KOROZIJA I ZAŠTITA MATERIJALA

Doc.dr.sc. Gorana Jelić Mrčelić

I. DEGRADACIJA SVOJSTVA MATERIJALA

Pod degradacijom podrazumjevamo fizikalni i kemijski procesi koji djeluju dugotrajno. Ni

jedan materijal nije potpuno inertan – npr. polimeri su osjetljivi na djelovanje organskih

otapala, sve vrste materijala (metali, keramike i stakla, polimeri i složeni materijali) mogu biti

oštećene zračenjem. Negativne posljedice ovih degradacijskih procesa mogu dovesti do

katastrofalnih događaja - ljudske žrtve, materijalna šteta i zagađenje okoliša. Zaštita materijala

nameće se kao skupo, ali neizbježno riješenje. Degradaciju svojstava materijala uzrokuju

okolišni utjecaji, pa razlikujemo:

1. mehaničko trošenje,

2. degradaciju kao posljedicu zračenja,

3. kemijsku degradaciju,

4. elektrokemijsku degradaciju, itd.

I.1. Mehanička degradacija

Trošenje je progresivni gubitak materijala s radnih površina tijela, uslijed dinamičkog

kontakta s drugim tijelom ili fluidom - u osnovi je fizikalni, a ne kemijski proces. Postoje

razni oblici trošenja kao posljedica raznovrsnosti uvjeta kontakata (stanje površine, način i

brzina relativnog gibanja, temperatura...) tako da otpornost trošenju ne predstavlja jedinstveno

svojstvo već naziv za grupu svojstava. Tribosustavi su sustavi u kojima se pojavljuju procesi

trošenja, a to su svi sustavi kod kojih postoji relativno gibanje između pojedinih dijelova.

Tribologija je interdisciplinarna znanost o trenju i trošenju.

Postoje četiri osnovna mehanizma trošenja:

1. abrazija

2. adhezija

0

3. umor površine

4. tribokorozija

Adhezivno trošenje (lat. adherere - držati se čega, prianjati) nastaje kad dvije glatke površine

klize jedna preko druge, a čestice jedne površine se odvajaju i prianjaju uz drugu površinu.

Abrazivno trošenje (lat. abradere - ostrugati, ostrići) nastaje kad hrapava površina tvrđeg

materijala kliže po površini mekšeg materijala. Stvaraju se pritom brazde na površini i

odvojene čestice mekšeg materijala.

Trošenje zbog zamora površine nastaje pri ponavljajućem klizanju ili kotrljanju po istom

tragu površina dvaju materijala. Površinske ili unutarnje pukotine materijala uzrokuju

odvajanje dijelova površine.

Tribokorozija nastaje pri klizanju dviju površina u korozivnom okolišu, pa se trošenju

pridodaje i kemijska degradacija svojstava materijala.

Osim ovih glavnih postoje i srodni oblici trošenja materijala:

Erozija (lat. erodere izjesti, izglodati, izlokati) nastaje mlazom oštrih čestica - verzija

abrazivnog trošenja.

Kavitacija (lat. cavus šupalj, prazan) uključuje oštećenje površine materijala, uronjenog u

tekućinu, zbog udara mjehurića isparene tekućine u površinu.

Mnogi nemetali su otporniji prema trošenju od metala. Keramike velike tvrdoće, primjerice

aluminijev oksid Al2O3, djelomično stabilizirani cirkonijev oksid ZrO2 i volframov karbid

WC imaju izvrsnu otpornost prema trošenju. Polimeri i kompozitni materijali s polimernom

matricom često zamjenjuju metale na kliznim površinama. Teflon sam ili ojačan vlaknima, je

primjer samopodmazujućeg polimera koji je vrlo otporan prema trošenju.

I.2. Oštećenje materijala zračenjem

Materijale mogu oštetiti elektromagnetski valovi s valnim duljinama kraćim od vidljive

svjetlosti. Zračenje može znatno utjecati na mehanička, električna i magnetska svojstva

materijala. Oštećenje određenog materijala ovisi o vrsti zračenja - zračenje izaziva pomak

atoma pa su nužne energije veće od energije vezanja atoma. Polimeri su posebno osjetljivi na

ultraljubičasto zračenje, jer fotoni imaju dostatnu energiju za prekid C-C (ugljikove

jednostruke) veze u mnogim linijski ulančanim polimerima. Za zaštitu od ultraljubičastog

zračenja dodaje im se čađa.

1

1.3. Kemijska degradacija

Oksidacija je najčešći oblik kemijske degradacije (kemijska korozija). To je reakcija između

tvari i kisika iz atmosfere ili općenito reakcija davanja elektrona. Za neke metale sloj oksida

pruža zaštitu od daljnjeg okolišnog utjecaja; kod ostalih metala oksidna prevlaka puca i ljušti

se pa nije zaštitna (kemijska korozija). Slične posljedice može izazvati kemijska reakcija

metala s dušikom ili sumporom iz atmosfere.

U određenim uvjetima keramike i polimeri sudjeluju u kemijskim reakcijama s okolišem:

- kemijska reakcija silikata s vodom dovodi do pojave statičkog zamora materijala,

- kemijska reakcija najlona s atmosferskom vlagom,

- polimeri sudjeluju u kemijskim reakcijama s različitim organskim otapalima.

1.4. Elektrokemijska degradacija

Obuhvaća različite elektrokemijske procese u u vodenom okolišu (elektrolitu) –

elektrokemijska korozija. Galvanska korozija nastaje kada metal u dodiru s plemenitijim

metalom u vodenom okolišu (otopini) gubi elektrone (anoda), postaje ion metala i prelazi u

otopinu (korodira). U odsutnosti galvanskog para ili razlike u koncentraciji iona jednog

2

metala u vodenom okolišu korozija može nastati redukcijom plina (ispod prevlake ili

površinskog onečišćenja). Koroziju može ubrzati postojanje izvana narinutog ili unutarnjeg

mikrostrukturnog naprezanja u materijalu.

II. OPĆENIO O KOROZIJI

2.1. Troškovi korozije

Pod korozijom se podrazumjeva proces razaranja konstrukcijskih metala podvrgnutih

djelovanju određenih fizikalno-kemijskih procesa. Korozija izaziva nenamjerno razaranje

konstrukcijskih materijala koje nanosi ogromne štete gospodarstvu. Korozija je danas jedan

od važnih čimbenika svjetske krize materijala i energije i uzrok je znatnih gubitaka u

gospodarstvu svake zemlje. Studije u SAD-u, Japanu i državama Europske unije pokazuju da

je korozija jedan od najvećih uništivača ljudskih dobara te šteta koju uzrokuje iznosi približno

4,2 do 4,5 % bruto nacionalnog dohotka, što se mjeri u milijardama dolara godišnje.

Međutim, te se brojke odnose samo na neposrednu štetu uzrokovanu korozijom, ne uzimajući

u obzir dodatne troškove. Upravo iz tog razloga, ekonomski razvijene države potiču ulaganje

ogromnih sredstava u istraživanje najdjelotvornijih načina zaštite protiv njezinog

djelovanja.Prema istraživanjima 2003. godine u SAD-u direktni troškovi korozije iznose: 276

milijardi US$ godišnje što je 1000 US$ godišnje po stanovniku, odnsno čini 3.1% BDP-a. Ovi

podaci nisu cjeloviti budući da njima nisu obuhvaćene sekundarne štete nastale od korozije,

npr. nesreće, ugroženost zdravlja ljudi, gubici u proizvodnji, teške ekološke katastrofe,

propadanje spomeničke baštine i dr.

Direktni troškovi izazvani korozijom

- zamjena korodirane opreme

- održavanje i provođenje zaštite

Indirektni troškovi izazvani korozijom

- zaustavljanje proizvodnje/pogona

- gubitak proizvoda (curenje iz tankova i cjevovoda)

- smanjenje stupnja iskoristivosti - efikasnosti

- onečišćenje / kontaminacija proizvoda i okoliša

Troškovi korozije prema metodama zaštite

3

Zaštitni premazi 108.6 milijardi $ Korozijski otporne legure 7.7 milijardi $ Plastika i polimeri 1.8 milijardi $ Korozijski inhibitori 1.1 milijardi $ Katodna i anodna zaštita 1.0 milijardi $ Troškovi usluga 1.2 milijardi $ TOTAL: 121.4 milijardi $

Zaključci studije korozijskih troškova

Tehničke preventivne strategije• Unapređivanje projektnih rješenja kako bi uzela u obzir koroziju • Napredak u metodama predviđanja trajnosti i uporabnih svojstava• Napredak u korozijskoj tehnologiji kroz istraživanja, razvoj i primjenuNe-tehničke preventivne strategije• Povećanje opće svijesti o velikim korozijskim troškovima i mogućoj uštedi• Promjena shvaćanja da se ništa ne može učiniti u vezi s korozijom• Promjena zakona, propisa, normi i postupaka u praksi kako bi se povećala ušteda• Poboljšanje naobrazbe osoblja vezano uz probleme korozije

2.2. Čimbenici koji uvjetuju koroziju

Raznorazni čimbenici utječu na pojavu i intenzitet korozijskih procesa. Neke se može

prethodno izbjeći pravilnim pristupom projektiranju i održavanju, a djelovanje drugih može se

umanjiti i svesti na podnošljivu razinu. Čimbenici koji uvjetuju koroziji mogu se podjeliti na:

a. Kemijski čimbenici

b. Fizikalni čimbenici

c. Biološki čimbenici

d. Električni čimbenici

a. Kemijski čimbenici

U skupinu kemijskih čimbenika spadaju:

otopljeni plinovi (O2, SO2, H2S, CO2),

ravnoteža karbonata,

sadržaj soli,

topljivost karbonata i

pH vrijednost.

Koncentracija otopljenog kisika je temeljni čimbenik korozijske aktivnosti morske vode. Ona

ovisi o brzini strujanja i slanosti.

4

Ravnoteža karbonata u morskoj vodi ima velikog utjecaja na intenzitet korozije, jer moguće

taloženje karbonata na katodnim djelovima površine koja korodira može poslužiti kao izolator

od daljnjeg djelovanja agresivnog medija.

b. Fizikalni čimbenici

U skupinu fizikalnih čimbenika spadaju:

brzina strujanja,

zračni mjehurići,

temperatura i

tlak.

Utjecaj brzine strujanja na brzinu korozije materijala je složen i ovisi o karakteristikama

materijala i okolini kojoj je materijal izložen.

Povećavanjem temperature, povećava se brzina gotovo svih kemijskih reakcija, pa tako i

korozije.

c. Biološki čimbenici

U skupinu bioloških čimbenika spadaju:

obraštanje,

potrošnja kisika,

potrošnja ugljičnog dioksida,

te njihovo oslobađanje.

Večina kovina podložna je obraštanju. Odlučujući elementi intenziteta su toplina morske vode

i brzina strujanja vodenog sloja uz brodsku oplatu. Tako na primjer u toplim morima, pri

maloj brzini, morski organizmi se brzo razmnožavaju. Često se događa da morski organizmi

(zbog vlastite težine) skidaju zaštitne premaze. To pospješuje koroziju. Također, obraštanje

ima veliki utjecaj na ekonomičnost i efikasnost u eksplotaciji (gorivo, brzina, manevarska

svojstva i drugo).

d. Električni čimbenici

Od električnih čimbenika najveći značaj treba posvetiti pojavama stvaranja galvanskih struja i

njihovom utjecaj na brzinu korozije. U praksi je gotovo nemoguće izbjeći kontakt različitih

materijala. U takvim slučajevima manje plemeniti materijal poprima ulogu anode i dolazi do

njegovog otapanja i trošenja.

2.3. Vrste korozije

5

Da bi došlo do pojave oštećivanja konstrukcijskog materijala, mora u promatranom sustavu

postojati određena kemijska, mehanička, biološka ili neka druga pokretačka sila. Glavni

uzročnici tog procesa su:

- atmosferski uzročnici poput vlage, snijega, magle...

- ispušni plinovi i čestice iz motora koje sadrže kemijske aktivne tvari poput

bromovodične kiseline, olovnih halogenida, ugljične kiseline, sulfitne kiseline i sl.

- nepropisna tremička obrada aluminijevih legura

- nedovoljna i nepropisna zaštita premazima

- nedovoljno i nepropisno čiščenje metalnih djelova

- primjena vode za pranje koja sadrži nedozvoljenu količinu klorida

- nepravilno spajanje različitih metala zbog čega se uspostavlja galvanski elementi

- otpaci hrane, razni vočni sokovi i druge tekučine koje potječu od posade i putnika.

a. Prema mehanizmu djelovanja uzročnici korozije mogu biti:

- fizikalni uzročnici korozije su temperatura, svjetlost te mehanička djelovanja

- kemijski uzročnici korozije su kisik iz zraka, vlaga, kiseline, alkalije...

- elektro-kemijski uzročnici su svi kemijski uzročnici kod kojih dolazi do nastajanja

galvanskih mikroelemenata u prisutnosti vodenih otopina elektrolita.

- biološki uzročnici korozije su mikroorganizmi, gljivice, plijesni, alge, insekti i dr.

- kompleksni uzročnici uzrokovani su promjenom klime, tla, vode, radnih uveta i ostalih

ne toliko relevantnih faktora.

b. Korozija u ovisnosti o agresivnom mediju može nadalje biti:

- atmosferska, uzrokovana atmosferilijama i aerozagađenjima,

6

- u tlu, uzrokovana vodom, tlom i mineralnim tvarima iz tla,

- u vodi i vodenim otopinama.

c. U odnosu na eksploatacijske uvjete pojavljuje se još i:

- korozija zbog mehaničkog naprezanja, vibracija i korozijskog zamora,

- korozija nastala pod utjecajem lutajućih struja.

d. U odnosu na mehanizam procesa:

• kemijska korozija

• elektrokemijska korozija

e. U odnosu na geometrijski oblika korozijskog razaranja

2.4. Kemijska i elektrokemijska korozija

Prema mehanizmu djelovanja korozija se djeli na:

- kemijsku (u neelektrolitima) i

- elektrokemijsku (u elektrolitima).

Najrašireniji štetni proces ove vrste je korozija koja kemijskim međudjelovanjem materijala i

medija razara materijal.

PONOVIMO!

Što je kemijski element? Kemijska valencija elementa?

Što je to atom? Kakva je građa atoma? Što je ion?

Što je kemijski spoj?

Što je to molekula? Koje veze između atoma u molekuli postoje? (Ionska –

između atoma (iona) metala i nemetala, kovalentna – izmrđu atoma nemetla i

metalna veza – između atoma metala).

Što je reaktivnosti ili kemijski afinitet kemijskih elemenata? Zašto elementi

stupaju u kemijske reakcije s drugim elementima? (Stabilno stanje od 8

elektrona (neki od 2 elektrona kao npr vodik) u zadnjoj elektronskoj ovojnici).

Što su kemijske jednadžbe? Reaktanti i produkti? Izjednačavaje broja atoma na

obje strane kemijske jednadžbe.

2.4.1. Kemijska korozija

7

Kemijska korozija nastaje djelovanjem agresivnog kemijskog elementa na površinu

materijala, a zbiva se u neelektrolitima, tj. u medijima koji ne provode električnu struju.

Kemijska korozija prepoznaje se po vanjskoj promjeni izgleda i pojavi opne na površini

metala. U kemijsku korozije spada tzv. plinska korozija uzrokovana plinovima izgaranja na

visokim temperaturama. Najčešče se pojavljuje kod ventila i u ispušnih cijevima motora

broda, te kod toplinske obrade čelika (zavarivanju, toplinskoj obradbi itd.) i pri radu uređaja

na visokim temperaturama, gdje se korozijski oksidni produkt pojavljuje u obliku okujine.

Drugi oblik kemijske korozije nastaje u tekućim neelektrolitima kao što su organske tekućine

i otopine raznih supstancija u njima (npr. razaranje metala u nafti pod utjecajem S ili njegovih

spojeva). Organske tekućine mogu izazvati kemijsku koroziju, ali samo ako su bezvodne jer

inače dolazi do elektrokemijske korozije.

Kemijska se korozija odvija direktnim sudarima atoma reaktanata plinova i metala. Energija

reaktanata mora biti dovoljna za svladavanje aktivacijske barijere pri njihovu sudaru.

Kemijska korozija pokazuje se ovom jednostavnom jednadžbom:

n Me + m X → Men Xm

gdje je:

n, m = cijeli brojevi (1, 2, 3 ili 4),

Me = atom metala,

X = agresivna komponenta okoline.

Kemijski afinitet ili kemijska pokretna sila je sklonost dvaju ili više elemenata ili spojeva da

međusobno kemijski reagiraju. Kemijski afinitet mijenja se ovisno o:

8

temperaturi,

vrsti i

koncentraciji tvari koje međusobno reagiraju, te

agresivnoj tvari iz okoline,

pa je zato i pokretna sila kemijske korozije promjenjiva veličina.

Općenito vrijedi da samo one reakcije imaju pokretnu silu, tj. da se mogu zbivati spontano,

kod kojih se oslobađa energija (kod koje je energija produkata manja od energije reaktanata).

Kao mjera za afinitet je maksimalna energija koju je potrebno uložiti pri reverzibilnom

kemijskom procesu. Energijska razina reakcijskog sustava uveliko utječe na brzinu kemijske

korozije metala.

Većina metala postoji u prirodi u vezanom stanju (u obliku spojeva). Njihove rude ili prirodni

spojevi moraju se podvrći pirometalurškim postupcima i procesima kemijske rafinacije koji

zahtjevaju dodavanje energije da bi se rude dovele do metalnog stanja. Metalno stanje

pedstavlja stanje koje sadrži visoku energiju. Prirodna težnja metala je spojiti se s drugim

tvarima i oslobađanjem energije vratiti se u stanje niže energije. Ovo smanjivanje slobodne

energije je pokretačka sila korozijskih rekcija. Da ponovimo spontana kemijska reakcija ide

uz oslobađanje energije za razliku od onih reakcija u kojima treba uložiti energiji – one se ne

događaju spontano.

9

Promjena slobodne energije određuje sposobnost svih reakcija, uključujući reakcije korozije.

Ona je matematički povezana sa reakcijom elektromotorne sile (EMS). EMS se može

izračunati na osnovu promjene slobodne energije ili obratno.

Brzina i tok kemijske korozije ovise o:

• metalu koji korodira (sastav, struktura)

• fizikalnim uvjetima (temperatura, hrapavost površine, naprezanja i napetosti, brzini

gibanja okoline)

• agresivnoj okolini koja ga okružuje (sastav i koncentracija okoline)

• korozijskim produktima (fizikalna i kemijska svojstva produkata korozije)

Glatke metalne površine manje korodiraju od hrapavih jer je njihova stvarna veličina mnogo

veća od geometrijske, pa je tako korozija kao površinska reakcija ubrzana. Onečišćenja na

površini metala (npr. čađa) također onemogućuju nastajanje kvalitetnog zaštitnog sloja. Tako

legirajuće komponente, koje lako oksidiraju, znatno smanjuju brzinu korozije u oksidacijskoj

sredini. Naprezanja i napetosti u metalu ubrzavaju kemijsku koroziju u početnoj fazi zbog

više energijske razine površine i zbog nepovoljnog utjecaja tih pojava na kvalitetu primarnog

sloja korozijskih produkata

Smanjenje brzine djelovanja korozije vrlo je važno za praksu. Može se postići pri niskoj

temperaturi ako je prenizak energetski nivo molekula i atoma koji međusobno reagiraju ili

stvaranjem korozivnih produkata na površini metala, koji ga u obliku zaštitnog sloja zaštićuju.

Značajne se brzine kemijske korozije metala dostižu tek pri visokim temperaturama (kaljenje,

visokotemperaturna korozija u ložištima kotlova).

Zaštitni sloj smanjuje koroziju uz uvjete da:

• su korozivni produkti uvjetima kruti i fizikalno-kemijski stabilni (ne smiju se otapati,

razgrađivati i kemijski reagirati) pod određenim

• je volumen korozivnih produkata jednak ili veći od volumena metala koji korodira, tj.

zaštitni sloj mora potpuno prekriti metalnu površinu.

Pod djelovanjem plinova, srebro, mjed i nikal potamne dok bakar pozeleni ili posmeđi. Opna

nastaje obično na onim djelovima površine metala gdje agens izravno reagira sa metalom.

Daljnji prirast debljine usporava proces korozije, pa ona teče sve sporije zbog otežanog

prodiranja agensa kroz opnu. U čelika i ljevova na bazi željeza ta opna je vrlo krhka te pri

malim naprezanjima puca, što dovodi do vrlo opasnoga lokalnog raspada metala.

10

Slika. Intenzitet razvoja procesa korozije u funkciji vremena

Empirijski je utvrđeno da se intenzitet odvijanja procesa korozije najčešće odvija po

logaritamskoj krivulji, a rjeđe linearno ili po paraboličnoj krivulji. Neovisno pokojoj se krivlji

proces korozije razvija, on će se intenzivirati povišenjem temperature.

PITANJA

1. Koje vrste degradacije svojstava materijala poznajete?2. Što je kemijska degradacija materijala? Elektrokemijska? Mehanička? Degradacija

uslijed zračenja?3. Što je tribologija? Koji su osnovni mehanizmi trošenja materijala? Što je abrazija?

Adhezijijsko trošenje? Trošenje zbog zamora površine? Tribokorozija? Erozija? Kavitacija?

4. Što je korozija?5. Koje vrste troškova vezanih uz koroziju poznajete?6. Što su studije korozijskih troškova?7. Opišite termodinamički uzrok nastajanja korozije.8. Kako možemo klasificirati korozijske procese?9. Objasnite razliku između kemijske i elektrokemijske korozije.10. Što je kemijska korozija? Kako se dijeli?11. O čemu ovise tok i brzina kemijske korozije?12. Kako ovisi brzina korozije o brzini gibanja okoline?13. Objasnite na primjeru Wagnerovu teoriju kemijske korozije?14. Zašto neki metali korodiraju a neki ne?

2.4.2. Elektrokemijska korozija

PONOVIMO!

Atomi i ioni. Atom je sastavljen od jezgre sa elektronom ili elektronima u putanji oko nje. Jezgra je sastavljena

od protona i neutrona. Proton ima pozitivan električki naboj, a neutoni su nenabijeni kao što to njihovo ime

11

pokazuje. Elektroni su negativno nabijeni. Kod atoma, broj protona je jednak broju elektrona i kao posljedica

električni naboj će biti nula, ili drugim riječima atom će biti električki uravnotežen. Ako atom dobije ili izgubi

jedan elektron ili elektrone, nastat će višak pozitivnog ili negativnog električnog naboja – nastaje ion.

Vodikov ion je atom vodika koji je izgubio svoj elektron i označava se kao H + pokazujući višak pozitivnog

električnog naboja. Ion hidroksida se sastoji od kisika i vodika koji je dobio jedan elektron i piše se kao OH -

pokazujući višak negativnog električnog naboja.

pH vrijednosti. Voda sadrži ione vodika i hidroksida i relativna koncetracija ovih iona je važna. Rezultat

koncetracije iona vodika i vodikovog oksida u vodi kod 25 stupnjeva Celzijusovih mora uvijek biti jednaka 10 -14

gram ion po litri otopine. Voda je kisela ako je koncetracija iona vodika veća od koncetracije hidroksida (pH je

od 1 do 7). Ako su spomenute koncetracije jednake, voda je neutralna (pH=7). Kada je koncetracija iona

vodikova oksida veća od vodikove, voda je lužinata (pH je od 7 do 14).. pH vrijednost u području od 0 do 14 t.j.

od vrlo kisele pa do vrlo lužinate. Ako se temperatura vode povećava, koncetracija iona vodika se povećava i

imamo povećanje kiselosti, odnosno opadanje lužnatosti. Kod elektrokemijske korozije metala pH vrijednost je

važna za određivanje stupnja korozije.

Elektrokemijska korozija je vrlo raširena jer je veliki broj metalnih predmeta, strojeva i

postrojenje izloženo vodi ili vodenim otopinama, vlažnome zraku ili vlažnoj atmosferi, koj

djeluju kao elektrolit.

Elektrokemijska korozija javlja se na metalima i legurama u dodiru s elektrolitima kao što

su voda i vodene otopine kiselina, lužina i soli, pri čemu se odvijaju reakcije oksidacije i

redukcije. Oksidacija je reakcija kojom neka tvar ili skupina tvari (reducens) oslobađa

elektrone, pri čemu nastaje druga tvar ili skupina tvari. Redukcija je reakcija kojom neka tvar

ili skupina tvari (oksidans) veže elektrone, pri čemu nastaje druga tvar ili skupina tvari.

Procesi koji prate elektrokemijsku koroziju su:

anodni proces i

katodni proces.

Područje gubitka elektrona (oksidacije) naziva se anoda, a područje dobitka elektrona

(redukcije) naziva se katoda.

Anodni proces (oksidacija ili ionizacija metala) je proces pri kojem element otpušta

elektrone i postaje pozitivno nabijeni ion - kation. Kod anodnog procesa jednostavno se

stvaraju metalni kationi, katodnih procesa ima više.

Katodni proces (redukcija) je proces pri kojem element prima otpuštene elektrone iz anodne

reakcije i postajte negativno nabijen ion - anion ili neutralan element (vodikova ili kisikova

depolarizacija).

12

Slika. Shematski prikaz anodne i katodne reakcije (www.phy.hr/~dbabic/ korozija _Jelic_2002.pdf )

Ova dva parcijalna elektrokemijska procesa daju sumarni kemijski redoks proces u kojem ne

sudjeluju slobodni električni naboji, što znači da se redukcijom vežu svi elektroni oslobođeni

oksidacijom. Broj elektrona koji se oslobađa u anodnoj reakciji mora biti jednak broju

elektrona koji se troše u katodnoj reakciji, odnosno anodna struja mora biti jednaka katodnoj

struji. Reakcije se moraju odvijati istovremeno, da bi anodna reakcija stvorila koroziju. U

protivnom reakcije postaju reverzibilne i uspostavlja se ravnoteža. Tijekom odvijanja

elektrokemijske korozije na površini metala se uspostavlja korozijski potencijal, pri čemu je

brzina anodnog procesa jednaka brzini katodnog procesa.

Vodikova depolizacija je osnovni katodni proces pri koroziji metala u kiselim otopinama bez

jakog oksidacijskog djelovanja. Kod ove katode reakcije depolarizira se lokalna katoda koju

su elektroni s anode katodno polarizirali. Proces korozije odvija se ovako:

2 H+ + 2e- → 2H

13

2H → H2 ↑

Elektroni koji dolaze na lokalnu katodu privlače suprotno nabijene vodikove ione i spajaju se

u vodikove atome, koji se dalje vežu u molekulu vodika i izlaze iz otopine u obliku mjehurića.

U slabo kiseloj, neutralnoj ili slabo lužnatoj sredini ne može doći do trajne vodikove

depolarizacije jer je koncentracija vodikovih iona preniska.

Kisikova depolarizacija najčešće dolazi zato što elektroliti sadrže u većoj ili manjoj mjeri

otopljen kisik, jer se nalaze u kontaktu s atmosferom. Razlika ove katodne korozije od prije

opisane sastoji se u tome da se vodik ne može odstraniti pod uvjetima koji vladaju, jer

agresivna tekućina nije dovoljno kisela. Zato kisikova depolarizacija nastupa kod najvažnijih

tehničkih metala (željezo, cink i olovo) u neutralnim, slabo kiselim i slabo alkalnim otporima,

tj. u kontaktu s prirodnim vodama.

Brzinom korozije upravljaju katodne i anodne reakcije. Prijenos elektrona u ovakvim

reakcijama je struja korozije. Kako struja protiče anodni i katodni potencijali s pomiču iz

svojih ravnotežnih ili povratnih vrijednosti i približavaju se jedan drugome. Ovaj se proces

naziva polarizacija.

Elektrokemijska korozija nastaje:

1. stvaranjem mikro-elemenata kada je jedan metal uronjen u elektrolit zbog lokalne

razlika potencijala na površini istog metala. Odnosno isti metal može biti i anoda i

katoda. Do otapanja metala na anodnim mjestima, i izlučivanja sastojaka vode na

katodnim (molekula vodika ili kisika), dolazi zbog toga što tehnički metali nisu

potpuno čisti, već predstavljaju legure pa je njihova površina elektrokemijski

nehomogena.

14

Uzrok ovakve korozije je najčešće neravnomjerna aeracija (različite koncentracije otopljenog

kisika). Na tijek korozije uslijed neravnomjerne aeracije značajno utječe formiranje produkata

korozije. Brzina korozije je veća u području manje koncentracije kisika zbog odsustva sloja

produkata korozije koji imaju učinak korozijski zaštitnog sloja. Naime, u odsutnosti ovog

učinka korozija bi bila najbrža u području najveće koncentracije kisika. Osnovni uzrok

korozije je elektrokemijska neravnoteža.

Slika. Nastanak korozije ispod kapljice vode na metalnoj površini (www.ffri.hr/~zvonimir/05%20 Metali .pdf )

Kod željeza kemijska jednadžba te anodne reakcije je:

Fe → Fe2+ + 2e-

Ako pri tome u vodi ima otopljenog kisika, kemijska jednadžba katodne reakcije je

(kisikova depolarizacija):

2 H2O+O2+4 e−→4 OH−

Ti novonastali ioni reagirat će nadalje s ranije stvorenim kationima željeza

2 Fe2++4 OH−→2 Fe (OH )2

i stvoriti bijeli ili zeleni talog.

Ako u vodi nije potrošen kisik, tada će nastupiti slijedeća reakcija:

4 Fe(OH )2+O2→2 H2O+2 Fe2O3∗H2O

i ranije nastala hrđa će se pretvoriti u crveno-smeđu hrđu.

Ako je pak dobava kisika vodi ograničena, kao što je to u otvorenom rashladnom sustavu

brodskog motora, nastupit će reakcija:

6 Fe(OH )2+O2→4 H 2O+2 Fe3O4∗H2O

koja stvara oksidacijski produkt željeznog oksihidrata u obliku zelenog hidratiziranog

magnetita koji se potom raspada

15

Fe3O4∗H 2O→H 2O+Fe3O4

u crni magnetit koji je često uzrok začepljenja cjevovoda navedenog rashladnog sustava

brodskog motora.

Ako u vodi nema kisika, tada do procesa korozije može doći samo ako je moguće

neposredno razvijati vodik na slijedeći način (uz vodikovu depolarizaciju):

Fe+2 H+→Fe2+H2

Lokalne struje koje uzrokuju koroziju mogu samo tada teći ako postoji potencijalna razlika

između plemenitije lokalne katode i neplemenitije lokalne anode. Pokretna sila

elektrokemijske korozije je diferencija ravnotežnih potencijala lokalne anode i katode, a

naziva se elektromotornom silom galvanskog odnosno korozivnog elementa.

Razlika potencijala može nastati iz ovih razloga:

nejednakomjernosti vanjskih i unutarnjih naprezanja i deformacije,

kristalografske nehomogenosti metalne površine,

nejednakomjernih filmova i prevlaka na metalnoj površini,

nejednakomjerne pristupačnosti kisika koji je otopljen u elektrolitu,

utjecaja elektrolita s nejednoličnim sastavom, koncentracije, brzine protjecanja i

temperature,

utjecaj mikroorganizama koji u vodi reduciraju npr. sulfate u sulfide,

nejednoličnog osvjetljenja i

lutajućih struja na podzemnim i podvodnim cjevovodima.

Bit korozijskog djelovanja otopina elektrolita na metale i njegove legure objašnjava se

težnjom metala da izdvoje svoje atome u otopinu, pri čemu svaki takav atom ostavlj u metalu

jedan ili više svojih elektrona i time se pretvara u pozitivno nabijeni ion, tj. kation.

2. stvaranjem galvanskog članka između dva metala i elektrolita.

Ako se u elektrolit urone dva komada metala različitog potencijala i izvana povežu nekim

vodičem, dobiva se sustav koji je izvor električne energije. Taj sustav se naziva galvanski

članak.

16

Slika. Galvanski članak

Uronjeni komadi metala se nazivaju elektrode. Razlika njihovih potencijala storiti će napon

koji će proizvesti struju elektrona. Pod pojmom potencijal misli se na svojstvo metala da

otpušta elektrone, a taj potencijal se razlikuje od metala do metala. Koji će metal biti anoda,

a koji katoda ovisi upravo o njihovom standardnom elektrodnom potencijalu. Aktivniji metal

biti će anoda (pozitivna elektroda). On će davati elektrone (oksidirati se) i njegovi će ioni

izlaziti u otopinu. Anoda je ona koja korodira (troši se).

Elektron s anode vanjskom vezom odlazi do katode (negativna elektroda) nastojeći

uspostaviti jednakost naboja u sustavu. Na katodi, elektroni se vezuju za pozitivne ione

elektrolita (katione) čime dolazi do redukcije. Kod elektrolita su upravo ioni nosioci

električne struje (pozitivne ione nazivamo anioni, a negativne kationi), a ne elektroni kao kod

metala. Posljedica takvog načina provođenja električne struje su kemijske promjene tvari.

Sam elektrolit kao cjelina je neutralan jer je broj aniona i kationa u njemu jednak.

Standardni elektrodni potencijal. Svaki metal uronjen u elektrolit nastoji da se otopi u

obliku iona, koji ima tandenciju da se ponovo istalože na metalu, tj. da se uklope u metalnu

rešetku. Kada se u jedinici vremena otopi toliko atoma metala koliko se iona izluči kao metal,

dolazi do dinamičke ravnoteže. Budući da je stavaranje i nastajanje iona elektrokemijski

proces, jer su metalni ioni pozitivno nabijeni (kationi), s prelazom metala na ionsko stanje

oslobađaju se elektroni, koji se izbijanjem metalnih iona troše prema reakciji:

Me ←→ Men+ + n e-

gdje je:Me = simbol metala,e- = elektron,n = valencija metala (broj kationa),

17

→ = otapanje metala,← = izbijanje kationa.

Ravnotežni potencijal dolazi na granici metala i otopine. Ravnotežni potencijal nekog metala

ovisi o:

• prirodi materijala,

• vrsti elektrodne reakcije,

• temperaturi,

• koncentraciji metalnih iona u otopini i produkata reakcije,

• te o stanju metalne površine.

Ravnotežni potencijal može se mjeriti samo za čiste metale u otopinama koje sadrže njihove

ione.

Standardni elektrodni potencijal nekog metala je potencijal (u voltima) reakcije oksidacije

metala (nastajanja iona metala). Standardni elektrodni potencijal vodika je proizvoljno

uzet kao nula i s njim se uspoređuju ostali potencijali. Kada poredamo metale po njihovim

standardnim elektrodnim potencijalima dobijemo naponski niz elementa koji ukazuju na

relativne tendencije elemenata da korodiraju. Aktivni metali kao natrij i kalij nalaze se na

jednom kraju niza, a plemeniti metali kao zlato i platina na drugom kraju.

Ukoliko nacrtamo dijagram u kojem na ordinatu nanesemo elektrodni potencijal, a na apcisu

pH vrijednost otopine koja je u kontaktu s metalom, dobijemo dijagram koji pokazuje

ravnotežne uvjete za sve reakcije koje se mogu razvijti između metala i otopine pri datoj

temperaturi. Na dijagramu je moguće odrediti uvjete kod kojih dolazi do korozije, imuniteta i

pasvacije metala. Kod pasivacije metala dolazi do nastajanja čvrstih produkata korozije koji

će zaštititi metal i blokirati daljnju koroziju. Takvo je stanje metala stabilno. Ovise dijagrami

vrlo važni i mogu se upotrijebiti za svrstavanje metala prema njihovoj praktičnoj plemenitosti

(imunitetu i pasivaciji). Ovaj se niz prilično razlikuje od naponskog niza elemenata. Ovaj

dijagram također prikazuje efikasnost upotrebe anodne i katodne zaštite. Narinuti potencijal

(pozitivan ili negativan) dovoljne jačine (iznad ili ispod korozivne zone) može osigurati

zaštitu. Povećanje potencijala iznad korozivne zone je anodna zaštita, dok je snižavanje

potencijala ispod korozivne zone katodna zaštita.

Tok i intenzitet procesa elektrokemijske korozije

18

Osnovni parametri za identifikaciju toka i intenziteta procesa korozije su:

- sustav, struktura i stanje površinske obrade nekog materijala,

- temperatura i

- koncentracija vodikovih iona i koncentracija kisika u elektrolitu.

Koncentracija vodikovih iona kao i kisika u elektrolitu snažno utječu na intenzitet razvoja

procesa elektrokemijske korozije. Što je veća koncentracija kisika veća je i brzina korozije.

Koncentracija vodikovih iona kao i kisika u elektrolitu snažno utječu na intenzitet razvoja

procesa elektrokemijske korozije. Što je veća koncentracija kisika veća je i brzina

korozije. Brzina korozije naglo raste kad se kiselost povećava (pada pH) do određene mjere

(pH vrijednost PADNE ispod 5). Tada metali i njegove legure u tako kiselim elektrolitima

grade soli (s lužinama visoke pH vrijednosti gradili bi hidrokside).

Kod elektrokemijske korozije metala pH vrijednost je važna za određivanje stupnja

korozije. Kada je željezo u kontaktu sa vodom koje sadrži ion vodika kao rezultat može se

očekivati korozija. Ion vodika u kontaktu sa površinom metala postaje atom vodika uzimajući

elektron od metala. Posljedično, ion metala (atom metala koji je izgubio elektron) u

kombinaciji sa ionom hidroksida formira metalni hidroksid koji je topljiv u vodi ovisno o

pH vrijednosti. Vodik, ion vodika i elektron kovine mogu formirati polarizacijski sloj na

površini kovine, što će spriječiti daljnju koroziju. Ako je međutim prisutan kisik otopljen

u vodi, on će u kombinaciji sa vodikom formirati vodu - neće se dogoditi polarizacija i

proces korozije će se nastaviti. Također, ako je voda dostatno kisela, vodik može

napustiti površinu kovine u formi vodikova plina, i neće doći do polarizacije, što znači

nastavak procesa korozije. Zbog toga je potrebno da voda u kotlovima bude alkalna, s malo

ili bez otopljenog kisika.

19

Ovisnost brzine korozije o jakosti oksidativnog sredstva

Voda je vrlo dobro oksidativno sredstvo (sredstvo koje onogućava oksidaciju) jer lako

prihvaća elektrone.

Termodinamička teorija elektrokemijske korozije

Većina metala postoju u prirodi u vezanom stanju (u obliku spojeva). Metalno stanje

predstavlja stanje koje sadrži visoku energiju. Metal prirodno teži spajanju s drugim tvarima i

da bi se oslobađanjem energije vratio u stanje niže energije. Ovo smanjivanje slobodne

energije je pokretačka sila korozijskih rekcija. Promjena slobodne energije određuje

sposobnost svih reakcija, uključujući reakcije korozije. Ona je matematički povezana s

20

nastajanjem elektromotorne sile (EMS). EMS se može izračunati na osnovu promjene

slobodne energije ili obratno. Kada je korozija elektrokemijska, što je najčešći slučaj,

korozijska reakcije se može podijeliti na anodni i katodni dio. Svaki dio obuhvaća

oksidacijsko-redukcijski sustav s vlastitim povratnim potencijalom.

Anodna reakcija obuhvaća oksidaciju metala uz stvaranje metalnih iona i elektrona (anoda je

metal koji korodira). Postoji i obrnuta reakcija reakcija metalnih iona u atom metala. Kada se

obje ove reakcije događaju istom brzinom sustav je u ravnoteži. Ovi uvjeti ravnoteže

stvaraju povratni potencijal anodne reakcije. Slično tome, postoji povratni potencijal za

katodnu reakciju. Razlika ovih povratnih potencijala je elektromotorna sila ukupne reakcije i

ona predstavlja pokretačku silu korozije. Povratni potencijali anode i katode mogu se

izračunati primjenom zakona termodinamike i predstaviti dijagramima potencijal-pH.

Također se mogu izračunati uvjeti ravnoteže svih reakcija između metala i otopina. Rezultati

će pokazati kada je korozija moguća.

PITANJA

1. Definirajte elektrokemijsku koroziju.2. Što je oksidacija, a što redukcija?3. Što je katodna, a što anodna reakcija? Objasnite primjerom!4. Što je vodikova, a što kisikova depolarizacija? Kada nastaje vdikova, a kada kisikova

depolarizacija? Napišite kemijsku jednadžbu!5. Koji je uvjet odvijanja elektrokemijske korozije? Navedite zašto je voda dobro

oksidativno sredstvo.6. Kako dolazi do stvaranja mikro-elemenata – koje su katodne i anodne rekacije?7. Kako nastaje galvanski članak? Kako možemo odrediti koji će od dva metala biti

anoda, a koji katoda? Što je elektrodni potencijal metala? Što je naponski niz elemenata ili elektrokemijski niz elemenata?

8. Što nam omogućava dijagram potencijal-pH – što iz njega možemo odrediti?9. Što je to pasivacija?10. Kako koncentracija kisika, stanje površine, temperatura i pH vrijednost utječu na

brzinu korozije?11. Kako ovisi brzina elektrokemijske korozije o jakosti oksidativnog sredstva?12. Što je to vodikova bolest?

21

2.5. Vrste korozije prema geometrijskom obliku korozijskog razaranja

Vrste korozije prema korozije geometrijskom obliku korozijskog razaranja mogu biti:

1. Opća korozija

2. Lokalna korozija

a. pjegasta korozija,

b. rupčasta korozija (pitting),

c. površinska korozija,

d. kontaktna korozija: galvansku koroziju i koroziju u procjepu.

3. Selektivna korozija

4. Interkristalna korozija

U praksi se više oblika korozije može pojaviti istodobno. Tako se npr. uz pitting pod

određenim okolnostima pojavljuju opća i/ili pjegasta korozija. Osobite pojave korozije

zapažaju se ispod zaštitnih prevlaka ili na mjestima njihova oštećenja.

2.5.1. Opća korozija

Opća korozija karakterizira se kao korozija s ravnomijernim smanjenjem debljine metala. Ona

zahvaća čitavu izloženu površinu materijala, a može biti:

ravnomjerna i

neravnomjerna.

Ravnomjerna opća korozija je najmanje opasna jer se proces može lako pratiti i predvidjeti

kada određeni dio treba popraviti ili ga zamijeniti novim. Nije svuda jednako brza, pa uz nju

glatka površina materijala postaje hrapavija.

Neravnomjerna opća korozija opasnija je od ravnomjerne opće korozije.

Do opće korozije dolazi kada je čitava površina materijala izložena agresivnoj sredini pod

približno jednakim uvjetima s obzirom na unutrašnje i vanjske faktore korozije. Ova vrsta

korozije najčešća je na velikim plohama (limovima).

22

Površina prije korozijskog djelovanja – razlika je

korozijom oštećen metal - gubitak metala

Korodiranapovršina

Slika. Primjer djelovanja ravnomjerne i neravnomjerne opće korozije (www.riteh.hr/zav_katd_sluz/zm/osn_pod/SKRIPTA%20( zastita %materijala).pdf )

Tijekom odvijanja ovog vida korozije dolazi do zamijene anodnih i katodnih mjesta, usljed

čega je rastvaranje metala približno jednako po cijeloj površini metala. Brzina odvijanja ovog

vida korozije se predstavlja dubinom prodiranja procesa korozije u metal u određenom

vremenskom periodu. Ovaj oblik korozije je znatno manje opasan od lokalnih vidova korozije

jer omogućava lako predviđanje vijeka trajanja konstrukcije.

2.5.2. Lokalna korozija

Lokalna korozija nastaje na mikroskopskoj razini (najčešće na granici zrna materijala) i

djeluje ubrzano na samo malom lokalnom području. Zrna materijala predstavljaju katodu, a

granice zrna anodu. Zbog nedostatka kisika u području korozije (oksidacijsko-koncentracijske

ćelije), korozija prodire dublje u metal stvarajući tako rupice u materijalu.

Lokalna korozija može se podijeliti na:

pjegastu koroziju,

rupičastu ili pitting koroziju,

potpovršinsku koroziju i

kontaktnu koroziju.

Pjegasta korozija je najraširenija pojava lokalne korozije i napada samo neke djelove

izložene površine materijela.

Slika. Razaranja materijala pjegastom korozijom (www.pfst.hr/data/materijali/skriptaFSB.pdf)

23

Rupičasta ili pitting korozija je korozija kod koje nastaju rupičasta oštećenja tj. šupljine

koje se protežu od površine u metal. Rupičasta korozija uzrokovana je kada postoji velika

katodna i mala anodna površina, zbog čega je jačina napada anode velika. Razlike u

potencijalu mogu biti uzrokovane mehaničkom korozijom, tankom prevlakom oksida, kiselim

đepovima vode, korozijom zbog soli, rupica ili pukotina, ulja, plinova i djelomične

uronjenosti metala. To je vrlo opasan oblik korozije, čija se brzina općenito povećava sa

rastom temperature. Uvjeti uspostavljanja rupčaste korozije su:

1. postojanje oksidnog filma na površini metala – materijal je s termodinamičkog

stajališta u pasivnom stanju;

2. prisutnost agresivnih iona u otopini – najuobičajenije vrste su Cl- i SO42-, a puno

manjoj mjeri ioni Br-, I- i perkloratni ioni (ClO4-);

3. potencijal mora prijeći (premda samo na trenutak i lokalno) kritičnu vrijednost Epit –

kritični pitting potencijal ili potencijal inicijacije rupičaste korozije;

4. vanjska ili unutrašnja pokretačka sila moraju biti prisutne.

Ocjena stanja površine se provodi proučavanjem gustoće rupica, veličine rupica i dubine

rupica. Rupice koje nastaju na površini obično su skrivene slojem korozijskih produkata koji

ne štite metal podloge od korozije. Zato rupičasta korozija obično ostaje neotkrivena sve dok

ne dođe do perforacije stjenke. Rupičasta korozija nehrđajućih legura koje sadrže različite

udjele željeza, kroma, nikla i molibdena je od najvećeg praktičnog interesa. Većina

korozijskih oštećenja nehrđajućeg čelika nastaje u neutralnim do kiselim otopinama koje

sadrže kloridne ione ili ione koji sadrže klor. Takvi su uvjeti od najveće važnosti moru i

procesnoj industriji. Na željezu i aluminiju dolazi do rupičaste korozije u alkalnim otopinama,

slično kao i kod nehrđajućeg čelika, ali u manje agresivnim uvjetima.

Uske i duboke Eliptične Plitke i široke Ispod površine

Urezane ispod Horizontalne Vertikalne površine

Slika. Oblik rupica kod rupičaste korozije(www.corrosion-project.info/Predavanja/EKM/Predavanje082006.pdf)

24

Potpovršinska korozija je korozija gdje se žarište pittinga širi u dubinu materijala

raslojavajući ga (listanje, eksfolijacija). Potpovršinska korozija je najraširenija na valjanim

metalima u dodiru s morskom vodom i s kiselinama. Na površini materijala pritom često

nastaju mjehuri jer se u njegovoj unutrašnjosti gomilaju čvrsti korozijski produkti kojima je

volumen veći od volumena uništenog metala. Pojavu potpovršinske korozije treba razlikovati

od pukotina koje na materijalu nastaju uslijed napetosne korozije, korozijskog zamora ili

vodikove bolesti što se pojavljuje zbog prodiranja vodika u metal.

Slika. Bubrenje i listanje materijala kod potpovršinske korozije

(www.pfst.hr/data/materijali/skriptaFSB.pdf)

Kontaktna korozija dijeli se na:

galvansku koroziju i

koroziju u procjepu.

Galvanska korozija nastaje kada se dva različita metala dovedu u električni kontakt, uz

prisutnost elektrolita nastaje galvanski članak. Kada nastane galvanski članak, jedan od

metala postaje pretežno (ili u cijelosti) anoda i korodira brzinom većom od one kojom bi

korodirao da nije spojen u galvanski članak, a drugi postaje pretežno (ili u cijelosti) katoda i

korodira manjom brzinom nego da nije spojen u galvanski članak. Plemenitiji metal

25

galvanskog članka postat će pretežno (ili u cijelosti) katoda i biti će katodno polariziran u

odnosu na vlastiti korozijski potencijal u istom korozijskom okolišu.

Važni činioci koji utječu na galvansku koroziju su:

termodinamički činilac - korozijski potencijali metala koji čine galvanski par,

kinetičkli činilac - anodna polarizacija (neki metali koji su u galvanskom paru anode

mogu se pasivirati),

geometrijski činilac - relativne površine jednog i drugog metala koji čine galvanski par

(anode i katode).

Slika. Galvanska korozija (www.riteh.hr/zav_katd_sluz/zm/osn_pod/SKRIPTA%20( zastita %materijala).pdf )

Na ulogu elektrolita mogu utjecati i slojevi atmosferske vlage i nečistoće prisutne na površini

metala. Veliki utjecaj na odvijanje korozivnih procesa ima provodljivost elektrolita, pri čemu

je kontaktna korozija intenzivnija ukoliko je provodljivost veća. Pri maloj provodljivosti

elektrolita, korozija je ograničena na oblasti metala koje su u kontaktu, dok je pri većoj

provodljivosti kontaktna korozija moguća i na većim rastojanjima između različitih metala.

Smanjenje sklonosti galvanskoj koroziji postiže se odabirom kombinacije metala koji imaju

relativno bliske korozijske potencijale, izolacijom kontakta različitih metala i izolacijom

anodnog metala od korozivnog okoliša.

26

Korozija u procjepu je srodna rupičastoj koroziji, samo što umjesto rupica ima procjepe.

Između dva konstrukcijska elementa (procjepa) nastaje razlika u koncentraciji elektrolita

(najčešće kisika u elektrolitu).

