportul eficacitate/complexitate; Accesibilitatea; Raportul ntre executarea n atelier i pe antier (la montare), n special

sub aspectul asigurrii calitii; Raportul eficacitate/cost total; Raportul cost iniial/cost de ntreinere.

POSIBILITI DE REALIZARE A PROTECIEI ANTICOROSIVE

Prin aciune asupra materialului alegerea raional a materialului de construcie; tratamentul su mecanic, termic sau chimic.

Prin acoperiri protectoare acoperiri metalice; acoperiri nemetalice.

Prin aciune asupra mediului corosiv variaia pH-ului agentului agresiv; ndeprtarea gazelor care intensific coroziunea; utilizarea inhibitorilor de coroziune.

Prin aciune asupra proceselor electrochimice de coroziune protecie catodic; protecie anodic.

Prin alegerea raional a tipului de construcie i a condiiilor de exploatare a instalaiilor


Protecie prin aliere (oeluri patinabile, inoxidabile).

Oeluri aliate cu Cr, Ni, Mo, Cu numite COR-TEN (oeluri patinabile).

Evoluia n timp a procesului de coroziune pentru un oel obinuit i unul patinabil

UTILIZAREA OELURILOR PATINABILE COR-TEN, INDATEN

Palatul Congreselor-Bilbao

Centrul de cercetriSaint-Gobain,

Aubervilliers, France.


ACOPERIRI PROTECTOARE - exemple de produse:

Acoperiri colorate-un produs arhitectural cu o acoperire superioar, pentru folosire indiferent de mediu. Se aplic n grosime de 200 m (grosimea nominal)

Plastisol 200 m, se aplic cu grosimea nominal de 200 m. Proprietile tipice ale Plastisolului sunt: rezistena excelent la abraziune, rezistena ridicat mpotriva coroziunii, flexibilitatea superioar i o rezisten foarte bun la zgrieturi.

Celestia este o acoperire plastisol, cu performane superioare, 120 m grosimea nominal, cu un finisaj metalizat. Produsul standard are pe partea interioar o acoperire de poliester cu performane superioare.

PVDF. Grosimea tipic a acoperirii este de 2535 m i ofer i orezisten bun mpotriva coroziunii. Se poate folosi ntr-o clim curadiaii ultraviolete extrem de puternice, n combinaie cu temperaturiextreme i umiditate.

Poliester este un sistem de acoperire universal i economic, pentru aplicaii la exterior i interior. Grosimea tipic a acoperirii pentru aplicaii interioare este de 15 m, iar pentru aplicaiile exterioare de 25 m.

Galvanizarea const n acoperirea oelului cu un nveli de zinc sau aliajedin zinc: Galvalloy este un oel acoperit prin imersiune cu un aliajeutectic de 255 g/m2 cuprinznd aproximativ 95% de zinc i 5% dealuminiu n combinaie cu alte elemente, Acoperirea are aceeai grosimeca i acoperirea din zinc pur 275 g/m2. Galvalloy e substratulsortimentului de acoperiri colorate i C elestia. Galvatit este oel zincatprin imersiune, cu o mas de acoperire standard minim de 275 g/m2.Galvatit este substratul pentru oelul cu acoperire PVDF i cuacoperire de poliester.


Protecie prin concepia constructiv Prevenirea prinproiectare a coroziunii mrete sigurana construcieimetalice i reduce cheltuielile de ntreinere.