Slika. Korozija u procjepu(www.pfst.hr/data/materijali/skriptaFSB.pdf)

2.5.3. Selektivna korozija

Selektivna korozija predstavlja vid korozije pri čemu dolazi do selektivnog rastvaranja manje

plemenite komponente legure. Najvažniji primjeri selektivnog otapanja su: decinkacija mjedi i

grafitizacija sivog lijeva.

Selektivna korozija napada samo jednu od faza ili komponenti višefaznog ili

višekomponentnog materijala. Očito je da selektivna korozija može biti fazna samo na

višefaznim materijalima (grafitizacija sivog lijeva), a komponentna u višekomponentnim

materijalima (bronca, mesing).

Grafitizacija lijevanog željeza. Lijevano željezo sadrži do 3.5 % ugljika, koji je uglavnom u

formi grafitnih pahuljica u metalnom kalupu. U morskoj vodi metalni kalup korodira, jer je

grafit plemenitiji materijal. Ova grafitizacija lijevanog željeza može stimulirati koroziju

metala koje je ljevano željezo kao žrtvovana anoda trebalo zaštititi (najčešće su to bronca i

mjed). Razlog tome je što se ugljik, za razliku od željeza, nalazi više u elektrokemijskom nizu

elemenata (teže daje elektrone) bronce i mjedi.

27

Komponentna selektivna korozija obično se pojavljuje na jednofaznim, višekomponentnim

legurama. Može biti opća i lokalna, a češća je u elektrolitima nego u neelektrolitima. Neke

komponente legure su elektrokemijski aktivnije i anodno se otapaju u galvanskom kontaktu s

plemenitijim komponentama. Na primjer, kod mesinga (mjedi) dolazi do tzv. decinkacije.

Mesing (mjed) je legura bakra i cinka. Kako je cink anodan prema bakru u morskoj vodi, on

korodira ostavljajući šupljikavu masu bakra nalik spužvi. Moguće je da prilikom decinkacije

dolazi do rastvaranja Zn, ili istovremenog rastvaranja Cu i Zn, uz naknadno taloženje Cu. Kod

mesinga sa većim sadržajem Zn decinkacija je izraženija, a posebno kod dvofaznih legura.

Prisustvo kloridnih iona i povećanje temperature još više ubrzava decinkaciju. Ovo se ne

događa s mjedi kojoj je dodan arsen i čiji sadržaj cinka je manji od 37%.

Slično se događa s auminijskom broncom – dealuminifikacija. Da bi se to izbjeglo bronci se

dodaje 4 do 5% nikla, no problem se može ponovo pojaviti kod varenja.

Slika. Decinkacija mjedi i grafitizacija sivog lijeva (www.pfst.hr/data/materijali/skriptaFSB.pdf)

2.5.4. Interkristalna korozija

Interkristalna korozija je vid lokalne korozije koja razara materijal na granicama zrna

(granula, kristalita) šireći se na taj način u dubinu. Taj vid korozije dovodi do velikog

pogoršanja mehaničkih karakteristika metala. Interkristalna korozija se najčešće javlja kod

nerđajućih čelika i na legurama. Ova vrsta korozije je najopasniji oblik korozije jer može

dugo ostati neprimijećena, a naglo smanjuje čvrstoću i žilavost materijala. Konačna posljedica

interkristalne korozije je lom ili čak raspad materijala u zrna. Interkristalne pukotine mogu

nastati i kao posljedica napetosne korozije i pritom pukotine ponekad napreduju i

trankristalno.

28

Slika. Runjanje zrna u medijima te raspad uz zavar (www.pfst.hr/data/materijali/skriptaFSB.pdf)

2.6. Neki oblici korozije na brodovima

Napetosna korozija. Koroziju nastalu uslijed naprezanja (Stress Corrosion) se može

općenito naći kod bronce, ali to se također događa i kod legura aluminija i nerđajućeg čelika.

Korozija nastala uslijed trenja (Fretting corrosion) može se dogoditi ondje gdje se dvije

površine dodiruju i relativno se kreću u odnosu jedna na drugu. Sitne relativne kretnje

uzrokuju uklanjanje metala i njegovog oksidnog filma. Uklonjeni metal može u kombinaciji

sa kisikom stvoriti prah metalnog oksida koji će u slučaju željeza biti čvršći nego metal sam

po sebi a time se povećava trošenje materijala. Uklonjena tanka prevlaka metalnog oksida

može ponovo nastati što povećava štetu. Šteta se povećava amplitudom i učestalošću kretanja

površina, te pritiskom, a smanjuje se prisustvom vlage uz nisku razinu kisika niska, te

povećanjem čvrstoće materijala.

29

Korozija nastala zamorom materijala (Corrosion Fatigue). Ako je metal u korozivnom

okruženju i podvrgnut cikličnim naprezanjima, metal će propasti uz mnogo manju

koncetraciju naprezanja nego što je to potrebno za propadanje uslijed zamora materijala.

Ciklična naprezanja se mogu dogoditi uslijed vibracija cijevi ili fluktuacijama u vrućim

uvijetima, tj. termalnog pulsiranja.

Korozija metala u morskoj vodi. Morska voda cirkulira, grije i skladišti se unutar broda.

Ona je korozivan medij koji je isto tako i dobar elektrolit. S obzirom da često imamo različite

metale u morskoj vodi dolazi do galvanske korozije i neplemenitiji metali korodiraju. Npr.

čelik je anodan prema bronci u morskoj vodi i on će korodirati - čelik je katodna zaštita

bronci. Žrtvovanje anoda se ponekad radi namjerno da bi se izvela katodna zaštita veoma

skupih materijala, npr. željezne anode daju zaštitu mjedenim cijevima i pločama u

kondezatoru, magnezijske anode daju zaštitu čeličnim pločama u tankovima. Bitno je

napomenuti da se grafitne masti ne upotrebljavaju jer u dodiru sa morskom vodom mogu

rezultirati žestokom korozijom bronce i čelika.

Ako se povećava brzina morske vode koja teče preko materijala korozija se povećava do

određene granične vrijednosti, zbog:

1) povećane opskrbe kisikom;

2) povećane erozija zaštitnog oksidnog filma stvorenog korozijom.

POTRAŽI: Visoko i niskotemperaturna korozija

PITANJA

1. Koja je razlika između opće i lokalne korozije? 2. Koje vrste lokalne korozije poznajete?3. Kako se provodi ocjena stanja površine kod rupičaste ili pitting korozije?4. Objasnite zašto dolazi do pitting korozije!5. Kako možemo smanjiti sklonost rupičastoj (pitting) koroziji?6. Koja je osnovna razlika galvanske korozije i korozije u procjepu?7. Objasnite galvansku koroziju!8. Kako se postiže smanjenje sklonosti galvanskoj koroziji?9. Kojem tipu korozije nalikuje korozija u procjepu i opišite kako do nje dolazi?10. Kako se može smanjiti sklonost nastajanju korozije u procjepu?11. Što znate o selektivnoj koroziji? Navedite primjer! Što je to decinkacija mjedi?12. Što znate o interkristalnoj koroziji? Zbog čega dokali do pucanja materijala duž

granica kristala?13. Što su to corrosion fatique, stress corrosion i fretting corrosion?

30

III. PROJEKTANTSKE MJERE PROTIV KOROZIJE

U današnje je vrijeme potrebno posvetiti puno više pažnje koroziji metala nego ranije zbog:

povećane uporabe metala u svim područjima tehnologije; uporabe metalnih konstrukcija sve

tanjih profila koje ne toleriraju korozijske napade istog intenziteta kao teške, nekad

upotrebljavane konstrukcije; uporabe metala za specijalnu primjenu (npr. u području atomske

energije) ili uporabe rijetkih i skupih metala čija zaštita zahtijeva posebne mjere opreza;

pojačane korozivnosti okoline uslijed povećanog zagađenja vode, zraka i tla.

Istraživanja su pokazala da se četvrtina šteta od korozije može spriječiti uporabom

suvremenih tehnologija. Međutim nije uvijek moguće postići optimum u korozijskoj zaštiti jer

dolazi u sukob sa mehaničkim osobinama ili naknadnom primjenom. Zaštita od korozije ne

počinje na već gotovom proizvodu nego, već mnogo ranije u idejama i skicama konstrukora.

Da bi se projektantskim mjerama smanjio utjecaj korozije potrebna je uska suradnja

projektanta, tehnologa, konstruktora i ostalih mjerodavnih osoba da se postavi takav

tehnološki proces koji će omogućiti zaštitu objekta, opreme, sirovina, poluproizvoda i gotovih

proizvoda.

Pri projektiranju treba koristiti praktična iskustva uzimajući u obzir sve prije navedene

faktore. Također je vrlo bitno da se pri projektiranju i dimenzioniranju dijelova i uređaja koji

su podložni trošenju uzmu u obzir ne samo mehanička opterećenja nego i predvidiva dubina

trošenja nakon projektiranog vijeka trajanja. Spretnost projektanta se očituje u zadovoljenju

što većeg broja zahtjeva u pogledu zaštite od korozije tj. kompromisnom rješenju koje će

voditi računa o svim faktorima da bi se produžio vijek trajanja opreme i smanjili troškovi

održavanja.

Nepravilno konstruiranje i nedovoljno proučeni tehnološki procesi (nejednako isparavanje

vlage sa pojedinih elemenata konstrukcije, povećanje koncentracije elektrolita na pojedinim

dijelovima konstrukcije, stvaranje mjesta za zadržavanje vlage, dijelovi konstrukcije sa

naglim promjenama temperature itd.) često su uzrok pojave korozivnih spregova na

konstrukcijama čija je elektromotorna sila veća od elektromotorne sile nastale spajanjem

galvanskih spregova nastalih spajanjem materijala različitog potencijala.

31

Oblik konstrukcije utiče na vrijeme trajanja izvedene zaštite od korozije. Radi zaštite

predmeta od korozije vrlo često se koriste galvanske prevlake i premazi. Zadatak konstruktora

je da poveća efikasnost zaštite od korozije. Tako predmeti koji se premazuju ne smiju imati

oštre kutove. U svrhu stvaranja premaza ravnomjernije debljine prije premazivanja se

oštri rubovi na predmetima zaobljuju, a pregibi ublažavaju. Konstrukcije na koje se

nanose galvanske prevlake također trebaju biti bez oštrih rubova i bez naglih prijelaza. Osim

toga, konstrukcije trebaju biti što jednostavnije konfiguracije i bez dubokih i uskih udubljenja,

da bi se postigla što bolja zaštita od korozije.

Tehnološke i konstrukcione zaštitne mjere moraju se bazirati na općim principima zaštite,

prema kojima se zaštita od korozije temelji na nekoliko osnovnih činjenica, a ostale potječu

od njih:

kemijska korozija može se smanjiti ili spriječiti smanjenjem ili otklanjanjem afiniteta

između metala i okoline ili poboljšanjem svojstava prevlake korozivnih produkata

elektrokemijska korozija može se smanjiti ili spriječiti snižavanjem ili poništavanjem

razlike potencijala ili povećanjem omskog otpora strujnog krugatog članka

Na temelju iznesenog, prilikom projektiranja tehnološkog procesa konstrukcije raznih

strojeva, aparata i njihovih detalja potrebno je:

a. izvršiti prethodne studije,

b. upoznati međuoperacijsku koroziju,

c. upoznati vanjsku koroziju,

d. odabrati odgovarajući materijal,

e. projektirati prema općim pravilima,

f. izraditi uputstva za pogonsko održavanje.

Korozija se može pojaviti i naknadno iako su pri projektiranju poduzete sve mjere sigurnosti.

Zato treba prethodno napraviti analizu troškova proizvodnje i održavanja te utvrditi gornju

granicu povećanja produkcije, a da pri tome ne dođe do povećanja troškova održavanja.

3.1 Prethodne studije

Prije nego što počnu projektirati, projektanti i konstruktori moraju se temeljito upoznati s

tehnološkim procesom, zatim s uvjetima rada koji su usko vezani s tehnološkim procesom,

32

kao temperaturom, pritiskom i sl., i s onima koji nastaju u prostoriji (vlagom, temperaturom,

prašinom, agresivnim plinovima i sl.). Projektanti moraju upoznati potrebnu dokumentaciju

o svim materijalima koji su potrebni za projektiranje. Često treba izvršiti ispitivanja u

poluindustrijskom mjerilu, a zatim se odlučiti za najbolje rješenje. Takva ispitivanja mogu

dati i sliku o svim oblicima korozije koja se može pojaviti i u praksi. Velik je problem kod

korozijskih ispitivanja dobiti točan uvid u proces zato što su procesi korozije vrlo spori. Da

bi se dobio točan uvid, trebalo bi pratiti ponašanje metala u vremenu od 20 do 50 godina.

Svrha je korozijskih ispitivanja da se u nekom kratkom vremenskom intervalu dobije uvid u

ponašanje pojedinog metala, trajnim ili izmjeničnim izlaganjem korozivnom mediju. To se

postiže tako da se umjetno izazove nekoliko puta agresivnija okolina. No to može dati

pogrešne mehanizme korozije i pogrešne rezultate. S druge strane, promatraju li se predmeti u

mediju u kome će biti primjenjivani, pa se nakon kratkog vremena nekom od metoda za

ispitivanje istražuje korozija, može se doći do sasvim pogrešnih rezultata. Tako su npr. za

projektiranje zaštite čeličnih konstrukcija od atmosferske korozije potrebni podaci o

makroklimi i mikroklimi predviđene lokacije. Makroklima je određena rezultatima

meteoroloških mjerenja tijekom dužeg razdoblja (godinama), a mikroklima utvrđivanjem

posebnih okolnosti neposredno uz buduću konstrukciju. Važni su pritom podaci o

temperaturi, relativnoj vlažnosti, vrsti i količini oborina, vrsti i stupnju onečišćenja zraka

prašinom, S- i N- oksidima, kapljicama morske vode i kemikalijama, ruži vjetrova, tj. smjeru i

brzini vjetra, o zalijevanju vodom (slatkom ili morskom), o mehaničkim opterećenjima, o

smještaju konstrukcije, itd.

Razumljivo je da su u tehnologiji površinske zaštite nužna i ispitivanja konstrukcijskih

materijala i na njih nanesenih prevlaka glede otpornosti na koroziju i druge vrste oštećivanja.

Takva se ispitivanja dijele na:

laboratorijska,

terenska

eksploatacijska ili pogonska.

Njihova svrha može biti:

izbor materijala ili zaštitnog postupka odnosno mjere u određenom mediju uz

stanovite fizikalne okolnosti,

razvoj novih materijala ili zaštitnih postupaka odnosno mjera,

33

kontrola i osiguranje kakvoće materijala, odnosno djelotvornosti, zaštitnog postupka

ili mjere, pri prozvodnji/izgradnji ili tijekom eksploracije i održavanja

proizvoda/objekta,

istraživanje mehanizma oštećivanja materijala odnosno mehanizma zaštite stanovitim

postupkom ili mjerom.

Pri ispitivanju nužna je i identifikacija produkata korozije ili drugih vrsta oštećivanja

materijala. Ti se produkti kemijski i strukturno analiziraju raznovrsnim metodama među

kojima se ističu:

primjena indikatora,

kolorimetrija,

rendgenska difrakcija,

spektometrija infracrvenim (IR) zrakama,

spektometrija sekundarnim ili Augerovim (Ožerovim) elektronima (AES),

atomska apsorpcijska spektrometrija (AAS),

analiza elektronskim mikroskopom (EMA) i

rendgenska fotoelektronska spektometrija (XPS).

Laboratorijska se ispitivanja najčešće provode kontinuiranim izlaganjem uzoraka mediju

određenog sastava pri konstantnoj temperaturi tijekom predviđenog vremena. Poželjno je da

laboratorijski pokusi u što kraćem vremenu daju upotrebljive rezultate pa su takva ispitivanja

redovito ubrzana, tj. obavljaju se pod oštrijim uvjetima od onih koji se očekuju u praksi, što se

postiže promjenom sastava medija, temperature, brzine gibanja itd. Detaljna i opsežna

laboratorijska ispitivanja provode se u pokusnim petljama koje se sastoje od spremnika,

sustava cijevi, crpke, armatura (ventila, zasuna i spojnih elemenata) te mjernih instrumenata.

Takva su ispitivanja vrlo važna jer daju izvanredno točne podatke zahvaljujući strogim

uvjetima rada i ponavljanju pokusa.

Nelaboratorijska: terenska i eksploatacijska ispitivanja oštećivanja dugo traju jer nisu ubrzana.

Ona se redovito kombiniraju s laboratorijskim ispitivanjima. Zbog nemogućnosti ili

nepodobnosti da se koroziji izloži predmet, upotrebljavaju se pločice koje imaju isti sastav,

strukturu, i obradu kao gotov proizvod.

Terenska (prirodna) korozivna ispitivanja vrše se pod prirodnim uvjetima pa daju

najsigurnije rezultate o ponašanju materijala. Zato se ova vrsta ispitivanja obično vrši nakon

laboratorijskih, jer su dugotrajna. Za terenske pokuse služe atmosferske, podvodne, (najčešće

34

podmorske) i podzemne ispitne stanice. U njima se ispituju uzorci ili dijelovi postrojenja i

uređaja. U atmosferi i vodi rabe se obično pločasti, a u tlu cjevasti uzorci.

Atmosferska korozivna stanica postavlja se na mjestima na kojima su neprilike slične onima

kojima će materijal kasnije biti u praksi izložen (visoka temperatura i vlažnost zraka, visoki

sadržaj prašine, raznih plinova i sl.). Uzorci su obično od lima i okreću se prema jugu. Prema

horizontali nagnuti su za 30° ili se vješaju. Trajanje pokusa nije određeno i vrši se od 6

mjeseci do 4 godine, pa i više. Polugodišnje se promatraju uzorci, a nakon dovršenog

ispitivanja utvrđuje se i gubitak na težini.

Morska korozivna stanica – faktori koji utječu na koroziju u slatkoj i morskoj vodi su:

temperatura, stupanj aeracije, prisutnost flore i faune, sastav vode i brzina njenog strujanja u

određenom vremenskom razdoblju. Važno je postavljanje i pričvršćivanje uzoraka, koja se

vrše u okvirima izrađenim od impregniranog drveta, bakrene legure monel, bitumeniziranog

čelika i sl. Plohe uzoraka postavljaju se paralelno struji vode u razmaku od nekoliko

centimetara, vertikalno u istoj dubini.

Stanice za ispitivanje korozije u tlu se provode na područjima raznih vrsta tla. Na tok korozije

utječu vrsta i sastav tla, aeracija, omjer vode i tla, sastav vode, prisutnost mikroorganizama i

temperatura. Valjkasti i cjevasti uzorci ukapaju se u tlo u istoj dubini, a zatim se zemlja

nabije. Korozija se prati vremenski kroz 10 godina i više, tako da se pojedini uzorci vade u

određenim vremenskim razmacima. Razultat se izražava kao gubitak težine po jedinici

vremena i površine i kao opis vrste korozije.

Eksploatacijski ili pogonski se oštećivanje ispituje izravno u postrojenjima i uređajima (bez

primjene uzorka) ili neizravno pomoću uzoraka u njima. Danas su laboratorijska ispitivanja

potisnula pogonska. Ipak se ponekad izvode pokusi sa gotovim proizvodima u uvjetima

proizvodnje. Pogodnim konstrukcijama uređaja može se mjeriti trošenje ležajeva, ventila,

cjevovoda, crpki, propelera. Pogonska ispitivanja često su sigurnija, jer se u laboratoriju nikad

ne može reproducirati tako kompleksan tok procesa kao što se dešava u iskorištavanju

proizvoda. Pogonski pokusi daju stoga vrlo dobre podatke o upotrebljivosti materijala u

određenim uvjetima. Rezultati korozivnih ispitivanja izražavaju se na razne načine kao

mjerenjem gubitka na težini, dubine pitinga mikroskopski ili iglastim mjeračem. Nadalje

defektoskopskim metodama (randgenom, ultrazvukom, radioizotopima itd.). Korozivna

ispitivanja u pogonskim uvjetima treba pratiti vremenski, pa su ova ispitivanja dugortajnija od

laboratorijskih, jer traju od 15 do 45 dana, a ponekad i više godina (do 3 godine).

35

Korozija cijevnih sistema ispituje se umetanjem paralelno ili serijski spojenih komada cijevi

iz raznog materijala. Agresivost parnih kondenzata određuje se pomoću čeličnih strugotina

(spirala), mjereći gubitak težine. Pri ovim ispitivanjima treba nastojati da proizvodni proces

bude takav kakav se stvarno primjenjuje. Dijelovi postrojenja, koji su zbog korozije morali

biti zamijenjeni ili popravljeni, moraju se čuvati u dokumentaciji, jer to omogućuje točan uvid

u korozijski proces i studij metode za poboljšavanje uvjeta rada ili upotrebljivosti materijala.

3.2 Određivanje rezultata korozivnih ispitivanja

3.2.1 Promjena metalne površine

Vizualna opažanja korodirane metalne površine najčešća su i najjednostavnija. Ustanovljuje

se u kakvom su obliku i veličini nastali korozivni produkti na površini. Zatim jesu li se

stvorili čvrsti produkti ili je došlo do oštećenja površine. Nadalje je li spomenuto oštećenje

jednolično raspoređeno ili lokalno u obliku udubina, točkica, nagriženih mjesta itd. Za takva

utvrđivnja postoji ova korozijska ocjena:

0 – bez traga korozije

1 – slabiji znakovi korozije (pojedini tanki slojevi, slabo napadnuta površina),

2 – slaba korozija (tanki slojevi preko veće površine s međuprostorima ili udaljena

slabo nagrižena mjesta),

3 – sradnja korozija (jasno uočljivi slojevi i lako primjetljiva nagrižena mjesta),

4 – jaka korozija (primjetljiva jaka promjena površine),

5 – vrli jaka korozija (potpuno korodirana površina s debljim slojem).

Loša je strana vizualnog određivanja subjektivnost, tako da razni promatrači ne daju istu

ocjenu.

Mjerenje refleksije svjetla i sjaja. Ako je korozija jednolična i vrlo neznatna, može se često

primjetiti na površini metala kao slaba promjena boje uslijed interferencije u površinskom

sloju. Sjaj se određuje raznim optičkim aparatima kao što je opisano pri ispitivanju metalnih

prevlaka.

Mikroskopska ispitivanja vrše se pogodnim binokularnim mikroskopom, kojim se odeđuju

vrste korozivnog napada, mjerenje dubine pitinga kao i dubine prodiranja interkristalne

korozije.

36

Rendgenska ispitivanja vrše se snimanjem korodirane površine kod oksidacijskih i difuzijskih

procesa pa se na metalnoj površini mogu ustanoviti oksidi i drugi korozivni produkti.

Ostala određivanja koja se primjenjuju za definiciju metalne površine opisana su pri

ispitivanju metalnih prevlaka (npr. hrapavost, udubine i sl.). Ovdje spadaju i elektrokemijska

ispitivanja. Ispitivanje intenziteta razvoja procesa korozije vrši se mjerenjem promjene

omskog otpora u funkciji vremena na način kako prikazuje slika.

X = uzorakP = zasićena standardna elektrodaC = standardni obložen element za kontrolu postojanostiS = promjena otpora koji pokazuje klizačUzorak X koji se ispituje i referentni element R, serijski su spojeni s otpornikom S.

Razvojem procesa korozije smanjuje se presjek uzorka, odnosno smanjuje se jačina struje

zbog nastalog povećanja omskog otpora struji iz baterije, što se registrira ampermetrom.

Uravnoteženje se vrši promjenom veličine otpora na navedenom otporniku, i veličina te

promjene uzima se kao pokazatelj intenziteta razvoja procesa korozije. Pod uobičajnim

uvjetima, meki čelik po dubini korodira 143 μm, fosforna bronca 2 μm, a nekorodirajuči čelik

0,02 μm tokom jedne godine.

3.2.2 Promjena materijala

Materijal koji se ispituje mora biti točno definiran u pogledu kemijskog sastava, mehaničkih

svojstava i površine.

Gubitak težine određuje se kod većine korozijskih ispitivanja tako da se prije pokusa ustanove

težina i dimenzije uzorka, a nakon ispitivnja uzorak se suši 1 sat pri 100°C, drži se u

oksikatoru da se ohladi, skidaju se korozivni produkti i važe. Prilikom odstranjivanja

37

korozivnih produkata treba paziti da ne dođe do nagrizanja osnovnog metala ili se to može

samo neznatno dogoditi. Zato se vrši tzv. slijepi pokus s istim metalom koji nije pod

utjecajem agresivnog medija, već samo kemikalije koja skida korozivni sloj. Postoje razna

sredstva za odstranjivanje korozivnih produkata s uzorka - tablica.

Metal (legura) Korozivni

produkt

Kemikalija

Aluminij i legure Al2O3

Al (OH)3

5%-tna hladna HNO3

Željezo i čelici Fe –oksidi i hidroksidi 10%-tna HCl ili H2SO4 uz dodatak

inhibitora (npr. za H2SO4 1 g/l arsenovog

oksida ili 5 g/l tiomokracevine)

Krom i Cr-Ni celici Oksidi 10%-tna HNO3 60C

Baker i legure Cu-oksidi

-hidroksidi

-bazni karbonat

-bazni sulfat

-bazni klorid

5%-tna H2SO4 hladna

Cink Zn-oksid

-hidroksid

-bazni karbonat

-karbonat

5%-tni NaCN

Kositar i legure Sn-oksidi amonacetat koncentrirani

ili 5%-tna octena kiselina

Olovo i legure Pb-oksidi

Pb-hidroksidi

-sulfat

-bazni karbonat

5%-tna HCl

kao i kod cinka

Magnezij i legure Mg-oksid

-karbonat

5-10% K2Cr2O7

U tablici su iznesene pojedine veličine korozije u metričkom i col (Zoll) – sistemu koji se

primjenjuje u SAD – u i Engleskoj.

38

1 g/m2 · dan =0,365

dmm/god

Oznaka

Jedinica

Metrički sistem Col-sistem

površina koja korodira

gustoća

vrijeme trajanja korozije

gubitak težine

gubitak korozije

gubitak debljine

otpornost korozije

brzina korozije

linearna brzina korozije

trajnost

cm2

g/ml ili g/cm3

dan

g

g/m2

mm

mm−1

−1

g/m2

dan

mm/god

god/mm

sqinch = 6,45 m2

oz/cninch(unze/zoll) = 1.73 g/ml

dan

mg = 10−3

g

md = mg/dm2

= 0,1 g/m2

mil (1/1000 zoll) = 25,4

mil−1

= 39,4 mm−1

mdd = mg/dm dan = 0,1g/mdan

ipy = inch/god = 25,4 mm/god

year/inch = 0,039 god/mm

Iz tabele proizlazi da se gubitak težine izražava u g/m2dan ili mg/dm2dan, dok se brzina

korozivnog prodiranja (linearna brzina korozije) izražava u mm/g. Iz navedenih korozivnih

veličina proizlazi:

d = specifična težina metala u g/cm3

Osim gubitaka težine može se mjeriti i prirast težine, naročito pri ispitivanju atmosferske

korozije.

Određivanje gubitka debljine vrlo je jednostavna i sigurna metoda. Može se računati iz

gubitka težine a odnosi između g/m2 · dan i mm/god. Mjeri se preciznim instrumentima i

zračenjem rendgenskim i - zrakama.

Određivanje promjene mehaničkih svojstava neophodno je ako se želi ispitati djelovanje

korozije na određeni materijal koji se namjerava primjeniti u konstruktivne svrhe. Kao

najvažnije ispitivanje mehaničkih svojstava je promjena čvrstoće na vlak. Zatim određivanje

čvrstoće na udar, otpornost na savijanje i sl. Materijal se ispituje prije i poslije korozivnog

djelovanja kako bi se razultati mogli iskoristiti. Nedostatak je ovih ispitivanja što se dobije

rezultat svih tipova korozivnog napada, a ne može se utvrditi udio pojedine vrste napada u

općem procesu.

39

3.2.3. Promjena agresivnog sredstva

Na temelju promjene agresivnog medija može se utvrditi veličina korozivnog napada, jer

najčešće dolazi do njihove potrošnje. Količinski se promjene određuju analitički.

Količina kisika mjeri se ako se korozija odvija uglavnom kisikovom depolarizacijom. Brzina

korozije izražava se u mililitrima plina (pod normalnim okolnostima) po cm2 površine na dan.

Mjerenje količine (volumena) vodika primjenjuje se ako se korozija odvija samo uz vodikovu

depolarizaciju, pa se može točno odrediti vremenski tok korozije. Brzina korozije izražava se

u ml/cm2 · dan.

Kolorimetrijska mjerenja služe za utvrđivanje topljivih korozivnih produkata koji su utjecali

na promjenu agresivnog sredstva. Ovom metodom mogu se ustanoviti i najmanje količine.

Mjerenje pH-vrijednosti potrebno je zbog toga što u procesu korozivnog djelovanja dolazi do

promjene ph u agresivnom mediju. Mjerenje se vrši na prije opisan način ili kolorimetrijski

pomoću indikatora. Indikatori mijenjaju boju u određenom području ph vrijednosti.

3.2.4. Korozivni produkti

Na brzinu korozije znatno utječu vrsta i svojstva nastalih korozivnih produkata, koji mogu na

površini metala stvoriti čvrsti i kemijski otporni sloj, tako da ne dolazi do daljnje korozije, ili

prouzrokuju lokalo nagrizanje. Zato je važno utvrditi kemijski sastav korozivnih produkata,

nijhovu strukturu i fizikalna svojstva kako bi se korozija mogla spriječiti, odnosno omogućiti

stvaranje zaštitnih korozivnih slojeva. Ova se ispitivanja vrše kemijskim analizama,

spektografski, kolorimetrijski i sl. Zatim pomoću elektronskih mikroskopa i rendgenskim

postupcima.

Korozija u vrućim plinovima se vrši laboratorijski kod konstantne temperature uz atmosferu

određenog sastava. Za tu svrhu služe peći koje imaju staklo za promatranje kako bi se

ustanovila promjena boje, a time i debljina korozivnog sloja. Ako treba vršiti ispitivanja u

atmosferi koja se razlikuje od prirodne primjenjuju se cijevne peći kroz koje se dovodi plin

određenog sastava i količine. Takva ispitivanja mogu biti kontinuirana i diskontinuirana, kod

njih se uzorci povremeno hlade. Korozija je u takvim uvjetima obično brža jer se zaštitni sloj

korozivnih produkata razara uslijed razlike u koeficijentima termičke dilatacije između metala

i korozivnog sloja. Rezultati pokusa u pećima ocjenjuju se vizualno, a češće vaganjem i

ustanovljavanjem gubitka ili prirasta težine.

40

Korozija pri visokim pritiscima i brzinama strujanja. Kod tekućina koje brzo protječu dolazi

često do promjene pritiska, naročito pri sniženju promjera cijevi i u prisutnosti raznih zapreka,

tako da nastupi djelomično pretlak ili podtlak. Pritisak može toliko pasti da se smanji parni

pritisak tekućine. Ako nastali parni mjehuri dospiju u područje pretlaka, mora se para u njima

kondenzirati kao što je slučaj pri stavranju pare, samo obrnuto. Uslijed tlačnih odnosa ulazi

tekućina u mjehuriće i udara snažno na površinu materijala. Taj se proces naziva kavitacija.

Na taj način nastaje mjestimična korozija, koju prouzrokuju mahanički i kemijski utjecaji.

Ispitivanja u laboratoriju vrše se u uređajima u kojima jako struji tekućina izmjenom presjeka

i pri tome prouzrokuje područje podtlaka, odnosno pretlaka. Promatra se kroz stakleno okno.

Postoje i razni drugi uređaji koji su izrađeni na sličnom principu.

Korozija u tekućim gorivima i mazivima. Ispitivanja se vrše na metalima kao što je cink od

plinskog ulja ili bakar kod benzina i maziva. Metalne trake određenih dimenzija drže se 3- 24

sata u mazivu, benzinu, odonosno plinskom ulju pri 50 – 100°C, i promatra nije li na uzorku

došlo do promjene (npr. boje kod bakra) ili se na nakrenoj traci prikazuje prisutnost sumpora.

Korozija uz mehanička naprezanja. Kod ove vrste ispitivanja obično se određuje vrijeme

potrebno da uz određene uvjete dođe do loma uzorka. Osim definiranog oblika, dimenzije

sastava i strukture uzorka, potrebno je poznavati sastav, koncentraciju, ph vrijednost i

temperaturu agresivnog medija te način primjene i veličinu naprezanja. Uzorak se konstantno

opterećuje ili deformira pomoću utega. Najčešće se napreže na vlak ili savija u korozivnom

mediju, koje može biti atmosfera ili elektrolit, što ovisi o sklonosti materijala na lom pri

naprezanju.

3.3 Međuoperacijska korozija

Poznavanje međuoperacijske korozije povezano je s pojedinim fazama tehnološkog procesa u

kojima dolazi do korozivnih problema, koji se mogu riješiti na više načina:

1. izmjena tehnoloških postupaka,

2. zamjena materijala koji je otporniji prema koroziji,

3. razne prevlake ili oblaganja zaštitnim materijalom.

41

Prije svega dolazi u obzir izmjena tehnoloških postupaka, naročito onih koji se vrše pri

visokoj temperaturi i pritisku ili u agresivnim otopinama i plinovima. Tako, na primjer,

umjesto autogenog zavarivanja prešlo se na električno ili čak točkasto da se zagrije što manja

površina metala. Hlađenjem se povećava i otpor elektrolita i prenapon, pa su time smanjeni

opći uvjeti za koroziju. Sve se više izbjegava ukapljivanje raznih plinova visokim tlakovima,

već se isti postupak postiže uz hlađenje pri manjim tlakovima. Poželjno je smanjiti

agresivnost medija i zamijeniti ga inertnim.To se danas provodi već u velikoj mjeri kod

zavarivanja. Umjesto na zraku zavarivanje se provodi u nekoj inertnoj atmosferi.

Poliranjem površine metala postiže se ne samo dekorativni efekt već i smanjenje realne

površine metala, što smanjuje aktivnost korozije. Pritezanjem kontakata električnih

instalacija smanjuje se otpor, a time grijanje i iskrenje, a kod mehaničkih kontakata sprečava

se trenje. Konstrukcije trebaju biti tako izvedene da mehanička naprezanja budu što manja.

Podešavanjem brzine protoka sprečava se turbulencija i kavitacija, doprema depolarizatora,

stagniranje medija itd.

Zagrijavanje je također ponekad potrebno. Tako, na primjer, temperatura u dimnjacima,

prostorijama i cijevima gdje ima kiselina mora biti iznad njihovog rosišta. Neki brzohodni

motori zahtijevaju ugrijano ulje, vodu, pa čak i prostoriju u kojoj se nalaze prilikom puštanja

u rad. Najnepovoljniji rad motora je "stop and go" u gradskom prometu. Zbog toga nije

poželjno često gasiti motor, već ga radije pustiti da radi na minimumu. Električne sklopke i

elektronski sklopovi trebaju uvijek biti na temperaturi iznad rosišta vodene pare na njima.

Spojevi metala trebaju bili dobro vodljivi (npr. kod tramvajskih tračnica). U protivnom, dolazi

do pojave lutajućih struja koje mogu uništavati same tračnice i ostale materijale u blizini. U

električnim centralama, motorima i gdje god se pojavi struja, treba omogućiti dodatnim

vodičima debelih presjeka prolaz struje da se spriječi vođenje struje preko zupčanika,

ležajeva itd. Kod neizbježnih kombinacija metala sa velikom razlikom u potencijalama,

anodne površine trebaju biti što veće ili pak da budu električki izolirane. Potrebno je

voditi računa o različitim termičkim koeficijentima istezanja dvaju materijala koji se nalaze u

dodiru, o posljedicama naprezanja koje bi mogle nastati, zatim o lokalnim razlikama u

temperaturi, unutrašnjim naprezanjima, pristupačnosti kisika itd.

Drugo rješenje problema međuoperacijske korozije je zamjena materijala koji je otporniji

prema koroziji, pri čemu treba voditi računa o cijeni takvih materijala. Materijali koji su

42

otporni prema koroziji, mogu se podijeliti u 3 grupe, a izneseni su u tabeli. Grupu A

sačinjavaju jeftini materijali, koji se dobiju na tržištu i lako se obrađuju. Grupa B obuhvaća

materijale koji su skuplji i teže se obrađuju, a nalaze se na tržištu. Grupa C sadrži relativno

rijetke i skupe materijale, koji se teško obrađuju. Potrebno je pri projektiranju dobro odvagati

i izabrati najbolje kompromisno rješenje između najjeftinije i najbolje korozivno zaštičene

izvedbe.

Tablica. Podjela materijala otpornih na koroziju

Grupa A Grupa B Grupa C

ugljični čelici Inox 347 ili 321 titan-srebro

Inox 304(18-8) Inox 430 (16Cr) tantal

Inox 410(12 Cr) Inox (27 Cr) zlato

Inox 317(16-13-3) hasteloj B platina

legura bakar-nikal bakar organske

prevlake

silicijska bronca olovo porculan

aluminijska bronca Inconel grafit

monel nikal ugljik

sivi liv polivinil-klorid silicijski liv 14%

aluminij 3 S kaučuk jako legirani nerđajući čelici

Kao treće rješenje, kod međuoperacijske korozije dolaze u obzir razne prevlake ili

oblaganja zaštitnim materijalom kako bi se ispriječila agresivnost nekog medija. To mogu

biti razni premazi, metalne ili nemetalne prevlake, odnosno obloge. Pri izboru prevlaka

potrebno je prvo eliminirati sve materijale koji se u jednoj određenoj sredini ne mogu

upotrijebiti, odnosno odrediti najprikladnije materijale kao prevlake za rad u korozivnoj

sredini. Po pravilu je izbor prevlaka određen kemijskom otpornošću prevlaka u korozivnoj

sredini. Prevlake aluminija se ne mogu koristiti u jako lužnatoj sredini; aluminij i olovo su

nepogodni kao prevlake u elektrolitima sa visokim sadržajem klorida, a bakar i cink su

nepogodni za prevlake u kiseloj sredini; u svim ovim slučajevima brzina korozije metala je

relativno velika, pa se kao takvi ne preporučuju u svojstvu zaštitne prevlake, i to u prvom redu

zbog njihovog kratkotrajnog zaštitnog djelovanja.

Sa druge strane za gotovo svaku korozionu sredinu se nalazi neki metal koji je u njoj kemijski

relativno otporan pa se kao takav može upotrebiti u svojstvu prevlake. Aluminij, nikal i

kositar su kemijski otporni u atmosferskoj sredini. Aluminij i nikal su takođe otporni na

43

visokim temperaturama, ali u uvjetima ograničenog dovoda kisika podležu koroziji. Nikal,

bakar i kositar su kemijski postojani u slatkoj i morskoj vodi, aluminij je manje otporan u

vodama, naročito u prisustvu većeg sadržaja klorida u njima. Kadmij je pogodniji kao

prevlaka u odnosu na cink u vlažnoj sredini koja sadrži pare organskog porijekla. Olovo je

kemijski otporno u atmosferi, kiseloj sredini i vodi, ali nije otporno u prisustvu velikog

sadržaja klorida. Krom je postojan u velikom broju sredina, ali zbog poroznosti kromne

prevlake osnovni metal ili prevlaka od drugog metala ispod kroma mogu biti nagrizeni.

Elektronegativne metale, kao što su cink, kadmijum i aluminijum treba koristiti u svojstvu

anodnih metalnih prevlaka za zaštitu osnovnog metala u svim onim slučajevima u kojima

povećavaju katodnu polarizaciju i pomiču potencijal u negativnom smjeru.

Prevlake od plemenitijih metala ili metala koji se lako pasiviziraju (bakar, nikal, krom,

kositar), a prema osnovnom metalu se ponašaju kao katode, koriste se za zaštitu osnovnog

metala od korozije ako su neporozne ili se njima osnovni metal dovodi u pasivno stanje.

Praktično, neporoznost katodne prevlake se ostvaruje pri određenoj debljini prevlake.

Osnovni metal se dovodi u pasivno stanje u uvjetima smanjenja katodne polarizacije i

pomicanja potencijala u pozitivnom smjeru. Povećanje zaštitnih osobina katodnih prevlaka

može se ostvariti primjenom višeslojnih prevlaka metala različitih fizičko-mehaničkih osobina

koje se nanose po jednom određenom redu [Ni(mat)-Ni(sjajan)-krom i drugi sistemi]. U

sistemu višeslojnih prevlaka Ni(mat)-Ni(sjajan)-Cr povećanje zaštitne sposobnosti objašnjava

se manjom ukupnom poroznošću prevlake i anodnim karakterom međusloja Ni(sjajan) prema

metalima ispod njega i iznad njega.

Osobine korozione sredine su vrlo važne za izbor zaštitnih prevlaka. Neophodno je

poznavanje svojstava korozivne sredine (kemijski sastav, temperatura, pritisak) i promjena tih

svojstava za vrijeme korištenja prevlaka. Takođe je neophodno znati koji od činilaca

korozivne sredine najviše utječe na tok korozivnog procesa. Tako osnovni uticaj na razvoj

atmosferske korozije imaju vrsta i stupanj zagađenosti atmosfere.

Vrijeme trajanja zaštite metala od korozije pomoću prevlaka, nanesenih na razne načine, je

različito. Pri zaštiti metala istim postupkom, na primer, galvanskim nanošenjem, vrijeme

trajanja zaštite zavisi od:

debljine prevlake,

njene poroznosti,

44

sposobnosti prianjanja i drugih osobina prevlaka i

uvjeta eksploatacije.

Način zaštite površine metala se bira prema potrebnom vremenu trajanja zaštite. U nekim

slučajevima prevlake treba da štite predmet samo za vrijeme skladištenja ili za vrijeme

transporta; u većini slučajeva prevlaka treba štititi predmet cijelo vrijeme njegove

eksploatacije. Same prevlake ne trebaju biti takve da omogućavaju neograničenu zaštitu,

pošto je takva zaštita površine predmeta skuplja i od samog predmeta. Površinska obrada

metala treba da bude ekonomična. Na osnovu brzine korozije prevlaka metala u uvjetima

eksploatacije procjenjuje se vijek trajanja prevlake određene debljine, a na osnovu toga i

trajanje zaštite.

3.4 Vanjska korozija

Vanjska korozija pojavljuje se na opremi i instalacijama unutar ili izvan objekta. Može se u

znatnoj mjeri smanjiti ako se prilikom projektiranja uzmu u obzir svi faktori koji utječu na

koroziju. Tako se npr. mora nastojati da se oprema postavi izvan djelovanja vjetra koji donosi

korozivne pare ili vrlo vlažan zrak. Ili se dijelovi opreme montiraju tako da ne postoji

mogućnost korozije od drugih uređaja. Tornjevi za hlađenje vodom postavljaju se izvan

radnih prostorija ili se montira jaka ventilacija da bi se spriječio utjecaj vlage na druge

dijelove opreme. Agresivne tekućine ili plinovi moraju se iz prostorije odmah odstraniti kako

uređaji ne bi korodirali. Dimni i drugi plinovi moraju se prije odstranjivanja pročistiti, a zatim

izbaciti kroz dimnjak da ih vjetar može udaljiti od tvorničkih postrojenja.

Zaštita konstrukcijskih materijala promjenama okolnosti provodi se mijenjanjem vanjskih

činitelja procesa oštećivanja, tj. sastava medija i fizikalnih veličina nametnutih izvana sustavu

materijal/medij. U slučaju zaštite od korozije to se obavlja:

potpunom zamjenom medija,

promjenama koncentracije, parcijalnog tlaka, odnosno udjela pojedinih sastojaka u

mediju, i to najčešće uklanjanjem korozivnog sastojka ili dodavanjem inhibitora

korozije i

promjenama fizikalnih veličina kao što su temperatura, relativna brzina gibanja

između materijala i medija, elektrodni potencijal i mehanička naprezanja.

45

Potpuna zamjena medija koristi se, prije svega, u borbi protiv korozije metala u vrućim

oksidativnim plinovima i u vodenim medijima cirkulacijskih sustava za izmjenu topline, tj. za

hlađenje ili grijanje. Vrući zrak i oksidacijski plinovi nastali potpunim izgaranjem ugljena,

kapljevitih i plinovitih goriva (osobito uz pretičak zraka) mogu biti zamijenjeni smjesom

dušika i vodika, dobivenom katalitičkom toplinskom disocijacijom amonijaka, NH3,

smjesama N2 i CO2 nastalima izgaranjem goriva, odnosno smjesama CO i H2, koje eventualno

sadrže i N2 ili metan, CH4, a nastaju nepotpunim izgaranjem. Katkad se primjenjuje i sam N2

ili plemeniti (inertni) plinovi koji nemaju nikakav afinitet prema metalima, i to argon

(dobiven frakcijskom destilacijom ukapljenog zraka), odnosno helij kojega ima u zemnom

plinu nekih američkih nalazišta. Zaštitne se atmosfere najčešće rabe pri toplinskoj obradi i

vrućem oblikovanju metala. Ako se radi o niskougljičnom čeliku, izbjegava se reduktivna

atmosfera s većim udjelima CO ili CH4 zbog izbjegavanja nepoželjnog pougljičenja. Argon i,

eventualno, helij omogućuju kvalitetno zavarivanje električnim lukom (TIG- i MIG-

postupak). Oksidaciju metala pri žarenju i srodnim operacijama moguće je usporiti ili

spriječiti provođenjem tih zahvata u rastaljenim smjesama soli (npr. NaCl, KC1, BaCl 2 i

CaCl2 i sl.).

U cirkulacijskim sustavima za izmjenu topline metali se zaštićuju od korozije zamjenom vode

kao protočnog fluida mineralnim uljima i drugim organskim kapljevinama (npr. smjesom

difenila i difeniloksida, zvanom Dowtherm A). Najvažniji su korozivni sastojci vlažnog zraka

vodena para, kisik i neki oksidi nemetala (npr. C02, SOx i NOx). Bez vlage u zraku na metalu

ne može nastati elektrolit, pa se uklanjanje vlage često rabi za zaštitu od atmosferske

korozije. Tako se npr. beskontaktna privremena zaštita (konzervacija) metala pri skladištenju

i prijevozu provodi pakiranjem u što nepropusnije omote. Takva se zaštita obično kombinira s

kontaktnom konzervacijom organskim prevlakama, kao i s beskontaktnim postupcima sušenja

ili inhibicije zraka unutar omota. Koncentracija vlage u zraku ograničena je tlakom zasićenja,

tj. napetošću para kapljevite vode, pa uz barometarski tlak pri 20 °C zrak sadrži maksimalno

oko 17 g/ m3 vodene pare koja može izazvati atmosfersku koroziju samo ako stvori opnu

kapljevine na metalu, tj. iznad kritične vlažnosti (obično oko 60 %). Korozijom se ta voda u

omotu troši tvorbom čvrstih produkata (hidroksida i hidratiranih oksida), a zbog male

propusnosti omota za vodenu paru nadoknađuje se vrlo sporo iz okolnog zraka. Posljedica je

toga kočenje korozije, pogotovo ako se osim omota rabi i kvalitetna vanjska ambalaža.

46

U pogonima u kojima se razvijaju kisele pare (npr. HC1), kapljice kiseline (npr. H2S04) i

plinovi koji s vlagom daju kiseline (npr. SOx i NOx) najvažniji je način zaštite od korozije

ventilacija, pri čemu se odsisani zrak često čisti propuhivanjem kroz otopinu NaOH. Time se,

ujedno, štiti ljudsko zdravlje. Među metode smanjivanja korozivnosti plinova ubraja se i

primjena vakuma jer se sniženjem ukupnog tlaka plina snizuje i parcijalni tlak njegovih

agresivnih sastojaka, a time i njihova koncentracija prema Daltonovu zakonu i jednadžbi

stanja.

Korozivnost vodenih otopina moguće je smanjiti svrhovitim promjenama koncentracije

njihovih sastojaka. Zaštitnim mjerama te vrste najčešće se smanjuje koncentracija iona te

oksidansa koji djeluju kao depolarizatori (prije svega H+ i 02), odnosno tvari koje s kationima

metala kao ligandi daju topljive kompleksne ione (npr. NH3, CN-, F-, OH- i neki organski

anioni). Agresivnost vode osjetno slabi uklanjanjem stranih iona iz nje, što se da provesti

mnogim postupcima, među kojima su najvažniji destilacija te deionizacija provođenjem kroz

slojeve kationske i anionske ionskoizmjenjivačke smole. Deionizirana se voda rabi u

termoenergetici i procesnoj tehnici. Smanjenje koncentracije H+ ili OH- tj. iona same vode,

provodi se neutralizacijom, kojom se, zapravo, regulira pH-vrijednost, i to najčešće u

otopinama za cirkulacijsko grijanje i hlađenje te u otpadnim vodama. Kisele se otopine

neutraliziraju vapnenim mlijekom, tj. suspenzijom gašenog vapna, otopinom NaOH ili,

eventualno, plinovitim, odnosno u vodi otopljenim amonijakom (uglavnom u rafinerijama

nafte). Time se koči korozija neplemenitih metala uz vodikovu depolarizaciju. Lužnate se

otopine većinom neutraliziraju razrijeđenom H2S04, čime se smanjuje korozivnost prema Al i

drugim amfoternim metalima. Iz vodenih otopina, koje sadrže ione teških metala, pri

neutralizaciji dolazi do zamućenja taloženjem hidroksida, pa je nužna naknadna filtracija. Za

čelik je optimalna pH-vrijednost oko 9,5, a za aluminij oko 7. U termoenergetici i procesnoj

tehnici važna je metoda zaštite od korozije deaktivacija vode i otopina fizikalnim ili

kemijskim uklanjanjem otopljenoga kisika koji je obično glavni depolarizator u slabo kiselim,

neutralnim i jako lužnatim sredinama. Fizikalna se deaktivacija često naziva deaeracijom ili

degazacijom, a obavlja se grijanjem ili sniženjem parcijalnog tlaka kisika.

3.5 Izbor odgovarajućeg materijala

Poznavanje svojstava konstrukcijskog materijala vrlo je važno za pravilno projektiranje

odnosno konstruiranje potrebne opreme s odgovarajućim instalacijama. Potrebno je voditi

računa ne samo o ekonomskim faktorima već i o mehaničkim svojstvima materijala, kao što je

47

otpornost na pritisak, na termičke udare i sl., a napose o korozivnim svojstvima. Ako se na

nekoj konstrukciji moraju kombinirati razni metali, odnosno legure, potrebno je odabrati

optimalan sastav u korozivnom pogledu, pogotovu ako je konstrukcija uronjena u elektrolit.

Prije svega treba izbjegavati kontakt metala s velikom međusobnom razlikom potencijala, npr.

anodnog cinka, aluminija i ugljičnog čelika s katodnim bakrom, mjedi i nerđajućim čelikom.

Ako je takav kontakt neizbježan, tada treba birati katodne metale koji imaju visok prenapon ili

anodne metale koji se pod istim okolnostima pasiviziraju. Često se ne mogu odabrati povoljne

kombinacije metala, pa se u takvim slučajevima velike površine (npr. lima), koje su izložene

djelovanju agresivnih elektrolita, izvode od anodnog materijala, a manje izložene (npr.

zakovice) od katodnog materijala. U slučajevima kada je kombinacija metala nepovoljna

korozija se može spriječiti prekidom strujnog kruga pomoću izolatora između oba metala.

Korozija se može smanjiti ako se pri konstruiranju izbjegavaju dinamička opterećenja

materijala kao i nagle i velike temperaturne promjene, pogotovu ako se kombiniraju

metali s vrlo različitim koeficijentima toplinske dilatacije.

Pravilan izbor metala i legura u razne konstruktivne svrhe određen je njihovim fizičko-

kemijskim osobinama u uvjetima eksploatacije. Izbor metala i legura u svojstvu

konstrukcijskih materijala u raznim sredinama izvodi se prema principima povećanja

kemijske otpornosti metala i legura postupkom oplemenjavanja. U praksi se obično izbor

konstrukcijskih materijala izvodi na osnovu kemijske otpornosti metala i legura. Ograničena

primjena određenih metala i legura u pojedinim kemijskim sredinama ili izbjegavanje njihove

primjene objašnjava se njihovim korozivnim ponašanjem.

Tablica. Grupa metala ograničene ili nedozvoljene primjene u izvjesnim kemijskim sredinama

Metal Kemijski agensi

Aluminij Rastopljeni kalcij-klorid; vruća klorirana otapala; kromna kiselina; vlažni sumpor-dioksid; vlažni

klor; sumporna kiselina koncentracije veće od 15%

Bakar Vlažni plinovi; amonijak, klor i sumporo-vodik; sumporna kiselina koncentracije veće od 60%

Bakar-

nikal

Vlažni plinovi; amonijak, sumporo-vodik i sumpor-dioksid

Cink Koncentrirana sredstva za močenje; morska atmosfera; kalcij-hidroksid pri pH>12,5;

Čelici Kalcij-klorid, klorirana otapala i vlažan klor; fluorovodična kiselina koncentracije ispod 70%;

sumporovodik, magnezij-klorid, magnezij-sulfat i natrij-karbonat; vrući rastvori kalij-hidroksida;

vrući koncentrirani rastvori natrij-hidroksida; natrij-nitrat, sumpor-dioksid i cink-sulfat

Nerđajući Sva klorirana otapalau prisustvu klorovodične kiseline

48

čelici

Fosforna

bronza

Vlažni plinovi: amonijak, klor i sumporovodik

Hastelloy Klor sa isključenjem hasteloja

Kositar Vruća octena kiselina;amonijak sa isključenjem vrlo niskih i vrlo visokih koncentracija; limunska

kiselina; mravlja kiselina u prisustvu kisika; razblažene i koncentrirane otopine klorovodične

kiseline; vruće koncentrirane otopine kalij-karbonata; natrij-klorid, naročito vruće otopine;

razblažene otopine natrij-nitrata; sumpor-dioksid, naročito pri visokoj koncentraciji; razblažene i

koncentrirane otopine sumporne kiseline; cink-klorid

Lijevano

željezo

Razblažena octena kiselina: vrući koncentrirani kalcij-hidroksid; razblažene masne kiseline;

sumporna kiselina koncentracije manje od 60%

Mesing i

bronza

Vlažni plinovi: amonijak, klor i sumporovodik

Olovo Ocatna kiselina, posebno vruća; rastopljeni kalcij-klorid; vlažan klor; masne kiseline; razblažena

klorovodična kiselina;

vlažan sumporo-vodik: fosforna kiselina koncentracije iznad 80%; koncentrirani rastvori kalij-

karbonata; kalij-hidroksid

Nikal Octena kiselina; vlažan klor; klorovodična kiselina sa isključenjem određenih koncentracija u nekom

intervalu temperature; vruća fluorovodična kiselina; vrući koncentrirani rastvori fosforne kiseline;

vlažan sumpor-dioksid; razrijeđene i koncentrirane otopine sumporne kiseline

Nikal-

krom

Vlažni klor; klorovodična kiselina sa isključenjem određenih koncentracija u nekom intervalu

temperature; vruća fluorovodična kiselina

Titan Klorovodična kiselina sa isključenjem određenih koncentracija u nekom intervalu temperature

3.6 Opći principi projektiranja

Na temelju dosada iznesenog pristupa se projektiranju, pri čemu je potrebno pridržavati se

nekih općih principa. Prilikom izrade konstrukcionih nacrta za razne posude, uzima se zbog

pritisaka ili korozije veća debljina stijenke nego što to proračun pokazuje. Već minimalno

povećanje debljine lima može kotlu produžiti vijek trajanja za više godina. Ako se vodi

redovita briga o vanjskoj zaštiti posuda i slične opreme, tada nije potrebno povećavati

debljinu samog materijala. Treba izbjegavati oštre uglave, pukotine, udubljenja, šupljine i si.,

a zavarena mjesta moraju biti što ravnije izvedena. Spajanje metala povoljnije je izvesti

zavarivanjem nego zakivanjem, jer postoji opasnost kaustičke krhkosti. Zavarivanje treba

izvesti pažljivo, da ne bi nastala porozna mjesta, ili površinske promjene materijala, na kojima

može doći do preferencijalne korozije (npr. prilikom zavarivanja nerđajućih čelika, legura

49

bakra i aluminija). Otvori za ispuštanje tekućine iz raznih posuda moraju imati takav oblik da

omogućuju potpuno pražnjenje, jer preostala tekućina, pogotovu ako je agresivna,

prouzrokuje s vremenom koroziju. Brzina cirkulacije tekućina, odnosno vode, mora biti takva

da spriječi ili uspori nastajanje korozije uz eroziju. Zato je važno pravilno konstruirati

protočne sisteme. Smatra se da je dovoljna brzina strujanja vode 1,20 m/s jer iznad i ispod ove

brzine dolazi do korozije. Brzina se mora smanjiti na mjestima dotoka i sužavanja posuda

kako ne bi došlo do korozivanog djelovanja.

Konstruktor treba voditi računa o važnosti bimetalne korozije pri postavljanju raznih

cjevovoda kroz koje cirkuliraju plinovi ili agresivne tekućine. Najbolje je postaviti cjeovode

iznad zemlje i zaštititi ih od korozije odgovarajućim premazom ili po potrebi obložiti. Ako se

cjevovodi postavljaju u zemlju, moraju također biti zaštićeni pomoću bitumenskih i sličnih

prevlaka. U pogonima treba predvidjeti dovoljnu ventilaciju kako bi se smanjila korozija

čeličnih konstrukcija. Cjevovodi i dijelovi postrojenja moraju biti tako postavljeni da su

pristupačni i vidljivi kako bi se olakšao njihov nadzor i održavanje. Svuda gdje se to može

treba predvidjeti dovoljno hlađenje, jer smanjenje temperature suzbija koroziju. Naročito je

važno hlađenje kod metalurških peći, alatnih strojeva, motora s unutrašnjim izgaranjem,

raznih aparata u kemijskoj industriji itd. Hlađenjem se j smanjuje i elektrokemijska korozija,

jer se povećava prenapon, usporava difuzija kisika i povećava omski otpor elektrolita. Pri

projektiranju tehnoloških procesa treba imati na umu zamjenu agresivnog medija inertniim.

Za razne metale potrebna je različita vrsta inertne atmosfere, kao ugljični dioksid, amonijak,

dušik, vodik i si. Takvom atmosferom sprečava se djelovanje kisika, sumpornih oksida ili

sumporovodika. Međutim, nije dovoljno poznavati samo opće principe pri izradi projekata,

već treba predvidjeti i pripremiti razne specifikacije, odnosno tehničke uvjete kao i postupke

za pregled materijala iz kojega se izrađuje oprema. Ovamo spadaju potrebne mjere opreznosti

prilikom obrade materijala (npr. pri zavarivanju i pasiviziranju), zatim razrada zahtijeva

garancije od proizvođača materijala, pregled materijala raznim aparatima, kao što je rendgen i

sl.

3.7 Uputstva za pogonsko održavanje

Prilikom projektiranja moraju se izraditi uputstva za pogonsko održavanje kako bi se ono

moglo uspješno provoditi. Pogonska služba održavanja mora upoznati sve potrebne detalje

koji se odnose na njihov rad. Tako npr. mora dobiti uputstva o raznim ograničenjima pri

upotrebi određenog materijala, zatim o mjerama opreznosti, kako ne bi došlo do lokalnih

50

pregrijavanja i sl., o upotrebi pojedinih inhibitora korozije, o čišćenju dijelova opreme za

vrijeme zastoja u proizvodnji itd. Projektant mora upoznati službu održavanja sa svim slabim

mjestima koja su naročito izložena koroziji, informirati je o vremenskim intervalima u kojima

se moraju izvršavati periodični pregledi, o kontroli debljine samog metala da bi se mogla

pratiti brzina eventualne korozije za vrijeme pogona. Služba održavanja mora dobiti potrebne

specifikacije za predobradu metalne površine i za premaze, odnosno za sva zaštitna sredstva,

kao i uputstva za vršenje zaštite ili premazivanja za vrijeme održavanja pojedinih dijelova

opreme i čitavih postrojenja. Ako je predviđena katodna zaštita, projektant mora dati

određena uputstva o načinu ove zaštite.

Tablica. Zaštitna sredstva protiv djelovanja korozivnih agensana upotrebljenom materijalu

51

Vrsta korozije Uređaj Korozivni

agens

Upotrijebljeni

materijal

Zaštitno sredstvo

jednolična čistači plinova HS2O4

(pH-3)

čelik inhibitor

točkasta cijevi

kondenzatora

NH4C1 iz

katrana

čelik 18-8 čelik 18-10-2

inter-granularna čistači u

kolonama

H2SO4-HCN zavareni čelik

18-10-2

dekarbonizacija/

termička obrada

napon rekuperatori

fenola

NaOH vareni čelik obrada napuštanjem

kavitacijska centrifugalne

crpke

vrući katran lijevani čelik sa 13%

Cr

austenitni čelik

erozijska cjevovodi katranske pare čelik legirani čelik i liv

galvanska slavine H2S04

katranske

baze

čelik 18-8

u kontaktu sa Pb

električna izolacija

zamor cijevi u ložištu voda čelik vatrostalna obloga

kisik kondenzatori

plinova

voda čelik obrada vode

temperatura cijevni kotlovi voda čelik čelik sa

4-6 % Cr

krhkost kanalizacija H2S Besamerov čelik

zavaren

Martinov čelik bez

zavarivanja

elektroliza podzemni

cjevovodi

lutajuće struje bakar anode od Mg

Služba održavanja mora imati instrukcije o načinu demontiranja pojedinih dijelova opreme i

instalacija u slučaju kada to potreba iziskuje, a radi zamjene dotrajalih dijelova. Pošto je

postrojenje stavljeno u pogon, ne smije prestati veza između projektanta i proizvodnje, već

treba da se daljnjom kontrolom uočavaju nedostaci i pronalaze uzroci, koji će se zatim moći

brzo odstraniti. Na temelju stečenog iskustva u tabeli su navedena neka zaštitna sredstva

protiv korozije.

Služba održavanja mora voditi računa o čistoći strojeva i postrojenja jer je to jedan od važnilh

faktora koji sprečava koroziju. Metalna površina mora se čistiti od korozivnih produkata,

raznih taloga, prašine i sl. Zbog svoje higroskopnosti hrđa i prašina znatno ubrzavaju

koroziju. Kao primjer potrebe čišćenja može poslužiti parokotlovsko postrojenje. Na cijevima

predgrijača zraka i vode nakupi se talog pepela, neizgorenog goriva, čađe i korozivnih

produkata. Željezni oksid, koji se nalazi u talogu, pospješuje oksidaciju sumpornog dioksida u

dimnim plinovima, pa nastane sumporni trioksid koji s vodom daje sumpornu kiselinu, koja

korodira. Zato se ovaj talog mora što češće odstranjivati.

PITANJA

52

IV. KOROZIVNA SVOJSTVA NAJVAŽNIJIH METALA I NJIHOVIH LEGURA

Korozija metala se smatra kao vraćanje materijala na svoj izvorni oblik metal oksida. Neki

metali korodiraju brže nego drugi u istom okruženju. Željezna rudača na primjer je oksid

željeza koji se pretvoren u čelik i željezo upotrebljava u strojarstvu. Ako su uvjeti za koroziju

dobri što znači prisustvo vlage, kiselina i soli itd., materijal teži da se vrati u oksid željeza u

kombinaciji. Neki metali, stvaraju sa djelovanjem atmosfere, oksidni film (tanku prevlaku) na

svojoj površini koja je po prirodi pasivna, i ona može spriječiti daljnju koroziju. Ako se tanka

prevlaka razbije može se u slučaju nekih metala vrlo brzo zamijeniti novom. Krom koji se

upotrebljava za nerđajuće čelike može formirati nerđajuću tanku prevlaku od kromova oksida

na površini čelika koji spriječava daljnju koroziju. Aluminij koji korodira veoma brzo, smatra

se nekorozivnim zbog pasivnog oksidnog filma koji se formira.

4.1. Ugljični čelik i lijevano željezo

Tehničko željezo, tj. ugljični čelik i lijevano željezo, nisu otporni prema utjecaju atmosfere jer

se pretvaraju u hidratirani feri-hidroksid Fe(OH)3∙xH2O, koji se naziva rđa. Rđanje pospješuju

veća količina oborina, viša temperatura i relativna vlažnost zraka, sadržaj agresivnih plinova

(npr. SO2 i CO2) i drugih agresivnih tvari (npr. NaCl) te prašine. Brzina korozije tehničkog

željeza ovisi u elektrolitima o koncentraciji vodikovih iona, tj. pH-vrijednosti, što je vidljivo

iz dijagrama.

Dijagram. Ovisnost brzine korozije tehničkog željeza o pH elektrolitima; gotovo neutralno područje (II)

U kiselom području koroziju ubrzava vodikova depolarizacija. U području od pH 4,5 do 10

(gotovo neutralnom) na brzinu korozije utječe količina kisika kao depolarizator. Ako nema

53

kisika ne dolazi do korozije. U lužnatom području korozija se smanjuje zbog porasta i

djelovanja hidroksilnih iona, jer se željezo prevlači netopljiviim zaštitnim hidroksilnim

slojem. Iznad pH = 12 korozije gotovo i nema.

Djelovanje pojedinih elektrolita

Kiseline bez oksidacionog djelovanja. Korozija raste s koncentracijom. Međutim, vrlo

koncentrirane kiseline usporavaju koroziju zbog slabe elektrolitičke disocijacije. Npr. pri HF

ispod 70% korozija je velika, kod više koncentracije gotovo nikakva.

Kiseline s oksidacionim djelovanjem. Kod niskih koncentracija djeluju kao depolarizatori, a

kod visokih kao pasivizatori. Npr. HNO3 (iznad 60%) i H2SO4 (iznad 70%) pasiviziraju

tehničko željezo, koje je prema kromnoj kiselini prilično postojano.

Otopine soli. Otopine soli jakih kiselina i slabih lužina (npr. ZnCl2 ili NH4Cl) djeluju zbog

hidrolize na željezo kao razrijeđene kiseline iz kojih su nastale. Otopine soli slabih kiselina i

jakih lužina djeluju kao razrijeđene lužine (npr. Na2CO3).

Neoksidirajuće soli. Neoksidirajuće soli u približno neutralnim otopinama djeluju korozivno

do određene koncentracije, a zatim se proces usporava. Aktivni anioni (Cl–, Br–, J–) i kationi

(Na+, K+, Al3+, Cr3+, NH4+) pospješuju koroziju.

Neutralne otopine. Približno neutralne otopine djeluju korozivno ako sadrže kisik, a stupanj

korozije ovisi o koncentraciji i sastavu elektrolita.

Voda. Voda korodira brže ako je prirodna i mekana, a slabije ako je tvrda. Sadržaj ugljičnog

dioksida utječe na koroziju. Morska voda brže korodira nego mekana.

Ioni s oksidacionim djelovanjem. Oni ubrzavaju koroziju željeza kao depolarizatori (feri-Fe3+,

kupri-Cu2+, hipokloriti ClO– i sl.), ili je usporavaju kao pasivizatori (nitriti NO2–, kromati

CrO42–, bikromati Cr2O7

2–). NH4NO3 (amonijev nitrat) znatno ubrzava koroziju željeza.

Djelovanje pojedinih neelektrolita

Nafta i njeni derivati. Nafta i njeni derivati ne djeluju korozivno na željezo ako ne sadrže

sumpornih spojeva ili kiseline mineralnog i organskog porijekla (naftenska kiselina),

pogotovu ako ne sadrže vodu.

Vruća atmosfera. Ona djeluje na koroziju tehničkog željeza, što ovisi i o njenom sastavu. Pri

200-300°C pojavljuje se vidljiva korozija, koja se naročito ubrzava iznad 800°C. Koroziju

pospješuju vrući plinovi koji sadrže kisik, ugljični dioksid, vodenu paru, vodik i sumporni

dioksid.

54

4.1.1. Legirano tehničko željezo i legure čelika

Ugljični čelik i lijevano željezo legiraju se s bakrom, aluminijem, silicijem, niklom, kromom,

molibdenom, manganom itd. U postizavanju boljih korozivnih svojstava najveće značenje u

antikorozivnom pogledu imaju legure željeza s kromom uz prisutnost nikla, molibdena,

mangana, silicija, aluminija i dr.

Legura željeza sa silicijem (14-15% Si). Ova legura ima izvrsna korozivna svojstva.

Predmeti se proizvode uglavnom samo lijevanjem (dijelovi centrifugalnih crpki, ventila,

isparivača i sl.). Ova je legura stabilna prema vodi, čistoj fosfornoj kiselini, octenoj, mravljoj,

mlječnoj, sumpornoj, dušičnoj i drugim kiselinama zbog nastajanja SiO2-sloja na površini.

Legura nije otporna u vodenim otopinama broma i klora, u fluorovodičnoj i koncentriranoj

silikofluorovodičnoj kiselini, u toploj solnoj kiselini, zlatotopci (3 vol. konc. solne i 1 vol.

konc. dušične kiseline), sumporastoj i vrućim koncentriranim lužinama. Dodatkom 3%

molibdena povisuje se stabilnost ferosilicija prema vrućoj solnoj kiselini i vodenim otopinama

klorida Al, Ca, Mg i Ni.

Legura željeza s niklom (20-30% Ni). Ova je legura otporna prema atmosferskoj koroziji i

koroziji u elektrolitima, naročito prema vrućim rastaljenim lužinama. Nikleno lijevano željezo

specijalno se priređuje u antikorozivne svrhe. Sastoji se od 18-22% Ni i 1,5-4,5% Cr ili 13,5-

17,5% Ni, 5,5-7,5% Cu i 1,5-3,5% Cr. Otpornije je od običnog lijevanog željeza prema

mnogim kiselinama, otopinama kloridnih, amonijevih i drugih soli te prema lužinama.

Legure čelika s kromom (12-16% Cr). Ove legure povisuju njegovu otpornost prema

kemijskoj koroziji na povišenim temperaturama, jer se na površini stvara uz prisutnost kisika

zaštitni film kromnog oksida. I druge legure čelika s kromom i ostalim komponentama imaju

slična antikorozivna svojstva i ne rđaju na vlažnoj atmosferi, pa se nazivaju nerđajućim

čelicima. Nerđajući čelici su pasivizirani zbog utjecaja kisika i raznih oksidansa, kao nitrata,

kromata, persulfata. Međutim, ako dođu u kontakt s reduktorima (sulfidni ioni S2–, sulfitni

SO32–, koji prelaze u sulfate SO4

2–) i aktivnim anionima (kloridi, fluoridi), razara se zaštitni

film. Zato su nerđajuće željezne legure otporne prema atmosferskoj koroziji ako nije prisutna

veća količina plinova (npr. SO2) i soli (NaCl). Zatim u slatkoj vodi, a manje u morskoj, ali

opet više od ugljičnih čelika. Cr-Ni-čelici postojani su u neutralnim otopinama soli, u

kiselinama, u kiselim otopinama koje sadrže oksidanse (npr. HNO3), u organskim kiselinama.

55

Nisu otporni u vrlo razrijeđenim kiselinama bez oksidacionih svojstava (npr. u solnoj

kiselini), zatim kod povišenih temperatura u elektrolitima. Stabilniji su od običnog tehničkog

željeza prema nafti i njenim derivatima koji sadrže sumporne spojeve. Prema tome i nerđajuće

željezo može korodirati, i to ne ravnomjerno po čitavoj površini, već se korozija pokazuje

lokalno u obliku pitinga, interkristalne korozije i korozije uz naprezanje. Piting se pojavljuje

ako na malim površinama nestane pasivnosti. Ova korozija nastaje u agresivnim elektrolitima,

jer djeluju galvanski članci s vrlo velikom katodnom (pasivnom) i malom anodnom

(aktivnom) površinom. Opasnost od pitinga smanjuje se poliranjem. Interkristalna korozija

nastaje ako su na granicama zrna iz nerđajućih željeznih legura izlučeni karbidi kroma i

željeza, što se događa najbrže između 500-700°C ako se žareni materijal naglo ne ohladi u

vodi ili u ulju. Takva legura postane nehomogena i korozivno manje stabilna. Osim toga,

izlučeni karbidi sadrže oko 90% Cr, uslijed čega površina zrna sadrži manje kroma, pa

granica zrna postane anodna prema izlučenim karbidima i prema masi metala. Sve to

prouzrokuje interkristalnu koroziju u elektrolitima, pogotovu ako sadržaj kroma padne lokalno

ispod 12%. Iz opisanih razloga nerđajuće željezo postane prilikom zavarivanja neotporno,

osobito ako sadrži više ugljika, jer se izlučuje i više karbida. Postojanje karbida razabire se po

tome što površina postane mlječna ili zrnata. Korozija uz mehaničko naprezanje prouzrokuje

na nerđajućim čelicima pukotine naročito pri unutarnjem ili vanjskom tlaku u vrućim

kloridinim otopinama. Kao posljedica ove vrste lokalne korozije može doći do loma

materijala. Sprečavanje unutrašnjih naprezanja i nastajanje pukotina postiže se grijanjem

iznad 870°C.

Legure čelika s kromom i drugim metalima (aluminij, bakar, nikal i mangan).

Legura željezo-krom-aluminij otporna je i do 1315°C. Sadrži 37,5% Cr i 7,5% Al. Zbog

svojeg visokog električnog otpora primjenjuje se kao žičano grijaće tijelo. Inače je vrlo krhka.

Legura nerđajućeg kromnog čelika s bakrom (1%) povisuje otpornost prema razrijeđenim

smjesama sumporne i dušične kiseline, dok 1-2% molibdena poboljšava svojstva u

neoksidirajućem mediju.

Dodatak nikla u kromne čelike utječe na poboljšanje antikorozivnih svojstava, što ovisi o

sadržaju Ni, odnosno Cr. Legura čelika sa 16% Cr i 2% Ni stabilnija je prema moru i morskoj

atmosferi od kromnog čelika bez Ni. Upotrebljava se za dijelove ventila i crpke za hladnu i

toplu morsku vođu. Ova je legura uvedena jer čelik sa 16 do 18% Cr ima manju čvrstoću i

žilavost, koja dalje opada s porastom sadržaja Cr. S povećanjem ugljika na 0,9-1% mogu se ta

56

svojstva popraviti, ali se zato smanjuje korozivna postojanost. Zbog toga je legura sa 2% Ni

prikladnija. Njena su korozivna svojstva pod redukcionim i slabo oksidacionim uvjetima

nešto bolja, a pod vrlo oksidacionim malo lošija od običnog kromnog čelika sa 16% Cr.

Daljnje povišenje nikla u kromnom čeliku s više od 16% Cr daje leguru s vrlo povoljnim

korozivnim svojstvima koja se danas mnogo upotrebljava kao austenitni.

Cr-Ni-čelici. Ova legura sadrži 18% Cr i oko 8% Ni ili češće 25% Cr i 12-20% Ni. Cr-Ni-

čelici (18-8) sadrže maksimalno 0,2% C, 1% Si, 2% Mn, 0,5% P i 0,03% S. Žare se na 1000-

1100°C i naglo hlade, pri čemu treba paziti na interkristalnu koroziju, koja se sprečava

dodavanjem titana ili niobija (5 odnosno 9 puta više od C). Takve legure sadrže 10-12% Ni.

Cr-Ni-čelici postojani su u jakim oksidacionim sredstvima (npr. vruća HNO3) i u jakim

lužinama, a s više Ni i u redukcionim agensima, zatim prema zagađenoj industrijskoj

atmosferi. Naročito su korozivno otporni Cr-Ni-čelici 25-12 i 25-20. Nestabilni su u solnoj

kiselini osim u vrlo razrijeđenoj, u vrućoj sumpornoj i fosfornoj kiselini. Dodatak Cr-Ni-

čeliku sa 10-14% Ni, 2-4% Mo povećava kemijsku stabilnost u kloridnim otopinama,

razrijeđenoj solnoj kiselini kao i u drugima. Dodavanje Cu (do 3,5%) pospješuje korozivnu

otpornost prema sumpornoj kiselini. Slično djeluje i povišeni sadržaj Si (do 3,5%).

Vatrostalni Cr-Ni-čelici imaju sličan sastav kao i nerđajući. Cr-Ni 25-20 otporan je do

1150°C. Dodatak 2% Si čini ga još otpornijim na visokim temperaturama. Kromni čelici i Cr-

Ni-čelici mogu sadržavati i mangan, koji je jeftiniji od nikla, pa se dobiju Cr-Mn i Cr-Ni-Mn-

čelici. Cr-Mn-čelici imaju korozivna svojstva koja stoje između kromnih i Cr-Ni čelika.

Maksimalna korozivna stabilnost postiže se žarenjem na 1000-1100°C uz naglo hlađenje. Cr-

Mn-čelik primjenjuje se sa 17-19% Cr, 8-10% Mn, 0,4% Si i manje od 0,1% C. Otporan je

prema koroziji na visokim temperaturama u prisutnosti oksidansa, u kloridnim otopinama i na

vlažnoj atmosferi. Vatrostalni čelik sa 18% Cr, 9% Mn i nešto Cu i Ni odgovara Cr-Ni-čeliku

18-8, s time što je otporniji prema koroziji u sumpornim plinovima na visokim

temperaturama. Cr-Mn-čelik stabilan je korozivno prema raznim solima i kiselinama

(dušičnoj, octenoj, limunskoj), a neotporan u HCl, H2SO4 i u toploj koncentriranoj H3PO4

kiselini. Može se stabilizirati dodatkom niobija i tantala ili titana kao i Cr-Ni-čelici. Čelicima

Cr-Ni-Mn sa 12-19% Cr, 2-5% Ni i 5-8% Mn pa i više povećava se otpornost prema

oksidativnom mediju.

57

Legura čelika s bakrom (0,1-0,3% Cu). Ova je legura otpornija prema atmosferskoj koroziji

i koroziji u slatkoj vodi nego običan čelik. Tako isto i drugi niskolegirani čelici sa 0,2-0,7%

Cu i 0,4-1,5% Cr, eventualno uz 0,3-0,7% Ni, pa čak i više.

Legura čelika s aluminijem (6% Al). Ona je otporna kod viših temperatura (do 800°C), ali

zbog njene krhkosti nastaju poteškoće pri obradi.

4.2. Krom

Čisti se krom upotrebljava jedino kao prevlaka, a služi za galvansko kromiranje željeza radi

zaštite od korozije ili za dobivanje tvrde i mehanički otporne površine. U korozivnom pogledu

u cijelosti odgovara kromnim nerđajućim čelicima koji su prije opisani. Brzo se pasivizira, pa

je otporan u atmosferi i raznim plinovima na visokim temperaturama (do oko 980°C).

Sumporni spojevi na njega ne djeluju korozivno, pa se upotrebljava u rafinerijama nafte.

Neotporan je prema solnoj kiselini i lužnatim otopinama i u prisutnosti aktivirajućih iona (Cl –

i dr), kao i u reduktivnoj sredini. Ima veliku tvrdoću, pa je otporan prema abraziji i eroziji.

4.3. Nikal

Nikal je poput željeza koje mu je srodno, može se lako polirati, kovati, zavarivati, valjati i

izvlačiti u žicu; magnetičan je, ali manje nego željezo. Nikal može, kao i željezo, biti

piroforan, tj. spontano se zapaliti na zraku pri običnoj temperaturi. Nikal je korozivno prilično

otporan. Vodi, atmosferilijama, lužinama i mnogim organskim tvarima dobro odolijeva, ali ga

kloridna, sulfatna i nitratna kiselina otapaju, osobito na povišenoj temperaturi. U industrijskoj

atmosferi prevlači se postepeno smeđim, crnim ili zelenkastim slojem niklenog baznog

sulfata, koji ga površinski zaštićuje. Na nikal ne djeluju korozivno: prirodna i morska voda;

neutralne i alkalne otopine raznih soli bez oksidacionih svojstava; sumporna 80%-tna kiselina

nezagrijana, vruća do koncentracije 25%; solna kiselina pri sobnoj temperaturi ako je ispod

20%-tna; vrela solna kiselina (0,5%-tna); čista fosforna kiselina nezagrijana; organske hladne

kiseline; lužine kod visoke temperature, razrijeđene i koncentrirane, i visoka temperatura do

1000°C u atmosferi bez sumpornih spojeva. Na nikal djeluju korozivno: morska voda koja

stvara lokalnu koroziju ako su predmeti prevučeni mikroorganizmima; rudna voda koja sadrži

feri-soli (FeCl3) ili kupri-soli (CuSO4); oksidacione soli, natrijev hipoklorit (NaClO), nitrati,

58

kromati, bikromati; djelomične otopine kiselih neoksidirajućih soli (npr. NH4C1, ZnCl2);

dušičasta, dušična i sirova fosforna kiselina i amonijak.

4.3.1. Legure nikla

Nikal se može legirati u praktične svrhe sa željezom, kromom, manganom, molibdenom i

bakrom.

Legure nikla sa željezom. One sadrže iznad 35% Ni i slične su po svojim korozivnim

osobinama čistom niklu.

Legure nikla s kromom. One imaju u sastavu 60—80% Ni i 12—20% Cr, dok ostatak

sačinjava željezo. Mogu sadržavati nešto Si, Mn, Cu i B (bor). Ni-Cr-legure ujedinjuju dobra

svojstva nikla i kroma, jer veći sadržaj Cr poboljšava korozivna svojstva u oksidacionom

mediju, a veća količina Ni – u redukcionoj sredini i u prisutnosti aktivnih aniona (npr. Cl–).

Ni-Cr-legure otporne su prema hladnoj razrijeđenoj solnoj kiselini i djelomično u dušičnoj

kiselini (ispod 20% HNO3), u vrućoj koncentriranoj fosfornoj, octenoj i mravljoj kiselini te u

lužinama. Nisu otporne u otopinama soli FeCl3, CuCl2, HgCl2 i NaClO. Ni-Cr-legure (80—

20) otporne su do 1150°C. Njihova se vatrostalnost može povisiti dodatkom manjih količina

silicija, cirkonija, kalcija i aluminija. Najbolja antikorozivna svojstva ima legura, koja se

primjenjuje u SAD pod nazivom Inconel. Njen je sastav:

C............... 0,08%Fe.............. 6,50%Cr............ 14,00%Ni............ 78,72%Cu............. 0,20%Si.............. 0,25%Mn............ 0,25%

100,00%Međutim, sastav se može mijenjati ako se s povećanjem silicija ili smanjenjem mangana želi

još povećati otpornost prema koroziji. Prisustvo sumpora i klora ne djeluje korozivno.

Otporna je prema naftenskim kiselinama i lužinama.

Legure nikla s molibdenom. Te su legure najvažnije jer su njihova antikorozivna svojstva

znatno bolja od ostalih legura koje se upotrebljavaju u kemijskoj industriji. Nazivaju se

hasteloj (Hastelloy). Postojane su prema djelovanju mineralnih kiselina (HCl i H2SO4) kao i

prema oksidacionim supstancijama, npr. ferikloridu i kloru u prisustvu vode. Izrađuje se 5

vrsta ovih legura, i to: A, B, C, D i F. Druge vrste legura nikla s molibdenom predstavljaju

legure klorimet (Chlorimet), koje su tek nedavno proizvedene. Hlorimet-legure primjenjuju se

u obliku izlivenih komada tamo gdje se traži otpornost prema mehaničkim i termičkim

naprezanjima, kao i prema koroziji solne i sumporne kiseline te slanih otopina.

59

Legure nikla s bakrom. Najvažnije su one pod nazivom monel. Otpornije su od nikla u

redukcionom mediju, a od bakra u oksidacionom. Monel-legure sadrže 63—68% Ni i 29—

30% Cu, kao i manje količine Fe, Mn i Si. Na monel-legure ne djeluju: atmosferska korozija

bez sumpornih spojeva, prirodne vode, morska voda, sumporna kiselina pri sobnoj

temperaturi (do 80%-tna) a vruća do 20%-tne koncentracije, solna kiselina (hladna 5%-tna),

vruća 1%-tna HCl, organske kiseline, alkalije, razne otopine soli. Na monel-legure djeluju:

atmosfera ako sadrži sumporne spojeve koji stvaraju smeđi ili zelenkasti zaštitni film, morska

voda ako se na površini nagomilaju morski organizmi, sirova fosforna kiselina, dušična i

sumporasta kiselina te otopine oksidirajućih soli. Monel-legure se upotrebljavaju za izradu

vijaka, osovina i pokretnih dijelova crpki za morsku vodu.

4.4. Kobalt

Kobalt je po korozivnim osobinama sličan niklu. Skup je i primjenjuje se samo u legurama.

Najpoznatije su legure kobalta steliti, naročito pod oznakom Haynes [Heinz]. Sve stelitne

legure otporne su prema temperaturi, koroziji i habanju. Zatim prema oksidativnim i

redukcionim supstancijama do 1150°C i prema kiselinama (solnoj i dušičnoj) kod određenih

koncentracija i temperature. Ove se legure obično prerađuju lijevanjem, a mogu se i navarivati

na druge metale. Primjenjuju se navarivanjem na sjedišta ventila automobilskih i avionskih

motora, lopatica parnih turbina i sl.

4.5. Bakar

Bakar je prilično otporan prema utjecaju atmosferske korozije, jer na njegovoj površini

nastane zaštitni film (patina) korozivnih produkata, koji sadrže bakreni bazni sulfat CuSO4 ∙ 3

Cu(OH)2. U blizini mora zaštitni se sloj sastoji od bakrenog baznog klorida. U aeriranoj tvrdoj

vodi stvara se na bakru zaštitni sloj bakrenog oksidula i hidroksida, dok u mekanoj vodi

korodira, naročito ako sadrži CO2. U morskoj vodi bakar korodira neznatno i njegovi ioni

sprečavaju obraštanje metala organizmima. U kondenziranoj vodi bakar je postojan prema

koroziji. Na bakar ne djeluje korozivno vrući vodik ukoliko ne sadrži zrna Cu2O, niti lužine,

osim amonijevog hidroksida. Bakar korodira u aeriranim kiselinama bez oksidativnih

svojstava, zatim u otopinama koje sadrže amonijeve, cijanidne, sulfidne, kromatne, stani-

60

(Sn4+), merkuri-(Hg2+) i feri-(Fe3+) ione. Kontakt bakra s čelikom, cinkom, aluminijem i

magnezijem prouzrokuje jaku koroziju tih metala. Bakar je neotporan i prema organskim

sumpornim spojevima koji se nalaze u gumi i nafti.

4.5.1. Legure bakra

Najvažnije legure bakra dobivaju se sa cinkom, kositrom, aluminijem, silicijem ili berilijem i

niklom.

Legure bakra sa cinkom. To su razne vrste mjedi koje se u vlažnoj atmosferi prevlače

patinom. Mjed inklinira specifičnoj formi korozije, koja nastaje u raznim elektrolitima pod

nazivom decinkacija, jer dolazi do selektivnog otapanja cinka iz legure ili do otapanja mjedi

uz naknadno izlučivanje plemenitijeg bakra uslijed ionske izmjene. Decinkacija može biti

lokalna ili ravnomjerna. Legure s dodatkom Sn, As, Sb ili P usporuju ili sprečavaju

decinkaciju. Druga je pojava korozije mjedi tzv. sezonsko pucanje, koje nastaje na hladno

vučenim predmetima. Pukotine nastaju naglo i može doći do loma komada uslijed unutrašnjeg

naprezanja. S povećanjem sadržaja Cu naglo raste otpornost prema ovoj pojavi korozije.

Ostala korozivna svojstva mjedi slična su svojstvima bakra. Zbog sadržanog cinka

nestabilnija je od bakra u lužnatim otopinama, a otpornija prema atmosferi koja sadrži H2S.

Legure bakra s kositrom. Legure bakra s kositrom nazivaju se kositrene bronce. Sadrže oko

4—10% Sn uz nešto Zn i Pb. Korozivna su im svojstva slična bakru. Sn-bronce otpornije su

prema atmosferskoj koroziji nego bakar i prevlače se zaštitnim slojem (bakreni bazni

karbonat). U morskoj vodi su stabilne. Solna kiselina djeluje korozivno brže, a sumporna

sporije nego kod bakra. Lužine korodiraju slabije od mjedi, ali brže od čistog bakra. Sn

bronce otpornije su prema koroziji pri naprezanju i korozivnom zamoru nego mjed.

Legure bakra s aluminijem. To su aluminijske bronce. Sadrže do 10% Al. Imaju dobra

korozivna svojstva i uz ostale dodatke otpornije su od bakra u vrućim plinovima iako sadrže

H2S.

Legure bakra sa silicijem. To su silicijeve bronce. U sastavu imaju do 4% Si uz dodatak Mn,

Zn, Fe ili Sn. Po korozivnim svojstvima slične su bakru. Njihova otpornost prema solnoj i

sumpornoj kiselini raste sa sadržajem silicija.

61

Legure bakra s niklom. Legure Cu-Ni otpornije su prema atmosferskoj koroziji nego bakar

i druge njegove legure, kao i prema amonijaku i amonijevim ionima te lužinama. Nestabilne

su prema djelovanju sulfidnih otopina i plinova koji sadrže H2S. Za razliku od drugih

bakrenih legura, novo srebro je vrlo otporno prema organskim kiselinama kao i prema

sokovima živežnih namirnica.

4.6. Olovo

Olovo je stabilno u vlažnoj atmosferi, u prirodnim vodama i raznim kemikalijama, jer se na

njegovoj površini stvori zaštitni film koji sprečava dalju koroziju. Zato se u teškoj kemijskoj

industriji može olovo upotrijebiti kao antikorozivni materijal u obliku obloga. Olovo je

korozivno postojano: u tvrdim vodama, jer se prevlači slojem olovnog baznog karbonata, pa

se upotrebljava za vodovodne cijevi. Nadalje u morskoj vodi, tlu, sulfatnim otopinama i

sumpornoj kiselini (prevlači se slojem sulfata), zatim u sumporastoj, fluorovodičnoj, kromnoj

i fosfornoj kiselini, u solnoj kiselini kod sobne temperature i u amonijevom hidroksidu. Olovo

je nepostojano: u mekoj vodi, pogotovu ako sadrži CO2 i O2, u tlu u kojemu se stvara treset, u

sumpornoj kiselini iznad 85% sadržaja H2SO4, u vrućoj solnoj kiselini, u octenoj, mravljoj, a

naročito u dušičnoj kiselini. Nadalje u nitratima i drugim oksidativnim otopinama te

lužinama.

4.6.1. Legure olova

Olovne legure imaju uglavnom ista korozivna svojstva kao i olovo. Olovo se legira s

kositrom, antimonom i srebrom.

Legure olova s kositrom. Legure olova s kositrom sadržavaju do 50% Sn. Najvažnija je

legura za lemljenje koja sadrži 25—50% Sn. Pri upotrebi ove legure treba paziti da ne dođe u

kontakt s bakrom u vodljivom mediju jer nastaje galvanski članak. To se može izbjeći u vrlo

kiselim ili lužnatim otopinama ako se izvrši homogeno poolovljavanje bez lemljenja.

Legure olova s antimonom. Ove se legure upotrebljavaju za izradu akumulatora, sačme i

puščanih taneta. Sadržaj antimona iznosi 4—10% uz tragove arsena, koji u većim količinama

62

prouzrokuje koroziju olova. Ova se legura naziva tvrdo olovo. U korozivnom pogledu legure

olova sa Sb slične su čistom olovu s time što su stabilnije u otopinama kromne kiseline, a

manje stabilne u vrućoj H2SO4. Za tiskanje upotrebljava se legura koja sadrži 60—75% Pb, 23

—25% Sb, 2—15% Sn, a za izradu ležaja legure sadrže 77—84% Pb, 16—20% Sb i do 1%

Cu ili 71—83% Pb, 13—20% Sb, 4—10% Sn, ostatak Cu.

4.7. Kositar

Niska temperatura utječe na fizikalno razaranje kositra, pa nastaje tzv. kositrena kuga (prijelaz

iz bijele metalne modifikacije u sivu praškastu). Kadmij i olovo te 5% bizmuta ili antimona

sprečavaju ovu pojavu. Kositar je vrlo otporan prema djelovanju atmosferske korozije, ne

korodira u slatkoj, morskoj (običan Sn) i destiliranoj vodi, zatim u neaeriranim otopinama

soli koje ne djeluju oksidativno, u oksidativnim otopinama (npr. u kromatu CrO42–, nitritu

NO2–) ako sadrže anione koji sa Sn-ionima daju taloge; u kiselinama bez oksidativnog

djelovanja i bez kisika, kao i u organskim kiselinama koje se nalaze u živežnim namirnicama

(ponekad korodira vrlo sporo); u slabo alkalnim otopinama (amonijevom hidroksidu,

natrijevu karbonatu) i u nafti. Kositar korodira u tvrdoj (lokalno) i morskoj vodi ako je velike

čistoće, zatim u otopinama oksidativnih kationa (Hg2+, Fe3+, Ag+) ili aniona (klorat ClO3–,

persulfat S2O82–) i u oksidativnim kiselinama, naročito u dušičnoj kod povišene temperature.

Jake lužine djeluju tako da nastaju stanitni SnO22– ili stanatni SnO3

2–-anioni.

4.8. Cink

Cink služi za galvaniziranje željeznih i čeličnih proizvoda radi zaštite od korozije, za

stvaranje legura (mjed, alpaka) i u industriji boja. Cink je elektronegativan metal pa koroziju

može ubrzati svaki njegov kontakt s drugim metalom osim s magnezijem. Kod određenih

uvjeta na površini mu se stvara zaštitni film, pa je otporan u vlažnoj atmosferi. Sloj se sastoji

od cinkovog baznog karbonata.Osim u vlažnoj atmosferi cink je otporan još u slatkoj vodi

kao i morskoj, ako nije u kontaktu s plemenitijim metalima. U kiselinama je stabilan, što ovisi

o prenaponu vodika na lokalnim katodama. Zato plemenitije komponente s visokim

prenaponom vodika već pri niskoj koncentraciji jako sprečavaju koroziju (npr. 0,1% žive u

cinku snizuje brzinu korozije u 10%-tnoj H2SO4 za 11%, a 0,1% Pb za 80%). Cink je otporan

63

prema nafti i njenim derivatima kao i prema nekim suhim plinovima. Cink nije otporan u

atmosferi koja sadrži kloride (u blizini mora). U prirodnim vodama korodira nešto brže od Cu,

ali mnogo sporije od željeza. U mekoj vodi u prisutnosti kisika korodira lokalno. Nije otporan u

kiselinama i lužinama iznad vrijednosti pH 12, kao i u cijanidnim otopinama. Na visokim

temperaturama njegova mehanička svojstva slabe.

4.9. Kadmij

Kadmij je u korozivnom pogledu sličan cinku, ali je ipak nešto postojaniji. Lat. cadmium,

mek, srebrnast metal, sličan i srodan cinku, koji ga redovito prati u mineralima. U razrijeđenoj

solnoj kiselini i u atmosferi koja sadrži kloride sporije korodira od cinka dok je u industrijskoj

atmosferi manje otporan. Kadmij se upotrebljava kao sastojak nekih legura i kao zaštitna

prevlaka na željezu i čeliku. Spojevi kadmija vrlo su otrovni.

4.10. Aluminij

Otpornost aluminija prema koroziji ovisi o zaštitnom oksidacionom filmu, koji nastaje u

vlažnoj atmosferi, u slatkoj vodi i u oksidacionim anionskim otopinama (nitrati, kromati,

bikromati). Aluminij je zato otporan prema atmosferskoj koroziji, u slatkoj i destiliranoj

vodi, u neutralnim elektrolitima koji sadrže kisik, a nemaju otopljene aktivne anione, kao što

su kloridi, ili katione teških ili plemenitih metala. Aluminij je otporan u hladnoj sumpornoj

kiselini, zatim u dušičnoj, fosfornoj, octenoj i drugim organskim kiselinama. Slabe lužine ne

utječu ako su inhibirane (npr. oksidans kromat). Postojan je prema nafti i njenim derivatima

kao i prema raznim suhim plinovima. Aluminij nije otporan prema živi ili u otopinama

njenih soli; u morskoj vodi jer nastaje lokalna korozija; u solnoj kiselini i lužinama jer je

izrazito amfoteran metal. Drugi metali u elektrolitima loše djeluju na aluminij zbog njegove

neplemenitosti. Najvažnije legure aluminija nastaju legiranjem sa Cu, Mn, Mg, Cr, Si i Zn.

One su mehanički čvršće, ali zato manje korozivno postojane. Duraluminij sadrži oko 0,5%

Mg, 3—4% Cu, 0,25—1% Mn, dok je ostatak aluminij. Legura je korozivno postojana.

Silumin je legura sa silicijem, kojega sadrži 12—13,5%. Otporan je prema koroziji.

64

4.11. Magnezij

Magnezij je vrlo neotporan prema koroziji, pa se upotrebljava samo legiran. Korodira već u

vrućoj vodi. Postojan je u čistoj atmosferi, u kromatnim i bikromatnim otopinama, lužinama i

fluorovodičnoj kiselini zbog netopljivosti MgF2. Magnezij se legira sa Mn, Al, Zn itd. radi

povišenja čvrstoće i poboljšanja korozivnih svojstava. Dodaje se do 3% Mn, do 10% Al i do

3% Zn. Sadržaj Fe, Cu, Ni, Cd u Mg pogoršava njegova korozivna svojstva. Magnezijeve

legure postojane su u morskoj atmosferi, prirodnoj i industrijskoj slatkoj vodi, u nafti i njenim

derivatima. U vrućim okisidacionim plinovima magnezijeve legure brzo korodiraju.

4.12. Srebro

Elementarno srebro jest bijel, kovak, vrlo rastezljiv plemenit metal, topljiv u nitratnoj i vreloj

sulfatnoj kiselini, otporan i prema alkalijama u rastaljenom stanju. U prirodi se nalazi

samorodno, najčešće u društvu sa zlatom i bakrom. Srebro je postojano u prirodnim vodama,

u otopinama raznih soli, i lužina, u solnoj kiselini, u vlažnoj atmosferi bez sumporovodika, u

vodenoj pari i ugljikovim oksidima te na visokim temperaturama prema okisidacionoj

atmosferi. Srebro nije postojano u dušičnoj i u vrućoj sumpornoj kiselini (sumporovi spojevi

polako utječu na njega, i stvaraju crni sulfidni sloj) te u cijanidnim otopinama. Sporije

korodira u sulfidnim otopinama i amonijevom hidroksidu. U vlažnoj atmosferi koja sadrži

H2S površinski se stvara Ag2S, pa srebrna boja postane smeđa. U kontaktu sa živom brzo se

razara.

4.13. Zlato

Zlato je kemijski vrlo postojano. Otapa se jedino u zlatotopci, tj. u smjesi kiselina HCl :

HNO3 (3 : 1). Korodivno djeluju i druge smjese ovih kiselina, kao i elementarni klor, brom i

jod, zatim cijanidne otopine. Živa ga brzo amalgamira. Zlato se legira sa Ag, Cu, Zn, Ni, Pd i

Pt, pa se s neplemenitijim metalima dobiju legure korozivno slabije postojane i s lošijim

fizikalnim svojstvima.