Se recomand: evitarea concentrrilor de eforturi cauzate de reducerile

brute de seciune, de sudurile punctiforme sau ntrerupte; folosirea unui numr redus de elemente puternice, n locul

unui numr mare de elemente cu seciuni reduse, care necesitnumeroase mbinri i deci prezint zone sensibile lacoroziune;

studierea posibilitilor de utilizare a structurilor avnd baredin seciuni tubulare, n locul celor alctuite din profilelaminate cu seciuni deschise (cornier, U sau dublu T);

asigurarea accesului la toat suprafaa lateral a seciuniielementului, pentru ntreinerea periodic;

utilizarea seciunilor la care raportul ntre perimetru i arieeste mai redus;

evitarea mbinrilor n form de jgeaburi ascuite, a zonelorconcave i a suprafeelor orizontale mari, care permitcolectarea i stagnarea prafului i a apei provenite dinprecipitaii sau condens;

adoptarea cu precdere a grinzilor cu seciune plin n loculcelor cu zbrele sau cu goluri n inim, a mbinrilor sudaten locul celor cu tije;

evitarea aciunii factorilor care favorizeaz apariiaprocesului de coroziune, prin utilizarea de tehnologiicorespunztoare de protecie.


Protecie prin concepia constructiv

Recomandri privind asigurarea accesibilitii n vederea controlului i ntreinerii


Protecie princoncepia constructiv

Exemple de alctuiri constructive pentru medii agresive. Se recomand seciuni compacte, cu mbinri sudate



Detaliu existent Detaliu recomandat

Detaliu existent Detaliu recomandat

Exemple de soluii constructive pentru medii cu umiditate ridicat

APLICAREA SISTEMELOR DE ACOPERIRE ANTICOROSIV

PRIN VOPSIRE

Aplicarea straturilor de acoperire prin vopsire pe elementele noide construcii se face de regul naintea montrii acestora. Sepoate accepta ca ultimul strat s se aplice dup montare.

Suprafeele elementelor de construcie din oel ce urmeaz a fiprotejate pot fi:

acoperite paial sau n ntregime cu under,

acoperite parial sau n ntregime cu rugin,

acoperite cu o protecie temporar (uleiate, fosfatate, protejate cudiverse grunduri),

zincate la cald prin cufundare n baie,

acoperite cu straturi de vopsea, avnd diferite defecte provenitedin transport i manipulare.

ndeprtarea murdriei

degresare curare mecanic sau

chimic desprfuire aplicarea unei protecii

temporare (dac estecazul)

aplicarea protecieidefinitive

PREGTIREA SUPRAFEELOR

APLICAREA SISTEMELOR DE ACOPERIRE ANTICOROSIV PRIN VOPSIRE

INTERVENII ASUPRA SISTEMELOR DE PROTECIE DETERIORATE

Deteriorarea, din diverse cauze, a sistemelor de protecie anticorosivnecesit efectuarea unor intervenii eficiente care s repun n siguranelementul metalic afectat. Cauzele care produc degradri pot fi: modificareamediului agresiv, creterea temperaturii de exploatare, fenomene mecanice,greeli de exploatare, greeli de ntreinere.

Necesitatea refacerii acoperirilor protectoare este argumentat de gradul de deteriorare.

Sistemul de acoperire Acoperirea cu rugin

Acoperire prin vopsire4050% (clase de agresivitate 1m i 2m)

8% (clase de agresivitate 3m i 4m)

Acoperiri metalice termice 20%

Acoperiri combinate (termice+vopsire

cu uscare la aer i metalizare+vopsire

cu uscare la aer)

- 20%

- deteriorarea sistemului de acoperire prin

vopsire pe 40% din suprafa

INTERVENII ASUPRA SISTEMELOR DE PROTECIE DETERIORATE

Refacerea proteciei se poate realiza prin ndeprtarea celei vechisau prin aplicarea unei protecii noi peste cea veche, n cazul cndaceasta din urm nu poate fi ndeprtat. Procedeele de curarea suprafeelor vor fi adecvate cerinelor sistemelor de proteciecare urmeaz s fie aplicate pe acestea.

Aplicarea unei protecii anticorosive noi peste protecia veche seface numai dup ce a fost efectuat un test de compatibilitate ntrecele dou sisteme, pe suprafee reprezentative ale lucrrii.ncercarea prealabil de curare a suprafeelor suport permitealegerea unui sistem de remediere, n funcie de tipul de sistem deprotecie vechi i de gradul de curare a suprafeei neacoperite

Documents

CAP. 3-COROZIUNEA O+óELULUI