65

4.14. Platina

Platina je kemijski također vrlo otporan metal. Otapa se u zlatotopci i u vrućoj bromovodičnoj

i jodovodičnoj kiselini. Korodivno djeluju vruća konc. H2SO4, elementarni brom, vruća otopina

cijankalija i vrući klor, zatim taline lužina, cijanidne i sulfidne taline. Prema svim ostalim

agresivnim uplivima platina je postojana i pri visokim temperaturama.

PITANJA

66

IV. ZAŠTITA OD KOROZIJE

Osim već razmatranih projektantskih mjera protiv korozije zaštita se najčešće provodi:

1. Elektrokemijskim putem – elektrokemijska zaštita (katodna i anodna)

2. Prevlačenjem organskim i anorganskim (metlnim i nemetalnim) prevlakama

3. Primjenom inhibitora

Zaštita od korozije putem površinske obrade i organskim premazima nije u svim slučajevima

pogodna jer se mora obnavljati, a to je teško naročito na nepristupačnim mjestima.

4.1 Elektrokemijska zaštita

Brzina elektrokemijske korozije efikasno se smanjuje polarizacijom metalnih površina.

Polarizacija se može ostvariti spajanjem metalnih konstrukcija i uređaja sa pozitivnim ili

negativnim polom istosmjerne struje ili spajanjem sa metalom čiji se elektrokemijski

potencijal razlikuje od metala koji se zaštićuje. U ovisnosti od toga koju elektrodu predstavlja

metal koji se zaštićuje razlikuje se anodna i katodna zaštita.

4.1.1 Katodna zaštita

Katodna zaštita bazira se na činjenici da metal uključen u strujni krug kao katoda ne korodira.

Katodna se zaštita postiže na dva načina, električnim kontaktiranjem metala s nekim

neplemenitim metalom, pri čemu nastane galvanski članak u kome je zaštićeni predmet

katoda, a neplemeniti metal (protektor) anoda. Drugi način je da se metal uključi kao katoda u

krug struje iz vanjskog izvora, tj. s negativnim polom, dok se s pozitivnim polom spaja neka

pomoćna anoda.

Princip katodne zaštite bazira se na činjenici da se prilikom korozije metalne površine, koja

se otapa anodno, stvara ekvivalentna količina struje, koja teče do netopljivih katodnih mjesta.

Pri tome mora postojati uvjet da kod praktičkih korozivnih utjecaja dolazi do reakcije

otopljenog kisika na katodi. Prema tome potrebno je da se na anodni proces utječe tako da se

lokalnoj anodi na drugoj strani postavljanjem katodne struje dovede više negativnih elektrona,

uslijed čega ne dolazi do otapanja anodnog površinskog područja metala. To se može postići

uključivanjem neplemenitog metala, npr. cinka Zaštita će biti uspostavljena kada se čeliku

67

dovede isto toliko elektrona koliko dospijeva molekula kisika na njegovu površinu

(1mA/cm2= 6,74 ·1012 elektrona/cm2=1,68·1012 molekula O2/cm2 ). Iz toga prozlazi da se treba

napraviti galvanski članak koji mora biti tako odabran da je metal koji se zaštićuje katoda. Za

željezo, bakar i bakrene legure uzimaju se neplemenite elektrode, kao što je cink, aluminij,

magnezij, za bakar i legure služi kao elektroda i željezo.

Na I-E dijagramu,prikazan je princip katodne zaštite na principu polarizacije.

U sjecištu su prikazane obje polarizacije i pripadajuća korozijska struja. Ako korozijski

potencijal padne kao pri koroziji katodno polariziranih površina, padne i anodna struja, što

odgovara anodnoj krivulji.

k – katodna polarizacija zaštićenog metala (Fe)

a1 – anodna polarizacija istog metala (Fe)

K – normalna korozija s pripadajućim korozijskim potencijalom Ekor i korozijskom strujom Ikor

aZn – anodna polarizacija zaštitnog metala (Zn)

S – sjecište s polarizacijskom krivuljom k1

S1 – radna točka zaštitnog metala

S2 – radna točka korodiranog metala

S1-S2 – pad potencijala u elektrolitu

S1= ES – potencijal metala koji se zaštićuje, položaji S1iES određuju postignutu zaštitu

68

Ia – minimalno anodno otapanje

Osim jakosti struje (Is) koja teće između metala koji se zaštićuje i anodnog metala, a uslijed

polarizacije k, važni su i otpori u elektrolitu, odnosno na površini metala. Minimalnoj jakosti

struje pripada potencijal koji je praktički vrlo nizak, jer u protivnom dolazi u pitanje

ekonomičnost postupka s obzirom na trošenje topljive anode.

Potencijal i gustoća zaštitne struje. Kao kriterij potpune zaštite mogu poslužiti potencijal

zaštićenog metala i jakost odnosno gustoća zaštitne struje ukoliko je raspodjela lokalnih

članaka na metalnoj površini ravnomjerna. Iako ovise o nizu faktora i potencijal i zaštitna

struja lako se mogu mjeriti za vrijeme same primjene katodne zaštite.

Zaštitni potencijal, odnosno ravnotežni potencijal nejnegativnije lokalne anode, ovisi o

koncentraciji kationa koje anoda daje i o temperaturi.

Gustoća struje kojom se postiže zaštitni potencijal ovisi o:

polarizacionim karakteristikama lokalnih elektroda koje variraju,

hrapavosti metalne površine,

raspodjeli lokalnih anoda i katoda,

strujanju, vodljivosti i sastavu elektrolita,

temperaturi itd.

Zaštitne gustoće struja određuju se eksperimentalno, a u praksi se uzima gustoća struje 25-

400% više od dobivenih veličina.Točno utvrđivanje minimalne zaštitne gustoće struje moguće

je jedino na temelju praktičnog iskustva i povremene kontrole mjerenjem potencijala.

zaštićeni materijal korozivni medij i uvjeti

minimalna zaštitna gustoća

struje A/cm

ugljični čelik beton 2

ugljični čelik cjevovod u tlu nepremazan 20

ugljični čelik slatka voda 35

ugljični čelik bojler slatke vode 40

ugljični čelik izmjenjivač topline 750

ugljični čelik solna kiselina 600000

ugljični čelik 1% amonijev persulfat 40000

cink solna kiselina 250000

69

Kod katodne zaštite ne može se odmah postići zaštitni potencijal, već on slijedi nakon

određenog vremena. Zato se prakticira da se nakon instaliranja zaštite postigne u početku veća

gustoća struje na predmetu. To se kod sistema katodne zaštite s vanjskim izvorom struje lako

postiže pomoću regulacionog uređaja, dok se kod protektorskog sistema za tu svrhu odabiru

broj, oblik i smještaj protektora.

Postoje dvije mogućnosti da se metalan konstrukcija u nekom elektrolitu učini katodom:

a. Da se metalni predmet spoji sa negativnim polom izvora istosmjerne struje, dok se

pozitvni pol spaja sa nekom pomoćnom anodom - katodna zaštita uz vanjski izvor

struje

b. Da se konstrukcija spoji s nekim neplemenitim metalom, pri čemu nastaje galvanski

članka, u kome je zaštićen predmet katoda, a neplemenitiji metal žrtvovana anoda -

katodna zaštita protektorom (žrtvovanom anodom)

a. Katodna zaštita uz vanjski izvor struje

Katodnom zaštitom uz vanjski izvor struje zaštićuju se metalne konstrukcije u tlu, morskoj

vodi i drugim vodljivim sredinama. Sistem katodne zaštite s vanjskim izvorom struje sastoji

se od izvora istosmjerne struje, regulacionog uređaja, električnih vodova i pomoćnih anoda.

Kao izvor struje najčešće se upotrebljava niskonaponski (5 – 15 V) suhi ispravljač, a rjeđe

motorni generatori ili akumulatorske baterije. Pomoćne anode izrađuju se najčešće od čelika i

grafita. Čelik je jeftin i čvrst, ali se kao anoda otapa pa je potreban vrlo nizak napon vanjskog

izvora. Grafitne (ugljikove) anode su najbolje jer se neznatno troše, a potreban napon izvora

je 5 – 6 V. Sistem katodne zaštite s vanjskim izvorom struje primjenjuje se najviše u

medijima vrlo visoke električne vodljivosti.

70

Struja prolazi od pozitivnog pola izvora istosmjerne struje kabelima do anodnog uzemljenja, a

zatim ulazi u tlo. Iz tla struja ulazi u konstrukcijski metal na mjestima gdje je oštećena

izolacija, ide kroz metal do točke drenaže (mjesto priključenja vanjskog izvora struje na

objekt koji se štiti), te se vraća do negativnog pola izvora struje. Izvori istosmjerne struje su ili

ispravljači izmjenične struje ili generatori istosmjerne struje (u slučaju udaljene električne

mreže).

Kriteriji katodne zaštite (potrebni su da bi do zaštite uopće došlo) su zaštitni potencijal

(Ez) i zaštitna gustoća struje (jz). Veličine ovih kriterija teorijski proizlaze iz polarizacijskih

krivulja u dijagramu struja – potencijal, ali se praktične vrijednosti za različite uvjete

eksploatacije znatno razlikuju.

Na slici 2. je prikazano djelovanje katodne zaštite uz vanjski izvor istosmjerne struje. Na slici

2a prikazan je metal koji korodira (kroz uređaj za katodnu zaštitu uz vanjski izvor istosmjerne

struje ne protiče struja), na slici 2b je zaštićen metal (kroz sistem prolazi struja koja je jednaka

zaštitnoj struji jz) i na slici 2c je prikazan zaštićen metal koji kompletan djeluje kao katoda jer

kroz sistem prolazi struja koja je veća od zaštitne struje.

Da bi se i u najudaljenijoj točki katodno zaštićenog objekta dostigao zaštitni potencijal, u

točki drenaže potencijal mora biti znatno negativniji. Na slici 3. prikazana je raspodjela

71

potencijala uzduž cijevi katodno zaštićenog objekta. Pri određivanju potencijala u točki

drenaže treba voditi računa o potencijalu razvijanja vodika. Ako se dostigne potencijal kod

kojeg se razvija vodik, tada može doći do oštećenja metala i pojave vodikove krtosti.

72

Udaljenost između anoda ovisi o mediju, vodljivosti tla, razlici potencijala i dr. Najvažnije

svojstvo anoda od kojega zavisi njihova trajnost je postojanost materijala prema

elektrokemijskom otapanju tijekom rada stanice katodne zaštite. Poželjne su inertne platinske

anode koje su skupe. Nešto su jeftinije anode od tantala, nikla i titana. Grafitne elektrode su

inertne ali se mehanički troše (lome se) pa se zato impregniraju lanenim uljem. Vijek trajanja

anoda trebao bi biti najmanje 10 do 20 godina. Čelične anode su djelotvorne ali nemaju dugi

vijek trajanja zbog prekida u masi metala uslijed neravnomjerne korozije. Često se, zbog male

cijene koštanja, upotrebljavaju anode od starog željeza. Katodna zaštita se rijetko koristi kao

samostalna metoda zaštite metala od korozije jer tada zahtijeva velik potrošak električne

energije. U praksi se kombinira s zaštitnim premazima ili anorganskim prevlakama (emajl).

Najčešće je zaštita cijevi iznutra provedena plastificiranjem, a vanjski dio cjevovoda je

zaštićen katodnom zaštitom.

AQUAMATIC SYSTEM. Ovaj sistem aktivne zaštite dizajniran je od strane engleskih

inženjera grupacije Wilson Walton. Aquamatic sustav se sastoji od nekoliko relativno inertnih

anoda, referentnih elektroda, kontrolne jedinice izvora energije (controller power unit – CPU)

koja generira istosmjernu i kontrolira protok zaštitne struje. Sa sada već zaštićenom oplatom

broda potrebno je obratiti pažnju na svaki istureni, ujedno i izloženi, privjesak brodskog trupa

te naravno na vijak i kormilo. Naime, oni se uzemljuju na brodski trup (oplatu broda) te tada

podliježu aquamatic sustavom zaštite. Aquamatic sustav je jedan od najboljih na tržištu koji je

specijalno dizajniran da odolijeva rigoroznim uvjetima morskog okoliša. Ovaj sustav je

dizajniran tako da mu se ne treba obraćati mnogo pažnje u održavanju. Naime, potrebno je

sustav servisirati dok je brod na suhom, a servis je povjeren ovlaštenom Wilson Walton

osoblju. Jedino, u ovom sustavu zaštite, je potrebno periodički obratiti pažnju na klizajući

prsten na osovini vijka. Potrebno ju je čistiti od masnoće i ostalih ugljičnih nečistoća.

73

Controller power unit (CPU) se snabdijeva izmjeničnom

strujom iz su iz brodskih generatora. Izmjenična struja se

tada ispravlja te se korigirana distribuira prema anodama gdje se

putem mora kao elektrolita zatvara strujni krug sa brodskim

trupom. Gore u tekstu je već objašnjeno da se sada trup broda

ponaša kao katoda, odnosno negativnijom tvorevinom no što je

anoda. Razni testovi i istraživanja su dokazala da uvijek

postoji optimalna vrijednost zaštitne struje, jer naime, višak ili

manjak rezultira neefikasnom zaštitom i oštećenjima

različitih premaza na oplati broda. Za osigurati adekvatnu zaštitu potrebno je motriti i

kontrolirati protok i vrijednost zaštitne struje u različitim uvjetima. Važno je napomenuti da

se CPU mora postaviti na razumno hladno, suho i prozračno mjesto. Nadalje, pokraj CPU-a

ne smije biti korozivnih para ili grijača, raznih cijevi kroz koje prolazi para itd. Drugim

riječima, CPU se smješta tamo gdje temperatura nikad neće biti iznad 50°C.

Referentna elektroda cinka zadovoljavajuće funkcionira u morskoj

okolini pri mjerenju potencijala pokraj oplate broda. Referente

elektrode su spojene s kontrolnim dijelom CPU-a. Pri uporabi cink

referentnih elektroda razlika potencijala, oplate i referente elektrode,

obično iznosi od 400 do 600mV gdje je oplata pozitivnije nabijena

no referentna elektroda. U svrhu optimalne aktivne katodne zaštite signal referentne elektrode

se uspoređuje sa željenom vrijednošću te se u CPU korigira vrijednost istosmjerne izlazne

struje ka anodama. Razlika potencijala se mora održavati oko 220mV.

Postavljanje referentnih elektroda određen je od

strane Wilson Walton ovlaštenog osoblja. Područje

postavljanja potrebno je očistiti od korozije i ostalih

nepravilnosti. Dimenzije područja rezanja za smještaj

referentne elektrode iznose 222mm glavne osi i

140mm sporedne osi elipse. Zatim se zavari i zaštite

varovi staklo – plastikom i raznim silikonima vodeći

računa da se ne ošteti površina cink referentne elektrode. Za uzemljenje kormila koristi se

fleksibilni kabel poprečnog presjeka od 70mm2. Uobičajeno je da se oba kraja zavare tj. jedan

kraj na kormilo, a drugi za oplatu broda da bi se smanjio otpor. Anodu je potrebno postaviti

CPU voltmeter

Referentna elektroda na lijevoj

donjoj oplati broda MSC Pride

74

na točno određena mjesta na oplati broda odobrena od strane Wilson Walton ovlaštenog

osoblja. U slučaju kada nije moguće postaviti anode na ta određena mjesta tada se njihov

premještaj određuje na licu mjesta također odobrena od Wilson Walton osoblja. Prije

postavljanja anode potrebno je s tog dijela oplate broda odstraniti koroziju, prljavštinu i razne

masnoće te je održati suhom. Zatim se izreže otvor u oplati broda dužine 572mm glavne osi i

343mm sporedne u koji se smjesti anoda, koja se zavari i zaštiti.

Osovina vijka je električno izolirana od oplate broda zbog sloja ulja za podmazivanje u

ležajevima i upotrebe nemetalnih materijala u ležajevima. Zbog ove izolacije javlja se

problem zaštite, bilo aktivne ili pasivne, u slučaju kada ponestane ulja za podmazivanje ili

slana voda postane most za razliku potencijala između osovine vijka i oplate broda. Ova

razlika potencijala može ozbiljno naštetiti ležajevima. U svrhu sprečavanja razlike potencijala

potrebno je pravilno uzemljiti osovinu vijka sa klizajućim prstenom na osovini vijka.

Uzemljenje osovine vijka sastoji se od para karbonskih četki koje su

smještene u držaču četki koji je pak pričvršćen u bakrenom klizajućem prstenu. Očekivani

vijek trajanja četki je oko godinu dana. Svakih sedam dana potrebno je provjeriti stanje

uzemljenja osovine te je po potrebi ukloniti prljavštinu.

Klizni prsten na brodu MSC Pride

75

b. Katodna zaštita protektorom (žrtvovanom anodom)

Već je spomenuto da dva različita metala uronjena u elektrolit galvanski povezana u

elektrokemijskoj interakciji, gdje onaj s negativnijim potencijalom (anoda) gubi ione metala u

elektrolitu. Naime za razliku od katodne zaštite pomoću izvora istosmjerne struje gdje je

zaštitni potencijal osiguran iz vanjskog izvora struje, kod zaštite protektorom sâm sistem

(predmet koji štiti – protektor) predstavlja izvor struje. Katoda tog sistema je predmet koji se

zaštićuje, a anoda je žrtvovani metal – anodni protektor (metal negativnijeg potencijala).

Elektrode su kratko spojene, a elektrolit je medij u kojemu se nalaze. Spajanjem dvaju metala

koji se nalaze u elektrolitu, a različitih su elektrodnih potencijala, između njih protječe, zbog

razlike potencijala, električna struja. Metal s elektropozitivnijim potencijalom se polarizira

katodno, a elektronegativniji metal anodno. Pritom treba imati na umu da u realnim

situacijama; npr. u podvodnom dijelu plovila, u ovoj korozijskoj interakciji obično sudjeluje

više od dva različita metala. Prvi strada onaj s najnižim elektrodnim potencijalom, zatim onaj

sljedeći na ljestvici i tako dalje. Ako plastični ili drveni brod ima sistem uzemljenja i

odvojene metalne fitinge na oplati, svi oni mogu biti dio galvanskog kruga. Ako je plovilo

električno priključeno na kopno, i ostali brodovi u marini mogu biti dio ovog galvanskog

kruga. Kako to funkcionira objasnili smo u prethodnim nastavcima o koroziji. Tipičan primjer

opreme u ovakvom galvanskom krugu su brončani propeler, osovinski vod, metalno ili inoks

kormilo i različiti metalni vijci i priključci na oplati.

Za razliku od katodne zaštite pomoću izvora istosmjerne struje gdje je zaštitni potencijal

osiguran iz vanjskog izvora struje, kod zaštite protektorom sâm sistem (predmet koji se štiti –

protektor) predstavlja izvor struje. Svrha je katodne zaštite da se žrtvovanjem jednog metala

zaštiti funkcionalni dio konstrukcije. Katoda tog sistema je predmet koji se zaštićuje, a anoda

je žrtvovani metal – anodni protektor (metal negativnijeg potencijala). Elektrode su kratko

spojene, a elektrolit je medij u kojemu se nalaze. Spajanjem dvaju metala koji se nalaze u

elektrolitu, a različitih su elektrodnih potencijala, između njih protječe, zbog razlike

potencijala, električna struja. Metal s elektropozitivnijim potencijalom se polarizira katodno, a

76

elektronegativniji metal anodno. Jakost zaštitne struje pri zaštiti protektorom ovisi o razlici

potencijala između metala od kojeg je načinjena konstrukcija koja se zaštićuje i žrtvovane

anode, te o električnom otporu elektrolita.

Za zaštitu željeza i čelika mogu upotrijebiti protektori od magnezija, aluminija i cinka.

Magnezij, iako je nepostojan i brzo se troši, ima vrlo negativan potencijal i stoga se često

koristi kao žrtvovana anoda. Magnezij se najviše upotrebljava kao anodni materijal, jer daje

najsigurniju zaštitu čelika jer je najnegativniji i ima nisku polarizaciju, pa se ne pasivizira.

Obično se upotrebljavaju njegove legure s 3-6% aluminija i 1-3% cinka. Anode od aluminija

nemaju veliku primjenu, iako je potencijal aluminija vrlo negativan, jer se aluminij brzo

prevlači tankim oksidnim filmom koji ga čini neaktivnim. Legiranjem s cinkom i kadmijem

aluminij se aktivira i time mu se poboljšavaju svojstva protektora. Za zaštitu bakra kao

protektor se upotrebljava željezo (razni čelici). Tako je kod pocinčanog čelika, konstrukcijski

meki čelik zaštićen od korozije metalom negativnijeg naboja kojim je presvučen.

Navedene elektrode trebaju imati ova svojstva:

teoretsko iskorištenje struje treba da je veliko prema njihovoj težini

vremenom se ne smije smanjiti protok struje

praktično iskorištenje struje ne smije biti znatno manje od teoretskog

Svaki metal s nižim potencijalom od onog koji želimo zaštititi može poslužiti svrsi, ali neki

metali u određenoj situaciji odnosno okruženju mogu mnogo bolje obaviti taj zadatak od

nekog drugog i pritom, što nije maje bitno i cijenom mogu biti prihvatljiviji. Uobičajena

žrtvena anoda je od magnezija, aluminija ili cinka, ili legura sa sitnim dodacima koji su

obično tajna proizvođača.

Magnezij ima korozijski potencijal od -1,60 do -1,63 volta i spada u korozijski najaktivnije

metale, mnogo je aktivniji od aluminija i cinka. Na prvi pogled čini se da je magnezij

najpogodniji za izradu žrtvenih anoda, međutim ipak je malo preaktivan, pa njegov veliki

korozijski potencijal može generirati preveliki strujni tok koji može uništiti okolnu boju.

Magnezijske anode najčešće se koriste za zaštitu cjevovoda ukopanih u zemlju, i aluminijskih

brodova. Najčešće se koristi na izvanbrodskim motorima, ali samo za one koji se koriste na

slatkim vodama. U pravilu, magnezijske žrtvene anode se ne koriste u morskoj vodi.

77

Aluminij ima korozijski potencijal od 0,76 do -1,00 volti i spada u grupu dobrih metala za

izradu žrtvenih anoda, posebno za korištenje na plovilima ili motorima koji rade u morskoj

vodi ili na opremi gdje je važna mala težina. Već smo ranije rekli da se u uvjetima galvanske

korozije na aluminiju stvara tanki pasivizirajući sloj koji zaustavlja proces korozije, što u

našem slučaju nikako nije dobro jer to znači da žrtvena anoda ne funkcionira. Dodavanjem

manjih količina antimona ili kositra koji sprečavaju stvaranje ovog pasivizirajućeg sloja,

aluminijska žrtvena anoda će moći ispravno obaviti svoj zadatak. Nedostaci aluminija su ti što

je sklon ubrzanoj eroziji u vodi koja se brzo giba. U vodi pri povišenim temperaturama javlja

se intenzivna rupičasta korozija, i ono što je najvažnije, ako želimo štititi npr. aluminijski trup

tada je aluminijska žrtvena anoda neupotrebljiva jer su metal trupa i žrtvene anode na istom

elektrodnom potencijalu i među njima nema toka elektrona. Žrtvene anode od legura

aluminija najčešće možemo naći na izvanbrodskim motorima. Traju duže od cink anoda,

međutim zbog intenzivno hrapave površine koja se stvara tijekom rada, treba je smjestiti tamo

gdje neće smetati propulziji.

Cink ima korozijski potencijal između -0,98 i -1,03 volta, i mnogo je aktivniji od aluminija,

ali ipak manje od magnezija. Uspješno se primjenjuje u zaštiti plovila i opreme ,kako na

slanim, tako i na slatkim vodama, ali i u zaštiti opreme na naftnim bušotinama na moru i

cjevovoda u industriji. Za razliku od aluminija koji je sklon pasivizaciji, posebno u vodama

gdje ima dosta zagađenja i različitih mikroorganizama, žrtvene anode od cinka jednako su

dobre za plovila koja su dugo vremena u marinama ili lučicama, ali i za ona koja dugo

vremena provode u plovidbi. Koriste se za zaštitu metalnih trupova, pogonskih strojeva,

propelera, osovina, kormila, spremnika, izmjenjivača topline, trim krilaca kao i svih ispusta

na oplati. Cink za proizvodnju žrtvenih anoda obično ima 99,995 postotnu čistoću. Ostatak

čine bakar, kadmij, aluminij, olovo, antimon, nikal i željezo. I baš je vrijednost ovog zadnjeg

dodatka tj. željeza najvažnija za ispravno funkcioniranje cink protektora. Njegov postotak ne

bi smio prelaziti 0,002 %. Svaka vrijednost preko toga bitno smanjuje učinkovitost anode.

Međutim, svi ovi dodaci zajedno, u baznoj sirovini ne čine više od 0,005 %. Svaki proizvođač

cinkova ima svoju malu tajnu kojom poboljšava njihovo djelovanje. Obično su to dodaci koji

smanjuju stvaranje sloja oksida, što poboljšava "rad" žrtvene anode. Jedan od tih dodataka

nekada je bila živa, ali se zbog problema miješanja s cinkom rijetko koristi.

U praksi nije neophodno da metali budu u izravnom

galvanskom kontaktu da bi nastupila zaštita. Npr.,

korozija čelika u moru spriječava se pravilnim

Žrtvene anode na brodu Vento

di Bora

78

uronjavanjem ploče od magnezija ili cinka, izvana spojene sa čelikom trupa broda. I magnezij

i cink su negativniji od čelika te s toga dijeluje u nastalom članku kao katoda i zato se brzo

troši.

Slika. Katodna zaštita čelika magnezijem ili cinkom u morskoj vodi

Za uspješnu zaštitu potrebna je pravilna raspodjela toka električne struje. Kod čeličnih cijevi

uronjenih u vodi, korozija se može odvijati i u unutrašnjosti i po obodu što ovisi o položaju

cijevi. S toga spajanjem cijevi s magnezijevom ili cinkovom pločom vjerojatno se neće

zaštititi čitava površina, jer se tok električne struje između čelika i magnezija nastoji

usredotočiti na određena bliža područja metala, i ako gustoća zaštitne struje nije dovoljno

velika da obuhvati i unutrašnjost cijevi doći će do njene korozije.

Nejednaka raspodjela struje otklanja se upotrebom većeg broja pravilno razmještenih

magnezijevih ili cinkovih ploča.

Žrtvene anode na brodu Vento

di Bora

79

Zaštita protektorima je najstarija i najjednostavnija metoda elektrokemijske zaštite. Prednosti

ove metode su:

- neovisnost o izvoru struje

- jednostavnost ugradnje

- ne prečesto kontroliranje

- neznatni utjecaj na susjedne konstrukcije

Nedostaci metode su:

- nepovratni gubitak materijala anode i potreba za povremenim mijenjanjem

- zagađivanje okoliša od strane produkata korozije (anoda)

- neprimjenjivost u sredinama s većim otporom

- relativno male zaštitne struje zaštite

Primjena katodne zaštite na brodovima. Katodna zaštita se primjenjuje najviše na željezo,

bakar i njegove legure te olovo.

Brodovi se zaštićuju protektorima i sistemom zaštite s vanjskim izvorom struje, što se

primjenjuje kod velikih jedinica. Najviše se upotrebljavaju anode iz magnezijeve legure.

Anode imaju čelične nastavke pomoću kojih se zavaruju redom na brodski trup ili se

učvršćuju vijcima s unutarnje strane. Spojene su izoliranim kabelom, koji je iznutra

nepropoustan na vodu. Za zaštitu premaza nanosi se oko 1,5 – 2 m naokolo anode lak na bazi

vinilne smole, čime se spriječava jače katodno polarizirane zone u neposrednoj blizini anoda,

a postiže ravnomjerno raspoređenje gustoće struje na vanjskoj površini i njen manji trošak.

Elektrolitski čiste metale, međutim nije moguće upotrebljavati, budući tijekom elektrolize na

anodi formiraju "pokožicu" ili neprobojni film koji usporava ili zaustavlja tijek elektrona.

Kao aktivatori za povećanje učinkovitosti legura i sprječavanje pasivizacije oksidnog filma

na površini rabe se kadmij, indij ili živa (rjeđe). Karakteristike legure cinka i legure aluminija

Legura cinka: Al = (0,10-0,30)% + Cd = (0,025-0,10)% + cink ostatak

- Drugi elementi, maksimalni udjeli: Fe = 0.003%, Cu = 0,005%, Pb = 0,005%,

Si = 0,005%

- Značajke: kapacitet = 781 Ah/kg, iskoristivost = 95% čistog cinka

- Potrošak = 11,2 kg/Ah x god, potencijal prema čeliku = 0,23 V,

gustoća = 7,13 kg/dm3

Legura aluminija: Zn = (0,5-5,0)% + In = (0,005-0,05)% + aluminij ostatak

80

- Drugi elementi, maksimalni udjeli: Si = 0,10%, Cu = 0,003%, Fe = 0,13%

- Značajke: kapacitet = 2.600 Ah/kg, iskoristivost = 88% čistoga aluminija

- Potrošak = 3,37 kg/Ah x god, potencijal prema čeliku = 0,29 V

- Gustoća = 2,78 kg/dm3

Cink-anode, ili protektori, još su u najširoj uporabi usprkos boljim karakteristikama

aluminijskih anoda, koje su 30% lakše i do 50% jeftinije. Smještaj protektora je uglavnom

oko uzvoja broda (uglavnom na ljuljnim kobilicama), te na krmi, na kojoj su zbog blizine

propelera znatno gušće postavljeni. Protektori se postavljaju i na podvodnom dijelu na

mjestima gdje su smještene usisne rešetke. Izostanak katodne zaštite može 'žlijebljenjem'

zavarenog spoja toliko oslabiti spojeve limova da ih praktički nestane. Ipak, intenzivni oblik

teške rupičaste korozija najčešći je oblik deterioracije.

Primjer izražene rupičaste korozije

uzrokovan izostankom katodne zaštite

Najviše protektora stavlja se u blizini propelera, na kormilo i njegove nosače. Veliki aktivni

brodovi se katodno zaštićuju sistemom zaštite s vanjskim izvorom struje, a anode se najčešće

koriste od grafita, čelika i lijevanog željeza, a u zadnje vrijeme od platine, platiniranog bakra,

srebra i titana. Anode se montiraju na brodski trup potpuno električki izolirano od samog

trupa. Odgovarajućim premazima, od kojih je gornji sloj boja koja sprječava obraštanje

morskim organizmima, i odgovarajućom katodnom zaštitom smanjuju se korozivna oštećenja

brodskog trupa, a pri izgradnji broda može se čak smanjiti debljina brodskog lima, što

predstavlja veliku uštedu. Sistem zaštite aktivnih brodova planira se da traje dvije godine.

Kod brodova s balastnim tankovima primjenjuje se unutarnja katodna zaštita s anodama od

magnezijeve legure koje se navaruju na stijenke, dno i svod tanka.

81

Sustav narinute struje mnogo djelotvornije štiti podvodni dio, i redovito je u uporabi na većim

brodovima i stacionarnim objektima (plovni dokovi, platforme, itd.), gdje je dokiranje rijetko,

a zamjena otežana. Smisao takve zaštite je "svladavanje potencijala", odnosno energetskog

toka istosmjernom strujom suprotnog predznaka preko ispravljača, čime je omogućeno stalno

mjerenje razlike potencijala između anode i čelične podloge. Teoretski bilo bi moguće posve

zaštititi goli čelik uronjen u elektrolit. Takvi pristup, međutim, iziskivao bi veliku količinu

anoda, a time i veliki potrošak struje, što bi bilo vrlo neekonomično. Stoga se pribjegava

kompromisnoj primjeni visokodjelotvornih premaza, i katodnoj zaštiti, na najizloženijim

mjestima. Mjesta katodne zaštite su male izložene površine tzv. mjesta moguće rupičaste

korozije. Upravo ta mjesta izvorišta su snažnog elektrokemijskog potencijala. Iskustveno se

uzima da bi kapacitet struje generiran preko anode trebao zaštititi jednu desetinu cjelokupne

gole površine čelika. Korozija se sprečava narinutim naponom s više od 800 mV u

potencijalnom polju između čelika i elektrolitske ćelije: srebro/srebreni klorid. Međutim, kako

su anode relativno malene u odnosu na površinu trupa, a morska voda ima mali električni

otpor, potrebno je narinuti veće napone od 800 mV na anodi, da bi se tako djelovanjem

obuhvatila čitava površina oplakanog dijela trupa. No, to ima i negativne efekte, jer je napon

uz samu anodu daleko veći nego što je potrebno. Stoga pri naponima od oko 950 mV, koji su

najčešće u uporabi, nastaje oštećenje premaza, saponifikacija i oslobađanje vodika - čimbenici

razaranja premaznog filma. Uljni te bitumenski premazi najviše su osjetljivi na tim

područjima, pa izdržljivost raste slijedećim redoslijedom: premazi na bazi kloriranog

kaučuka, vinilni premazi, epoksidi iz katrana kamenog ugljena i, na koncu, čisti epoksidi.

Zbog tih se razloga uz anodu ugrađuju tzv. štitovi, koji se pričvršćuju uz trup. Alternativno,

na opisanim se mjestima apliciraju kemijski otporni materijali, poput epoksidnih smola,

debljine 1-3 mm, pojačani staklenim vlaknima.

Čelični dijelovi pristaništa - molovi, lukobrani zaštićuju se sistemom s vanjskim izvorom

struje. Anode od čelika, grafita ili platiniranog titana vise sa zaštićene konstrukcije.

Za zaštitu bova, plovaka i sl. Primjenjuju se protektori.

Rezervoari i posude – zaštićuju se katodno, a potrebna gustoća struje varira između 5 – 1000

mA/m2. Protektorski sistem se koristi ako su zaštićena površina i potrebna struje malene,

anode imaju oblik ploča ili se izvode s D profilom.

Industrijski rashladni sistemi zaštićuju se katodnom zaštitom, naročito dijelovi postrojenja

koji dolaze u kontakt s rasolinom (NaCl ili CaCl2).

82

4.1.2 Anodna zaštita

Anodna zaštita ostvaruje se spajanjem metalnih konstrukcija sa pozitivnim polom izvora

istosmjerne struje ili sa metalom čiji je elektrokemijski potencijal pozitivniji od potencijala

metala koji se zaštićuje. U oba slučaja metalne konstrukcije ponašaju se kao anode. Tako

formirane anode u početku se otapaju, a kasnije dolazi do njihovog pasiviranja. Period

otapanja metala treba da bude što kraći kako bi se što prije stvori zaštitni sloj.

Anodna zaštita ima ograničenu oblast primjene i susreće se samo u nekim specijalnim

slučajevima. Najčešće se primjenjuje za zaštitu čeličnih konstrukcija u jakoj oksidaciskoj

sredini (npr. H2SO4) u kojoj nisu prisutni ioni koji djeluju kao aktivatori. Pri anodnoj zaštiti

prijeti opasnost da se polarizacijskim naponom prijeđe gornja granica iznad koje dolazi do

razaranja formiranog zaštitnog sloja i intezivne korozije metala.

4.2 Zaštitne prevlake

Metalne prevlake sa stanovišta zaštite od korozije mogu biti:

plemenite prevlake (katodne)

žrtvovane prevlake (anodne)

Plemenite prevlake su prevlake metala čiji je elektrodni potencijal u promatranim

uvjetima pozitivniji od elektrodnog potencijala metala koji se zaštićuje. Ovdje spadaju

npr. prevlake od nikla, srebra, bakra, olova i kroma na čeliku. Prevlake metala čiji je

elektrodni potencijal u promatranoj sredini negativniji od elektrodnog potencijala metala

koji se zaštićuje, nazivaju se žrtvovane prevlake. To su npr. prevlake Zn, Cd, Al na

čeliku.

Prema jednoj klasifikaciji, prevlake za zaštitu od korozije mogu se podijeliti na:

1. nemetalne prevlake (organske i anorganske)

2. metalne prevlake

3. konverzijske prevlake

83

Od nemetalnih prevlaka za zaštitu metala od korozije najviše se koriste organske prevlake na

bazi polimera, tzv. premazi. Metalne konstrukcije izložene atmosferskom djelovanju često

se zaštićuju organskim premazima.Nemetalne prevlake mogu još biti metalni oksidi i

keramike (anorganske).

Konverzijske prevlake nastaju na površini metala uslijed kemijskih ili elektrokemijskih

reakcija. Najčešće su to fosfatne i oksidne prevlake. U otopini koja sadrži metalne fosfate

i fosfornu kiselinu, metal korodira stvarajući netopljive fosfate, kao i korozijske produkte

koji čvrsto prijanjaju uz metal i tako ga štite od korozije. Oksidne prevlake na metalima

mogu nastati kontroliranom oksidacijom, uranjanjem u odgovarajuće otopine npr. lužine

te elektrokemijski – anodnom oksidacijom npr. kod aluminija. Prilikom nastajanja

oksidnih prevlaka metal se prevodi iz aktivnog u pasivno stanje. Metali posjeduju

povećanu kemijsku otpornost sve dotle dok konverzijske prevlake održavaju metal u

pasivnom stanju, tj. dok je manja površina metala u kontaktu s elektrolitom.

Prema drugoj klasifikaciji prevlake možemo podjeliti na:

1. anorganske – metalne i nemetalne

2. organske

Priprema površine za nanošenje prevlake

Prije izvođenja tehnološke operacije zaštite od nastupa procesa korozije, materijali se

podvrgavaju tehnološlom zahvatu pripreme površine. Dovoljan je samo molekularni sloj

nečistoća pa da naneseni zaštitni antikorozivni sloj ne prione dovoljno velikim adhezijskim

silama. Pri tome, nečistoćom se smatraju masne tvari i produkti korozije koji su mineralnog ili

organskog porijekla i djele se na:

hidrofobne (vodoodbojne) poput masnoća, starih lakova, boje i drugih premaza;

hidrofilne (koje upijaju vodu) koje potječu od produkta korozije i drugih u vodi

topivih nečistoća;

Razlikuju se tri postupka pripreme površine materijala: mehanička, kemijska priprema, te

odmaščivanje koje se izvodi organskim otapalima, alkalnim otopinama u vodi, vodenim

emulzijama, spaljivanjem masnoća, elektrolitičkim odmašćivanjem te odmašćivanjem i

čišćenjem ultrazvukom.

Mehanička priprema. Četkama od žice, dlaka ili pliša, te krpama od jute, konoplja ili

pamuka, uklanjaju se nečistoće s površina metala u onim slučajevima kad to nije moguće

učiniti učinkovitijom tehnologijom. Čišćenje mlazom kremenog pijeska ili nekim drugim

84

abrazivnim srestvom, tzv. pjeskarenjem, vrlo učinkovito se na brodovima i sličnim čeličnim

konstrukcijama odstranjuju mehaničke nečistoće i tvrdi produkti poput okujina, stare

prevlake, produkti korozije, a ujedno se površina ohrapavi da bi adhezija antikorozivnog

premaza bila snažnija. Radi izbjegavanja stvaranja prašine koristi se postupak tzv. mokrog

pjeskarenja.

Kemijska priprema. Ovaj postupak pripreme vrši se nagrizanje kiselinom, kemijskim

poliranjem i dekapiranjem površine. Oksidni slojevi na površinama čelika najčešće se

odstranjuju nagrizanjem kiselinama, naročito na cijevima kod kojih nije moguće primjeniti

postupak mehaničke pripreme sačmarenjem.

Nagrizanjem kiselinama otapaju se oksid i čelik ispod oksidnog sloja. Da bi se to otapanje

čelika usporilo, u otopinu se stavljaju inhibitori koji usporavaju proces nagrizanja stvaranjem

tankog zaštitnog površinskog sloja. S porastom temperature djelovanje inhibitora slabi s toga

temperatura elektrolita nesmije biti viša od 70ºC. Nakon završetka procesa nagrizanja obradci

se neutraliziraju temeljitim pranjem vodom, a po potrebi i alkaličnim otopinama i time se

stvara fosfatna prevljaka po površini koja spriječava razvoj procesa korozije i ujedno služi kao

podloga za boju. Postupak kemijskog poliranja primjenjuje se najčešće nakon brušenja radi

izravnavanja stvorenih mikrobrazda koje su prekrivene stvorenim oksidnim filmom koji je

deblji u mikroudubljenjima, a tanji na mikroispupčenjima. Postupak dekapiranja koristi se za

skidanje okom nevidljivog površinskog sloja oksida. Za čelik se izvodi u otopini 30-50 g/l

sumporne ili solne kiseline u trajanju od 30 do 60 sekundi, pri čemu istovremeno dolazi i do

slabijeg nagrizanja osnovnog materijala. Za dekapiranje bakra i njegovih legura primjenjuje

se otopina 31 do 40 g/l solne kiseline na sobnoj temperaturi u trajanju od 3 do 5 sekundi.

4.2.1 Anorganske metalne prevlake

Nanošenje prevlaka na površinu proizvoda najraširenija je metoda zaštite od korozije i nekih

drugih vrsta oštećivanja materijala (npr. od trošenja trenjem). Pritom valja osigurati dovoljnu

postojanost same prevlake što je uvjet trajnosti i pouzdanosti prevučenog proizvoda. Metalne

prevlake su podvrsta anorganskih prevlaka (prevlake veće debljine se nazivaju oblogama a

tanke filmovima ili opnama). Prema kriteriju svrhe prevlačenja razlikujemo:

a. Zaštitne prevlake u užem smislu riječi. Antikorozijske prevlake: cink, kadmij, nikal,

olovo, kositar, aluminij itd. na ugljičnom čeliku, oksidi na aluminiju i ugljičnom

85

čeliku, fosfati na ugljičnom čeliku i cink i sl.; prevlake za zaštitu od mehaničkog

trošenja: npr. tvrdi krom na ugljičnom čeliku i aluminiju, oksid na aluminiju, ležanje

legure itd.

b. Funkcionalne prevlake. Njima se postižu određena svojstva površine bitna za primjenu

proizvoda (npr. prevlake sa za električnu ili toplinsku izolaciju, prevlake za osiguranje

električne vodljivosti npr. prevlake bakra, srebra i zlata i sl., prevlake kositra, SnPb –

legura i kadmija za olakšanje lemljenja, prevlake olova za zaštitu od radijacije,

prevlake srebra, nikla i aluminija za refleksiju svijetla, itd.)

c. Reparaturne prevlake. Njima se popravljaju proizvodi premalih dimenzija ili

regeneriraju proizvodi pohabani ili oštećeni u eksploataciji (npr. prevlake tvrdog

kroma, kemijski izlučenog nikla, monela nanesenog navarivanjem, prevlake dobivene

metalizacijom prskanjem, organske prevlake za popunjavanje kao što su kitovi te

epoksidne i poliesterske smole itd.

Pri izboru prevlake treba uzeti u obzir načela za izbor konstrukcijskog materijala te moguće

vrste oštećivanja. Kod dekorativnih, funkcionalnih i reparaturnih prevlaka treba uzeti u obzir i

posebne zahtjeve koje nameće svrha prevlačenja. Kakvoća prevlaka ovisi o njihovoj debljini i

kompaktnosti, o čvrstoći prianjanja na podlogu, o stupnju hrapavosti podloge, prevlake itd.

Na ova svojstva prevlaka bitno utječe tehnologija nanošenja te treba pažljivo odabrati

postupak nanošenja koji se sastoji od pripreme podloge (predobrade osnovnog materijala), od

prevlačenja u užem smislu i od eventualne naknadne obrade prevlaka. Pri izboru postupka

mora se voditi računa i o veličini i obliku proizvoda koji se prevlači.

4.2.1.1. Vruće uranjanje

Metalne prevlake se nanose fizikalnim ili kemijskim postupcima metalizacije gdje se kod

fizikalne metalizacije odvijaju fizikalne promjene, a kod kemijske metalizacije prevlake su

produkt kemijskih reakcija. Vruće uranjanje je postupak fizikalne metalizacije pri kojem se

metal umače u rastaljen metal niskog tališta gdje pri vađenju i hlađenju dolazi do skrućivanja

filma na površini metalnog objekta. Pri vrućem uranjanju podloge moraju imati mnogo više

talište od prevlake. Takve podloge su od ugljičnog čelika, sivog lijeva, bakra, Cu – legura te

prevlake od cinka, kositra, olova, aluminija (tališta: 420, 232, 327 i 600˚C) te od PbSn i AlZn

– legura. Također pri vrućem uranjanju treba nastati legirani sloj između podloge i prevlake

što se zbiva tijekom uranjanja nastajanjem kristala mješanaca. Podloga za vruće uranjanje

mora biti savršeno čista što se obavlja fluksiranjem ili pretfluksiranjem. Ovim se uklanjaju

86

oksidi i drugi filmovi nastali na podlozi korozijom nakon uobičajene predobrade (takvi bi

filmovi onemogućili tvorbu međuspoja legure). Fluksiranje i uranjanje obavljaju se jednom

operacijom jer pjenušavi ili kapljeviti sloj fluksa, debeo 30 do 200 mm, pliva na ograđenom

dijelu taline. Najčešće su u upotrebi kloridni i fluoridni fluksovi. Talina grije i tali fluks koji

se redovno pjenuša zbog razvijanja plinova NH4Cl u amonijak (NH3) i klorovodik (HCL) te

izgaranjem organskih tvari u CO2 i vodenu paru. Koriste se i organski fluksovi tj. kapljevine i

taline koje sadrže ili grijanjem oslobađaju organske kiseline. Fluks otapa koroziju i suši

podlogu te spriječava prskanje. Također fluks štiti talinu od oksidacije pri ulasku obratka u

nju što omogućuje uključivanje troske u prevlaku. Pretfluksiranje je suha priprema (za razliku

od fluksiranja koje je mokra zbog ispirana vodom prije uranjanja) gdje se obradak na nekoliko

minuta uranja u hladnu ili toplu kloridnu ili fluoridnu otopinu, zatim se, bez međuispiranja,

roba suši nekoliko minuta (na 120 – 150˚C) u sušarama.

Vruće uranjanje moguće je obaviti i bez fluksa ako se za završnu predobradu primjene vrući

reduktivni plinovi (prevlačenje hladno oblikovanih čeličnih traka i žice u kolutovima).

Primjerice takav je Sendzimirov postupak gdje se trake i žice najprije odmašćuju spaljivanjem

na zraku pro 500˚C a zatim se oksidirana površina čisti reduktivnim plinom pri 700 – 750˚C

npr. disociranim amonijakom tj. smjesom NH3, H2 i N2. Pri samom vrućem uranjanju,

temperatura taline mora biti 20 – 80˚C viša od tališta, pa se pri pocinčavanju kreće oko 450˚C,

pri kositrenju oko 290˚C, pri poolovljavanju oko 360˚C, a pri aluminiranju oko 720˚C.

Mokri postupak zahtjeva male brzine uranjanja kako bi fluks mogao djelovati (jednostavniji te

traži manje opreme i prostora. Suhi postupak omogućuje velike brzine uranjanja i neizbježan

je za šuplje predmete i zamršene profile. Najveće brzine uranjanja javljaju se ako se vrši

podgrijavanje predmeta (npr. pri Sendzimirovu postupku).

Vrijeme uranjanja mora biti dovoljno dugo da se predmet ugrije na temperaturu taline te da se

oblikuje međusloj legure. Za to obično treba 2 – 10 min. Kade za talinu izrađuju se od

niskougljičnog čelika ili od keramike. Metalne kade griju se plamenom, elektrootporno,

radijacijski ili indukcijski, a keramičke kade (uglavnom za aluminiranje) indukcijski. Talina

se gubi pri procesu uranjanja spajanjem sa otopljenim materijalom kada i alata te reagirajući s

kisikom iz zraka (oksidna troska). Talini obloge redovito se dodaju drugi metali u manjim

omjerima što poboljšava karakteristike uranjanja (osim Sn – talini) npr. : - cinkovoj se talini

redovito dodaje 0,005 do 0,3% aluminija. Neznatan dio Al povisuje sjaj prevlake a nešto veći

87

udio smanjuje viskoznost taline i koči stvaranje krhkog međusloja legure pa se dobivaju tanje

i žilavije prevlake. Viši se sjaj postiže i dodatkom ispod 0,1 % Sn, a povoljno djeluje i

dodatak Ni. Olovnoj talini redovno se dodaje oko 2% Sn zbog boljeg prianjanja.

Pri vrućem uranjanju nastaju spontano predebele prevlake a postoji i opasnost od

neravnomjerne debljine i krhkosti. Zbog ovoga je potrebna naknadna obrada predmeta

prevučenih vrućim uranjanjem primjerice: stanjivanje prevlaka pri izranjanju ploča, traka i

žica pomoću brisača, valjaka i sapnica, centrifugiranje vrućih sitnih predmeta u perforiranim

bubnjevima vodenom parom. Galvannealing postupak gdje se pocinčana čelična traka

dugotrajno žari pri čemu difuzijom nastaje ZnFe – legura s 11% Fe, itd. Vrućim se

uranjanjem postižu velike brzine metalizacije i čvrsto prianjanje prevlaka. Zbog uranjanja

većih predmeta potrebne su velike količine taline posebno za mokri postupak. kao nedostatak

potrebno je navesti i stalno održavanje taline te skupoću prekida proizvodnje.

4.2.1.2. Vruće prskanje

Vruće prskanje je fizikalna metalizacija koja se provodi štrcanjem kapljica rastaljenog metala

na podlogu (naziva se još i šopiranje po izumitelju, švicarcu M.U. Shopp-u). Mlaz kapljica,

stvoren brzom strujom zraka ili drugog plina, udara o podlogu, pri čemu se kapljice spljošte,

naglo hlade i skrućuju u kružne pločice promjera do 0,1 mm, debele do 0,05 mm. To je

popraćeno stezanjem tako da pločice stisnu mikroizbočine podloge prianjajući na nju tzv.

sidrenjem. Na poluskrutnute pločice udaraju nove kapljice tvoreći prevlaku djelomično

zavarivanjem, djelomično sidrenjem. Kod ove metalizacije nužna je ravnomjerna

mikrohrapavost podloge što se osigurava predobradom. Podloge se pri vrućem prskanju slabo

griju (obično na 50 – 200˚C) pa se prevlake mogu nanositi na metale i nemetale te se, uz

mjere opreza mogu metalizirati čak i toplinski osjetljive podloge. Priprema podloge obuhvaća

hrapavljenje što omogućava prijanjanje. Porozne materijale (npr. beton, gips, itd.) ne treba

hrapaviti dok se metali obično pripremaju suhom obradom mlazom ili grubim odvajanjem

čestica, tj. tokarenjem, blanjanjem, glodanjem, brušenjem itd. Veće plohe žilavih metala i

nemetala ohrapavljuju se i utiskivanjem mreže žljebova ili mikroudubina. Negdje se

hrapavljenje zamjenjuje površinskim mekšanjem npr. kod stakla koje se predgrijava pa pri

sudaru kapljica sa mekom podlogom dolazi do istodobnog hrapavljenja i čvrstog sidrenja

prevlake. Za metalizaciju vrućim prskanjem služe raspršivači kapljica u obliku ručnih ili

stacionarnih pištolja. Metal se tali grijanjem na ušću pištolja i to, najčešće, plamenom gorivog

plina, odnosno otvorenim ili zatvorenim električnim lukom.

88

Plinski pištolji tale žice debele 1 – 5 mm ili, rjeđe, prah veličine 20 – 100 um (prah se koristi

kada se metal ne da izvući u žicu). Žica prolazi kroz središnju cijev pištolja te je pred ušćem

cijevi zahvaća plamen plinske smjese koja izlazi iz prstenaste mlaznice oko središnje cijevi

(plinska smjesa jest kisik sa suviškom acetilena, vodika, propana, butana i sl.) Kapljice

raspršuje stlačeni zrak izlazeći iz šire prstenaste mlaznice oko plamena. Dobavu žice treba

sinkronizirati sa taljenjem i raspršivanjem. Regulacija protoka gorivog plina, kisika i zraka

obavlja se ventilima koji mijenjaju njihov radni tlak u rasponu od 0,15 do 0,5 MPa. Uvjete

raspršivanja moguće je mijenjati i izmjenom glave pištolja (uža podloga – uži mlaz id.)

Razmak između ušća pištolja i podloge kreće se između 100 – 250 mm pri čemu se postiže

širina metaliziranog pojasa od 5 -100 mm.

Prevelik razmak daje skrućivanje i oksidaciju kapljica u samom letu dok se kod malog

razmaka kapljice cijede. Brzina pištolja ide od 10 – 60m/min, a jednim se prelazom pištolja

dobiju prevlake debljine 20 – 200 um. Redovito se nanose dva ili više slojeva da se spriječi

pojava pora koje idu do podloge. Kut između osi mlaza i podloge može varirati od 30 – 90

stupnjeva, a brzina kapljica pri sudaru iznosi 120 – 200 m/s. Plinski pištolj za metalizaciju

prahom su slični onima sa žicom ali se razlikuju po sustavu privođenja smjese suhog praha i

plina (zraka, dušika ili argona).

U nekim se pištoljima ni ne koristi stlačeni zrak već se kapljice tale i raspršuju istom strujom

plina. Pri radu sa prahom brzina kapljica je manja nego sa žicom pa je površina prevlake nešto

poroznija. Plinskim se pištoljima mogu nanijeti prevlake od materijala koji se potpuno rastale

ispod 1400 – 1500˚C. Elektrolučni pištolj s otvorenim lukom između vrhova dviju žica

debljine 1 – 3 mm dobivaju energiju iz izvora istosmjerne ili izmjenične struje napona 20 – 50

V. Elektrode se privode ušću, kao i kod plinskog pištolja, te se pod kutom od 25 – 60˚

sučeljavaju te se kratkim spojem stvara luk koji tali elektrode a kroz njega se propuhuje zrak

koji raspršuje talinu. Metali koji su skloni oksidaciji raspršuju se dušikom ili argonom.

Istosmjerna struja je bolja zbog boljeg učinka i postojanijeg luka. Kroz luk obično teče struja

300 – 900 A što daje temperature do 4000˚C (dovoljno za taljenje svih metala koji se mogu

oblikovati u žicu). Brzine kapljica su i iznad 100m/s. Elektrolučni pištolj sa zatvorenim lukom

– plazmeni pištolj, služe za nanošenje teško taljivih metalnih i metalima srodnih materijala.

Stvaranje plazme visoke temperature izazivanjem luka između šipkaste volframske katode i

89

šuplje, vodom hlađene, bakrene anode u struji dušika ili argona. U izlaznu se mlaznicu uvodi

smjesa nosivog plina i praha koja se naglo tale. Prevlake kod ovakve metalizacije su glađe,

čvršće prianjaju i imaju manje pora. Postoje još i elektrootporni, indukcijski i eksplozivni

pištolji te pištolji kojima se dovodi talina. Šopiranjem nanesene prevlake se često naknadno

obrađuju kako bi se smanjila hrapavost i poroznost, povećala čvrstoća prianjanja ili postigla

dodatna zaštita od korozije. Hrapavost se smanjuje brušenjem i poliranjem, valjanjem,

čekičanjem, četkanjem te finim tokarenjem i blanjanjem. Kod poliranja, valjanja i čekičanja

smanjuje se i poroznost zbog površinske deformacije.

Također je raširena i toplinska obrada prevlaka i to pretaljivanjem ili difuzijskim žarenjem.

Pretaljuje se najčešće kisik – acetilenskim plamenikom a za velike proizvodne kapacitete

upotrebljava se peći ili indukcijsko grijanje. Difuzijsko žarenje se provodi ispod tališta

prevlake ali duže traje (često se žari u zaštitnom plinu da bi se spriječila oksidacija). Što se

tiče metalizacije, samo šopiranje je najuniverzalnija metoda. Za zaštitu od korozije i habanja

posebno se koristi legura nikla i/ili kobalta s Cr, B i Si uz eventualni dodatak W, Ma, C, Fe i

Cu. Osobitost je šopiranja mogućnost nanošenja pseudolegura iz žica ili praškova od različitih

metala, pri čemu nastaju grupe disperzije, npr. od olova i bakra, aluminija i olova, čelika i

bakra ili mjedi, čelika i aluminija, itd. Takve prevlake dobro štite od korozije i abrazije.

Ekonomičnost šopiranja ugrožavaju gubici prskanjem uskih i mrežastih obradaka (koji mogu

biti visoki). Zaštita na radu pri šopiranju analogna je zaštiti pri zavarivanju.

4.2.1.3. Platiranje

Platiranje se provodi visokim tlakom koji uzrokuje tečenje metala prevlake (obloge) a

eventualno i podloge (jezgre). Obično se tom metodom nanose postojaniji metali na jeftinije

i/ili čvršće podloge. Često se platirani metali nazivaju bimetalima ili obučenim metalima.

Platiranje se najčešće provodi hladnim ili vrućim valjanjem, odnosno provlačenjem te vrućim

prešanjem. Meki se metali (zlato, srebro, kositar itd.) mogu utisnuti u podlogu (redovito u

bakar i Cu – legure) i čekičanjem, ali ono je skupo pa se uglavnom primjenjuje za izradu

umjetničkih proizvoda. Običnim se platiranjem (valjanje, provlačenje i prešanje) rjeđe

prevlače gotovi proizvodi a češće poluproizvodi (ploče, trake folije, profili, žice, šipke i

cijevi). Prevlake su debele između 0,05 i 10 mm, a omjer između njihove debljine i debljine

podloge znatno varira. Dodirne plohe pri platiranju moraju biti potpuno čiste da bi pri

visokom tlaku došlo do oblikovanja međusloja legure koji osigurava čvrsto prianjanje.

Najvažniji su bimetali od ugljičnog ili niskolegiranog čelika sa oblogama od inoksa, titana,

90

nikla, Ni – legura, ili legura za lemljenje, kao i bimetali od tehničkog aluminija ili čvrstih Al –

legura. Bimetal od aluminija i Al – legura naziva se „Elkled“, a ako je podloga od durala

„Duralplat“. Bimetali se široko primjenjuju u elektrotehnici, elektronici i termotehnici pri

čemu je završni sloj najčešće od Cu, Cu – legura, Ag, Au i Pt. Takvi slojevi služe za

povećanje lemljivosti. Ako se platiranje vrši hladnom deformacijom redovito se naknadnim

žarenjem uklanjaju napetosti u bimetalima. Finalni se proizvodi oblikuju iz poluproizvoda te

dolazi do problema kod zavarivanja bimetala gdje treba proces prilagoditi kako podlozi tako i

prevlaci. Također pri preradi bimetalnih proizvoda dolazi do otpadaka koji se teško

upotrebljavaju u daljnjim metalurškim postupcima.

Eksplozijsko platiranje koristi eksploziv koji udarnim valom odbacuje oblogu prema podlozi i

platira je. U pravilu se eksplozijski dobivaju debeli bimetalni proizvodi koji se stanjuju

naknadnim valjanjem ili provlačenjem. Platiranje prahom ili mehaničko platiranje jest

metalizacija gdje se metalni prah (npr. nikal) vrućim prešanjem ili valjanjem na podlogu

platira pri čemu prevlaka nastaje sinteriranjem. Međutim češće se prah koristi u platiranju

malih proizvoda u rotacijskim zvonima ili bubnjevima gdje se, nakon pripreme površine,

predmeti obrađuju bez grijanja u smjesi metalnog praha, staklenih kuglica i vodene otopine

tzv. promotora. Prah se sastoji od oblih zrnaca promjera 3 – 30 um, dok se promjer kuglica

kreće između 0,15 – 5 mm. Promotori su kemikalije koje uz koncentraciju od 3 – 5 % u

otopini blagim nagrizanjem aktiviraju površinu obratka i metalnog praha. Staklene kuglice pri

sudarima s predmetima deformiraju metalni prah i utiskivanjem tvore prevlaku koja se sastoji

od srašćenih pločica, ali je po građi srodna prevlakama nastalim vrućim prskanjem, ali bolje

prianja te je manje porozna i glađa. kvalitetnije se obloge dobiju ako se metalni prah ne doda

odjedanput nego u nekoliko navrata (npr. svakih 10min).

Platiranje prahom služi za nanošenje mekših metala na tvrđe. Najčešće se čelik i sivi lijev

prevlače sa Zn, Cd, Pb, Sn, Cu i Al i njihovim legurama. Uzastopnim dodavanjem praha

različitih metala u isti uređaj moguće je dobiti višeslojne prevlake a istodobnim dodavanjem

različitih prahova mogu se dobiti prevlake pseudolegura (npr. od Zn i Cd ili od Sn i Cd). Na

vrlo tvrde podloge (npr. kaljeni čelik) prevlake od mekih metala slabo prianjaju pa se, zbog

poboljšanja adhezije, predmeti tijekom predobrade vrlo tanko pobakruju ionskom zamjenom,

tj. kemijskim postupkom, pa otopina za pripremu mora sadržavati bakrene spojeve.

Platiranjem prahom nastaju polusjajni slojevi ravnomjerne debljine. Čak i na

visokoprofiliranim proizvodima odstupanje od prosječne debljine iznosi ispod +- 20%.

91

Primjenom prikladnih staklenih kuglica iako se platiraju udubine navoja, dublji utori, pa i

šupljine koje može oplakivati otopina promotora. Obloge su nešto tanje na izbočinama i

oštrim vanjskim bridovima.

4.2.1.4. Nataljivanje

Nataljivanjem se metalne prevlake lijevaju na osnovni metal pri temperaturi nižoj od njegova

tališta. Nataljuju se lako topivi metali (olovo, kositar, legure za lemljenje ležajne legure i sl.).

Na podloge čelika, bakra ili Cu - legura. Kao izvor topline služe uređaji za lemljenje ili se

koriste ljevačke metode (npr. centrifugalno lijevanje prevlaka unutar cijevi). Kao predobrada

koristi se fluksiranje kao prije vrućeg uranjanja. Unutrašnjost čeličnih, bakrenih i mjedenih

posuda može se homogeno (bešavno) nataliti olovom, kositrom ili PbSn – legurom tako da se

talina pripremljena u samoj posudi, razmaže vatrostalnom tkaninom ili prikladnim alatom po

njezinoj unutarnjoj plohi. Tim se načinom dobiju obloge debele 2 - 7 mm. Nataljene prevlake

dobro prianjaju ako se između njih i podloge oblikuje međusloj legure a samu adheziju i

kompaktnost prevlaka moguće je poboljšati vrućim valjanjem. Nataljivanjem se često izrađuju

bimetalni poluproizvodi koji se valjanjem ili provlačenjem prerađuju u tanje platirane

proizvode. Pritom se lakše taljive obloge jednostrano ili dvostrano lijevaju na jezgru ili se

lakše taljiva jezgra lijeva bilo jednostrano na oblogu bilo između dvije obloga.

4.2.1.5. Navarivanje

Navarivanje se izvodi različitim postupcima zavarivanja a najčešće elektrolučnim postupcima.

Često se navaruje prah tvrdih legura električnim lukom između obratka i netaljive grafitne ili

volframove elektrode. U upotrebi su žičane te sinterirane štapićaste elektrode za navarivanje.

Koriste se još i plazmeni elektrolučni postupci kao i indukcijsko, plinsko i aluminotermijsko

navarivanje. Nanose se nehrđajući i vatrostalni čelici, legure Fe, Ni i Co, Cr, Mn, Mo, W, B i

Si, Cu – legure, volframov karbid itd. Pri elektrolučnom te plinskom se navarivanju koriste

čelične cjevčice punjene granulama volframova karbida i fluksa, čime se dobiju tvrde i

temperaturno otporne podloge. Navarivanjem se između prevlake i podloge oblikuje međusloj

legure koji uvjetuje čvrsto prianjanje. Pritom postoji opasnost od nepoželjnih strukturnih

promjena i napetosti, što može izazvati pukotine i izobličenje proizvoda. Ovo se izbjegava

predgrijavanjem obradaka te žarenjem nakon navarivanja. Navaruje se u nekoliko slojeva

(debljina i do 10mm) te se obloge koje su često hrapave nakon toga bruse ili po potrebi vruće

valjaju.

92

4.2.1.6. Metalizacija lemljenjem

Priprema za metalizaciju lemljenjem obavlja se kao i za druge postupke, te fluksiranjem i

nataljivanjem lema i na osnovni i na metal prevlake uz grijanje lemilom ili na drugi način

ispod njihova tališta. Obloga se zatim priljubi uz podlogu i spaja daljnjim grijanjem uz

eventualnu primjenu tlaka, npr. valjanjem. Uobičajeno se koristi meki lem, tj. PbSn – legura,

pa se radi ispod 280˚C. Bakar i Cu – legure sa Zn, sa Sn, sa P, sa Ag i Zn, te s Ag i Cd, tj.

tvrdi lemovi, zahtijevaju temperaturu od 600 – 1100 ˚C. Meko se leme npr. trake ili folije od

bakra i mjedi na čelik, olovne ili kositrene obloge s unutarnje i/ili vanjske strane čeličnih

cijevi, itd., pri čemu se obično koriste kloridni fluksovi. Folije od plemenitih metala i njihovih

legura nanose se mekim ili tvrdim lemljenjem i to na podloge od bakra, nikla i njihovih

legura. Za tvrdo se lemljenje primjenjuju fluksovi na osnovni boraksa uz dodatak silikata,

fosfata i fluorida. Međusloj lema, debeo 0,2 – 0,5 mm mora biti što jednoličniji.

4.2.1.7. Metalizacija lijepljenjem

Za lijepljenje se upotrebljavaju anorganska ili organska ljepila. Anorganska sadrže vodeno

staklo (Na – silikaT) i toplinski su postojanija ali krhka. Organska lijepila su

jednokomponentna ili dvokomponentna. Ova prva su otopine ili suspenzije

visokomolekulskih tvari pa se suše hlapljenjem otapala a druge se pripremaju neposredno

prije primjene miješanjem otopine umjetne smole s otopinom tzv. otvrđivača i ubrzivača tako

da sušenje teče ne samo hlapljenjem otapala nego i umrežavanjem polimernih molekula. Na

mikrohrapave ili glatke plohe podloge i obloge nanose se slojevi ljepila debeli do 0,15 mm i

to četkom, lopaticom, valjcima, zračnim pištoljem ili prelijevanjem. Nakon djelomičnog

sušenja prešanjem se sljepljuju podloga i obloga a daljnji se proces sušenja ubrzava grijanjem

(organska su ljepila nepostojana iznad 150˚c). Najvažnija su ljepila epoksidna,

fenolformaldehidna, vinilna, gumena, škrobna i dekstrinska. Najčešće se lijepe Al-, Sn- i Pb–

folije na ploče, trake i folije od metala, poliplast, gume, papira, drva, tekstila, keramike, stakla

itd.

4.2.1.8. Difuzijska metalizacija

Temelji se na visokotemperaturnom, spontanom miješanju nekog kemijskog elementa s

metalom podloge pri čemu nastaju legure (katkad i intermetalni spojevi) u kojima udio

elemenata koji čine prevlaku opada s udaljenošću od površine obratka. Sredstvo za

metalizaciju može biti čvrsto, kapljevito ili plinovito. U njemu je element koji tvori prevlaku

93

u slobodnom stanju ili se oslobađa iz nekog spoja reakcijom na površini obratka tj. difuzijska

metalizacija može biti fizikalna ili kemijska. Najvažniji su postupci difuzijske metalizacije:

Šeradiziranje, tj. prevlačenje legurama cinka,

Alitiranje, tj. prevlačenje Al – legurama,

Inkromiranje, tj. prevlačenje legurama kroma,

Siliciranje (termosiliciranje), tj. prevlačenje legurama silicija i silicidima,

Boriranje (termoboriranje), tj. prevlačenje legurama bora i boridima

Nanošenje „miješanih“ prevlaka kombinacijom navedenih postupaka.

Tijekom primjene sredstvo za difuzijsku metalizaciju može biti čvrsto, kapljevito, plinovito ili

u stanju plazme. Metalizacija čvrstom fazom (može biti dinamički ili statički postupak)

obično se izvodi dužim grijanjem pripremljenih obradaka u praškastoj smjesi s velikim

udjelom slobodnog elementa koji difundira ili njegova spoja (najčešće se ovako vrši boriranje,

šeradiziranje i inkomiranje). Grijanje se obavlja u pećima, i to najprije polako da bi se smjesa

osušila. Kod statičke metalizacije služe škrinje od vatrootpornog čelika koje se naizmjence

pune obratcima i obradnim sredstvima. Također se, za statičku metalizaciju čvrstom fazom,

upotrebljava i metalotermijski postupak gdje radna smjesa sadrži oksid elementa prevlake i

metal (npr. Al) ili leguru (npr. Silikokalcij) koja djeluje jako reduktivno. Grijanjem se aktivira

proces kojim se oslobađa element koji difundira.

U statičku metalizaciju treba ubrojiti i prevlačenje kašama (pastama). Dinamičkoj je

metalizaciji iz čvrste faze srodno prevlačenje iz suspenzija elemenata koji tvori prevlaku,

njegove legure ili spoja u talinama klorida, fluorida, silikata i borata. Uz snažno miješanje

provodi se na taj način alitiranje, siliciranje i boriranje. Difuzijska metalizacija iz kapljevite

faze nije osobito raširena a moguće ju je provesti dugotrajnim zadržavanjem obrtka u talini pri

vrućem uranjanju. Danas se difuzijska metalizacija najčešće vrši iz plinske faze. Prevlačenje

počinje fizikalnim ili kemijskim naparivanjem a prevlaka nastaje naknadnom difuzijom.

Fizikalnom plinskom metalizacijom vrši se inkromiranje i alitiranje i to u vakumskim pećima

uz tlak od 0,1 – 15 Pa isparavanjem zrnaca ferokroma ili aluminija pri 1300˚C i više.

Kemijska plinska metalizacija služi za nanošenje raznovrsnih prevlaka statičkim, dinamičkim

i kombiniranim postupkom. U statičkom postupku se primjerice primjenjuje halogenidi koji

grijanjem isparavaju u amonijak i klorovodik te klorovodik reagira s metalom u radnoj smjesi

koji stara prevlaku.

94

Dinamički ili protočni postupak difuzijske metalizacije iz plinske faze obavlja se izlaganjem

predmeta struji radnog plina koji prolazi ili kruži kroz postrojenje izazivajući reakcije

analogne onima u statičkom postupku. Difuzijska se metalizacija može obaviti i obradaka

niskotemperaturnoj plazmi koja se dobiva električnim izbijanjem u vakumu iz smjese koja je

po sastavu analogna onoj za plinsku difuzijsku metalizaciju.

Difuzijska metalizacija traje 0,5 – 20 sati a prevlake su debele od 10 – 500 um. Postupak je

spor a visoke temperature mogu uzrokovati nepoželjne strukturne promjene i izobličenje

obradaka. Prianjanje je izvrsno, uvijek ravnomjerno a površina je bez sjaja i često hrapava.

Postupak je, prije svega, prikladan za manje proizvode a najčešće se provodi alitiranje u cilju

zaštite od vrućih oksidativnih plinova.

4.2.1.9. Metalizacija naparivanjem

Razlikujemo dvije vrste postupaka kod metalizacije naparivanjem a to su:

PVD postupak (Physical Vapour Deposition) tj. fizikalno parno taloženje – ukapljivanje

i skrućivanje ili izravno skrućivanje metalnih para

CVD postupak (Chemical Vapour Deposition) tj. kemijsko parno taloženje

Ako se naparivanje obavlja pod sniženim tlakom postupak se naziva i vakumska metalizacija.

PVD postupak toplinskim isparavanjem obavlja se u visokom vakumu, a izvor se grije do

temperature na kojoj je napetost njegovih para od 0.5 – 20 mPa. Pod takvim uvjetima čestice

u pari se gibaju između izvora i podloge pravocrtno jer je prosječni slobodni put zbog niskog

tlaka veći od razmaka izvor/podloga. Metali su u izvoru većinom rastaljeni, ali neki od njih

(npr. Cd, Zn, Cr, Ta i Rh) isparuju bez taljenja tj. sublimiraju. Grijanje se obično provodi

elektrootporno a grijači se obliku kao zavojnice, spirale i sl. Podloge se pri naparivanju uz

toplinsko isparivanje neznatno griju (ispod 200˚C) pa ne dolazi do promjene oblika i strukture

obratka. Katodnim se raspršivanjem proizvodi radni medij za PVD - postupak iz metalne mete

koja se bombardira kationima inertnog plina (obično argona) u vakumu. U visokoevakuiranu

komoru (ispod 10 mPa) uvodi se inertni plin tlaka 0.1 – 10 Pa. Tada se uključuje napon 0.1 –

10kV, pri čemu se dobiva niskotemperaturna plazma i udarcima kationa (npr. A+) izaziva

raspršivanje mete u atome kinetičke energije 10 – 100eV. Katodno raspršivanje daje slojeve

ravnomjernije debljine na profiliranim predmetima nego toplinsko isparivanje ali su brzine

prevlačenja manje. Ako se radni medij za PVD postupak priprema kombiniranim toplinskim

isparivanjem i ionizacijom anodno spojenog izvora pare pražnjenjem u vakumu uz 1 – 10kV,

95

prevlaka nastaje i kondezacijom para i izbijanjem kationa, pa se postupak naziva ionskim

platiranjem ili ionskim naparivanjem.

Kemijsko (CVD) ili reaktivno naparivanje daje prevlake reakcijama probuđenima pri dodiru

plinovitog medija s podlogom koja se grije ili na kojoj se zbiga električno pražnjenje u

vakumu. Postupak se provodi uz atmosferski tlak ili uz niži vakum (tlak iznad 20 Pa) nego

fizikalno naparivanje. Kemijska metalizacija naparivanjem temelji se na raspadu (disocijaciji)

ili na redukciji metalnih spojeva u plinovitom (parnom) stanju, pri čemu se izlučuju metali uz

nastajanje plinovitih nusprodukata.

Naparivanjem se mogu nanijeti gotovo sve tehnički primjenjive prevlake od metala, legura i

spojeva metalnoga karaktera (mnogi karbidi, nitridi, boridi, silicidi) i to u najširem području

debljina pri čemu je za tanje prevlake prikladniji PVD a za deblje prevlake CVD postupak.

Valja istaknuti da se naparivanjem najlakše dobiju kvalitetne prevlake aluminija i da se tim

postupkom jednostavno metaliziraju nevodljive podloge (plastika) i pasivni metali (npr. Al).

4.2.1.10. Galvanotehnika

Također galvanostegija, galvanizacija, elektroplatiranje temelji se na katodnoj redukciji iona

koji sadrže metal. To se zbiva pri elektrolizi ionskih otopina ili talina tj. elektrolita (kupelji)

na obracima spojenima s negativnim polom izvora struje. Galvanske kupelji su najčešće

vodene otopine u kojima je glavni sastojak nosilac metala, tj. topivi spoj čijom disocijacijom

nastaju ioni koji katodnom redukcijom tvore metalnu prevlaku. Mnoge galvanske kupelji

dobivaju se otapanjem jednostavnih soli koje ionizacijom oslobađaju metalne katione. Tako

se npr. sulfatno – kloridni elektrolit za niklanje priprema otapanjem hidratiranih soli nikla.

Ako kupelji sadrže ione dvaju ili više metala, mogu se, dakako iz njih izlučiti i legare ali je

tada teže postići trajno kvalitetno prevlačenje. Strujni krug se, za galvanizaciju, zatvara preko

metalnih vodiča, uronjenih obradaka (katoda), elektrolita i uronjenih anode koje mogu biti

topljive i netopljive. Prije galvanizacije podloga se priprema na uobičajen način čime se

osigurava čistoća i glatkoća površine. Posebna predobrada je potrebna prije galvanizacije

aluminija, Al – legura i nevodljivih materijala. Osim osnovnih kemikalija i vode, galvanske

kupelji sadrže dodatke koji olakšavaju trajno izlučivanje kvalitetnih prevlaka i ekonomičniji

rad (neki dodaci služe za regulaciju pH – vrijednosti npr. H2SO4 a drugi stabiliziraju tu

vrijednost u optimalnom području tzv. puferi ili tamponi, također postoje dodaci koji utječu

96

na elektrokristalizaciju pri galvanskom taloženju te npr. dodaci za sjaj, sredstva za kvašenje,

antipitteri koji sprječavaju pojavu sitnih udubina itd.).

Prosječne brzine galvanskog taloženja kreću se od 0,1 – 2 um/min za obične postupke a u

posebnim uvjetima dosežu i 100 um/min. Moć makroraspodjele tj. sposobnosti izlučivanja

prevlaka ravnomjerne debljine je najlošija pri kiselom kromiranju a najbolja pri lužnatom

kositrenju i cijanidnom pocinčavanju. Moć makroraspodjele ovisi o sastavu i koncentraciji

kupelji, o temperaturi, o prosječnoj gustoći struje itd.

Galvanske kade su često opremljene instalacijama za temperiranje (tj. za grijanje ili hlađenje)

za relativno gibanje obradaka i kupelji, te za ventilaciju. Nakon vađenja iz galvanske kade

ocijeđena se roba ispire vodom i suši. Razlikujemo stacionarno ili štetno (ispiranje odmah

nakon prevlačenja u deioniziranoj ili destiliranoj vodi koja nadopunjuje kupelj) i protočno

ispiranje (provodi se uranjanjem ili prskanjem). Oprema za predobradu, galvansko nanošenje,

ispiranje i sušenje povezana je redovito u proizvodne linije u kojima se obracima rukuje

ručno, mehanizirano ili automatski. Posebne se linije primjenjuju za kontinuiranu

galvanizaciju traka, žica i cijevi i to prvenstveno za pocinčavanje i kositrenje. Sitni predmeti

masovne proizvodnje (vijci, matice, čavli, klinovi, kopče, dugmad itd.) galvaniziraju se

obično u rotacijskim bubnjevima i zvonima.

Kao osobit način galvanskog prevlačenja ističe se obrada bez uranjanja robe u kupelj koja se

provodi mlazom elektrolita (mlaz iz netopive anode udara o površinu katodno priključenog

obratka a elektrolit se cijedi u spremnik) ili tamponom (nosač netopive anode obložene

tkaninom i natopljenje elektrolitom pritišće se na katodno spojen obradak uz gibanje po

površini koja se neutralizira. Specijalne se mjere ponekad poduzimaju radi poboljšanja

makroraspodjele (npr. pri tvrdom se kromiranju često oblikuju Pb – anode sukladno profilu

obratka).

Galvanski se nanose jednoslojne i višeslojne prevlake od metala, legura i kompozita. Najčešće

se izlučuju nikal, krom, bakar, cink, kositar, olovo, kadmij, srebro, zlato, rodij, platina,

aluminij, titan, mjed (CuZn – legura), bronca (CuSn – legura), legure PbSn, PbSnSb, SnNi i

SnZn, Au – legure, kompoziti s matricom od Ni, Cr, Fe ili Cu s dispergiranim česticama itd.

Galvanske su prevlake monometalne ili polimetalne i najčešće se nanose radi zaštite od

korozije i trošenja trenjem te radi zaštitno – dekorativnog učinka. Debljina im varira između

97

0,1 um i 1mm. A reparaturne prevlake mogu biti i deblje. Za zaštitu od habanja važno je

izravno taloženje kroma na čelik (tzv. tvrdo kromiranje). Galvanizacijom se također smanjuje

električni otpor, osobito na kontaktima (nanošenjem Cu, Sn, Ag i Au), olakšava lemljenje

(nanošenjem Cd, Cu i Sn) itd. Tanke galvanske prevlake su porozne zbog pittinga, a u

debljima se javljaju napetosti često povezane sa vodikovom bolešću što može izazvati

pukotine pa čak i ljuštenje. Brzina galvanskog prevlačenja je dosta mala (reda veličine

um/min.) ako se ne poduzmu posebne mjere koje poskupljuju postupak. Loša strana

galvanizacije je slaba moć raspodjele prevlake na makro i mikroprofilu obratka, a teškoće se

javljaju i pri održavanju kupelji zbog nepoželjnih kemijskih i elektrodnih reakcija. Usto je

galvanska oprema prilično skupa i to napose njezin električni dio.

4.2.1.11. Ionska zamjena

Daje prevlake redukcijom iona koji sadrže metal pomoću neplemenitijeg metala koji se otapa,

tj. oksidira u ione. Ta se oksidacija zbiva na površini obratka ili tzv. kontaktnog metala

(obično Al ili Zn), električki spojenog s obracima. Proces teče u vodenoj otopini srodnoj

galvanskom elektrolitu. Oksidacija se zbiva na lokalnim anodama a reakcija na lokalnim

katodama obratka. Od kontaktnog metala se izrađuju žice za vješanje obradaka ili se limeni

odresci odnosno granule tog metala pomiješaju s robom tako da nastanu galvanski članci u

kojima se plemenitija (npr. čelična) podloga kao katoda prevlači još plemenitijim metalom

(npr. bakrom), dok se neplemenitiji kontaktni metal (npr. Al) anodno otapa. Razlikujemo,

bezkontaktnu ionsku zamjenu tj. metalizacija cementacijom i kontaktnu cementaciju. Veći se

predmeti metaliziraju uranjanjem a sitni proizvodi se obrađuju uranjanjem košara ili

slaganjem u bubnjeve ili zvona za metalizaciju. Osim za pobakrivanje čelika, ionska zamjena

služi za kositarenje čelika, bakra i Cu – legura te za pospebrivanje i pozlaćivanje bakra i Cu –

legura. Posebno treba spomenuti pocinčavanje aluminija i amalgamiranje bakra i Cu – legura.

Aluminij se pocinčava u lužnatoj otopini Zn – spojeva tijekom 1 – 2 min. što omogućuje

kvalitetno galvansko prevlačenje ili niklanje katalitičkom redukcijom. Amalgamiranje bakra i

Cu – legura provodi se u cijanidnoj otopini HgO, pri čemu nastaje legura sa živom

(Amalgam), na koju vrlo čvrsto prianja galvanski sloj srebra.

4.2.1.12. Obična redukcija

Provodi se u svježe pripremljenoj smjesi otopine u kojoj ima iona koji sadrže metal prevlake i

otopine nekog reducensa. U takvoj smjesi reduciraju se ioni s metalom tvoreći prevlaku, dok

se reducensi oksidiraju. Najčešće se takvom nekatalitičkom redukcijom u otopini pobakruju

98

nemetali, odnosno posrebruje ili pozlaćuje bakar, Cu – legure i nemetali. Za ovaj je proces

najvažniji reducens forlmaldehid (formalin). Metali i električki vodljivi nemetali (npr. grafit)

pripremaju se za metalizaciju redukcijom u otopini na uobičajen način a nevodljivi se

nemetali još i aktiviraju tvorbom klica za rast kristala prevlake. Aktivacija može biti

jednofazna (npr. kod predobrade akrilnih ili vinilnih smola) i dvofazna (koristi se kod

dobakrivanja). Metalizacija redukcijom u otopini izvodi se uranjanjem te prelijevanjem ili

prstanjem radne smjese nakon njezine pripreme kako bi se što manje metala izgubilo

izlučivanjem u otopini i na stjenkama posude. Maksimalne brzine prevlačenja ovim

postupkom kreću se oko 0,5 um/min. Sastav kupelji se namjerno prilagođava tako da se

prevlaka sporo oblikuje jer, inače dolazi do „divljeg“ izlučivanje metala u radnom prostoru.

Poslije ispiranja i sušenja prevlake tanje od 1um često se zaštićuju bezbojnim lakom, i ako je

nužno prevlake na poliplastima podebljavaju se galvanski ili katalitičkom redukcijom. Obična

redukcija je prikladna za nanošenje tankih sjajnih prevlaka koje djeluju dekorativno u blagim

uvjetima te ne zahtjeva veće investicije. Čvrstoća prianjanja je relativno mala.

4.2.1.13. Katalitička redukcija

Ovom metalizacijom se najčešće nanosi nikal, a rjeđe bakar, kobalt, NiCo- legure i zlato.

Postupak je srodan metalizaciji običnom redukcijom ali se biraju reducensi i radnji uvjeti tako

da se metal izlučuje samo u dodiru s metalnom podlogom, s aktiviranom nemetalnom

podlogom i s izlučenom prevlakom koje djeluju katalitički tj. mnogostruko ubrzavaju proces.

Priprema metalnih i nemetalnih podloga obavlja se aktivacijom kao i kod obično redukcije.

Za katalitičko prevlačenje niklom, kobaltom i NiCo – legurama najvažniji su reducensi:

Hipofosfiti, ioni i spojevi bora s vodikom. Na hipofosfitne kupelji katalitički djeluju Fe, Ni,

Co, Pt, Pd i drugi Pt – metali. Zn i Al, primjerice, ne kataliziraju metalizaciju, ali se u

početnom stadiju na njima ionskom zamjenom izlučuju klice prevlake koje ubrzavaju proces

(Autokataliza). Katalitičko pobakrivanje i drugi postupci slični su katalitičkom niklanju ali su

otopine sklonije „divljem“ izlučivanju na stjenkama posude i u otopini. Materijal opreme ne

smije katalizirati proces, pa se primjenjuje pasivni nehrđajući čelici i neaktivirani metali.

Uronjeni grijači mogu potaknuti izlučivanje metala u kupelji, tako da je povoljnije grijanje

preko dvostrukog plašta posude ili cirkulacijski u posebnim izmjenjivačima topline. Metal

izlučen u otopini mora se uklanjati filtracijom. Sastav otopine i pH valja održavati što

konstantnijim. Debljina prevlaka je ravnomjerna pa je postupak prikladan za metalizaciju

predmeta s navojima i udubinama. Na nevodljive se nemetale katalitičkom redukcijom često

nanosi Cu, a katkad i Ni, prije galvanskog prevlačenja. Katalitičkom se redukcijom dobivaju i

99

kompozitne prevlake, npr. od nikla s dispergiranim politetrafluoretilenom koji bitno smanjuje

trošenje trenjem. Za ovaj način zaštite koriste se slijedeći tehnološki postupci:

- difuzijska metalizacija,

- metalizacija štrcanjem,

- presvlačenje uranjanjem u rastopljeni metal,

- oblaganje i

- galvanizacija.

Uranjanje u rastopljeni metal. Obradci s prethodno kemijski obađenom površinom uklanjaju

se u rastaljeni metal, najčešće u cink odnosno u kositar radi nanošenja zaštitnog sloja metala

na njegovim površinama. Kod pocinčavanja tankova za vodu produkti korozije gomilaju se na

površini cinka i spriječavaju daljnju koroziju. Ako je u tankovima vruča vode, cink može

prema željezu postati katoda pa s toga može doći do perforacije. Difuzijskom metalizacijom

nanosi se zaštitni sloj metala procesom difuzije dugotrajnim žarenjem obradka u metalnom

prašku (termokromiranje). Metalizacijom štrcanjem nanosi se sloj zaštitnog metala. Oblaganje

ili tzv. platiranje limova, cijevi, traka i žica s korozijski otpornijim ili plemenitijim metalom

vrši se hladnim ili vrućim valjanjem, vrućim prešanjem ili vrućim izvlačenjem.

Slika. Princip postupka platiranja lima s plemenitijim metalom

Galvanizacijski postupak prevlačenja metala vrši se procesom elektrolize. Obradak uronjen u

otopini, koja sadrži spoj metala s kojim se namjerava prevlačiti njegovu površinu, spaja se s

negativnim polom izvora struje (katoda), dok anodu čini metal koji stvara prevlaku. Primjer

takvog procesa je niklovanje u otopini nikalnog sulfata. Metalne prevlake otpornije su na

oštećenja i relativno su manje osjetljive na svjetlost, toplinu, vodu i oksidaciju od organskih

prevlaka, ali su porozne što omogučuje stvaranje galvanskih članaka na njihovom dnu, a time

i razvoj procesa hrđanja, najprije u obliku točkica a potom nastaje i ljuštenje prevlake.

4.2.2 Anorganske nemetalne prevlake

100

Ove prevlake mogu se nanositi kemijski i mehanički. U prvom slučaju radi se o prirodnom ili

umjetnom izazivanju zaštitnih oksidnih i drugis slojeva, a u drugom prevlake slabije prianjaju

za osnovni metal i stoga se rjeđe koriste. Anorganske prevlake dobivene kemijskim putem

mogu biti oksidne, fosfatne i kromatne.

Oksidne prevlake nanose se na čelik, aluminij, bakar, cink i njegove legure u cilju podebljanja

već postojećeg oksidnog sloja. Ako je nanaeseni oksidni sloj relativno tanji i ima zaštitno

svojstvo, proces se naziva pasiviziranje. Postupak nanošenja debljih oksidnih slojeva (crnih,

smeđih, plavih) na čelik naziva se bruniranje.

Fosfatnom prevlakom zaštićuje se čelik, cink i aluminij pomoču otopina koje sadrže fosfate,

eventualno u prisutnosti slobodne fosforne kiseline. Pri tome nastaje netopivi fosfat koji

čvrsto prianja uz metal. Ove su prevlake otporne na atmosfersku koroziju i znatno smanjuju

koroziju cinka, čelika i aluminija. Fosfatiranje zahtijevatemeljitu pripremu predmeta, a

pogodno je kao podloga za bojanje i lakiranje. Topiva sol bakra u otopini za fosfatiranje

stvara članke različitih metala napovršini obrađenog predmeta od čelika i uzrokuje brže

nastajanje fosfarne prevlake. Dodatkom oksidansa (nitrata, klorata, nitrobenzena) znatno se

smanjuje razvijanje vodika, koji se inače javlja na lokalnim katodama.Glavni sastojci otopine

su su fosforna, kiselna i fosfat nekog metala, npr.fosfat željeza, cinka i mangana.

Kromatne prevlake nanose se na cink, kadmije, magnezij, aluminij, bakar kao i na njegove

legure. Sastoje se od kromata trovalentnog kroma s debljinom 0,1-0,6μm. Vrlo dobro štite od

atmosferske korozije i neutralnih medija. Prevlake mogu biti bezbojne, smeđe žučkaste ili

zelenkaste. Pri kromatiranju često se povisuje sjaj,što se iskorištava za dekoraciju. Otopina za

kromatiranje sadrži neki spoj šestovalentnog Cr i neku kiselinu koja nagriza obrađivani metal,

čime se omogučuje stvaranje kromatnog sloja. Obrada se izvodi na sobnoj temperaturi i traje

5s – 5 min. Pred obrada se vrši na uobičajan način. Često kromatiranju prethodi dekapiranje.

Obrada se izvodi uranjanjem, štrcanjem ili preljevanjem i potom ispiranjem vodom. Ove su

prevlake veoma neotporne na trošenje, ali su vrlo pogodne kao podloga organskim

prevlakama.

Emajliranje se sastoji od prevlačenja metala specijalnim vrstama stakla, tzv. Emajlom koji se

dobiva taljenjem smjese praškastih sirovina u rotacijskim pećima. Emajl za čelik grije se na

temperaturi od 1100ºC do 1400 ºC u trajanju od 1 do 3 sata. Potom se tako užarena masa

101

emajla izlije u vrtlog vode da bi ispucala u zrnca (granulat). Emajl se nanosi u dva ili više

slojeva: na temeljni emajl u slojevima se nanose pokrivni emajili. Temeljnom emajlu dodaju

se dodaci za vezivanje, npr.Cao ili MoO3 . U pokrivne emajledodaju se zamučivaći ili

pigmenti (boje). Pri taljenju emajla raspadaju se neke sirovine uz gubitak vode i CO2 , a gube

se i neke lako isparljive tvari te se staklo uglavnom sastoji od smjese oksida.

4.2.3 Organske prevlake

Najčešća vrsta zaštitne prevlake su organske prevlake - 75 % svih metalnih zaštićenih

površina se zaštićuju na taj način.

Oblaganje gumom i termoplastičnim masama. Primjenjuje se najčešće od čelika. Kod

oblaganja gumom predmeti se najprije očiste i premažu gumenim ljepkom. Nakon sušenja

ljepka obljepljuje se predmet gumenim pločama i vulkanizira na temperaturi od 100 do 150

ºC u trajanju od 1 do 10 sati. Kod oblaganja termoplastičnim masama na očišćene predmete

nanese se ljepak od plastične mase, te se na to stavljaju folije ili ploče od plastične mase i sve

skupa podvrgne grijanju vručim zrakom.

Organski premazi.

Organski premazi su najzastupljeniji način zaštite i nanose se na metalne površine u više

slojeva koji čine sustav premaza. Premazi su tekući ili praškasti proizvodi u kojima su

sadržani pigmenti, a naneseni u vrlo tankim slojevima na podlogu prelaze u tvrd, dobro

prianjajući film, koji služi u zaštitne i/ili dekorativne svrhe. Premazi djeluju na površinu

na dva načina i to:

aktivno i

pasivno.

Samim svojim prisustvom između površine i okoline stvaraju zonu koja odvaja površinu

od utjecaja okoline. Pigmenti i vezivo će uvjetovati prianjanje premaza za površinu i

pasivnu ulogu premaza. Aktivna uloga premaza je u osobinama koje premazi imaju. Tako

aktivno djelovanje može biti:

pasivizirajuće (stvaranje dodatnog pasivnog zaštitnog filma – oksida)

102

inhibitorsko (stvaranje inhibitora korozije reakcijom između pigmenta i veziva ili

okoline)

neutralizirajuće (pigment posjeduje lužnata svojstva i neutralizira kiseline)

katodno (sprečavanje korozije galvanskih struja, tako da propada premaz a ne

površina)

Do kraja 19.st. premaz je predstavljao jednostavnu fizičku smjesu lanenog ulja i praha

olovnog tetraoksida (Pb3O4 ili minija), ili lanenog ulja i cinkovog oksida (cinkovo bjelilo).

Takvi premazi već davno nisu u uporabi. Formulacija današnjih premaza kompleksnog je

sastava tako da i male varijacije mogu znatno poremetiti svojstva premaza. Kontrola korozije

postiže se:

- kombinacijom fizičke barijere samog premaza i inherentnog mu svojstva visoke

električne otpornosti,

- uvođenjem anorganskih pigmenata, inhibitora korozije.

Organski se premazi razvrstavaju po namjeni i vezivu, a ponekad po pigmentima. Djelovanje

pigmenata temelji se na sprečavanju korozije snižavanjem elektropotencijala. Ti anorganski

pigmenti su obično olovni i cinkovi kromati. Osim kromata može se upotrebiti sam cinkov

prah, koji tada ima ulogu žrtvovane elektrode. Dodatni je problem takve zaštite što se u

reakciji elektrolize oslobađa molekula vodika, posljedica čega je otapanje metala i bubrenje

filma. rema primjeni razlikuju se premazi za unutarnju i vanjsku primjenu. rema složenosti,

premaze dijelimo na:

konvencionalne (standardne), i

složene ili sofisticirane.

Konvencionalni premazi zasnivaju se na lanenom ulju ili njegovom poboljšanom izdanju na

bazi sintetičkog alkidnog veziva. Lako se apliciraju, ali su im svojstva zamjetno slabija od

složenijih premaza.

Prema djelovanju veziva, premaze dijelimo u tri glavne grupe:

oksidirajući,

fizički sušivi ili jednokomponentni,

kemijski sušivi ili dvokomponentni.

Svi konvencionalni premazi pripadaju oksidirajućim premazima, dok složeni premazi mogu

biti ili fizički, ili kemijski sušivi premazi.

103

Oksidirajući ili premazi sušivi na zraku su uljni i alkidni premazi, relativno kratkih

molekularnih lanaca otopljenih u vrlo viskoznom vezivu. Prodorom kisika u film premaza

lanci se povezuju. Hlapljenjem otapala, najčešće white spirit, kisik nastavlja prodirati u

premaz, vezujući se za molekule i produljujući lance do veličine kad ih imobilizira. Tim

premazima limitirana je debljina filma budući da može doći do istodobnog površinskog

hlapljenja otapala i zaustavljanja prodiranja kisika u nutrinu premaza. Tada otapalo iz

nutarnjih slojeva ostaje unutar premaza čime se zaustavlja proces oksidacije. Predstavnici:

uljni premazi, alkidni premazi, uretanska ulja, epoksi esteri, fenolni premazi. Uporaba:

palube, nadgrađa, strojarnice, pojas gaza.

Fizički sušivi su skupina složenih premaza s duljim molekularnim lancima čije otapanje

zahtijeva velike količine otapala. Tijekom hlapljenja otapala lanci se povezuju i imobiliziraju.

Nedostatak fizički sušivih premaza jest da se oni ponovno mogu otopiti djelovanjem otapala.

S druge strane to biva prednost jer se mogu nanašati povrh prethodnih premaza, lako se

povezujući s tim slojevima. Otapala otope površinski sloj filma tako da se novim premazom

dobije homogeni sloj koji stari i novi premaz stopi u jedinstvenu cjelinu. Ta se skupina

uglavnom sastoji od asfalta i katrana, odnosno bitumenskih premaza. Pogodni su za primjenu

jer nisu bazirani na kemijskoj reakciji, i stoga što okolišna temperatura, osim u ekstremnim

uvjetima, ne utječe na kvalitetu aplikacije. Brzina sušenja otapala i strujanje zraka dva su

parametra koja određuju brzinu sušenja. Ne smiju se premazivati drugim premazima osim

antivegetativnim, zbog opasnosti curenja bitumena kroz film. Dobro podnose vlagu pa se kao

primer mogu primijeniti na podvodnim dijelovima broda, pigmentirani s aluminijem. Ne

zahtijevaju specijalne postupke pripreme. Predstavnici:

1. Bitumenski premazi (konvencionalni). Primjena: podvodni primer (pigmentiran s

aluminijem); antikorozivni premazi u tankovima, lančanicima.

2. Klorirani kaučuk - nanašanje premaza zahtijeva posebnu pripremu zbog mogućnosti da

otapalo oljušti prethodne slojeve premaza. Sadrži male količine krutih tvari, otporan je na

vodu, vlagu i mehanička oštećenja, traži dobru pripremu (pjeskarenje) i specijalna otapala;

nije ovisan o temperaturi aplikacije. Primjena: oplakana površina oplate, paluba.

3. Vinilni premazi – vrlo otporni na vodu, vlagu i mehanička oštećenja; sadrže male količine

suhe tvari, traže dobru pripremu (pjeskarenje); ne podnose vlagu za vrijeme aplikacije

(moguće ljuštenje), iziskivaju specijalna otapala i nisu ovisni o temperaturi aplikacije.

Primjena: pojas gaza, bokovi broda, nadgrađe.

104

4. Vinil-katranski premazi (kombinacija konvencionalnih i složenih premaza). Nanašanje

traži specijalnu pripremu (pjeskarenje) zbog mogućnosti da otapalo oljušti prethodne

slojeve filma premaza; vrlo dobra otpornost na vodu i ulja. Primjena: primer za oplakanu

površinu, zaštitni premazi za balastne i skladišne tankove.

Premazi s kemijskom vezom (dvokomponentni) su složeni premazi. Imaju vezivo i

učvrščivač s tako formiranim molekularnim lancima da isključivo pridržavanjem točno

propisanih omjera miješanja postižu ciljani efekt. Njihova iznimna mehanička čvrstoća,

otpornost na abraziju te otpornost na djelovanje agresivnih kemikalija rezultat su kemijske

veze. Nedostatak im je potreba savršeno pripremljene podloge (pjeskarenje je obvezatno)

budući da otapala iz završnog sloja, primjerice kod epoksidnih premaza, ne mogu difundirati

u prethodne međupremaze. To je razlog što je za postizanje adhezije nužno hrapavljenje,

odnosno pjeskarenje podloge. To nije zajednička karakteristika za sve vrste takvih premaza

jer, primjerice, dvokomponentni poliuretanski premaz ipak se otapanjem dovoljno čvrsto veže

za podlogu. Svi ti premazi moraju biti aplicirani u određenom temperaturnom rasponu,

diktiranim kemijskom reakcijom. Novi generički tip premaza s kemijskom vezom su

polisiloksani, polimerne molekule s karakterističnom grupom silicij-kisik (Si-O), koja

najnovijim premazima daje izvanredna svojstva na starenje. Uvođenjem nove tehnologije

polisiloksana u epoksidne molekule poboljšane su performanse dvokomponentnim

premazima. Treba istaknuti svojstvo inertnosti polisiloksanskog lanca na djelovanje kisika,

ultravioletnih i sunčevih zraka, kao i izvanrednoj otpornosti na kemijske agense. U usporedbi

s dvokomponentnim premazima poliuretanima, ne sadrže izocijanate, a imaju i višu stabilnost

sjaja.

Prednosti dvokomponentnih premaza na osnovi tehnologije polisiloksana:

- mogu se neogranično premazivati bez skupog struganja

- posjeduju visoku otpornost na starenje

- ne sadrže štetne izocijanate i teške metale

- sadrže niski udio hlapljivih komponenata.

Na slici su prikazane krivulje zadržavanja sjaja tri premaza metodom ubrzanog umjetnog

starenja (weathering) za konvencionalni polialkidni premaz, dvokomponentni poliuretanski

premaz u usporedbi s dvokomponentnim premazom na bazi tehnologije polisiloksana (oznaka

1001).

105

Krivulje zadržavanja sjaja za tri premaza metodom ubrzanog umjetnog starenja

Predstavnici složenih dvokomponentnih premaza:

1. Poliuretanski premazi. Minimalna temperatura aplikacije iznosi 0oC. Iziskuju

specijalna otapala. Unatoč dobrom vezivanju za prethodni film premaza postoji

mogućnost otapanja, odnosno pojava ljuštenja prethodnih slojeva. Ima vrlo

dobra mehanička svojstva. Primjena: nadgrađa.

2. Epoksidni premazi. Ovisni o temperaturi aplikacije (min +10oC), zahtijevaju

specijalna otapala. Pri nanašanju na staru podlogu postoji mogućnost otapanja

prethodnih premaza. Intervali između aplikacija točno su određeni. Vrlo su

otporni na vodu, otapala, ulja i kemikalije. Iziskuju dobru prethodnu pripremu

(pjeskarenje). Uporaba: tankovi i vanjski dio trupa.

3. Epoksi-katranski premazi kombinacija su epoksi spojeva i katrana, ovisni o

temperaturi aplikacije (min +10oC), visoki sadržaj krutih tvari. Javljaju se

problemi adhezije s prethodnim filmom premaza: vrijeme između aplikacija

točno je određeno. Iziskuju dobru pripremu površine (pjeskarenje). Vrlo su

otporni na vodu, kemikalije, ulja, te mehanička oštećenja. Primjena: primer za

podvodne dijelove broda, zaštitni premazi za balastne i teretne tankove.

4. Cink-epoksidni premazi - sadrže 92-94% suhog cinčanog praha. Iziskivaju

specijalna otapala, ovise o temperaturi aplikacije (+10oC min), vrlo im je

kratko vrijeme sušenja, otporni su na mehanička oštećenja. Zbog anodnog

učinka cinka prema površini trupa izvrsna su katodna zaštita čelične oplate.

Primjena: primer na pjeskarenoj podlozi.

5. Cink-silikatni premazi sličnih su svojstava cink-epoksidnih premaza.

Primjena: zaštitni premazi za offshore konstrukcije, te dijelove broda koji su

106

izvrgnuti mehaničkim oštećenjima. Specijalna vrsta služi i kao temeljni

premaz.

Temeljni premazi. Temeljni premazi (shop primeri) moraju imati odlike prodiranja da bi se

zasitila porozna površina i održala adhezija unutar vremena trajanja sistema. Vrlo je važan

izbor primera, jer o njemu ovisi odabir slijedećih premaza kao i kvaliteta spajanja brodske

strukture (zavarivanje). Funkcija temeljnih premaza je zaštita čeličnih limova i profila tijekom

gradnje broda. Karakterizira ih ograničeno vrijeme trajanja koje može iznositi od 4-6 tjedana

do 6-8 mjeseci. Primjena je limitirana strogo na vrijeme neposredno po završnom pjeskarenju

i odprašivanju podloge. Primere dijelimo po sastavu kompozicije i efektima:

a. Primer cinkovog silikata sastoji se od dvo- ili trokomponentnog primera sa sadržajem

cinkovog praha od 92-94% na količinu osušenog filma, dok preostali dio čini vezivo,

organski ili anorganski silikatni polimer. Topiv je u vodi, stoga nezapaljiv. Razvija dim

kod obradbe (zavarivanje i rezanje) i donekle utječe na kvalitetu zavarenog spoja.

Debljina premaza ne smije prelaziti 30 μm. Dobra adhezija za iduće slojeve premaza

postiže se nanašanjem polivinil-butiral-fosfornog premaza kiselog tipa, ili druge vrste

premaza, kompatibilnog s cinkovim primerom, što je potrebno za cjelovitu povezanost sa

završnim slojevima. Trajnost tih premaza kreće se do 12 mjeseci, što se dijelom može

pripisati elektrokemijskom učinku anodnog djelovanja.

b. Primer cinkovog epoksida je dvokomponentni primer koji se sastoji od pigmenta

cinčanog praha u koncentraciji 92-94% na osušeni film u vezivu od epoksidne smole i

poliamida kao ubrzivača. Preporučena debljina premaza je 18-25 μm. Vijek trajanja iznosi

do 9 mjeseci. Ostale karakteristike su iste kao cinkovog silikata. Usprkos problemu

obradbe i relativno lošijoj adheziji cinkova primera, gdje udio suhe mase prelazi i 90%,

svaka čestica cinkovog praha kad se podvodno aktivira djeluje kao anoda čime je čelični

lim oplate potpuno zaštićen. Postiže se kontinuirano zaštićena ploha, umjesto lokalne

zaštite pomoću cink-protektora. Djelovanje galvanskog članka ovisi o pripremi podloge,

jer i najmanja nečistoća prekida električni krug zaštite i dezaktivira sistem.

c. Željezno-oksidni pigmentirani epoksid je dvokomponentni primer koji se sastoji od

pigmentiranih polimera željeznog oksida i ubrzivača, redovno spoj poliamida. Debljine od

18-25 μm i trajnosti od 4-6 mjeseci, taj primer također nema škodljivih utjecaja kod

obradbe (zavarivanje i rezanje).

d. Polivinil-butiralni kopolimeri bazirani na fenolnim spojevima. Pigment je željezni oksid s

korozivnim inhibitorima, cinkovim kromatima ili cinkovim fosfatima. Može također

107

sadržavati fosfornu kiselinu. Preporučena debljina suhog premaza iznosi 12-18 μm, a

trajanje premaza oko četiri mjeseca. Nema škodljivih utjecaja kod obradbe.

Komponente zaštitnih premaza

Kompozicija antikorozivnog premaza za zaštitu brodskog trupa sadrži pet komponenata:

a. Vezivna sredstva (jedno ili više njih) . Vezivo je smjesa jednostavnih ili složenih

prirodnih ili sintetičkih smola i drugih kemijskih komponenata. Funkcija dodanih

sastojaka jest poboljšanje performanci premaza, odnosno postizavanje trajnih i čvrstih,

ujedno i fleksibilnih filmova dobre adhezije.

b. Otapala ili razrjeđivači (voda ili organska otapala). Otapala daju viskozitet premazu

te omogućavaju postizavanje točne debljine suhog filma premaza (DFT). Otapala su jedini

faktor odnosa debljine mokrog i suhog filma premaza.

c. Pigmenti. Pigment je bitni sastojak premaza koji daje pokrivnu moć, pojačava film

premaza, daje mu boju, utječe na postojanost filma i štiti od UV zračenja.

d. Punila. Ekstender je uobičajeni termin za punilo. To mogu biti i specijalni pigmenti

različitog oblika i veličine koji u točnim omjerima premazu daju sjaj i pospješuju

aplikaciju na substrat, omogućavajući i nanošenje debljih premaza, te poboljšavajući i

mehanička svojstva filma premaza.

e. Aditivi: sikativi (sušila), omekšavala i ostali aditivi imaju funkciju kontroliranja

sušenja premaza. Funkcija sušila jest intervencija u intermedijarnim reakcijama vezanja

kisika iz zraka na reaktivne molekule premaza (oksidacija ili površinsko sušenje), nakon

čega slijedi polimerizacija premaza (proces unutrašnjeg sušenja filma).

a. Vezivna sredstva

su organske tvari koje povezuju druge komponente

čine nehlapivi organski dio premaznih sredstava

osiguravaju prianjanje na površinu

108

najpoznatija veziva su na bazi alkidnih smola, bitumena, klorkaučuka, silikonskih

smola, epoksidnih i poliuretanskih smola, celulozni derivati, voskovi, gumene

smjese, silikoni, cement, emajl, metali i dr

najpoznatija veziva su sušivo ulje, uljni firnis, obrađena celuloza

daju na metalnoj površini kontinuirani film

Velik i važan dio veziva čine i uljna veziva. To su veziva izrađena na bazi ulja, prirodnih

ili sintetskih, te voska ili smole, kod kojih pri sušenju dolazi do kemijskih reakcija

(oksidacije). Uljna veziva se dijele na uljne firnise i uljne lakove.

Uljne firnise čine vegetabilna sušiva ulja koja sadrže nezasićene masne kiseline vezane

na glicerin, sa dodatkom sikativa ili sušioca. Kod ovih kiselina postoje dva ili više atoma

ugljika koja su vezana dvovalentnom atomskom vezom čime je veza između njih

nestabilna, te tu sa lakoćom dolazi do kemijskih reakcija. Ta reakcija se očituje kao

oksidacija ili polimerizacija, tj u prvom slučaju pucanje dvovalentne veze i spajanje atoma

kisika na to mjesto, a u drugom slučaju do međusobnog spajanja molekula sušivog ulja.

Tijekom reakcije se stvara tanki, čvrsti film čije stvaranje pospješuju sikativi ili sušioci.

Neobrađena sušiva ulja se suše vrlo sporo, te se primjenjuju kao vezivo samo indirektno.

Sušioci ili sikativi su sredstva koja ubrzavaju sušene. Poznati sikativi su soli kobalta,

mangana ili olova koje su dobivene reakcijom s organskim kiselinama. Najpoznatiji i

najvažniji firnis je firnis od lanenog ulja, koji se dobiva iz sjemenki biljke lan. Dobiva se

otapanjem metalnih soli, odnosno sapuna u lanenom ulju, pri temperaturi od 150˚C –

180˚C ili bez zagrijavanja sa upotrebom otapala. Svojstva i kvaliteta firnisa ovise o vrsti

metala, te o vrsti i količini sikativa. Tako kobalt daje elastične i mekše filmove, olovo

tvrde i manje elastične, a mangan negdje između njih. Vrsta i količina sušioca određuje

brzinu sušenja i trajnost premaza.

Ugušćena ulja ili tzv. štand ulja su slični firnisima lanenog ulja, a dobiju se

zagrijavanjem lanenog ulja na 270˚C – 300˚C. Pri toj temperaturi dolazi do

polimerizacije. Viskoznost ovog ulja ovisi o trajanju i temperaturi zagrijavanja, te se dijeli

na visokoviskozno, srednjeviskozno i niskoviskozno ulje. Ovo ulje se suši sporije od

lanenog ulja, te im se za upotrebu moraju dodati sušioci. Film koji razvija ovo ulje je

čvršći i ima viši sjaj od firnisa lanenog ulja. Zbog toga se koristi kao jedan od sastojaka

veziva (u količinama od oko 15 %). Posebna vrsta ugušćenih ulja su ulja koja se dobiju

109

zagrijavanjem kao i ostala ugušćena ulja, ali se tijekom zagrijavanja upuhuje zrak, čime se

postiže dodatna oksidacija masnih kiselina. Ova ulja se jako dobro suše, ali su osjetljiva

na vodu i nakon sušenja, tj. film im nije vodonepropusan. Njihova je upotreba limitirana

na pojedine temeljne boje i podloge.

Faktizirano ulje (faktis – firni) je smjesa upuhivanjem oksidiranog lanenog firnisa i

otopine sumporoklorida u višim benzinima. Ima osobinu da se suši iznutra prema vani, te

da kisik iz zraka ne sudjeluje u procesu sušenja. Time se omogućuje da se novi premaz

može nanijeti na prethodni bez sušenja istog, čime se ubrzava cijeli proces zaštite

materijala.

Uljni lakovi su otopine raznih smola i (ili) smolnih tvari (kolofonij, kopal, asfalti,

umjetne smole,...) u sušivom ulju uz prisutnost sušioca i otapala. Dijele se po vrsti smole

koja je upotrijebljena u laku kao i po vrsti i količini ulja u lakovima.

Po vrsti smole se dijele na:

Smolne lakove – koji sadrže kolofonij u različitom obliku. Kolofonij se dobiva

destilacijom tekućih dijelova smole crnogoričnog drveća. Najjeftinija je prirodna smola,

žute je boje, otapa se u alkoholu, benzinu, benzolu, mineralnim i biljnim uljima.

Omekšava na temperaturama od 50 do 70 C. Upotreba kolofonija u lakovima je kao ester

kolofonija s glicerinom ili u obliku kalcijske ili cinkove soli. Smolni lakovi imaju svojstvo

da dobro zaštićuju površinu, ali vremenski nisu postojani. Posebna vrsta smolnih lakova

su lakovi koji koriste jantar. Jantar je fosilna smola svijetložute boje. Otapa se u benzinu i

mineralnim uljima. Visoke je cijene. Koristi se u mjernim uređajima kod kojih je potrebna

velika električna otpornost izolacije.

Kopal lakove – lakove koji koriste kopal smolu. To je smola koja sliči jantaru a dobiva se

iz tropskog drva rhus copallinum. Ova smola je netopiva u ulju pa se za upotrebu mora

prerađivati suhom destilacijom... Koriste se za izradu elektroizolacijskih lakova. Kopal

lakovi imaju dobru vremensku postojanost, te dobro zaštićuju površine ali su komplicirani

i skupi za proizvodnju te se sve manje proizvode.

Bitumenske lakove – lakove koji danas prevladavaju u upotrebi, zbog njihovih osobina i

cijene proizvodnje. Dobivaju se upotrebom bitumena ili njemu sličnih tvari. Bitumen (lat.

110

zemljana smola) u širem je smislu, zajedničko ime za mješavine organskih tekućih

spojeva koje se nalaze u prirodi ili nastaju pirogenim raspadom organskih tvari, sastoje se

pretežno od kondenziranih policikličkih aromatskih ugljikovodika, a topljive su u

ugljikovom disulfidu. Bitumen nastaje kao zadnja frakcija koja se dobiva pri destilaciji

nafte. Bitumenski lakovi koriste prirodni ili umjetni bitumen (dobiven od obnovljivih

izvora kao što su riža, kukuruz, šećerna melasa ili otpadnog materijala kao što su razna

otpadna ulja), te katran dobiven destilacijomkamenog ugljena. Ovi lakovi mogu, a ne

moraju sadržavati ulje. Vrsta bitumena i ulja te njihov odnos određuje osobine

bitumenskih lakova. Ovi lakovi su postojani prema vanjskim utjecajima, filmovi su im

nepropusni na vlagu, postojani prema kiselinama i lužinama.

Uljne lakove iz umjetne smole – koji imaju slična, a ponekad i bolja, svojstva kao i kopal

lakovi, a koriste posebno prerađen kolofonij, koji se kondenzira sa fenolom i izmjeni svoj

osnovni karakter, tako da ovi lakovi nisu vremenski osjetljivi.

Premazi na bazi umjetnih smola

Premazi izrađeni na bazi umjetnih smola po kvaliteti i svojstvima nadmaršili su sve već

opisane organsk prevlake. Danas postoji veliki broj smola koje se mogu kao vezivne

komponente koristiti za proizvodnju boje i lakova kao što su:

- rezolni lakovi

- alkidalni lakovi

- karbamidni lakovi

- polivinilni lakovi

- polistirenski lakovi

- poliakrilni lakovi

- klorkaučukovi lakovi

- silikonski lakovi,itd.

Rezolne smole proizvedene su od fenola i fermaldehida procesom kondenzacije. Te smole i

njihovi lakovi su topivi u alkoholima, ketonima (aceton), lužinama i djelomično u vodi. Ako

kondenzacija ide k većim molekularnim masama, dobivaju se smole slabije topive u

spomenutim otapalima, a poznate su pod imenom rezotoli. Ako se vrši i umrežavanje smole ,

poznate su pod imenom reziti. Reziti su topivi u acetonu pa se lak dobiven na taj način zove

novolak. Rezolni lakovi spadaju među najotpornije lakove, odnosno smole, kako prema

111

kiselinama i lužinama tako i prema atmosferilijama i toplini. Rezolni se lakovi pripremaju

tako da se smola otopi u organskom otapalu od željenog viskoziteta uz dodatak potrebne

količine omekšivaća.

Alkidalni lakovi i smole su poliesteri nastali kndenzacijom anhirda ftalne kiseline i

polivalentnih alkohola. Po svojoj prirodi su elastični pa im nije potreban plastifikator. Lakovi

na bazi alkidnih smola otporni su na razne kemijske utjecaje i temperaturu. Radi poboljšanja

svojstva uljnih boja i lakova često im se dodaju spomenuti poliesteri. Ista je stvar i s

nitrolakovima koje je potrebno sušiti u pećima.

Karbamidne soli dobivaju se kondenzacijom raznih amina formaldehidom. Kao omekšivać

dodaju im se trikrezil-fosfat i alkidne smole. Karbamidne smole su topive u esterima i za njih

se priprema poseban razjeđivač na bazi estera. S vodom bubre pa se to svojstvo uklanja

dodatkom alkalnih smola.

Polivinilne smole su polimerizati derivata etilena. Svojstva tih smola određena su

molekularnom masom polimera. Odlikuje se dobrom postojanošću na atmosferilijama i

nezapaljivošću. Tim je smolama potreban plastifikator koji se dodaje čak i više od 50%. Slabe

su im adhezijske karakteristike pa se uvjek kombiniraju sa smolama s boljih karakteristika

ljepljenja za podlogu metala. Polivinilne smole otapaju se u razrjeđivaču sastavljenom od

30% butilacetana i 40% toluena. S omekšivačem nastaju elastične i mehaničke otporne

prevlake.

Polistirenske smole produkti su polimerizacije polistirena. Lakovi od polistirenskih smola

otporni su na kemikalije, svijetlo, atmosferilije,itd. Najčešče se kombiniraju s alkidnim

smolama i uljnim lakovima i nose komercijalni naziv „stirazin H“. Od poliesterskih smola

proizvode se „ronila lakovi“ koji su bez mirisa, okusa i izvanrednih su mehaničkih i kemijskih

svojstava. Koriste se za zaštitu ambalaže u prehrambenoj industriji.

Polialkalne smole su produkti polimerizacije i kondenzacije alkilnih ili metalkrilne kiseline.

Polialkilne smole definiranih molekularnih masa otapaju se u kloriranim ugljikovodicima i

esterima. Miješaju se nitrocelulozni lakovi. Pretežno se primjenjuju u automobilskoj i

zrakoplovnoj industriji, potom i za lakiranje žica-vodiča. Izvanredno se miješaju sa bojama i

punilima, metalnim prahovima, itd. Otporni su na atmosferilije i kemikalije.

112

Klorkaučuk se dobro otapa u jeftinim otapalima. Kod proizvodnje boja od klaurčuka dodaju

se laku još punila i pigmentne boje. Te se prevlake često koriste kao izolacija.

Silikonske smole proizvode se hidrolizom metiltroksilna i feniltroksilna. Odlikuje se visokom

otpornošću na atmosferilijama, vodi, kemikalijama i povišenim temperaturama. Imaju

izvanredna elektroizolacijska svojstva. Daju se miješati polialkilnim smolama.

Epoksidne smole dobivaju se kondenzacijom difenilpropana i epiklorhidrina. Postoje dvije

vrste epoksidne smola. Čvrste epoksi smole modificirane su drugim smolama i tekuće epoksi

smole koje otvrdnjuju dodatkom otvrđivača.

b. Otapala

Otapala i razrjeđivači otapaju veziva premaznih sredstava te smanjuju viskoznost

premaza. Osim na viskoznost, otapalo utječe i na viskoznost premaza, brzinu sušenja,

karakteristike nanošenja premaza te sjaj. Ukoliko je viskoznost premaza viša od one koja

je prikladna za nanošenje premaza na podlogu, premazu se neposredno prije nanošenja

dodaju razrjeđivači. Razrjeđivači su smjese različitih otapala i organskih kapljevina

pomoću kojih se podešava željena viskoznost premaza. Nije rijedak slučaj da se jedan spoj

u nekim slučajevima primjenjuje kao otapalo, a u drugim kao razrjeđivač. Osim osnovne

primjene, otapala se koriste za skidanje starih premaza. Dodaci su tvari koje se dodaju

premazima u cilju poboljšanja nekih njihovih svojstava. To su razni omekšivači

(homogeniziraju film premaza), sikativi (ubrzavaju sušenje veziva), sredstva za

sprječavanje sedimentiranja te sredstva za kvašenje.

Pod pojmom otapala ili razrjeđivača se podrazumijeva isparavajuća tekućina, koja se

dodaje premazima, lakovima, umjetnim smolama i bojama, kako bi se njihove osobine

prilagodile uporabi. Kao razrjeđivač za uljne i lak-boje koristi se terpentinsko ulje ili

zamjena za terpentin, a za razrjeđivanje lakova na bazi umjetnih smola se koriste organska

otapala na bazi alkohola i aromata. Različiti razrjeđivači se koriste i za čišćenje već

osušenih pomoćnih sredstava za rad npr. četki, valjaka i lopatica. Razrjeđivač je

istovremeno i otapalo. Terpentinsko ulje je eterično ulje, bez boje ili svijetložute boje,

ugodnog mirisa proizvedeno iz živog ili posječenog drveta odnosno iz smola različitih

113

vrsta borovine. Kao prirodni proizvod u prednosti je sa stanovišta ekologije, u čistom

obliku je međutim otrovno. Zamjena za terpentim se sastoji od ispitnog benzina,

sintetskog proizvoda koji se dobije iz nafte i koji se u pogledu točke vrelišta i osobina

otapanja ponaša jednako kao terpentin. Za pokrivanje neugodnog mirisa benzina i

petroleja miješaju se terpeni, koji imaju ugodan miris. Aromati predstavljaju zbirni pojam

za dijelom vrlo otrovne sastavne supstance nafte. Alkoholi su kemijski srodnici poznatim

etanolima.

c. Pigmenti

su prirodni i sintetski organski spojevi

mogu biti i prirodni anorganski spojevi

se ne otapaju se u vezivu

djeluju inhibirajuće (fosfati) i neinhibirajuće (aluminij, Fe2O3,itd.)

premaz čine obojenim i neprovidnim

povećavaju premazima zaštitna svojstva, kemijsku postojanost, toplinsku stabilnost

Pigment je materijal koji izgleda obojeno zbog selektivne apsorpcije i refleksije svjetlosti.

Osnovna svrha pigmenta je da zaštitnom filmu daju boju. Najvažniji pigmenti su:

Olovni pigmenti koji se danas izbacuju iz upotrebe zbog svoje toksičnosti bili su važni

pigmenti u bojanju premaza. Danas se koriste samo kao industrijski premazi, za premaze

koji će biti izloženi posebnim uvjetima. Nekoliko raznih vrsta olovnih pigmenata se

upotrebljava a to su:

olovni minij – Pb3O4 ili olovo ortoplumbat je prah intenzivno crvene boje koji

nastaje zagrijavanjem olovnog oksida u struji zraka pri 500 C. Olovni miniji se

razlikuju po količini olovnog ortoplumbata. Tako razlikujemo npr. crveni minij sa

oko 26 % olovo-ortoplumbata, narančasti minij sa oko 27 % olovo-ortoplumbata ,

obogaćeni minij sa oko 31,5 % olovo-ortoplumbata, ...Minij ima neutralizirajuće

djelovanje, sposobnost da pasivizira željezo, te djeluje kao inhibitor. Zbog svojih

karakteristika se danas upotrebljava kao temeljna boja za željezo.

olovni sulfat - PbSO4 je pigment koji je također vrlo otrovan. To je bijeli kristalni

prah, netopiv je u vodi, ima inhibitorsko djelovanje jer stvara olovne sapune. Ima i

neutralizirajuće djelovanje ali manje od minija. Upotrebom ovog pigmenta

dobivaju se plave olovne temeljne boje.

olovni karbonat - PbCO3 ili olovno bijelilo je bio najčešće upotrebljavan pigment

na bazi olova, a danas se ne koristi za razliku od prethodna dva. Ima vrlo dobra

114

svojstva, pa se je upotrebljavao vrlo često u auto industriji. Danas je zamijenjen

pigmentima kao što su titanij-oksid ili kombinacije spojeva barij-cink-sumpor.

olovni kromat - Pb Cr O 4 ili kromovo žuto je uz prethodna tri pigmenta najčešće

upotrebljavan pigment u prošlosti. Netopiv je u vodi i vrlo otrovan. Dobiva se

reakcijom olovnih soli ( npr olovo-2-nitrata ) sa kalijevim kromatom. Reakcijom sa

kalij dikromatom dobiva se kromovo crveno. Ovi pigmenti se upotrebljavaju u

temeljnim bojama za zaštitu metala. Olovni kreomati se upotrebljavaju za

proizvodnju žutih, narančastih, crvenih i zelenih boja.

olovni cijanamid - PbNCN je pigment koji se upotrebljava u temeljnim

premazima zbog svojstva da sa uljnim vezivima tvori olovne sapune koji imaju

inhibitorsko djelovanje.

olovna gleđa - PbO ili massicot je teški žuto-smeđi, žuti ili crveni prah slabo

topljiv u vodi, topljiv u nitratnoj octenoj i vrućoj kloridnoj kiselini, dobiva se

oksidacijom olova i žarenjem olovo-hidroksida i karbonata. Upotrebljava se kao

pokrivni dekorativni pigment

olovni suboksid - PbO2 , teški smeđi, u vodi i nitratnoj kiselini netopljiv prah, jako

oksidacijsko sredstvo, pri upotrebi se raspada na Pb i PbO. Upotrebljava se u

završnim premazima, a ponekad i temeljnim

Cinkovi pigmenti nisu otrovni i imaju široku primjenu u premazima danas. Postoji više

cinkovih pigmenata:

cinkov prah - se upotrebljava kao katodna zaštita čeličnih površina. Reagira sa

vodom pa u vlažnoj sredini stvara karbonate koji izoliraju metalnu podlogu od

okoline i tako je dodatno štite. Djeluje i kao lužnati pigment, neutralizirajući

produkte razgradnje uljnih veziva. Upotrebljava se u premazima površina

izloženima atmosferilijama.

cinkov oksid - ZnO ili cinkovo bjelilo dobiva se sagorijevanjem elementarnog

cinka, gotovo je netopiv u vodi, ali se topi u kiselinama i lužinama. Ima oblik

bijelog praha ili bijelih heksagonalnih kristala. Prekrivna moć cinkovog bijelila je

relativno slaba, te se treba poboljšati uporabom posebno priređenih ulja. Kada je u

smjesi pigmenata manje od 90 % ZnO tada pigment prelazi iz bijele u žutu i sivu

boju. Upotrebljava se pomiješan sa 40 – 50 % ulja u međupremazima i završnim

premazima, a u temeljnim premazima samo u kombinaciji sa drugim pigmentima.

Zajedno sa cinkom u prahu upotrebljava se kao temelj za bojenje vruće pocinčanog

lima. Naročito se koristi za nitrocelulozne emajle i uljene lak boje.

115

cinkov sulfid - ZnS, dobiva se taloženjem otopine cink-sulfata topljivim sulfitima.

Ako se otopini barij-sulfida BaS doda cink-sulfat, taloži se smjesa barij-sulfata

BaSO4 i cink-sulfida: bijela boja litopon. Sadržaj cink sulfida u smjesi se kreće od

15 – 60 %. Litopon je bijeli pigment koji se upotrebljava u bojama za unutarnje

površine i u enamelima. Važno je napomenuti da se litoponima ne zaštićuju

metalne površine, već uglavnom drvene.

bijela galica - ZnSO4 nastaje pri otapanju cinka ili cink oksida u sulfatnoj kiselini,

također služi za dobivanje litopona.

cinkov kromat - Zn Cr O 4 se upotrebljava sve više kao zamjena za olovni minij,

mada se i on zamjenjuje sa manje toksičnim trivalentnim cinkovim kromatima

sličnog sastava. Posjeduje pasivizirajuće djelovanje na aluminij, cink, kadmij,

bakar, magnezij, kositar, te željezo, kao i na legure ovih elemenata, te se

upotrebljava da uspori koroziju tih materijala. Kako su žute boje još se zovu i

cinkovo žuto. Kao i olovni minij upotrebljava se u temeljnim premazima koji su

izloženi morsakoj vodi i atmosferi. Ovi premazi su mekani i želatinozni kada ih

nanesemo, ali sušenjem postaju tvrdi i otporni na vodu. Sušenje kromata se vrši

prirodnim putem, ali se može ubrzati zagrijavanjem do 70 C. Veće temperature

mogu oštetiti premaz, što bi postalo vidljivo nakon nekog vremena.

Željezni pigmenti se upotrebljavaju u bojama od pamtivjeka. Danas željezni pigmenti

imaju vrlo široku primjenu:

Željezo-trioksid Fe2O3 - se upotrebljava pod imenom crveni željezni oksid, ali se

može naći kao glavni sastojak pigmenata pod imenima Crni pigment 11, Smeđi

pigment 7, Crveni pigment 101, Smeđi pigment 6. Posljednja dva pigmenta se

upotrebljavaju i u prehrambenoj industriji. Ovaj pigment je prilično otporan prema

kiselinama i lužinama, te prema agresivnoj sredini. Upotrebljava se u temeljnim

premazima u kombinaciji sa drugim pigmentima.

Željezo tri-cijanid ili feri-fero-cijanid ili željezo tri heksacijanoferat. U našoj

literaturi se može naći kao pariško plava boja, a u engleskoj literaturi kao

Prussian blue ili PB. Formula ovog spoja nije točno definirana ali se smatra da je

Fe7(CN)18(H2O)x. Ovaj pigment je postojan prema kiselinama i vodi, a topiv u

lužinama.

Titanovo bijelilo ili titanov dioksid ili titania (TiO2 ) ili bijeli pigment 6 - je spoj koji se

može naći u prirodi kao takav. Ima vrlo široku primjenu, najčešće je upotrebljavan bijeli

pigment. Ima vrlo dobru pokrivnu moć, odličan indeks refrakcije, a upotrebljava se sam ili

116

u kombinaciji sa drugim pigmentima i punilima. Inertan je prema kemijskim, termičkim i

atmosferskim utjecajima. Ima vrlo dobru postojanost na UV zrake i zato se upotrebljava

kao vanjski premaz, ali i kao reflektirajuća boja. Kako nije toksičan upotrebljava se i u

industriji hrane.

Aluminijski spojevi i aluminijski prah se također upotrebljavaju kao pigmenti za zaštitne

premaze. Pigmenti na bazi aluminija se upotrebljavaju za podvodne boje jer čeliku pruža

djelomičnu katodnu zaštitu. Kako pigmenti na bazi aluminija imaju također vrlo dobru

refrakciju, i oni se upotrebljavaju za refleksne premaze.

Silumin boje su boje gdje je većina pigmenata u njima na bazi legura aluminija i silicija.

Crni pigmenti su pigmenti kod kojih crnu boju daje ugljik u obliku grafita ili čađe. Ovi

pigmenti mogu biti prirodni i umjetni, a upotrebljavaju se za završne premaze.

d. Punila i aditivi

Punila su minerali koji se često dodaju vezivu umjesto jednog dijela pigmenata u cilju

poboljšanja mehaničkih i termičkih svojstava premaza te sniženja njegove cijene. Punila,

također, poboljšavaju kemijsku i korozijsku otpornost premaza te pojačavaju otpornost na

abraziju i udarce i sl. Kod nekih premaza pigmenti su ujedno i punila, a ima primjera gdje

je jedna tvar jednom pigment a drugi put punilo. Postoje tri grupe dodataka. To su kreda,

barit i silikati. U olovnim bojama kao punilo se upotrebljava samo barit, a u ostalim se

mogu naći svi dodaci. Kreda se naročito upotrebljava u prirodnim bojama za kućnu

uporabu, gdje služi kao pigment i kao punilo.

Aditivi su dodaci koji poboljšavaju svojstva premaza, neki pigmenti i punila mogu biti

aditivi u pojedinim slučajevima. Kreda može biti aditiv koji premazu daje vrću tvrdoću,

ZnO povećava otpornost na UV, AlO služi za ubijanje nametnika, neki drugi spojevi služe

kao baktericidi,...

Svojstva premaza

Boje i lakovi se ispituju kako bi im se ustanovila svojstva i ponašanje pri nanošenju i

upotrebi, kao i svojstva i osobine njihovog zaštitnog filma. Ispitivanje se vrši raznim

postupcima i tako se utvrđuju debljina sloja, tvrdoća, otpornost prema UV

zrakama,otpornost prema habanju, prianjanje, propusnost, apsorpcija,... Ispitivanje

premaza se standardizira, te se nakon ispitivanja rezultati mogu uspoređivati.

Prilikom ispitivanja vodi se računa i o načinu nanošenja i sušenja.

117

Koženje je svojstvo premaza da stvara kožicu. Ovo svojstvo ovisi o premazu, te se

regulira raznim aditivima, sikativima i razrjeđivačima.

Taloženje je osobina da se krute čestice premaza talože tijekom stajanja. Kod uljnih boja

ova osobina je izražena, dok je kod lakova zanemariva. Taloženje je neželjena osobina jer

premaz taloženjem gubi svoje sastojke i osobine, i važno je da li se talog može ponovno

umiješati u premaz, te da li je to lako izvedivo ili ne.

Ton boje i izgled boje se utvrđuje na uzorcima na danjem svijetlu. Kod lakova se

utvrđuje da li su bistri ili mutni, sjajni,...

Postojanost prema svijetlu je osobina da boja izdrži izlaganje svijetlu bez izbjeljivanja.

Ispituje se tako da se podloga izloži djelovanju prirodnog ili umjetnog svijetla određeno

vrijeme, te se zatim usporedi sa bojom koja nije bila izložena svijetlu.

Debljina sloja je jedan od osnovnih parametara premaza. Debljina suhog sloja premaza vrlo

je važan parametar za određivanje kvalitete izolacije metalne površine. Pri ocjenjivanju

premaza treba mjeriti njegovu lokalnu debljinu i to na onim mjestima mjerodavne plohe gdje

se očekuje najmanja debljina, s obzirom da je kvaliteta premaza definirana upravo tom

minimalnom debljinom. Takvo mjesto je lako odrediti mjerenjem debljine prevlake na

nekoliko mjesta, pri čemu pomaže i načelno poznavanje raspodjele debljina koje ovisi o

profilu predmeta i o načinu nanošenja premaza. Korozijska otpornost raste kod većine

premaza povećanjem debljine, ali također rastu i proizvodni troškovi, pa je pouzdano

poznavanje minimalne vrijednosti debljine premaza potrebno iz ekonomskih razloga. Debljina

sloja se mjeri na više načina, npr vaganjem prije i poslije nanošenja, skidanjem prevlake i

mjerenjem mikrometrom,... . Pri izboru metode za mjerenja debljine premaza treba voditi

računa o tome da svaka metoda daje dovoljno točne rezultate samo u određenom intervalu,

koji se može ustanoviti eksperimentalno, a često ga navode i proizvođači mjernih uređaja.

Tvrdoća je osobina premaza da bude otporan prema mehaničkin oštećenjima. Mjeri se

posebnim aparatima ili olovkama za mjerenje tvrdoće.

Sposobnost nanošenja se utvrđuje ispitivanjem u praksi. Time se određuje viskozitet

(količina otapala) i propisuju dozvoljene granice viskoznosti za određeni premaz i određen

način nanošenja. Za mjerenje viskoziteta se koriste razni uređaji kao Stormerov uređaj,

turboviskozimetar, mobilometar, Hopplerov uređaj,...

Sposobnost sušenja ovisi o debljini premaza, njihovom broju, vlažnosti i temperaturi

atmosfere, svijetlu,...Ova sposobnost se može odrediti laički ''prstom'', a postoje i metode

točnog određivanja ove sposobnosti.

118

Sposobnost pokrivanja je sposobnost premaza da prekrije površinu i da se ne vide

premazi ili površine ispod njega. Premazi koji bolje prekrivaju trebati će manje slojeva da

bi prekrili površinu.

Otpornost prema habanju je osobina materijala da bude otporan na dinamička

ponavljajuća opterećenja. Ova osobina je važna pri ispitivanju prevlake, pri brusnim

lakovima i emajlima,... Ispituje se pomoću pijeska koji se iz lijevka ispušta na premaz pod

kutom 45 sa visine 1m, te se mjeri vrijeme potrebno da se premaz probije. Osim ovog

načina može se otpornost mjeriti i raznim brusnim aparatima.

Otpornost na udar je osobina da premaz izdrži udar bez pucanja. Ispituje se ispuštanjem

kalibriranih kugli sa određene visine.

Prianjanje je sposobnost premaza da prianja na površine, odnosno da se lijepi na površine.

Prianjanje je jedno od najvažnijih svojstava premaza, a ovisi o kvaliteti pripreme površine i o

kompatibilnosti premaznih sredstava. U slučaju dvokomponentnih premaza ovisi o odnosu

korištenih komponenti. Ispitivanjem prianjanja se mjeri sila potrebna da se premaz skine sa

neke površine. Jedna od metoda za određivanje adhezije je mjerenje sile koja je potrebna za

odvajanje metalnog valjčića koji se specijalnim ljepilom zalijepi za površinu na kojoj se

nalazi premaz kojem želimo odrediti adheziju. Valjak na površini ostaje zalijepljen određeno

vrijeme, a zatim se primjenjuje sila kako bi se odvojio od površine. U trenutku odvajanja

valjka s površine moguće je očitati numeričku vrijednost adhezije izraženu kao vrijednost sile

u N mm-2 potrebne za uklanjanje valjka. Što je sila veća to je i prianjanje bolje. Na osnovu

ove osobine imamo premaze koji dobro, srednje i loše prijanjaju.

Druga metoda koja se koristi za određivanje prionjivosti premaza sastoji se u zarezivanju

mrežice pomoću specijalnog uređaja koji sadrži više usporednih noževa međusobno

podjednako udaljenih jedan od drugog. Njihova udaljenost ovisi o debljini suhog sloja

premaza, tako da se za debljine premaza do 60 µm koriste noževi čija je međusobna

udaljenost 1 mm; za premaze debljine do 120 µm međusobna udaljenost je 2 mm, dok je za

premaze preko 120 µm udaljenost noževa je 3 mm. Ova ispitivanja obavljaju se u skladu s

normom HRN EN ISO 2409. Može se koristiti i adhezivna ljepljiva traka, u skladu s normom

ASTM D 1000, koja se nalijepi preko urezane mrežice i naglo povuče te se promatra kvaliteta

mrežnih očica nakon skidanja ljepljive trake. Ispitivanje se provodi na način da se noževima

uređaja urežu dva reda linija međusobno okomitih (90º). Dubina zarezivanja kvadrata mora

biti takva da noževi prolaze kroz sloj premaza do metalne podloge. Nakon zarezivanja

119

mrežice promatra se u kojoj mjeri je došlo do odvajanja premaza od podloge te se nalaz

klasificira prema tablici.

Elastičnost premaza je sposobnost premaza da se odrezane vrpce premaza mogu saviti u

smotak i razviti. Ukoliko to ne mogu, govorimo o krtosti premaza.

Deformacija je osobina premaza da izdrži naprezanja bez stvaranja pukotina. Deformacija

se ispituje savijanjem premaza na za to predviđenim kalupima.

Propusnost je osobina premaza da propušta određene plinove ili tekućine. Ispituje se tako

da se film premaza izloži plinu ili tekućini sa jedne strane i da se mjeri prolaz tog plina ili

tekućine kroz film.

Poroznost bitno utječe na zaštitno djelovanje premaza, pogotovo kada se radi o agresivnim

sredinama ili uvjetima visoke vlažnosti. Granična vrijednost poroznosti premaza određena je

kao maksimalni broj pora po jedinici površine (npr. na 1 dm2), i to bez obzira na veličinu

pora, što, bez sumnje, nedovoljno karakterizira poroznost. Propisani broj pora mora biti to

niži, što su agresivniji uvjeti kojima će biti izloženi prevučeni predmeti. Oštećenja premaza

moguće je otkriti ispitivanjem poroznosti. Instrument pogodan za određivanje poroznosti

naziva se Holiday detector (engl. holiday = oštećenje, rupa u izolacijskoj prevlaci, kod nas

također prihvaćen naziv holidej detektor - HD). Općenito se koriste dva tipa detektora:

visokonaponski, koji baca iskru na mjestu oštećenja i niskonaponski, koji mjeri otpor između

elektrode i metalne konstrukcije kad je površina izolacije natopljena dobro vodljivim

elektrolitom. Poroznost do debljine premaza od 300 µm se mjeri niskonaponskim detektorom,

dok se za veće debljine koristi visokonaponski iskreći detektor. Ovaj uređaj koristi metodu

„mokre spužve“ za određivanje poroznosti premaza. Prije samog mjerenja spužva uređaja

namoči se vodom ili nekim vodljivim elektrolitom te se sa spužvom prelazi preko površine s

premazom čiju poroznost želimo ispitati. Kada mokra spužva pređe preko šupljine ili

oštećenja u premazu, dolazi do toka struje iz detektora u šupljinu, zatvara se strujni krug i

struja preko vodiča, koji je spojen na konstrukciju koja se ispituje i s uređajem preko

konektora, dolazi do detektora što izaziva zvučni i svjetlosni signal na detektoru.

Adsorpcija je osobina da se na površini premaza nakuplja vodena para u kopncentraciji većoj

nego što je u atmosferi. Mjeri se prirastom težine premaza na kojeg djeluje vlažni zrak.

Apsorpcija je osobina da premaz upija tvari iz svoje okoline. Mjeri se prirastom težine

premaza na kojeg djeluje voda.

Vremenska postojanost je vrlo važna osobina svih prevlaka. Njom se iskazuje otpornost

prevlake na vremenske utjecaje. Kako se vremenski utjecaji ne mogu jednoznačno

odrediti, postojanost se mjeri i računa na osnovu serije ispitivanja tijekom kojih će

120

prevlaka biti izložena utjecaju raznih plinova i tekućina, pod različitim tlakovima i

temperaturama, zatim utjecaju svijetla,i tako redom. Po završenom ispitivanju uzorak se

pregledava da bi se ustanovio stupanj korodiranosti koji se kreće od 10 do 0.

Poznavanje osnovne funkcije antikorozivnih premaza preduvjet je za razumijevanje njihovog

djelovanja. Premazi predstavljaju barijeru između visokoreaktivnih agensa u moru, iona

klorida, sulfata, karbonata i kiselina i alkalija iz čelične ili aluminijske podloge. Činjenica da

samo tanki film odvaja dva vrlo visoko reaktivna medija (more i čelična površina broda) ,

ukazuje na vitalnu važnost neprekinutosti AC premaza. Osim kontinuiranosti AC premaz

mora posjedovati jednoliku debljinu suhog filma premaza (DFT), u protivnom, mjesta manje

debljine postaju točke inicijacije korozije i razaranja čelične strukture. Uvjet, da samo

nekoliko stotinki milimetra AC premaza formira dielektričku barijeru, dakle da spriječi

kontakt zraka, vlage i slane atmosfere s čeličnim substratom, teško je posve ispuniti.

Brodski premazi, poput drugih premaza, moraju imati dobru adheziju, žilavost, kemijsku

otpornost, otpornost na vremenske uvjete, vlažnost i more. Nadalje, moraju štititi brodsku

strukturu od abrazije, a i u ekstremno oštrim vremenskim uvjetima trebaju ostavljati dobri

vizualni dojam. Izloženi djelovanju soli, moraju spriječiti prolaz iona kroz premaz i

posjedovati visoki koeficijent elastičnost. Dakle, na brodske premaze postavljaju se iznimno

oštri zahtjevi. Optimalni AC premaz mora ispuniti sve navedene funkcije kroz period

dovoljno dug da bi opravdao cijenu koštanja i aplikacije. Idealni premaz trebao bi imati

slijedeća svojstva:

1. Izvanrednu otpornost na vodu: Premaz mora izdržati stalni dodir s vodom i morem, i to

tako da ne dolazi do snižavanja adhezije, pucanja, omekšavanja, bubrenja, stvaranja

mjehurića. Premaz nadalje mora izdržati konstantni ciklus, od stanja potpuno mokre do

stanja potpuno suhe površine.

2. Niska apsorpcija vode: Apsorpcija vode u premazu je količina vode koja je

inkorporirana u međumolekularnom prostoru temeljne smole. Kad je premaz već

jednom formiran, i u uporabi, sadržaj vode postiže ravnotežno stanje. U suhom stanju

voda evaporira, a u mokrom, premaz apsorbira vodu. Svaki premaz ima svoj vlastitu

razinu apsorpcije, ali povećana apsorpcija, premda nije kritična, može sudjelovati u

koroziji ako se kombinira s drugim faktorima korozije. Premazi više kvalitete pokazuju

nižu apsorpciju vode.

121

3. Brzina prolaza vodene pare: Brzina prolaza vodene pare je bitni fenomen u zaštiti

čelika. To je djelovanje vodene pare u molekularnom stanju, prolazom kroz organsku

supstancu. Dok je apsorpcija vode količina vode zadržana unutar premaza, MVTR

(Moisture Vapour Transfer Rate) je brzina kojom vodena para prolazi kroz premaz.

Svaki premaz ima svoju karakterističnu brzinu prolaza vodene pare, ali, općenito, vrijedi

odnos: što je niža MVT brzina premaz je bolje kvalitete.

4. Otpor prolazu iona: Premaz mora biti otporan za prolaz iona, i on je zapravo prepreka

penetraciji klorida, sulfata, karbonata, ili drugih iona. Penetriranjem u film ioni mogu

inducirati koroziju ispod površine premaza.

5. Osmotski otpor : Taj fenomen snažno djeluje na trajnost premaza. Može se definirati kao

prolaz vode kroz semipermeabilnu membranu iz otopine niže koncentracije u otopinu

više koncentracije. Kako svi organski premazi propuštaju vodenu paru, oni su

polupropusne membrane koji djeluju na principu osmoze. To se odnosi na premaze

izložene vodi: premaz nanešen na nečistu površinu s kloridima, sulfatima ili drugim

ionima, penetriranjem vodene pare stvara koncentriranu otopinu na svojoj površini koja

prolazom kroz premaz rezultira nastajanjem mjehurića i kidanjem filma premaza.

6. Otpor elektroendoosmozi: Ovaj fenomen predstavlja drugi uzrok kidanja filma premaza,

a definiran je silom vode kroz membranu kao električki potencijal u smjeru pola istog

naboja membrane. Mnogi premazi su negativno nabijeni pa čelična površina u slučaju i

najmanjeg izlaganja postaje katodom, odnosno sadrži višak negativnih elektrona.

7. Dielektrična sila: Premaz mora biti jaki dielektrik da pruži otpor prolazu bilo kojih

postojećih elektrona od anode na ogoljenim mjestima čeličnog substrata.

8. Otpor na vodu: Vrlo je važna izvanredna otpornost na vodu budući da su neke strukture

stalno izložene vodi. Premaz mora zadržati originalna svojstva sjaja, debljine, boje, i

homogenost kontinuiteta filma kroz nekoliko godina, a da ne dođe do delaminiranja

filma, pucanja i gubljenja mehaničkih svojstava.

9. Otpor na kemikalije: Uz otpornost na ionsku penetraciju premaz mora općenito biti

otporan na kemikalije budući da je stalno izložen solima, kiselinama i alkalijama unutar

širokog pH područja kao i organskim substancama (diesel gorivo, benzin, mazivo i sl.)

Otpornost na alkalije je važna za primer. Jedna od kemijskih reakcija u procesu korozije

je nastajanje jakih alkalnih uvjeta oko katode. Tako se temeljni premaz (primer) koji nije

otporan na alkalije "kida" oko područja katode, s posljedicom širenja erozije ispod

premaza.

122

10. Adhezija: Premaz mora imati visoka adhezijska svojstva. To je iznimno važno svojstvo.

Jaka adhezija premaza prije svega je potrebna da prevlada fizikalno djelovanje osmoze i

elektroosmoze i da ne dođe do kidanja filma i delaminacije uslijed mehaničkih

oštećenja. Dakle, jaka adhezija sprečava vodenu paru od prolaska kroz premaz i

kondenzaciju, u protivnom slaba adhezija prouzrokuje pojavu mjehurića na premazu.

11. Otpor abraziji: Premaz mora biti visoko otporan na abraziju. Premaz koji nije vrlo žilav,

tvrd i otporan na mehaničke udare brzo će erodirati na bilo kojoj površini gdje je došlo

do abrazije. Primjeri su površine na pojasu gaza, zatim habanja od brodskih lanaca,

užadi, bokobrana, leda, te mehaničkih oštećenja u luci i dokovima.

12. Otpor na prethodni premaz: Premazi koje naknadno apliciramo na istrošenu površinu

postojećeg premaza moraju biti kompatibilni s prethodnim da se izbjegne otapanje starih

slojeva. Stoga zaštita počinje od podloge, odnosno primera na koji se nanašaju daljnji

slojevi premaza.

13. Inhibicija: Premaz mora imati inhibitorsko djelovanje. To znači da bi kod oštećenja sam

materijal premaza minimizirao kidanje i ograničio koroziju.

14. Laka primjena: Premaz bi se morao lako primjenjivati. To je važno svojstvo premaza za

kritičnu izloženost. Veličina i oblik površina otežavaju aplikaciju. Čak i u najboljim

uvjetima za primjenu premaza, brodska struktura obiluje zavarenim spojevima,

kutovima, izloženim rubovima kao potencijalnim točkama korozije.

15. Otpornost na gljivice i bakterije: Djelovanje bakterija i gljivica može uništiti i premaze

najviše kakvoće. Otpor biološkim agensima često je svojstvo koje nije moguće

predvidjeti.

16. Popravci: Premazi se moraju lako popravljati (touch-up), i vratiti na početnu debljinu

premaza, a time i djelotvornost.

17. Otpornost na starenje: Svojstva premaza moraju ostati nepromijenjena za čitavo

predviđeno vrijeme trajanja.

18. Izgled: Stalnost izgleda jedno je od najvažnijih svojstava filma premaza za vrijeme

predviđenog trajanja.

Priprema površine prije premazivanja

Da bi se postiglo što čvršće prianjanje premaza neophodno je provesti dobru pripremu

površine konstrukcije. Nanošenje boje na nepripremljenu ili loše pripremljenu površinu

rezultira nekvalitetnom prevlakom. Priprema podloge obuhvaća čišćenje i kondicioniranje,

123

jer površina koja se štiti mora biti čista i točno definirane hrapavosti kako bi se

uspostavila dobra prionjivost premaza. Zbog toga je na početku potrebno provesti

vizualno ocjenjivanje stanja površine. Čišćenjem se s podloge uklanjaju onečišćenja kao

što su masnoće, korozijski produkti, oštećene prevlake, prašina, čađa, pepeo itd.

Kondicioniranjem se postiže tražena hrapavost, tj. glatkoća površine.

Za dobro provođenje predobrade površine potrebno je više operacija, a obično su to

operacije:

odmašćivanja,

mehaničke,

kemijske,

termičke pripreme podloge.

Odmašćivanjem se odstranjuju mineralne i biološke masne tvari, tj. teški ugljikovodici iz

nafte, odnosno trigliceridi masnih kiselina iz biljaka, životinja ili ljudi. Te tvari potječu od

sredstava za podmazivanje i hlađenje pri mehaničkom oblikovanju predmeta, od masnih

prevlaka za privremenu zaštitu (za konzerviranje) ili od ljudskog faktora. Postupak

odmašćivanja može se provesti otapanjem masnoća s hlapljivim organskim otapalima koji

se naknadno otpare s odmašćenih površina. Također su prikladni i razrjeđivači organskih

premaznih sredstava, tj. smjese hlapljivih organskih kapljevina, najčešće ugljikovodika,

estera, ketona i alkohola. Postupak se može provesti:

trljanjem natopljenom tkaninom,

uranjanjem predmeta u otapalo, a može se primijeniti i

odmašćivanje prskanjem te tzv. parno i ultrazvučno odmašćivanje.

Parno odmašćivanje sastoji se u izlaganju hladnih predmeta pari otapala koje ključa u

donjem dijelu uređaja. Para se na metalnoj površini kondenzira, kondenzat otapa masne

tvari i otkapljuje u vrelo otapalo. Također se za odmašćivanje mogu koristiti i lužnate

otopine koje se pripremaju iz natrijevog ili kalijevog hidroksida, karbonata, silikata,

borata ili fosfata. Postupak se provodi na temperaturama između 50 C i 100C, uranjanjem

uz miješanje ili prskanjem. Kako je pH-vrijednost takvih otopina veća od 11, one su

agresivne prema amfoternim metalima (Al, Pb, Sn, Zn) pa prilikom korištenja ove metode

treba biti oprezan. Masne naslage mogu se ukloniti i pomoću deterđenata i sapuna.

124

Potpunost odmašćivanja ispituje se pri ispiranju pomoću tzv. vodenog testa. Ukoliko na

metalnoj površini nastane jednolični vodeni film koji se zadržava barem 30 s, površina je

adekvatno odmašćena. U suprotnom, ako se voda povlači s dijela površine uz nastajanje

suhih „otoka“ ili ako se skuplja u kapljice, površina je još uvijek masna.

Mehaničkom pripremom površine uklanjaju se korozijski produkti i druga nemasna

onečišćenja, a postiže se i određeni oblik te stupanj hrapavosti površine. Čišćenje čeličnih

površina mlazom abraziva je najdjelotvornija metoda, nakon koje se dobiva optimalno

pripremljena površina za nanošenje zaštitnih premaza. Uglavnom se koriste dvije glavne

skupine abraziva: metalni abrazivi i mineralni abrazivi. Kao mineralni abraziv koristi se

kvarcni pijesak, a kao metalni čestice lijevanog željeza i čelika različitog oblika, koji se još

nazivaju i sačma. U novije vrijeme sve se više koristi metoda čišćenja mlazom mokrog

abraziva, tj. kombinacijom suhog abraziva i vode. Ovim postupkom se izbjegava štetan

utjecaj prašine na zdravlje rukovatelja, smanjuje se potrošnja abraziva i uklanjaju čestice

topljive u vodi. U vodu se dodaju inhibitori za sprječavanje korozije nakon čišćenja. Inhibitori

moraju biti kompatibilni s temeljnim premazom koji se nanosi na očišćenu površinu. Vrsta,

oblik i veličina abraziva opisani su u međunarodnim normama ISO 11124 – ISO 11127.

Često se za obradu površine koriste i rotacijski alati, kojima se obavlja brušenje i poliranje

površine. Sve glađa površina postiže se stupnjevitom obradom sa sve finijim zrncima

abraziva. Ukoliko je potrebno, obrada se nastavlja poliranjem površine, pri čemu se

primjenjuju finija zrnca s većim polumjerom zakrivljenosti na bridovima, ili rotacijski

kolutovi s pastama za poliranje. Kod ručnog skidanja hrđe primjenjuju se različite čelične

četke, strugala, čekić za skidanje hrđe, pištolj s iglom i sl. Ovakav način skidanja hrđe zbog

velike količine potrebnog rada je neekonomičan za čišćenje velikih površina, a također ne

daje visok stupanj čistoće, pa se primjenjuje samo lokalno te u slučaju malih korozijskih

opterećenja.

Kemijsko čišćenje i uklanjanje hrđe s metalne površine provodi se uranjanjem predmeta u

razrijeđenu sulfatnu ili kloridnu kiselinu uz dodatak inhibitora radi sprječavanja

nagrizanja slobodne metalne površine. Postupak je poznat pod nazivom kiselo

dekapiranje (nagrizanje). Ponekad se umjesto kiselog dekapiranja provodi lužnato

dekapiranje, uranjanjem u vruću 10-20%-tnu otopinu NaOH uz dodatak oksidansa,

reducensa ili liganada koji daju topljive komplekse. Za dekapiranje mogu poslužiti i paste

125

(kaše) koje se pripremaju od netopljivih praškova (npr. gline, infuzorijske zemlje i sl.) ili

od želatinoznih tvari tj. od tvari koje otapaju korozijske produkte. Nanose se pomoću četki

i nakon određenog vremena ispiru vodom uz eventualno četkanje.

U slučaju nedostatka kisika za obavljanje oštećenog oksidnog filma na metalu u agresivnoj

sredini, povećava se vjerojatnost stvaranja uvjeta za pojavu procesa korozije. Npr., nehrđajuči

čelici stvaraju sloj oksida na površini čime postaju otporni prema koroziji.

Termičko čišćenje provodi se oksiacetilenskim plamenom, pri čemu, zbog različitog

toplinskog koeficijenta rastezanja metala i oksida slabi njihova međusobna veza, pa se

nastali korozijski produkti mogu lako ukloniti naknadnim mehaničkim čišćenjem. Ova se

metoda često koristi za uklanjanje starih zaštitnih prevlaka i premaza.

Nakon čišćenja potrebno je ustanoviti da li je postignuta odgovarajuća čistoća površine.

Kontrola se najčešće provodi uspoređivanjem površine s referentnim fotografijama.

Najpoznatiji način utvrđivanja stupnja očišćenosti površine je prema normi ISO – SIS 8501–

1. Ova ISO norma također sadrži niz fotografija čeličnih površina očišćenih i s plamenom.

Predobradba čeličnog substrata. U cilju zaštite važno je dobro poznavati karakteristike

čeličnog substrata (uobičajeni naziv: crna metalurgija, cm, za brodograđevne limove i profile)

i definirati nužne stupnjeve obradbe i premazni sustav, u skladu s propisanom procedurom.

U referentne karakteristike površine spada:

- stupanj okujine i hrđe,

- stupanj onečišćenja kemijskim spojevima iz zraka ili vode (sumporni dioksid,

klorid i drugi spojevi),

- profil hrapavosti površine što utječe na potrošak boje (AHR), te 'sidrenje

premaza' (anchor pattern).

Nekoliko nacionalnih normi propisuju kriterij za obradbu površine:

- švedski standard SIS 055900, danas u potpunosti preslikan kao

ISO 8501-1:1988, u tekstualnom (opisnom) i slikovnom dijelu; ISO 8504-1992

- britanski standard BS 4232,

- američki standard SSPC,

- japanski standard JSRA SPSS 1975 proširio je SIS 055900 na površine zaštićene

radioničkim temeljnim premazom za kvalitete pripreme vara i termičkih

oštećenja.

126

Iako navedeni standardi tretiraju različito isti problem analogna im je specifikacija završnih

rezultata. Standardi se zapravo referiraju jedni na druge, i međusobno kompariraju.

Primjerice, švedski standard daje slikovni prikaz određenih stupnjeva čišćenja, a druga dva su

deskriptivni, jer opisuju postupke, opremu i materijal potrebne za postizanje specificiranog

finiša. Prema IVA (kratica za diferencirani sistem za određivanje različitih stupnjeva čistoće

čeličnih površina nakon pripreme površine) poredani su usporedbeni stupnjevi površinske

zaštite:

IVA SSPC ASTM

C St 3 SP 3 Čišćenje motornim alatom

A, B, C Sa 2 SP 6 Komercijalno pjeskarenje 3-kvaliteta

A, B, C Sa 2½ SP 10 Pjeskarenje do skoro bijelog 2-kvaliteta

A, B, C Sa 3 SP 5 Pjeskarenje do bijelog metala 1-kvaliteta

ISO 8501-1:1988, kao i švedski standard, referira stanje prije čišćenja te se, prema tome,

stupnjuje završni rezultat:

A - novovaljani čelik: površina čelika je počela korodirati dok se okujina počela

odvajati;

B - čelik nakon 2-3 mjeseca izlaganja: površina je počela korodirati, a okujina se

odvajati;

C - čelik nakon jedne godine izlaganja: otpala okujina s jače ili slabije izraženom

korodiranom površinom; vidljiv je početak dubinske korozije;

D - čelik nakon 3 godine izlaganja: okujina je otpala, a površina korodirala; vidljiva je

znatna dubinska korozija.

Definicije stanja površine triju glavnih standarda:

- Bijeli metal (Sa3) - podpuno odstranjenje sve vidljive hrđe, okujine, premaza i strane

tvari. U praksi se rabi samo za rijetke pozicije.

- Skoro bijeli metal (Sa 2½) - čišćenje pjeskarenjem do skoro bijelo–sive metalne površine

dok nije očišćeno najmanje 95% površine od vidljivih ostataka; okujina, korozija i ostali

kontaminanti bit će posve uklonjeni s mogućim obrisima u vidu mrlje, crte ili točke;

norma postaje referentnom jer je realni kompromis između standarda Bijeli metal Sa 3 i

standarda Komercijalno Sa 2.

Standard Sa 2½ je isključivo u uporabi u brodograđevnoj praksi.

127

- Komercijalno (Sa 2) - čišćenje pjeskarenjem dok najmanje 2/3 svakog elementa nije

oslobođeno vidljivih ostataka; skoro sva okujina, korozija i ostali kontaminanti bit će

odstranjeni. Standardi zaštite Sa 1 i Sa 2 ne koriste se u praksi.

Na fotografijama prikazana su četiri stupnja čišćenja površine substrata

U uporabi su i drugi standardi za pripremu površine:

- ASTM D610,

- ISO 4268 (Sadrži Ri skalu korozije),

- Europska skala stupnja korozije za antikorozivne premaze (European Scale of

Degree of Rusting for Anticorrosive Paints).

Potonja se vrlo često susreće u korelaciji pripreme površine i sustava zaštite (navedeni su

postotci korozije):

Tablica. Europska skala stupnja korozije za antikorozivne premaze Error: Reference source

not found

Re 1 Re 2 Re 3 Re 4 Re 5 Re 6 Re 7 Re 8 Re 9

0,05 % 0,5 % 1,0 % 3,0 8,0 15/20 % 40/50 % 75/85 % 95 %

Novim standardom ISO 8501-1:1988 tretira se navedena materija (amplituda profila RZ =

70μm prosječno, min. 50 μm, max. 100 μm). U nastavku je prikazana tablica oštećenja prema

ISO 4628/3-1982, te usporedba s Europskom skalom korozije:

128

Tablica. Tablica oštećenja prema ISO 4628/3-1982, te usporedba s Europskom skalom

korozije:

Stupanj % korozije na površini ISO skala korozije Europska skala korozije

Ri 0 0 Ri 0 Re 0

Ri 1 0,05 Ri 1 Re 1

Ri 2 0,5 Ri 2 Re 2

Ri 3 1 Ri 3 Re 3

Ri 4 8 Ri 4 Re 5

Ri 5 40/50 Ri 5 Re 7

Stupnjevi korozije i onečišćenja. Slijedeća tablica ilustrira deskriptivno i standardnim

oznakama različite načine čišćenja čelične podloge i njihovu međurelaciju. Za bolju

ilustraciju navedeni su razni mogući načini čišćenja i njihov odnos prema standardima:

Tablica. Oznaka norme i njihov odnos

Opis BS 4232;1967 SSPC SIS 055900-1988

Pjeskarenje do bijelog metala Prva kvaliteta SSPC-SP5 A,B,C,D do Sa 3

Pjeskarenje do skoro bijelog Druga kvaliteta SSPC-SP10 A,B,C,D do Sa 2½

'Komercijalno pjeskarenje' Treća kvaliteta SSPC-SP6 A,B,C,D do Sa 2

Struganje/pjeskarenje Izvan kvalitete SSPC-SP7 B,C,D do Sa 1

Pjeskarenje nakon atmosferskog utjecaja

Izvan kvalitete SSPC-9 B,C,D do Sa 2

Čišćenje pomoću alata na pogon Izvan kvalitete SSPC-SP3 B,C,D do St 2-3

Čišćenje novog čelika plamenom Izvan kvalitete SSPC-SP4 Nije predviđeno

Čišćenje ručnim alatima Izvan kvalitete SSPC-SP2 Nije predviđeno

Čišćenje otapalima Izvan kvalitete SSPC-SP1 Nije predviđeno

Očito je da samo tehnika pjeskarenja osigurava pouzdanu pripremu podloge. I tu se pruža niz

mogućnosti budući da stupnjevi čišćenja, premaz i refleksija površine uveliko ovise o vrsti

abraziva kao i o sastavu čelika. Kad se radi o pjeskarenju starog čelika važno je kvantificirati

oku nevidljive tragove nečistoća. Bitno je eliminirati sve kemijske kontaminante s čeličnog

substrata. Pri tome se tragovi ostataka mogu odrediti kvantitativno. Primjerice pri upotrebi

abraziva velikih promjera dna korodiranih rupa ne mogu se temeljito očistiti od sulfatnih soli,

a posebno.

129

Ostaci kristala soli nakon pranja VT pumpom Error: Reference source not found

Površina čelika nakon pjeskarenja ima potpuno promijenjeni profil, dok se nakon pjeskarenja

starog čelika slika još drastičnije mijenja. Postoje različiti stupnjevi hrapavosti, a svaki se

može izraziti prosječnom vrijednosti za visinu hrapavosti izraženu kao amplitudu između vrha

i dola vala. Kod novog čelika, gdje rupičaste korozije nema, visina amplitude je daleko manja

od veličine zrna abraziva. U nekim slučajevima doseže samo 1/10 promjera čestice. U praksi

se kao abraziv rabi čelična sačma te korund. Abrazivi od čelične sačme (u normalnoj

recirkulaciji), koji se koriste u automatskim pjeskarilicama, češće se primjenjuju od kvarcnog

pijeska iako je adhezijska moć kvarcnog pijeska zamjetno veća. To je osobito važno za

'sidrenje' premaza (anchor pattern). Iako klasifikacijska društva definiraju amplitudu

hrapavosti za cinkove primere do 50 mikrona već i manje hrapavosti (25-30 μm) pogodne su

za sidrenje cink-silikatnih premaza. Međutim za dobro sidrenje epoksi premaza traži se

hrapavost od 65-75 μm.

Za traženu kvalitetu obrađene površine substrata (Sa 2½), tj. do najviše 75 μm hrapavosti

(brijeg-dol), sastav radne mješavine čelične sačme mora se kretati u granicama: 40% (0,8

mm), 30% (0,6mm), 20% (0,4mm) i 10% (0,2mm). Pri upotrebi korunda, promjer zrna je u

granicama od 0,7-1,5 mm.

Tretiranje abrazivima čeličnog substrata ima dvojaki učinak:

- smanjenje opće hrapavosti unutar 1000 μm (unutar redovitog održavanja trupa tijekom

dokiranja za čitavo vrijeme eksploatacije broda),

130

- ispunjen je preduvjet za primjenu novih sustava premaza na bazi polimera vinila, vinil-

katrana, kloriranih kaučuka, epoksida, katran-epoksida, cinkovih epoksida, cinkovih

silikata.

Oplakana površina osobito u području pojasa gaza, bez AC premaza, uslijed mehaničkih

oštećenja, trenutno su izvrgnuta koroziji.

Mehaničko oštećenje premaza ogolilo je

čelični substrat; rezultat: jaka rupičasta

korozija

Vrlo često loše izvedeni lokalni, ograničeni zahvati pjeskarenja na oštećenim mjestima mogu

pospješiti rupičastu koroziju pod rubovima staroga premaza.

Uslijed lošeg pjeskarenja mjesta ispod

rubova premaza odmah generiraju

koroziju. 

Nakon desetak godina eksploatacije broda za deterioriranu strukturu brodske oplate najbolje

je rješenje cjelovito pjeskarenje.

Pjeskarenje podvodnog dijela broda

131

Ovakav radikalan postupak ima najjače opravdanje u općem snižavanju hrapavosti substrata,

jer će se u protivnom, lokalnim pjeskarenjem i stalnim popravcima (touch up) uz

nagomilavanje slojeva premaza sukcesivnim dokiranjima tijekom vijeka broda, nejednolika

hrapavost broda progresivno povećavati, sukladno tome rast će i otpor broda. Međutim, zbog

imanentnog nepovratnog procesa deterioracije strukture čeličnog lima ni potpuno pjeskarenje

brodske oplate neće dostići vrijednost izvorne hrapavosti.

Nanošenje organskih premaza

Organski premazi nanose se na pomno očišćene i pripremljene površine. Da bi zaštitili neku

površinu od korozije trebati će je premazati zaštitnim premazom nekoliko puta. Vrsta

premaza nam ovisi o podlozi i financijama, a vrsta premaza nam određuje način nanošenja

i broj premaza. Kod današnjih uvjeta poslovanja izbor zaštitnog premaza svodi se na

kompromis između cijene i svojstava premaza. Nanošenje premaza je opisano u uputama

proizvođača i o tome će ovisiti debljina i izgled premaza.

Premazivanje kistom i četkom je najrašireniji i najjednostavniji oblik nanošenja premaza.

On se primjenjuje kod manjih površina jer je vrlo skup, zbog velikog utroška zaštitnog

premaza i malog učina radnika koji provodi bojanje. Prednost ovog načina je da se četkom

popune neravnine i premaz se utrlja u površinu.

Nanošenje valjcima može biti ručno i strojno. Može se rabiti samo na ravnim površinama,

te nema širu primjenu osim u industriji ambalaže. Učin rada ovim načinom je veći nego

prethodnim načinom, ali lošiji nego svi ostali.

Prskanje pištoljima na zrak je industrijski način nanošenja premaza koji se danas vrlo

mnogo uporabljuje. Prskanje se obavlja pomoću komprimiranog zraka, pod tlakom od 1-8

bara, sa sapnicom pištolja na udaljenostima do 0,5 m. Prskanje može biti strojno ili ručno,

a oba imaju vrlo velik učin rada, koji ovisi o veličini sapnice i količini zraka na

raspolaganju. Ručno prskanje je prskanje sa prenosivim pištoljima koji mogu imati

spremnik boje na sebi (manji pištolji) ili su sa većim spremnikom boje povezani

fleksibilnim crijevom. Automatsko prskanje je prskanje sa fiksnim pištoljima gdje

predmeti prolaze obješeni ja pokretnoj traci. Premaz se nanosi serijski, spremnik je vrlo

često jedan za više pištolja. Problem ovog načina nanošenja premaza je u gubitku boje,

nejednakom raspršivanju i nejednoličnoj debljini prevlake. Gubitak boje je naročito

132

izražen, pa može iznositi i do 75 %. Ovaj način je raširen u brodogradnji, te tu moramo

naglasiti zabranu bojanja kada puše vjetar da bi se smanjio gubitak boje i očuvao okoliš.

Vruće prskanje koristi dobre osobine prskanja i zagrijavanja premaza. Kako premazi na

povišenoj temperaturi imaju znatno manji viskozitet, vruće prskanje se provodi pri

temperaturama od 55 – 70 C. Tada se može upotrebljavati premaz sa manje otapala,

samim time i jeftiniji, čime se povećava debljina sloja, a smanjuje broj premaza.

Elektrostatsko štrcanje je postupak koji kombinira prskanje bojom sa Coulombovim

efektom. Radi se u zatvorenim prostorima gdje se na predmete koji vise na pokretnoj traci

narine vrlo visok napon (oko 100 000 V) istosmjerne struje, a drugi pol nabija kapi pri

prskanju preko centrifugalnog disk raspršivača. Kapljice bivaju privučene suprotnim

polom i to smanjuje potrošnju premaza do 50 %. Kvalitet ovih premaza je vrlo dobar, film

je jednoličan, cijeli postupak je automatiziran. Mane ovog načina su rizici od zapaljenja

kada se radi sa visokozapaljivim otapalima i cijena uređaja koji mora imati posebne

sigurnosne uređaje.

Umakanje je bojanje koje se vrši kod manjih dijelova uglavnom u serijskoj ili tračnoj

proizvodnji. Vrši se strojno, mada može biti i ručno, što je njegova prednost, jer je učin

rada vrlo velik. Mana ovog načina nanošenja premaza je da su potrebne kade za umakanje

i podizanje predmeta, te se time limitira veličina predmeta koji se mogu bojati na ovaj

način. Tokom nanošenja boje umakanjem troši se više razrjeđivača nego kod

premazivanja, a postoji opasnost od nejednoličnog nanošenja i curenja premaza.

Prelijevanje bojom je postupak koji se provodi u zatvorenim prostorijama gdje se

površina metala prelijeva tekućim premazom. Po završetku prelijevanja površina se

obrađuje u atmosferi koja mora biti zasićena razrjeđivačem.Prednosti ovog načina

nanošenja su vrlo mali gubici, dobra i jednolična prevlaka, a nedostaci su zahtjevni lakovi

i razrjeđivači i posebni sigurnosni zahtjevi.

Primjena organskih premaza

Boje i lakovi se primjenjuju shodno uputama proizvođača, na površinu koja treba biti

pripremljena za nanošenje premaza. Temperatura na kojoj se vrši nanošenje premaza je

vrlo važna jer premazi u većini slučajeva ne podnose dobro niske ni visoke temperature.

Moramo voditi računa i o atmosferskoj vlazi, te o kiši, jer oboje mogu imati loše utjecaje

na ponašanje premaza i njegovu trajnost. Premazna sredstva treba ispravno skladištiti na

temperaturi od 0 ºC do 30 ºC. Prvi temeljni premaz potrebno je nanijeti odmah nakon

pripreme površine, po mogućnosti još istog dana kad je priprema provedena.

133

Nanošenje premaznih sredstava na podloge redovito se obavlja višeslojno uz potpuno ili

djelomično sušenje prethodnog sloja, a ponekad i uz njegovu mehaničku obradu. Potrebno

je pridržavati se minimalnih i maksimalnih vremena međusušenja da ne bi došlo do

zadržavanja otapala, odvajanja slojeva, smanjenja postojanosti i sličnih pojava. Veziva

slojeva koji se dodiruju moraju biti istovrsna ili kompatibilna tj. međusobno podnošljiva, a

također je nužna i kompatibilnost između podloge i temeljnog premaza.

Prije nanošenja premaza potrebno je upoznati se s premaznim sredstvom koje će se

nanositi. To znači dobro proučiti sve upute i upozorenja koja se nalaze na poleđini

ambalaže premaza. Osnovna svojstva koja se obično navode u uputama proizvođača su:

vrsta polimerne osnove, vrsta pigmenta, volumni ili maseni udio krutih čestica, gustoća u

isporučenom stanju, viskozitet, pokrivna moć, tipična debljina mokrog i suhog sloja,

količina hlapljive komponente, brzina sušenja, boja, stupanj sjaja, trajnost, uvjeti

skladištenja i dr. Često se u tim uputama navodi i svojstvo tiksotropnosti. To je reološko

svojstvo ili svojstvo tečenja premaza. Kod tiksotropnih premaza se prilikom miješanja

značajno snizuje viskoznost, koja po prestanku miješanja eksponencijalno raste. Zbog toga

se mijenja i ponašanje premaza prilikom nanošenja na vertikalnu površinu. Prednosti

tiksotropnih premaza su sljedeće: nema gubitaka materijala uslijed kapanja, bolje je

prianjanje, postoji mogućnost uzimanja veće količine boje na četku, nanošenje debljih

slojeva bez curenja te postizanje istog stupnja zaštite s manjim brojem slojeva u kraćem

vremenu i s manjim troškovima. Prije samog nanošenja premazno sredstvo je potrebno

dobro promiješati. Ukoliko se radi o jednokomponentnim premazima, oni se isporučuju

već spremni za nanošenje kistom, valjkom ili raspršivačem. Ako se radi o

dvokomponentnom premazu, u staklenu posudu je potrebno zamiješati komponente u

odgovarajućem omjeru. Poželjno je da mješavina odstoji desetak minuta prije uporabe.

Ispitivanje prevlaka

Posebno valja obraditi područje ispitivanja prevlaka. Vrlo je važna kontrola izgleda prevlaka,

često uz pomoć povećala, jer uočeni nedostaci redovito ukazuju na pogreške u tehnologiji i na

mogućnost njihova ispravljanja.

Vizuelna opažanja su najosnovnije metode ispitivanja korozije. Saznaje se kakvog su oblika,

sastava i količine nastali korozijski produkti, kao i stanje metalne površine. Korozijski

produkti mogu stvoriti čvrste slojeve ili rahle, napucale, higroskopne itd. Može se ustanoviti

134

da li je korozija jednolika i ravnomjerna, točkasta ili piting tipa. Ocjena koja se pritom može

dati je ova:

bez tragova korozije;

slabi znakovi korozije, slabo napadnuta površina, tanki slojevi korozijskih produkata;

slaba korozija, tanki slojevi preko veće površine i u međuprostorima ili udaljena slabo

nagrizena mjesta;

srednja korozija, jasno uočljivi slojevi i lako primjetljiva nagrizena mjesta;

jaka korozija, potpuno korodirana površina s debljim slojem korozijskih produkata.

Opis stanja utvrđenog vizualnim pregledom površine sadrži, u pravilu, što više brojčanih

pokazatelja i fotografsku dokumentaciju (kadgod je moguće, u boji). Posebnu pozornost valja

obratiti na vizualnu kontrolu na mjestima, gdje su nedostaci češći. Takva su mjesta bridovi i

površine uz njih, zavari i obližnje zone toplinskih nijansi, preklopi limova, procijepi između

dosjednih ploha i sl. Galvanske su prevlake, npr. uz rubove često "spaljene" zbog prevelike

lokalne gustoće struje, tj. površina je tamnija a izlučuju se i bradavice i ljuskice te spužvaste

ili praskaste nakupine. Neobične nijanse galvanskih prevlaka obično ukazuju na onečišćenje

kupelji stranim metalima, mrlje na pogreške pri predobradi, ispiranju ili sušenju, hrapavost

prevlaka na zamućenost kupelji, raspucanost i udubine (galvanski pitting) na prevelike

koncentracije dodataka za sjaj itd. Previše razrjeđivača uzrokuje tragove cijeđenja kapi (tzv.

curkove), vodikova bolest čelika zbog neispravnog dekapiranja izaziva "riblje ljuske" na

emajlu i sl.

Pri kontroli izgleda mogu se kao brojčani pokazatelji kakvoće prevlake odrediti učestalost

(gustoća) pogrešaka, kao što su mrlje, udubine, izbočine, šupljine i raspukline, po jedinici

površine i udio površine zahvaćen tim nedostacima. Od koristi mogu biti i podaci o duljini i

obliku raspuklina te o dimenzijama pogreške.

Pri kontroli prevlaka najvažnije je mjerenje njihove debljine. Pretanke prevlake nisu

trajne, a predebele prevlake su skupe i često slabo prianjaju na podlogu zbog unutarnjih

napetosti.

Za mjerenje debljine prevlaka služe:

nerazorne i

razorne metode.

Nekima se od njih određuje prosječna debljina na stanovitoj većoj površini, a drugima lokalna

debljina na odabranom mjestu. U tehnici se najšire primjenjuju nerazorni postupci za

135

ispitivanje lokalne debljine u nekoliko mjernih područja između 0,l mm i 10 mm. Oni se

temelje na razlikama fizikalnih svojstava prevlaka i podloga, a dijele se na:

magnetske metode,

metodu vrtložnih struja,

metodu povratne disperzije β-zraka,

metodu rendgenske fluorescencije,

kapacitivnu metodu,

optičke metode,

metodu povećanja dimenzija, prirasta mase i druge.

136

4.3 Zaštita materijala odstranjivanjem i spriječavanjem djelovanja agresivnih medija

Materijal se može zaštititi od korozije ako se odstrani i spriječi ili smanji djelovanje

agresivnih medija. Za tu svrhu se primjenjuju razni postupci:

a. Dodavanje inhibitora

b. Smanjivanje djelovanja plinovitih medija - odstranjivanje vlage iz okoline

c. Smanjivanje djelovanja tekućih medija

a. Inhibiranje korozije

Inhibitori su tvari koje već u vrlo maloj količini smanjuju brzinu korozije metala ako se

dodaju u tekući medij. Njihova primjena predstavlja i najvažniju metodu smanjenja

agresivnosti tekućih medija. Dijele se na fizikalne (koloidne) i kemijske inhibitore.

Fizikalni (koloidni) inhibitori blokiraju istaknuta mjesta na površini metala, a da ne izazivaju

na njoj nikakve promjene. Apsorbiraju se na metalnoj površini, u vodi se ne otapaju potpuno,

nego kao čestice približnog promjera 0,001 – 01 .

Kemijski inhibitori se dijele prema Fisheru una četiri vrste:

Pasivizatori se nazivaju i anodni inhibitori, jer pojedini anorganski anioni nitrita, kromata i sl.

djeluju inhibirajuće. Ovi inhibitori stvaraju na metalnoj površini vrlo tanak zaštitni sloj koji

spriječava koroziju.

Inhibitori koji stvaraju zaštitni sloj ili katodni inhibitori mogu biti fosfati, arsenati.,

molibdati, kalcijev karbonat i kalcijen sulfat. Na metalnoj površini stvaraju deblje zaštitne

slojeve, koji su u početku u obliku voluminoznog taloga, a kasnije prelaze u nepravilne

slojeve.

Elektrokemijski inhibitori se rijetko primjenjuju. U ovu grupu spadaju živa, arsen i antimon,

na kojima se može izlučiti vodik tek s relativno visokim prenaponom.

Destimulatori su takvi inhibitori koji uklanjaju iz agresivnog medija tvari koje ubrzavaju

koroziju. U početku nastupa indukcioni period (od vremena O-t1) a zatim se korozija

nesmetano odvija. Isprekidana crta prikazuje brzinu otapanja metala ako je elektrolitu dodan

odgovarajući inhibitor. Indukcijski poeriod u ovom slučaju je duži, dok se otapanje odvija

minimalnom brzinom.

137

Inhibitori se mogu podjeliti i na:

organske i anorganske,

topive i netopive,

alkalne i neutralne,

anodne i katodne inhibitore, itd.

Po načinu djelovanja, klasificiraju se na anodne i katodne inhibitore u ovisnosti dali koče

anodnu ili katodnu reakciju. Supstanciju koje su alkalne u vodenim otopinama inhibiraju

(spriječavaju) koroziju tako što ispravljaju greške u oksidnom filmu čelika. To su hidroksidi,

silikati, borati ili jednostavni fosfati alkalijskih metala. Kako se te greške podudaraju s

anodama na povšini čelika, nazivaju se anodni inhibitori. Na slici je prikazano djelovanje

anodnog i katodnog inhibitora S povećanjem sadržaja kisika u elektrolitu raste intenzitet

procesa korozije čelika i ljevova na bazi Fe. Do tog povećanja sadržaja kisika može doći

premještanjem elektrode bliže vodenoj liniji (npr. za vrijeme oseke), povećanjem parcijalnog

tlaka kisika i mješanjem otopine tako da se dodatni kisik do metala dopreme konvencijom.

Međutim intenzivnijom dobavom kisika u neutralnim otopinama može se korozija usporiti

postignutim višim tlakom ili brzom reakcijom elektrode. Greške u oksidnom filmu tada se

ispostavlja djelovanjem kisika u obliku anodnog inhibitora.

138

Utjecaj koncentracije inhibitora na brzinu korozije. Da bi inhibitor bio djelotvoran mora

biti na površini koja korodira prisutan u odgovarajućoj količini. Korozija se spriječava ili

smanjuje ako se doda inhibitor u dovoljnoj količini. i to na početku procesa više, a kasnije

manje, jer je već stvorio zaštitni film.

Utjecaj temperature na djelovanje inhibitora. Općenito vrijedi da brzina korozije raste s

povišenje temperature ukoliko se odvija uz razvijanje vodika. Korozija se naročiti ubrza kada

dođe do ključanja agresivnog medija, jer mjehuriči plinske faze povlače sa sobom vodik iz

otopine.

Inhibitori korozije u vodi i vodenim otopinama. Primjenjuju se kemijski (anodni i

anorganski inhibitori, pasivizatori i fizikalni (organski) inhibitori. U prvu grupu spadaju

nitriti, kromati, bikromati, fosfati, silikati. U drugu grupu spadaju natrijev benzonat, soli

salicilne kiseline itd. Nitriti se najčešće upotrebljavaju za zaštitu čelika, mjedi i kositra.

Kromati i bikromati su najstarije poznati inhibitori za željezo, olovo i cink. Za potpunu

inhibiciju korozije željeza u vodi potrebno je 1 g/l K 2Cr 2O7. Fosfati djeluju zaštitno već u

malim količinama, a smatra se da je dovoljno 2 – 4 mg/l fosfata da se spriječi korozija željeza

u vodi i vodenim otopinama.

Inhibitori korozije u kiselinama. Upoznavanje korozivnog djelovanja omogućuje upotrebu

raznih inhibitora, koji su specifični za pojedine kiseline. Iz slike je vidljivo da je korozije

139

željeza u solnoj kiselini brža nego u sumpornoj, što se tumači tako da ioni klora imaju veću

sposobnost ulaženja u zaštitni sloj u željezu.

Osim vrste kiseline, na koroziju željeza utječe i sadržaj ugljika, a brzina korozije je veća što je

viši sadržaj ugljika. Iz slike je vidljivo da korozija u početku raste brzo, a zatim kod viših

koncentracija pada. Ovo pasiviuirajuće djelovanje koristi se za transport H2SO4 u željeznim

posudama.

Primjena inhibitora je vrlo rasprostranjena i sve se više koristi npr. pri kiselinskom nagrizanju

metala, u sustavima s tekućom vodom, za mokro konzerviranje kotla, u slanim otopinama, u

rafinerijama nafte, kod obrade metala skidanjem strugotine, bušenjem i rezanjem.

b. Smanjenje djelovanja plinovitih medija - odstranjivanje vlage iz okoline

Ambalažiranje. Ambalažiranjem metalnih predmeta smanjuje se agresivno djelovanje

atmosfere, koja sadrži uglavnom kisik i vodu, odnosno vlagu. Vrši se pri skladištenju i

140

transportu bez obzira na to jesu li predmeti prethodno zaštićeni bilo kojom prevlakom ili su

nezaštićeni. Prije ambalažiranja predmeti se moraju konzervirati pogodnim privremenim

zaštitnim sredstvom. Ambalaža se dijeli u prodajnu i transportnu, a služi za omatanje

privremeno zaštićenih metalnih predmeta. Prodajna ambalaža upotrebljava se za sitnu

metalnu robu masovne proizvodnje, a sastoji se od kartonskih kutija, vrećica za papir, limenki

i sl. Transportna ambalaža služi za kontinentalni ili prekomorski prijevoz, a uglavnom se

upotrebljavaju drveni sanduci i oplate koje ne zaštićuju samo od atmosferske korozije, već i

od oštećenja. Vrsta ambalaže. Najjednostavnija ambalaža su nepropusni omoti koji

ograničavaju agresivno djelovanje atmosfere samo na mali prostor, koji se nalazi između

omota i predmeta. Kao zaštitni omoti koriste se impregnirani papiri, platna, folije plastičnih

masa, metalne folije i sl. Zaštitni papiri dobiju se impregniranjem pomoću ulja, masti,

parafina, voskova, bitumena i sintetskih smola. Kao zaštitni omoti iz plastičnih masa

upotrebljavaju se razne folije iz polivinil-klorida, polietilena, najlona, celofana i sl. Polivinil –

kloridne folije debelu su više od 0,3 mm. Prije prematanja predmete je potrebno temeljito

preivremeno zaštiti, jer ove folije nisu potpuno nepropusne na vodu i paru. Znatno bolju

zaštitu daju polietilenske folije debele 0,1 – 0,3 mm, jer su potpuno nepropusne na vodu i

vodenu paru, te su stabilnije prema kiselinama i lužinama, izdrže nisku i relativno visoku

temperaturu (do 90 C). Sastavljeju se ljepljenjem ili varenjem putem termičkih impulsa.

Nisu prikladne u dodiru sa sredstvima za privremenu zaštitu na bazi mineralnih ulja jer se

polako razaraju. Aluminijske folije debljine 0,08 – 0,1 mm je potpunp nepropusna na vodu i

vlagu, a uz to štiti čelik jer je prema njemu anodičan. Drugi zaštitni omoti dobiju se raznim

postupcima, a primjenjuju se radi sigurne zaštite od vlage i vode. Takav jedan postupak zove

se kokuniziranje. Obično se veliki predmeti i čitavi strojevi oblože ljepljivim trakama od

staklene tkanine, a zatim se na dobivenu na dobivenu smjesu štrca smjesa PVC i polivinil-

acetata, koji su otopljeni u hlapljivom otapalu. Nakon isparenja otapala preostaju zaštitni

slojevi. Vlaga se odstranjuje tako da se ostavi otvor u koji se stavi sredstvo za sušenje zraka i

indikator vlažnosti. Ovakav postupak je skup i primjenjuje se samo za dugotrajnu zaštitu.

Zaštita skupih i preciznih predmeta postiže se upotrebom hermetički zatvorene vanjske

transportne ambalaže, kao što su zavarene ili zalemljene metalne posude, drveni sanduci

obloženi izvana limom i sl. Još veća sigurnost se postiže istjerivanjem zraka inertnim plinom.

Odstranjivanje vlage iz ambalaže. Atmosfera unutar ambalaže suši se pomoću desikanta ili

inhibitora u parnoj fazi. Desikanti su higroskopne tvari koje navlače vlagu. Najviše

upotrebljava silikagel, koji predstavlja specijalni silicijev dioksid spužvaste strukture kojemu

141

se dodaje indikator vlažnosti pomoću kojega se ustanovljuje je li suh ili vlažan. Za to služe

kobaltne soli koje daju suhom silikagelu plavu boju,a vlažnom smeđe-ljubičastu. Vlažni

silikagel se može regenerirati zagrijavanjem na 150C. Inhibitori u parnoj fazi su organski

spojevi koji su na sobnoj temperaturi u krutom stanju, ali zbog visoke tenzije para sublimiraju

tako da njihove pare smanjuju agresivnost atmosfere. Najvažniji inhibitor u parnoj fazi je di-

ciklo-heksil-amonijev nitrat, a radi na principu da se pare apsorbiraju na statičko i površini

vlažnog predmeta i pri tome se raspadnu oslobađajući dušičnu kiselinu, koja na pojedine

metale djeluje pasivizirajuće. Na taj način zaštićuje se čelik, nikal, krom, kobalt, čisti

aluminij.

Odstranjivanje vlage iz plinova i šupljih konstrukcija. Agresivnost plinovitih medija ne

smanjuje se samo pri pakiranju, odstranjivanjem vlage, odnosno sušenjem, već se može

primjeniti i u drugim slučajevima, kao što je sušenje plinova i pri skladištenju šupljih

metalnih konstrukcija. Odstranjivanje vlage (dehumidifikacija) može biti statičko i

dinamičko. Statičko se sastoji u tome da se desikant stavi u šupljine metalnih konstrukcija, a

zatim s izvrši hermetičko zatvaranje. Pri dinamičkom postupku, plin ili zrak koji se mora

osušiti cirkulira kroz sloj desikanta (silikagel). U praksi se provodi sušenje komprimiranog

zraka, a u kemijskoj industriji i drugih plinova ,a za tu svrhu se koriste desikanti ili se vrši

duboko hlađenje.

Ventilacija i klimatizacija prostorija. Ventilacija se provodi u radnim i skladišnim

prostorijama da se odstrane vlaga i drugi agresivni plinovi koji nastaju za vrijeme tehnološkog

procesa u metalnoj industriji pri dekapiranju metala, galvanizaciji i sl. Ventilacijskim

uređajima izbacuje se agresivna atmosfera uz eventualno prethodno pranje, odnosno

odstranjivanje para, plinova, prašine da bi se spriječilo zagađivanje okoline. Klimatizacijski

uređaji se upotrebljavaju u slučaju kada su određeni uvjeti atmosfere. Kondicirani zrak ima

konstantnu temperaturu i vlažnost, što se postiže tzv. klima komorama koje su preko

ventilatora i kanala spojene s prostorijama. Vanjski zrak, koji se obično mješa s dijelom

povratnog unutarnjeg zraka, najprije se filtrira da se odstrane prašina, dim, magla, koji mogu

djelovati agresivno. Filtriranje zraka se vrši pomoću zračnih metalnih filtera namočenih u

repično ulje, ili elektrostatskim filterima koji odstranjuju prašinu i kapljice djelovanje

visokonaponskog polja istosmjerne struje, napona do 100 kV, tako da se nabiju pa ih privlači

suprotno nabijeni pol uređaja. Filtrirani zrak se hladi da se vodena para kondenzira, a onda se

zagrijava na određenu temperaturu i eventualno navlažuje da se postigne bolja relativna

142

vlažnost. Zatim se ubacuje kroz kanale u prostorije iz kojih se usisava pomoću usisnog

ventilatora, izbacuje vani potpuno ili djelomično ako se mješa sa svježim zrakom.

Klimatizacija prostorija ne vrši se samo zbog spriječavanja korozije već i zbog potrebe

tehnološkog procesa i higijensko-tehničkih razloga.

Primjena inertne atmosfere. Primjena inertne atmosfere i vakuuma prijeko je potrebna u

metalurgiji. Za spriječavanje utjecaja kisika primjenjuje se atmosfera dušika i vodika ili

smjesa dobivena raspadom amonijaka. Može se upotrijebiti i redukciona atmosfera, koja se

dobije djelomičnim izgaranjem koksa (ugljični monoksid). Od plinova se primjenjuju argoni i

helij koji daju potpuno inertnu atmosferu.

c. Smanjivanje djelovanja tekućih medija

Uklanjanje agresivnih tvari. Metoda neutralizacije se primjenjuje kada treba odstraniti

kisele otopine lužnatim supstancama, a obično se vrši dodatkom natrijeve lužine (NaOH) ,

tako da se dobije otopina sa vrijednošću pH 9 i više. U takvom mediju korodira neznatno čak i

ugljični čelik u prisutnosti kisika. Umjesto NaOH za neutralizaciju se upotrebljeva vapno,

koje je jeftinije. Metoda neutralizacije primjenjuje se u uređajima za grijanje toplom vodom, u

rashladnim uređajima za hlađenje vodom ili za duboko hlađenje otopinom natrijevog ili

kalcijevog klorida ( rasolina ) i sl. Neutralizacija se primjenjuje u uređajima za pripremu

napojne vode za kotlovska postrojenja, gdje se osim soli odstranjuje otopljeni slobodni

ugljični dioksid i kisik koji djeluju agresivno. Utvrđeno je da je korozija čelika najmanja u

vreloj vodi pod pritiskom kod pH= 1. U rafinerijama nafte vrši se neutralizacija natrijevom

lužinom ili dodavanjem plinovitog amonijaka da bi se spriječilo agresivno djelovanje

naftenskih kiselina, solne kiseline, koja nastaje iz slane vode emulgirane sa sirovom naftom i

sumporne kiseline kojom se nafta, odnosno njeni derivati rafiniraju. Neutralizacija se vrši pri

odmašćivanju metala i u kemijskim čistionicama kada se primjenjuje trikloretilen i

perkloretilen. Ova se otapala raspadaju u prisutnosti vode, svjetla i povišene temperature tako

da oslobađaju HCl. Zato se moraju sušiti i neutralizirati, a zatim predestilirati.

Metoda uklanjanja kisika primjenjuje se kod agresivnih prirodnih voda, fizikalnim ili

kemijskim postupkom ili kombinacijom obaju. Odstranjivanje kisika fizikalnim postupkom

(dearacijom) vrši se uz sniženi tlak i povišenu temperaturu u aparatima u kojima voda ima

veliku površinu. Za male niskotlačne kotlove upotrebljavaju se jednostavni grijači s oduškom,

143

koji se izvode kaskadno s plitkim tavama, a zagrijavaju se direktnom parom. Veliki

visokotlačni kotlovi imaju kaskadne deareatore koji rade s hladnom vodom uz visoki vakuum,

koji stvara vakuum pumpa. Sadržaj kisika u prirodnim vodama je različit i iznosi do 5 mg/l, a

nastoji se smanjiti ispod 0,3 mg/l. Kod visokotlačnih kotlova sadržaj kisika ne smije prijeći

0,005 mg/l. Uklanjanje kisika kemijskim postupkom zove se deaktivacija, a vrši se pomoću

reduktora kao što su čelik, ferosulfat, natrijev sulfit i hidrazin. Deaktivacija vode čelikom vrši

se tako da se voda od 70 C provodi preko perforiranog čeličnog lima. Kontakt vode s čelikom

traje 30 minuta, a za to vrijeme se kisik utrošina stvaranje korozijskih produkata čelika, nakon

čega se voda filtriranjem oslobađa hrđe Najsuvremeniji i najbolji deaktivator je hidrazin, koji

se najviše i primjenjuje. S kisikom se veže prema jednadžbi:

N2H 4 + O2 = 2H2O + N2

Iz reakcije hidrazina s kisikom nastaje voda i dušik, pa zato hidrazin najuspješnije odstranjuje

kisik iz vode i to pri temperaturi 80C. Hidrazin ne veže samo kisik, već djeluje i kao inhibitor

pa štiti materijal od korozije. Naime, hidrazin ima vrelište iznad vrelišta vode, pa se skuplja u

parnoj zoni kotla koja je inače izvrgnuta koroziji i djeluje u prijelaznom dijelu kotla alkalično,

a da ne uzrokuje štetno gomilanje alkalija. Hidrazin se primjejuje u niskotlačnim, srednje i

visokotlačnim postrojenjima, u cjevovodima pare i kondenzata, u dalekovodnim toplovodima,

u cirkulacionim toplovodima i rashladnim sistemima. Kako je čisti hidrazin lako zapaljiv, u

trgovine dolazi razrijeđen kao hidrazinhidrat (N2H4*H2O) u različitim koncentracijama.

Hidrazinhidrat se može dodavati na svakom mjestu kružnog toka vode i pare, a zbog svog

inhibitorskog djelovanja služi i za mokro konzerviranje kotlova i vodovodnih sistema koji se

nalaze izvan pogona. Mokro konzerviranje se vrši tako da se kotao, pregrijač, odnosno

cjevovodni sistem napune slatkom vodom koja sadrži hidrazin, a količina dodatka hidrazina

ovisi o vremenu konzervacije.

144

V. PROBLEMI NA BRODOVIMA UZROKOVANI KOROZIJOM

Iako je korozija prvenstveno ekonomski problem njen utjecaj odražava se i na sigurnost i

pouzdanost sustava na kojima bi zbog korozije mogle nastati katastrofalne posljedice. Iz ovog

razloga klasifikacijska društva posvećuju veliku pažnju održavanju svih brodskih dijelova, a

posebno brodskog trupa.

Morski zrak je stalno zasićen solju tako da se i na metalnim površinama, iznad razine mora,

javlja stalna kondenzacija. Osim toga i djelovanjem vjetra na svim izloženim površinama

taloži se morska sol. Na taj način, uz obilne količine kisika i visoke prosječne temperature,

ispunjeni su svi uvjeti za nastajanje korozivne atmosfere. Čelik je zahvaljujući izvanrednom

svojstvu čvrstoće, dominantni konstrukcijski materijal za gradnju brodova. To je metal

heterogenog sastava koji u svojim mikroskopskim česticama utjecajem vode (vlage) i kisika

iz zraka, generira galvanski članak. Već i najmanja razlika potencijala pokreće

elektrokemijsku reakciju. Dodatno se elektrokemijski proces korozije snažno pooštrava u

području pojasa gaza zbog jake turbulencije mora (plovidbom u balastu) i nadvođa u

ekstremnim uvjetima izmjeničnog vlaženja i sušenja, jakog vjetra, visoko zasićene aerirane

atmosfere morske soli i snažnog katalitičkog ultravioletnog efekta. Uporaba nehrđajućih

čelika je optimalno rješenje. Budući da je nehrđajućem čeliku glavni nedostatak visoka cijena,

koristi se samo na najizloženijim dijelovima (vanjski cjevovodi i vitalni dijelovi opreme na

brodovima i offshore konstrukcijama). Privremeno kompromisno jeftinije rješenje je

oblaganje standardnih brodskih ugljičnih čelika nehrđajućim oblogama (cladded steel). Ipak,

standardni brodograđevni čelik, i čelik povišene čvrstoće, nemaju zamjene u skoroj

budućnosti.

Da bi uopće došlo do korozije moraju biti uključena četiri elementa. To su anoda, katoda,

metalni provodnik i elektrolit. Pri tome katoda i anoda moraju biti u kontaktu s elektrolitom.

Ova četiri elementa čine galvansku ćeliju. Kisik i vodik također sudjeluju u procesu korozije.

Ili su prisutni u zraku ili kao produkt kemijske reakcije razlaganja vode na vodik i kisik.

Proces korozije tj. brzina i djelovanje ovisi i o temperaturi medija, u ovom slučaju morske

vode, kao i njenog sastava, posebno udjela soli. Veća slanost i viša temperatura uzrokuju i

bržu koroziju. Brzina protoka odnosno kretanja plovila također utječe na koroziju. Brže

kretanje plovila uzrokuje i brži proces korozije. Naravno, u zatvorenim područjima marina i

145

lučica gdje je i zagađenost mora različitim organizmima i kemijskim spojevima veća i proces

korozije je brži, bez obzira na to što plovilo zapravo miruje.

Jednostavna galvanska ćelija

Međutim ne ponašaju se u procesu korozije svi metalni oksidi jednako. Kod aluminija

izloženog atmosferskim utjecajima na površini se vrlo brzo stvori sloj metalnog oksida koji

poput zaštitnog filma štiti aluminij od daljnje korozije. Ovaj film je vrlo kompaktan i zatvara

sve pore, tako da kisik ne može prodrijeti u unutrašnjost i nastaviti proces korozije. Naravno

da se ni sve vrste aluminijskih legura u morskom okruženju ne ponašaju jednako. Nasuprot

tome, hrđa tj. željezni oksid je vrlo porozan i ne predstavlja nikakvu branu za daljnju koroziju.

Kada proces korozije na željeznoj površini započne skoro ga je nemoguće zaustaviti bez

radikalnih zahvata u strukturu materijala (brušenje, pjeskarenje, rezanje). O stupnju korozije

pojedinih vitalnih metalnih dijelova ovisi sigurnost posade i plovila. Da nema procesa

korozije veliki željezni trgovački brodovi mogli bi ploviti desecima godina, samo bi mijenjali

potrošne dijelove motora ili opreme. Međutim baš zbog korozije njihov vijek trajanja je

relativno kratak. Taman kada mislimo da smo se riješili korozije time što smo nešto dobro

očistili i preventivno premazali bojom, lakom ili pocinčali, korozija ponovno napada. Osim

što je ružna, može biti i vrlo opasna. Pojavljuje se na svim dijelovima, plovila: osovini,

propeleru, kormilu, natezačima, sajlama, vijcima i svim metalnim priključcima na oplati,

motoru i ispuhu, a njeni znakovi vidljivi su posvuda, na drvu, metalu, prokromu, aluminiju,

mjedi, ali i na svim ostalim dijelovima plovila. Zamjećujemo je kao piting, male točkice hrđe

na prokromu, ali i kao velike mrlje hrđe na željeznim dijelovima, kao bijeli prah na aluminiju,

zelenu tvar na mjedenoj (mesinganoj) površini, na bronci, pa čak i na drvu. Iako na prvu ruku

zvuči čudno, proces korozije može ugroziti i drvene dijelove plovila, o čemu će biti riječi

kasnije. Svaki iskusni nautičar odmah će prepoznati znakove korozije bez obzira na to gdje se

146

ona pojavila, ali kada treba objasniti o čemu je zapravo riječ, kako i zbog čega nastaje, a

posebno kako je spriječiti ili barem usporiti njeno razorno djelovanje, tada u objašnjenjima

često vlada poprilična konfuzija jer su ona često proturječna. Posebno kada je riječ o tome

kako se zaštititi od korozije. Neki tvrde da svu opremu treba uzemljiti i povezati, dok drugi

smatraju da samo neke dijelove treba uzemljiti, a da neke dijelove uopće ne treba štiti. Ovako

različiti savjeti i objašnjenja unose popriličnu zbrku i djeluju zbunjujuće na one koji su

zaduženi za održavanje nekog plovila, a često i proizvođači podliježu ovoj konfuziji, pa

problem zaštite od korozije možemo imati i s novim plovilom. Do korozije može doći na

metalu izloženom slanoj vodi ili samo zraku u kojem ima morske vode u obliku kapljica. U

svakom slučaju koroziju moramo imati pod kontrolom jer u protivnom troškovi popravka ili

zamjene pojedinih dijelova mogu biti vrlo visoki. Nerijetko mogu biti i uzrokom havarija ili

većih oštećenja koja mogu ugroziti i plovilo i posadu. Prva činjenica jest da svaki metal

uronjen u električno vodljivi fluid ili bolje rečeno elektrolit, ima specifični električni

potencijal, odnosno napon. Druga važna činjenica jest i da ne postoje dva metala s istim

električnim potencijalom. Rezultat toga je, da ako u elektrolit uronimo dva različita metala,

njihovi različiti potencijali će proizvesti napon koji možemo mjeriti voltmetrom.

Za galvansku koroziju potrebna su dva metala s različitim korozijskim potencijalom,

elektrolit, i međusobna električna veza bilo da su direktno spojeni ili preko nekog vodiča. Do

galvanske korozije može doći čak i ako su dva metala na različitim brodovima.

147

Galvanski članak nastao povezivanjem dva susjedna plovila

Ako se kratko sumira koji su osnovni preduvjeti da bi došlo do galvanske korozije, lakše će se

shvatiti kako na pravi način njeno djelovanje svesti na najmanju moguću mjeru:

moramo imati dva ili više različitih metala ili čestica različitih metala u nekoj leguri,

različiti metali moraju biti u kontaktu s elektrolitom, te

mora postojati električni ili galvanski spoj između različitih metala (ili se ovaj spoj može

zaključiti preko elektrolita).

Ako su se poklopile sve ove okolnosti, imamo galvansku ćeliju gdje će jedan od metala

(anoda) korodirati, dok će drugi metal (katoda) ostati neoštećen. Jačina struje u galvanskoj

ćeliji, a to znači i brzina kojom će doći do razaranja anode ovisi o mnogo čimbenika. Jedan od

čimbenika svakako je razlika napona različitih metala, odnosno njihovo mjesto na tablici

galvanskih potencijala: što je veći napon među njima to je i korozija jača, a ako napon prelazi

0,25 volta sigurno je da će doći do pojave korozije. Sljedeći je odnos između veličine odnosno

površine anode i površine katode značajno utječe na brzinu i intenzitet korozije. Tako

naprimjer velika površina brončanog kormila (katoda) spojenog s malom površinom čeličnog

ležaja kormila (anoda) rezultirat će brzim uništenjem ležaja, dok će u obrnutoj situaciji kada

imamo veliku površinu čeličnog kormila (anoda) i malu površinu brončanog usisa mora

(katoda) proces korozije biti vrlo spor i skoro nezamjetan (slika 4). Ako ampermetrom

izmjerimo struju između ovih točaka utvrdit ćemo da imamo mali, ali konstantni strujni tok.

148

Konstantni strujni tok izmjeren ampermetrom

Proces poznat kao polarizacija, koji se odvija tijekom korozije, također značajno utječe na

brzinu korozije. Na početku, kada dva metala započnu međusobnu reakciju, ovaj proces je

vrlo brz, ali se vremenom usporava. Na površini metala se stvaraju slojevi okisda ili soli koje

usporavaju koroziju. Proces polarizacije ovisi o vrsti metala, salinitetu, količini kisika i o

kretanju. Kad se plovilo kreće ili ispod njega protječe voda, ona ispire sloj oksida i soli s

anode i time se reakcija odnosno korozija ponovno ubrzava. Provodljivost elektrolita značajno

utječe na koroziju. Slana voda (more) ima relativno veću vodljivost, dok je slatka voda nema

ili je vrlo mala i ovisi o količini otopljenih soli i minerala, što može varirati ovisno od jezera

ili rijeke. Ako uvažavamo navedene čimbenike, možemo preventivno djelovati na koroziju i

to na način da kod konstrukcije plovila i izbora materijala nastojimo izbjeći navedene

situacije. Sigurno je da koroziju na ovaj način ne možemo potpuno izbjeći, ali možemo

značajno smanjiti njeno djelovanje.

Oblici i mjesta pojavljivanja. Galvanska korozija se pojavljuje na anodi u više različitih

oblika, kao rupičasta korozija, zbog pukotina i oštećenja u materijalu, nečistoća, različitim

metalima u nekoj leguri. Koji oblik će imati ovisi o prirodi galvanske ćelije, okruženju i

vrstama metala koji su uključeni. Galvanska korozija se pojavljuje najčešće tamo gdje su dva

ili više različitih metala međusobno povezani, kao što je vijak i osovina, kormilo i njegova

osovina, ispušni lonci motora, različiti priključci na oplati ili u plovilu. Može se pojaviti čak i

na mjestima gdje se nemetalni vodiči pojavljuju kao katode u galvanskoj ćeliji. Opće je

poznato da se jarboli, bum, kormila i ostali dijelovi jedrilica ili brzih brodova grade od

karbonskih vlakana. Karbonska vlakna su dobri vodiči el. struje, ali neće sami biti oštećeni

korozijom. Međutim, ako se na takvoj kobilici ili bumu montiraju metalni okovi ili fitinzi, na

149

jednom kraju od aluminija, a na drugom od inoksa, karbonska vlakna će ih međusobno

povezati i u slanom morskom okruženju opet imamo galvansku ćeliju i, naravno, koroziju.

Smanjenje djelovanja galvanske korozije. Kad god je to moguće, treba koristiti legure

namijenjene korištenju u morskoj vodi, i koristiti metal koji odgovara namjeni. Npr. za ispuste

na oplati valja uvijek koristiti brončane ili inoks fitinge, ali inoks odgovarajuće kvalitete. U

podvodnom dijelu valja izbjegavati miješanje različitih metala Što pod vodom imamo veći

broj različitih metala, to su i korozijski potencijali među njima veći. Ukoliko ne možemo

izbjeći korištenje različitih metala, tada treba nastojati da je korozijski potencijal među njima

što manji. U svakom slučaju, svakako treba izbjegavati kombinaciju legura bakra i aluminija.

Nadalje, treba uravnotežiti anodne i katodne površine. Odnos površine katode u odnosu na

površinu anode je kritični čimbenik kod galvanske korozije. Tok elektrona, odnosno struja,

teče kroz metalni kontakt ili spoj dvaju metala. Metal anode napaja elektronima, doslovno

dajući dio sebe, odnosno ione metala kroz elektrolit. Veća površina katode traži i više

elektrona. Ukratko, krivulja strujnog toka je određena površinom katode, a veći tok struje

znači i bržu koroziju. U primjeru iz prakse to bi značilo sljedeće:

Primjer 1. Pod vodom imamo veliku čeličnu neobojanu površinu trupa i mali brončani usis za

motor. Velika čelična površina je u našem slučaju anoda i bez problema elektronima napaja

mali brončani fiting. Struja je vrlo mala, a time i korozija na površini anode.

Primjer 2. Pretpostavimo sada da smo tu površinu trupa obojili, ali ne previše dobro. Ostale

su rupice u boji, a ponegdje je i oguljena. Sada imamo obratnu situaciju. Površina anode je

samo onaj dio metalnog trupa koji ima kontakt sa slanom vodom, dok je površina fitinga

ostala ista. Rezultat je taj da imamo izuzetno jaku rupičastu koroziju na mjestima gdje boja

nije zaštitila metal, jer se sada ista količina elektrona prema katodi napaja s mnogo manje

površine anode.

Svakako je potrebno zaštititi metalne površine od kontakta s elektrolitom (morem) Treba

izbjegavati mjesta gdje će se zadržavati voda ili vlaga, a takva mjesta treba dobro zaštititi

premazivanjem bojom ili odgovarajućim brtvilima. Metal koji nije u kontaktu s vodom

(elektrolitom) neće ni korodirati. Zatim, treba električno, tj.galvanski izolirati metalne

dijelove. Na mjestima gdje god je to moguće, različite metalne dijelove koji se moraju

povezati treba mehanički i galvanski odvajati, kao što je prikazano na slici. To se može izvesti

150

različitim izolacijskim materijalima ili tekućim brtvilima, što ovisi o mjestu montaže i

kvaliteti zahtijevanog spoja. Cilj je jedino da se različiti metali ne dodiruju.

Međusobna izolacija dva različita metala

U tržišnim uvjetima poslovanja svako smanjivanje troškova važno je za uspješno poslovanje.

Vlasnik plovila mora razumjeti potrebu za ulaganjem u vlastito plovilo tijekom godina

eksploatacije, ali ne na način da se problemu pristupa kad već postane vidljiv i teže riješiv,

već mnogo ranije, još u fazi kada se prevencijom može spriječiti uzrok nepotrebnih troškova

za održavanje plovila. I pri kupovini treba imati na umu djelovanje korozije, tj. treba paziti da

li je plovilo građeno od materijala koji lako ili teže korodiraju, kako je planirano održavanje

plovila i sl. Na taj način plovilu će se produžiti vijek trajanja, biti će manje kvarova i

nepredviđenih zastoja u radu itd. Zbog toga je bitno da nautičar razumije problem korozije,

kao i metode za minimaliziranje negativnog utjecaja korozije na materijale koji su ugrađeni u

plovilo i uronjeni u more ili slatku vodu za vrijeme eksploatacije plovila u komercijalne svrhe.

5.1 Korozija kod tankova tereta

Pojava korozije u tankovima tereta tankera za prijevoz kemikalija mogla bi uzrokovati

višestruke štetne posljedice. Te posljedice, koje ovise i o opsegu korozije, mogu biti:

predimenzioniranje konstrukcija

onečišćenje tereta

onečišćenje okoliša

gubitak tereta

kvarove opreme

ugrožavanje čvrstoće brodske konstrukcije

151

Predimenzioniranje konstrukcije broda bi bilo potrebno iz razloga što bi se pod utjecajem

korozivnog djelovanja trošili materijali brodske konstrukcije, te bi se dimenzije elemenata

smanjivale. Posljedica predimenzioniranja je povećanje potroška materijala za izgradnju

broda, a time i povećanje cijene izgradnje. Također se time smanjuje nosivost broda.

Onečišćenje tereta, tj. prevoženih kemikalija, bi nastalo jer bi se produkti korozije miješali sa

samim teretom. Većina kemikalija koje se prevoze zahtjevaju određen stupanj čistoće jer se

koriste u kemijskoj ili prehrambenoj industriji. Onečišćenje produktima korozijebi moglo

naštetiti kvaliteti kemikalije ili je čak učiniti neupotrebljivom, ukoliko bi se razvili nekakvi

spojevi koji bi promjenili sastav tereta. Također, ako bi se uslijed korozije javile pukotine u

stjenkama tankova tereta, došlo bi do onečišćenja tereta s morskom vodom.

Onečišćenje okoliša bi nastalo ako bi teret procurio u more. Tankovi tereta su odjeljeni s

balasnim tankovima od izravnog doticaja s morem, ali se balasne vode u tijeku plovidbe

izmjenjuju, te bi balast kontamiran teretom mogao dospjeti u more. Time bi ujedno došlo i do

gubitka tereta.

Kvarovi brodske opreme bi mogli nastati u slučaju kada bi čestice razorenog materijala bile

usisavane preko pumpi tereta, te raznošene cijevovodom tereta. Takve čestice bi mogle

uzrokovati daljnju koroziju ili abraziju cijevovoda i uređaja.

Zbog stanjivanja stijenki tankova tereta, pojava pukotina i sl., došlo bi do ugrožavanja

čvrstoće same brodske konstrukcije.

Trošenje materijala tankova tereta nastaje zbog elektrokemijskoe korozije koja bi se javila

ukuoliko bi stijenke tankova bile nezaštićene. Proces korozije se odvija prema principu

galvanskog članka iako ovdje nemamo slučaj da su u elektrolit uronjene dvije elektrode.

Zaštita tankova tereta od korozije

Pojava korozije na površinama tankova tereta se nastoji spriječiti upotrebom organskih

premaza. Primarna svrha zaštitnih premaza je da onemoguće ili barem uspore proces korozije.

Površina metala će vjerojatno, osim elektrokemijskim procesima, biti izložena i ostalim

štetnim utjecajima poput abrazije, erozije ili kavitacije. Zbog toga zaštitni premaz mora biti

152

otporan i na takve štetne utjecaje. S obzirom na vijek trajanja, premazi mogu biti trajni i

privremeni. Trajni procesi trebaju pružiti adekvatnu zaštitu površine u eksploataciji na jedan

dulji vremenski rok, u pravilu nekoliko godina. Privremeni premazi su slabije kvalitete i služe

privremenoj zaštiti materijala prilikom transporta i skladištenja. Kvaliteta trajnih premaza

uvelike ovisi o kvaliteti površine na koju se premaz nanosi. Kvalitetno pripremljena površina

povećava trajnost premaza, dok loše pripremljena površina može trajni premaz učiniti

neučinkovitim. U daljnjem tekstu ovog rada biti će govora samo o trajnim premazima.

Čelični limovi i profili, koji čine strukturu tankova tereta, dolaze u brodogradilište u

„sirovom“ obliku. Površina im može biti prekrivena okujinom i masnim mrljama, te više ili

manje korodirana. Zbog toga se ti limovi i profili u predobradi sačmare i bojaju

privremenim zaštitnim premazom. Sačmarenje je postupak u kojem se površina metala

bombardira sitnim čeličnim česticama koje abrazivno djeluju na površinu i skidaju okujinu i

hrđu. Sačmarenje je skup postupak, isplativ samo u masovnoj proizvodnji poput

brodogradnje. Nakon sačmarenja, limovi i profili premazuju se privremenim zaštitnim

premazom od korozije.

Prilikom izgradnje brodske konstrukcije, limovi i profili su podvrgnuti raznima toplinskim

postupcima obrade poput plinskog rezanja, raznih vrsta zavarivanja, te grijanja plamenicima.

Svi ti postupci uzrokuju određena oštećenja površine koja pogoduju razvitku procesa korozije.

Slika prikazuje nekoliko mjesta u jednom tanku tereta na kojima se vidi oštećenost i

korodiranost površine.

153

Na lijevoj strani slike vidimo dio korugirane pregrade tanka tereta koja je već zahvaćena

korozijom. Slika u sredini prikazuje jedan var također korodiran i prekriven šljakom. Na

desnoj slici vidimo površinu na kojoj su popravljana mehanička oštećenja.

Kada se za antikorozivnu zaštitu koriste premazi, kvaliteta površine koja se premazuje igra

veoma važnu ulogu za trajanje životnog vijeka proizvoda. Zato je veoma važno da se površina

kvalitetno pripremi, jer je rijetko moguće kompezirati loše stanje površine upotrebom skupljih

premaza. Stanje površine prikazano na slikama je veoma loše i takva površina nije pogodna za

premazivanje. Korodirane površine bi uzrokovale ljuštenje premaza, a rupice i oštri rubovi bi

uzrokovali pucanje filma premaza što bi omogućilo stvaranje korozije. Zbog toga je prije

nanošenja premaza potrebno izvršiti pripremu površine.

Priprema površine prije pjeskarenja. Priprema čelične površine prije pjeskarenja svodi se

popravak raznih oštećenja površine koja su nastala ili u procesu proizvodnje, ili u procesu

gradnj. Limovi se proizvoda valjanjem u čeličanama. Kao posljedica valjanja, na površini

čelika javlja se lamiranje, tj. ljuskanje. Prilikom transporta i kod ugradnje limova u brodsku

konstrukciju nastaju razne rupice i urezi kao posljedica udaraca.

Prilikom ručnog zavarivanja dolazi do iskrenja, rastavljeni metal prska i stvaraju se mrvice

metala koje se hvataju za površinu limova. Ručni varovi su po pravilu neravni i prekriveni

naslagama šljake.

Mrvice varenja (weld beads), šljaka (weld smoke), nejednolika površina vara (uneven weld

seam)

154

Iako su strojni varovi u pravilu mnogo kvalitetnijiod ručnih, kod njih se također mogu javiti

neravnine i šljake. Oštećenja ovog tipa (lamele, rupice, grudice) popravljaju se brušenjem u

skladu sa standardom ISO 8501-3 „Preparation grades of welds, cut edges and other areas

with surface imperfections“ razred P2 „Through preparation“.

Prvi korak popravaka je pjeskarenje varova. Pjeskarenjem vara se skida naslaga šljake te se

omogućuje vizualni pregled. Slika prikazuje kako izgledaju ručni i strojni var prije i poslije

pjeskarenja.

Pjeskarenje varova

Ako na varu ili na njegovim rubovima postoje rupice, ta mjesta se navaruju. Zatim slijedi

pregled cjelokupne površine tanka. Pregledom površine tanka se pronalaze sve rupice, lamele,

grudice i slične nepravilnosti koje se obilježavaju kredom. Nakon pregleda površina tanka

slijedi brušenje svih oštećenja. Slika prikazuje površinu dna tanka tereta poslije izvršenih

popravaka oštećenja.

155

Priprema površine

Na slici u njenom gornjem lijevom dijelu vidimo crne masne mrlje na površini tanka. Sve

masnoće na površini tanka se prije pjeskarenja trebaju ukloniti.

Odmašćivanje i pranje površine. Životni vijek sustava premaza uvelike ovisi o čistoći

čelične površine prije nego se na nju nanese premaz. Zbog toga sve masnoće i slične nečistoće

trebaju biti uklonjene. Standard ISO 8502 „Preparation of steel substrates before

application of paints and related products - Tests for the assessment of surface

cleanliness“ daje nekoliko metoda za određivanje čistoće pripremljenih površina. Masnoće i

druge nečistoće se uklanjaju razrjeđivačem dok se soli sulfida i klorida uklanjaju pranjem

slatkom vodom. Odmašćenost površina se provjerava vizualnim pregledom, dok se prisutnost

štetnih soli kontrolira metodom datom u standardu ISO 8502-6 „Extraction of soluble

contaminants for analysis - The Bresle method“. Ukoliko čistoća na zadovoljava, pranje

slatkom vodom se ponavlja sve dok rezultati ne budu zadovoljavajući. Više o metodi analize

štetnih soli će biti objašnjeno kasnije.

Priprema površine pjeskarenjem. Nakon što su oštećenja na površini popravljena, te nakon

izvršenog odmašćivanja i pranja, slijedi pjeskarenje površine. Površina će biti pjeskarena do

stupnja čistoće Sa 2½ „Very through blast cleaning“ u skladu sa standardom ISO 8501-1

„Visual assessment of surface cleanliness“. ISO 8501-1 navodi fotografije ispjeskarenih

površina koje služe za usporedbu, tj. kontrola kvalitete pjeskarenja. Također, uz svaku

156

fotografiju ide i njeno objašnjenje. Slika 6.3.1. prikazuje ISO 8501-1 čistoću opjeskarenih

površina.

ISO 8501-1 opjeskarene površine

Opisi čistoće površina Sa 1, Sa 2, Sa 2½ i Sa 3, dati su u ISO 8501-1 standardu. Dakle,

površina tanka tereta će biti ispjeskarena do Sa 2½ prema ISO 8501-1. Na slici 6.3.2.

prikazana je površina tanka nakon pjeskarenja. Slika prikazuje izgled ručnog i strojnog vara,

te okolne površine nakon pjeskarenja.

Površina tanka ispjeskarena do Sa ½ prema ISO 8501-1

Abraziv koji se koristi za pjeskarenje mora također zadovoljavati određene kriterije. Abrazivi

na bazi silicija se izbacuju iz upotrebe jer su kancerogeni i udisanjem s vremenom potiču

opasne plučne bolesti. Danas ih zamjenjuju reciklirani abrazivi poput korunda. Vodljivost, u

vodi topljivih soli, u abrazivu ne smije prelaziti 300µS/cm2. Hrapavost površine (Rz) nakon

pjeskarenja mora biti između 40 i 75 mikrona (mikrometara - µm). Hrapavost se može mjeriti

raznim uređajim, ali se u radu na novogradnjama najčešće koriste komparatori. Komparator je

157

pločica od nehrđajućeg čelika, površine podijeljene na četiri dijela - segmenta. Svaka površina

- segment je ispjeskarena do određene hrapavosti. Segment 1 ima najmanju hrapavost, a

segment 4 najveću. Komparator se položi na površinu čiju hrapavost treba procijeniti, a zatim

se kroz rupu koja se nalazi u sredini komparatora pjeskarena površina uspoređuje sa

segmentima.

ISO 8503 komparator

Ako je hrapavost površine između 1. i 2. segmenta, tada je fina. Između 2. i 3. je srednja

hrapavost, a 3. i 4. segmenta gruba. Srednja hrapavost je ona koja se traži za većinu premaza.

Mjerenje količine štetnih soli nakon pjeskarenja. Nakon pjeskarenja potrebno je ponovno

provjeriti količinu štetnih kloridnih soli na površinama. Ove soli zaostaju u udubinama profila

površine, bezbojne su i teško ih je uočiti, čak i povećalom. Ukoliko je koncentracija klorida

na površini veća od dopuštene, može uzrokovati ubrzanu koroziju i oštećenje zaštitnog

premaza. Dopuštena količina klorida je 50mg/m2, a provjera će se izvršiti prema već prije

spomenutoj metodi ISO 8502-6. Na slici je prikazana Bresle-metoda, prema ISO 8502-6.

158

Bresle-metoda

Na ispjeskarenu površinu se zalijepi mala plastična naljepnica s membranom od lateksa.

Zatim se 15ml destilirane ili deionizirane vode ulije u u mjernu čašicu. Vodljivost te vode se

posebnim uređajem, a vrijednost se zapiše. Iz mjerne čašice se 3ml destilirane vode napuni u

špricu s iglom te se uštrca u naljepnicu. Nakon malo mješanja iglom, sva voda iz naljepnice se

usiše u špricu i vrati nazad u mjernu čašicu u kojoj je ostalo 12ml destilirane vode. Ponovno

se izmjeri vodljivost. Od ove vrijednosti se oduzme ona prva, razlika se pomnoži sa 6 i dobije

se koncentracija soli u mg/m2. Ako izmjerena razina klorida prelazi gornju dopuštnu granicu

od 50mg/m2, potrebno je površinu oprati slatkom vodom, te ponoviti mjerenje. Kada razina

klorida bude prihvatljiva, površina će se ponovno ispjeskariti.

Nanošenje zaštitnog premaza. Kada su izvršene sve potrebne radnje za pripremu površine,

na površinu će se nanijeti sustav premaza. Npr. premaz koji se koristi na novogradnji 319 je

Amercoat 253, proizvođača Ameron Coatings. Amercoat 253 je dvokomponentni premaz na

bazi epoksi smola. Otporan je na veliki broj raznih kemikalija i namijenjen je za upotrebu u

tankovima tereta kemijskih tankera. Primjenjuje se kao sustav premaza. Boje premaza mogu

biti siva, bijela ili pastelno crvena. Sušenje premaza nastaje ishlapljivanjem otapala i

kemijskom reakcijom između komponenti premaza.

Sva oprema s kojom će se boja miješati i nanositi mora biti očišćena s odgovarajućim

razrjeđivačem. Mješačem boje se prvo miješa bazna komponenta dok ne postane homogena, a

zatim se dodaje kontakt komponenta i mješanje se nastavlja sve do potpunog zamješavanja

komponenti. Vrijeme trajanja mješanja je 15 minuta pri temperaturi okoline od 21°C. Pri toj

159

istoj temperaturi, vijek trajanja (do pojave stvrdnjivanja) zamješane boje je 4 sata. Zbog toga

se ne smije zamješati više boje nego će se upotrijebiti u tom vremenskom periodu.

Prvi sloj premaza se nanosi na pripremljenu površinu bezračnom špricom. Debljina sloja

prvog premaza mora biti 150 mikrona. S obzirom da površina na koju se nanosi premaz nije

savršena, na nekim mjestima ta debljina filma boje će varirati, ali premaz nigdje ne smije biti

manji od 135 mikrona, a veći od 250 mikrona. Sušenje premaza ovisi o temperaturi i vlažnosti

zraka, ali i o ventiliranju prostora te o debljini premaza. Ti podaci se mogu naći u tehničkoj

specifikaciji boje. Pri temperaturi okoline (zraka i metala na koji se nanosi premaz) od 21°C,

vrijeme sušenja boje je 38 sati. Potpuno otvrdnjavanje boje nastupa pri 21°C za 10 dana.

Za nanošenje drugog premaza nije potrebno potpuno otvrdnjavanje prvog premaza, štoviše do

toga i ne smije doći. Postoji tablica data od proizvođača na kojoj su prikazani vremenski

intervali u kojima se mora nanijeti drugi premaz. Za temperaturu okoline od 21°C, taj interval

je između 10 i 96 sati. U tom vremenu treba biti nanešen drugi premaz.

Prije drugog premaza se izvršava prvo „flekanje“. Flekanje je nanošenje boje kistom na

mjesta koja su neravna (varovi, udubine, rubovi, itd.), a u svrhu izbjegavanja pretankog filma

boje. Prvi premaz je pastelno-crvene boje, a flekanje je izvedeno sivom bojom, što se vidi na

slici.

Prvi premaz i flekanje

Flekanje se izvodi različitom bojom premaza tako da osoba koja obavlja pregleda (inspektor)

jasno vidi da je flekanje obavljeno. Pregledom se ustaovljuje da li su sve površine pravilno

obojane, provjerava se debljina filma boje, te uvjeti u prostoru.

160

Na slici je prikazan uređaj za pregled debljine filma boje. Ovakvi uređaji omogućuju brzo i

jednostavno mjerenje debljine filma bez razaranja.

Na idućoj slici prikazan je uređaj za mjerenje temperature podloge i temperature zraka u

tanku, te relativne vlažnosti.

Nakon mjerenja uvjeta, vrši se nanošenje drugog premaza. Drugi premaz je sive boje i

prikazan je na slici.

Drugi premaz

Slično kao i kod prvog premaza, biti će izvršeno flekanje (ovaj put isto sivom bojom) varova i

sličnih neravnih površina. Nakon pregleda debljine filma i uvjeta u prostoru, određuje se

vrijeme trajanja ventiliranja prostora.

161

Popravci oštećenja boje. Prilikom demontiranja skele, ugradnje pumpi i sličnih radnji koje

se izvode nakon bojanja, doći će do neizbježnih mehaničkih oštećenja boje. Ta oštećenja se

moraju popraviti u skladu s uputama proizvođača boje. Malo oštećenja, dijametra ne većeg od

maksimalno φ50mm, biti će mehanički obrušena do stupnja St 3 „Very through hand and

power tool cleaning“ prema ISO 8501-1 standardu. Zatim će biti izvršena dva flekanja. Veća

oštećenja će biti ispjeskarena do stupnja Sa 2½ prema ISO 8501-1, te će se za njih ponoviti

postupak nanošenja sustava premaza.

Test morskom vodom. Nakon svih popravaka, te nakon perioda otvrdnjavanja boje, tank se

testira morskom vodom (slanom vodom) u svrhu otkrivanja oštećenja koja nisu uočena

vizualnim pregledom. Cijela površina tanka se polijeva morskom vodom, zatim se tank

ostavlja napunjen morem do visine od 1m zatvoren 24 sata. Nakon 24 sata tank se prazni i

pere slatkom vodom, suši se, te se vizualnim pregledom otkrivaju oštećenja. Pronađena

oštećenja se popravljaju već prije opisanim postupkom.

5.2 Zaštita balastnih tankova od korozije

Brod je skup i složen proizvod koji se za vrijeme eksploatacije nalazi u agresivnoj okolini tj.

morskoj vodi. Da bi se vijek trajanja broda produžio do maksimuma potrebno je ulagati

mnogo sredstava u njegovo održavanje. Vijek trajanja broda je definiran kvalitetom brodskog

trupa odnosno kvalitetom balastnih tankova. Balastni tankovi se mogu zaštititi kvalitetnim

bojama (premazima) i žrtvujučim anodama. U tankovima se ne mogu upotrebljavati bilo koje

boje, već samo one koje su namijenjene za prostore u kojima je česta izmjena morske vode

(balasta) i koje zadovoljavaju propisima klasifikacijskih društava. Uz odabir boje veoma je

bitna i dobra priprema materijala za bojanje. Ona obuhvača čišćenje i mehaničku obradu

korozivnih površina uz poštivanje svih odredbi zaštite na radu. Samom procesu bojanja treba

pristupiti u skladu s uputama proizvođača, a to se prvenstveno odnosi na miješanje pojedinh

komponenti boja, razređivanje, vrijeme sušenja, temperaturu, relativnu vlažnost itd. Dobra

priprema i pravlno bojanje će produžiti vijek trajanja tanka odnosno trupa broda.

162

Koliko je važno dobro održavanje govori i uloga Međunarodne pomorske organizacije, koja

svojim odlukama i preporukama daje brodovlasnicima smjernice za što kvalitetnije

održavanje brodova.

Korozija balastnog tanka.

Balastni tank se može zaštititi od korozivnih procesa na tri načina:

upotrebom odgovarajučih boja,

katodnom zaštitiom,

upotrebom materijala koji nisu podložni koroziji (npr. nehrđajuči čelik).

Agresivnost morske sredine i velika sredstva uložena u izgradnju broda zahtijevaju da se u

toku ekonomičnog roka eksploatacije broda poduzimaju i mjere zaštite. Principi zaštite od

korozije jesu:

pravilan izbor materijala,

izoliranje površine materijala od neposrednog djelovanja agresivne sredine,

sprječavanje anodne polarizacije (otapanje materijala u elektrolitu) i

potpomaganje katodne polarizacije (katodna zaštita),

odgovarajuče oblikovanje i izvedba konstrukcijskih detalja i spojeva, te

sniženje agresivnosti sredine pomoću pogodnih dodataka ili postupaka.

Kao antikorozivna zaštita najčešće se koristi boja. Boja je tekući proizvod koji se nanosi u

tankom filmu na materijal u svrhu njegove zaštite. Nanosi se u više slojeva, a prije nanošenja

boje, potrebno je područje bojanja pravilno obraditi. Dobra obrada podrazumijeva upotrebu

163

raznih alata za uklanjanje korozije (npr. pneumatskih čekića za skidanje hrđe, raznih ručnih

alata, pjeskarenje kvarcnim pjeskom, upotreba vode pod pritiskom itd.). Prije mehaničke

obrade potrebno je dobro očistiti područje deterđentom i vodom, da se ukloni morska voda i

razne nečistoće. Mehaničko uklanjanje korozije dugotrajan je i složen proces, ali je veoma

važan, jer dobra priprema podrazumjeva i dugotrajnu postojanost obrađenih područja. Nakon

mehaničke obrade potrebno je zagladiti sve neravne površine, a nakon toga dobro očistiti

područje koje je namjenjno za bojanje i to najbolje pitkom vodom. Nakon što se područje

bojanja dobro osuši može se pristupiti bojanju, s tim da se prvo nanosi temeljna boja, a nakon

toga se pristupa bojanju s površinskom bojom u nekoliko slojeva prema uputama proizvođača.

Danas se u balastnim tankovima najčešće koriste dvo-komponentne boje. Prilikom bojanja

treba obratiti pozornost na relativnu vlažnost i temperaturu u tanku u kojem se radi. Naime,

ako relativna vlažnost i temperatura imaju veće vrijednosti od onih koje preporučuje

proizvođač tada ih treba dovesti u granice normale, a onda pristupiti bojanju. To se postiže

ventiliranjem tankova.

Postavljanjem žrtvujučih anoda u tankove postiže se dobra zaštita tankova. S obzirom da se

najviše balasta zadržava u dubokim tankovima dvodna obično se i anode postavljaju u baš te

tankove. Zaštita se postiže na način da se usljed stvaranja galvanskih struja troše anode (koje

su uglavnom izrađene od cinka ili aluminija, materijala koji je mekši od čelika), a ne brodska

konstrukcija. Anode se naravno moraju mijenjati kako se troše. Prednost ovakvog načina

zaštite je mala cijena žrtvujučih anoda. Nedostaci su ograničen vijek trajanja anoda (1-5

godina) i mogučnost prezaštite kada postoji opasnost da anode oštete boju u tanku.

Žrtvujuća anoda u tanku.

164

Proizvođači raznih boja (kao npr. International, Jotun, KCC i dr.) također su uključeni u

proces što kvalitetnijeg održavanja brodova na način da sve boje koje se koriste na brodovima

imaju odobrenje raznih klasifikacijskih društava. Na taj način na brodove dolaze visoko

kvalitetni proizvodi koji jamče visoku dugotrajnu zaštitu.

Održavanje balastnih tankova

Održavanje balastnih tankova za vrijeme eksploatacije broda je veoma složen proces. Za

unaprijeđenje jednog tanka treba mnogo vremena, u zavisnosti od stanja samog tanka. U

određenim situacijama tank treba puniti morskom vodom (balastom) pa prazniti. Vrijeme

kada će tank biti pun, a kada prazan ovisi o broju luka koje brod dotiće, teretu na brodu,

dužini putovanja. Svakako da je najbolje ako se u tankovima može raditi za vrijeme

dokovanja broda, ali često to nije moguće zbog kratkog boravka broda u doku ili loše

organiziranosti prije dokovanja. Ako se brod nalazi na dugom putovanju to je svakako prilika

da se najlošiji tank unaprijedi najbolje što je moguće uz pravilno korištenje alata i boja.

Zaštita balastnih tankova se obavlja mehaničkom obradom korozivnih područja, pravilnom

upotrebom raznih boja te katodnom zaštitiom gdje je to primjenjivo.

Uporaba raznih boja za zaštitu tankova

Priprema za bojanje obuhvaća sljedeče radnje:

provjetravanje tanka u kojem se radi;

pranje tanka pitkom vodom, uklanjanje nečistoća deterđentom i otapalima;

mehaničko obrađivanje mjesta koja su korodirala raznim alatima;

zaglađivanje oštrih rubova;

pranje pitkom vodom;

stalno pračenje relativne vlažnosti i temperature.

Postupak bojanja je također veoma važan ako se žele postići dobri rezultati. Važno je slijediti

upute proizvođača. Dvo-komponentne boje moraju biti pravilno pomiješanje u određenim

omjerima. Svaki proizvođač ima posebni razređivač za određenu boju i toga se treba

pridržavati. U balastnim tankovima je najbolje koristiti kist jer se njime najbolje nanosi boja

na manjim površinama. Za bojanje cijelog tanka najbolje je koristiti sprej za bojanje.

Proizvođač također definira koliko slojeva („ruku“) boje treba nanjeti, a to je definirano

165

debljinom namaza u µm. Vremenski period između dva sloja, vrijeme sušenja prije

naplavljivanja tanka i sl. je također određeno.

Miješanje dvo-komponentne boje.

Iz načina primjene ove boje opisana je priprema materijala prije bojanja, dozvoljena relativna

vlažnost (85%), te temperatura. Također je naveden način miješanja boje te koji razređivač

treba koristiti u kojem omjeru. Definirana je i debljina namaza boje. Ove upute su detaljne i

ako ih se pridržavamo proizvođač garantira dugotrajnu zaštitu.

Katodna zaštita

U konstrukcijama izrađenim od raznorodnih materijala razaranju je podložan metal s nižim

elektrodnim potencijalom, koji u takvu elementu postaje anoda. Vrijednost elektrodnih

potencijala najvažnijih konstrukcijskih materijala, izmjerene u morskoj vodi pod određenim

prilikama, mogu poslužiti da se dobiju osnovni podaci o tendenciji galvanske korozije, ako se

pri izradi neke konstrukcije dva metala iz takvog niza moraju dovesti u kontakt. Na brzinu

galavnske korozije utječe razlika vrijednosti elektrodnih potencijala i odnos veličina katodne i

anodne površine. Veća razlika u potencijalima i velik odnos površina katoda/anoda znači veću

brzinu korozije anodnog metala. Kako je kod brodskih konstrukcija nemoguće potpuno

izbjeći spajanje raznorodnih materijala potrebno je poduzeti i određene mjere kako bi se

spriječilo razaranje anodnih komponenti tako nastalih galvanskih elemenata. Da bi se smanjio

utjecaj galvanske korozije u tankove se ugrađuju žrtvujuće anode. Žrtvujuče anode se izrađuju

od cinka, aluminija ili njihovih legura. Postoje i magnezijske anode, ali one se ne koriste jer

negativno utječu na neke boje u tankovima. Aluminjske anode se u pravilu ne koriste u

balastnim tankovim tankera jer mogu uzrokovati iskru, ukoliko padnu s visine.

166

Veoma je važno da su anode dobro postavljene u tanku. Anode moraju biti postavljene na

mjestima gdje pružaju najveću zaštitu, znači na mjestima u tanku gdje je moguć slobodni

protok struje, a ne u unutar raznih otvora gdje njihovo djelovanje može uzrokovati propadanje

okolnog materijala. Ukoliko su dobro postavljene i ukoliko ih ima dovoljno žrtvujuče anode

če pružiti dobru i dugotrajnu zaštitu u tankovima u kojima se nalaze. Kada se potroše moraju

se zamijeniti.

Žrtvujuća aluminijska anoda u tanku

5.3 Korozija kotlova

Ulja. Ulja za podmazivanje, kao poslijedica prevelikog podmazivanja strojeva i neefikasnog

filtriranja napojne jedinice. Ulja kao što su životinjska i biljna mogu uzrokovati raspadanje

kotla jer njihove masne kiseline mogu uzrokovati koroziju. Prema tome, savjetuje se upotreba

čistih mineralnih ulja za podmazivanje dijelova stroja. No ulja bilo kakve vrste ne smiju ući u

kotao jer prijanjaju na površinu grijanja uzrokujući pregrijavanje.

Mehaničko naprezanje. Ono nije uzrok korozivnog procesa ali zbog oštećene površine

kovine, može doći do rupičaste korozije. Mehanička naprezanja dijelova kotla mogu nastati

zbog lošeg rukovanja kotlom, loše spojene unutarnje cijevi za napojnu vodu kotla, prebrzog

hlađenja pare, nestalnosti temperature napojne vode kotla. Mehaničko naprezanje čeličnih

ploča kotla uzrokuje stvaranje žlijebova i tamo gdje oni nastanu povećava se opasnost od

korozije u procjepu.

Galvanski učinak. Kada su dva različita metala prisutna u slanoj otopini, nastaje galvanski

članak što rezultira korozijom kovine nižeg elektrodnog potencijala. Na primjer, cink bi bio

anoda za željezo, a željezo bi bilo anoda za bakar. Žrtvovanje anoda često se upotrebljava u

167

katodnoj zaštiti. Na brodskim kotlovima tipa Scotch, koriste se cink ploče kao žrtvovana

anoda i pružaju zaštitu čeličnim pločama kotla. Korozija obojenih metala u sistemu pare i

kondezata može rezultirati izlučivanjem bakra na površini cijevi kotla (znanu kao copper

pick-up), koja zbog galvanskog učinka može dovesti do korozije kotla.

Kaustično naprezanje (Caustic Embrittlement). Za pojavu caustic embrittlement-a (lom

između kristal) se vjeruje da je uzrokovano visokom koncetracijom sode kaustike i materijala

pod utjecajem naprezanja. Korozivne pukotine nastaju duž granica kristala. Koncetracija sode

kaustike potrebne za proces kristalizacije ovisi o uvjetima rada (oko 6000 zrna po galonu

potrebno je kod 300 stupnjeva Celzijusovih). U normalnim slučajevima takva koncetracija

neće se nikad naći u kotlu, ali zbog curenja na glavi zakovica, brtvama i armaturi kotla gdje se

voda pretvara u paru, mjestimično može doći do visokih koncetracija potrebnih za proces

korozije. Soda kaustika snižava topljivost natrij sulfata koji zbog toga može istaložiti. Stoga

se natrij sulfat upotrbljava kao zaštita protiv kristalizacije koja nagriza materijal. Preporučava

se da omjer natrij sulfata prema sodi kaustici ne treba pasti ispod 2.5 cijelo vrijeme. Druge

tvari koje se mogu upotrijebiti za sprečavanje caustic embrittlement-a su: quebracho tannin i

natrij nitrat.

Utjecaj soli i plinova u napojnoj vodi kotla. Napojna voda koja se upotrebljava za kotlove

na brodovima je obično neevaporirana slatka voda (nije dobivena procesom isparivanja),

evaporirana slatka voda ili evaporirana morska voda. Prva i zadnja od ove tri se uobičajeno

upotrebljavaju kao napojna voda za nisko tlačne kotlove kao što su kotlovi tipa Scotch.

Evaporirana slatka voda se uglavnom upotrebljava zajedno sa evaporiranom morskom vodom

za vodocijevne kotlove. Sve ove vode mogu sadržavati soli koje mogu biti štetne za kotao

zbog nastanka korozije. Očito je da evaporirana slatka voda i morska voda trebaju imati nizak

sadržaj krotnina. Međutim, napojni sistem može se kontaminirati morskom vodom zbog

curenja iz kondenzatora ili zbog ostatka taloga iz evaporatora.

Morska voda. Morska voda sadrži prosječno oko 32,000 ppm ukupno rastopljenih krutih

tvari. Natrijev klorid (NaCl). Velika koncetracija ove soli može uzrokovati pjenjenje i

taloženje. Pod normalnim uvjetima rada kotla, taloženje natrij klorida smanjuje se kako se

povećava tlak i temperatura. Svako prisustvo soli u kotlovnoj vodi će općenito imati različitu

topljivost ovisno o temperaturi i tlaku. Krivulja topljivosti za pojedine soli je veoma visoka i

168

zbog toga su one otopljene kod normalnih uvjeta rada kotla. Natrijev klorid zajedno sa

magnezij sulfatom može formirati natrij sulfat i magnezij klorid.

2NaCl + MgSO4 → NaSO4 + MgCl2

Magnezijev klorid (MgCl2). Može biti otopljen u normalnim uvjetima rada kotla i dati

magnezijevu lužinu i klorovodičnu kiselnu:

MgCl2 + 2H2O → Mg(OH)2 + 2HCl

Magnezij hidroksid ima nisku topljivost i također je vrlo čest spoj magnezija u kotlu. Zbog

niske topljivosti može se taložiti i izazvati koroziju, ali prikladnim tretmanom može se

istaložiti u obliku neprijanjajućeg taloga koji se može ispuhati iz kotla. Klorovodična kiselina

može uzrokovati proces korozije prema slijedećoj kemijskoj jednadžbi:

2HCl + Fe → FeCl2 + H2

FeCl2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2HCl

Iz ove reakcije može se vidjeti da rezultat reakcije između klorovodične kiseline i željeza je

klorid željeza koji otapanjem daje željezni hidroksid i regeneriranu klorovodičnu kiselinu, i

time se ciklus procesa korozije nastavlja. Prikladnim tretmanom ova se korozija može izbjeći.

Magnezij sulfat (MgSO4). Kod normalnog rada kotla ili ako je visoka koncentracija,

magnezijev sulfat se može istaložiti i uzrokovati koroziju. Ova sol može reagirati kombinirana

s natrijevim kloridom, i dati magnezij klorid i natrijev sulfat (vidi NaCl).

Kalcij sulfat (CaSO4). Ova sol je moguće najopasniji element nastajanja korozije u napojnoj

vodi kotla. Može se taložiti i formirati čvrst korozivni kamenac s jakim utjecajem na omjer

prijenosa topline, što može uzrokovati pregrijavanje i kasnije puknuća na grijanim

površinama. Mehanizam formiranja korozije je kompleksan, u njegovom najednostavnijem

obliku može se opisati: kada se formiraju mjehurići pare na grijanoj površini, ispod mjehurića

površina ostaje pregrijana, pošto se ne hladi vodom. Voda koja sadrži otopljene soli u

kontaktu sa grijanom površinom, također postaje pregrijana oko periferije mjehurića. Ako su

prisutne soli one čija topljivost opada sa porastom temperature ( kao što je kalcij sulfat) onda

će one stvarati kamenac i dodatno opteretiti sustav.

169