Corrosie

Verroest! Een veel gehoorde uitdrukking op het gebied van beschadigd metaal. Roest is echter niet de juiste uitdrukking voor alle metalen. Alleen bij staal wordt het roesten genoemd. Andere metalen corroderen. Corrosie zorgt vaak voor verwarring, doordat het een veelomvattende en lastige term is. Hier zal een en ander worden uitgelegd.

corrosie op een stalen plaat

Soorten corrosie

Er gaat wereldwijd tussen de 3000 en 5000 kg staal per seconde(!!!) verloren door corrosie. Voor Nederland betekent dit ongeveer € 17 en 18 miljard per jaar. Als we dit vergelijken met auto’s, dan komt het ongeveer neer op het weggooien van 450.000 nieuwe middenklassers PER JAAR!

In werkelijkheid zijn er meerdere vormen, te weten:

  • Zuurstofcorrosie
  • Uniforme corrosie
  • Zuurcorrosie
  • Galvanische corrosie
  • Spanningscorrosie
  • Zwerfstroomcorrosie
  • Putcorrosie
  • Spleetcorrosie
  • Interkristallijne corrosie
  • MIC microbacteriële corrosie

Wat ze wel allemaal gemeen hebben is dat het een (elektro)chemische reactie van metaal en een ‘geleider’ is. De reactie kan met zuurstof zijn, maar ook met een chemisch product. Hoe snel of langzaam dit verloopt, hangt af van het metaal, de geleider en het aantastende medium.

Zuurstofcorrosie

zuurstofcorrosie

Zuurstofcorrosie is de meest zichtbare vorm van corrosie. Als we een staalplaat buiten neer leggen, zal door de luchtvochtigheid of regen, de reactie op gang komen. De geleider is in dit geval het water en het zuurstof in de lucht reageert met het staal. Deze zorgt voor de aantasting. De oxidehuid die bij staal ontstaat, is bruin van kleur en heeft een open structuur. Door deze open structuur kan vocht en zuurstof makkelijk verder binnendringen en blijft de reactie doorgaan totdat er geen staal meer is.

Er zijn ook metaalsoorten die van zichzelf een erg gesloten oxidehuid hebben, bijvoorbeeld RVS en aluminium, maar ook koper. Deze oxidehuid beschermt uitermate goed tegen zuurstofcorrosie.

Uniforme corrosie

Deze vorm heeft erg veel raakvlakken met zuurstofcorrosie. Deze laten we in deze uitleg dan ook verder buiten beschouwing.

Zuurcorrosie

De naam doet het al vermoeden, het is een reactie met één of meerdere zure stoffen. Drinkwater heeft een pH van 7-9,5. Alles lager dan 7 wordt zuur genoemd. Als een zure geleider in aanraking komt met metaal, dan kan het op deze plaats gaan reageren. Hierdoor ontstaat metaalzout en waterstofgas.

De reactie hangt af van de eigen spanning van het materiaal. Elke stof op aarde heeft een eigen spanning. Denk bijvoorbeeld aan een vork die tegen een metalen tandvulling komt. Je voelt dan een elektrische schok (via je zenuwen) in je kaak. Dit komt doordat de metalen onderling een andere spanning (of elektrische lading) hebben. Hierdoor kan er een stroom gaan lopen van het ene metaal naar het andere. Als het materiaal een eigen spanning heeft die lager is dan waterstof, ontstaat zuurcorrosie.

Om te voorspellen hoe materialen onderling reageren, is een spanningsreeks (ook wel verdringingsreeks genoemd) samengesteld. Hierin worden veel materialen genoemd met deze spanning. Gedetailleerde gegevens zijn onder andere te vinden in het boek ‘Materiaalkunde voor technici’ van vader en zoon Budinski.

Galvanische corrosie

galvanische corrosie

De eigen spanning bij zuurcorrosie is een mooi bruggetje naar galvanische corrosie. Als 2 metalen (bijna) tegen elkaar komen en er is een geleider (bijvoorbeeld water of een andere geleidend medium) dan zullen de 2 metalen door het eigen spanningsverschil met elkaar gaan reageren. Het on-edelere metaal (dus lager in de spanningsreeks) zal meer corroderen dan het andere. Dit principe kan ook positief worden gebruikt, bijvoorbeeld bij verzinkt staal. Het zink wordt dan ten gunste van het staal opgeofferd, waardoor het staal intact blijft.

 

Voorbeeld spanningscorrosie 316 1

Spanningscorrosie

Spanningscorrosie heeft betrekking op inwendige spanningen, bijvoorbeeld aangebracht door zetten van het materiaal, deuken, lassen etc. Spanningscorrosie treedt veelal op bij RVS. Het treedt op als er tegelijkertijd:

  • chloriden als geleider,
  • hogere temperaturen (>50°C) en
  • inwendige trekspanningen zijn

Het materiaal zal dan gaan scheuren, met alle gevolgen van dien.

Zwerfstroomcorrosie

Dit is een vorm van corrosie waarin de spanning van reststromen voor corrosie zorgen. Denk bijvoorbeeld aan rails van treinen en trams, of lekstromen. Over het algemeen zijn dit vaste plekken, maar in gebieden waar veel blikseminslagen zijn, zal deze vorm van corrosie ook op kunnen treden.
Zwerfstroomcorrosie heeft wat weg van galvanische corrosie, alleen zorgt nu daadwerkelijk een electrische stroom in plaats van een ander metaal.

Putcorrosie

Putcorrosie is een lokale aantasting van de oxidehuid. Hierin kan een geleider stil blijven staan en het medium/geleider, wat de aantasting veroorzaakt, steeds sterker worden.

Vaak gaat putcorrosie hand in hand met spleetcorrosie.

Spleetcorrosie

Spleetcorrosie is corrosie in een scheur. Ook hier zal het aantastende medium steeds sterker worden en de spleet verder uitdiepen. Vaak wordt het verward met erosie (wat het uitslijten van materiaal betekent). Het kan met elkaar te maken hebben bij stromende vloeistoffen, maar in de meeste gevallen is corrosie de beschadigende factor.

Interkristallijne corrosie

Deze vorm van corrosie is in eerste instantie niet met het blote oog te zien. Dit is een corrosievorm die op moleculair niveau plaatsvindt. Deze interne vorm van corrosie zorgt voor een vorm van brosheid. Het gevaarlijkste aan deze corrosievorm is dat het heel moeilijk te detecteren is. In de meest ideale omstandigheid ontstaat er een scheur of put voordat het materiaal kapot gaat.

Microbacteriële corrosie

Voorbeelden van MIC

MIC (Microbieel geïnduceerde corrosie) is de minst bekende vorm van corrosie. Het wordt veroorzaakt door bacteriën die in een bepaald (zuurstofloos) milieu goed gedijen. Dit komt voornamelijk in leidingwerk voor.

In het kort komt het er op neer dat de bacteriën een erg corrosieve stof afscheiden, die op zijn beurt een sterk lokale aantasting veroorzaakt. Stilstaand of brak water heeft weinig doorstroming en de verzuring van de aantasting lijkt nog het meest op een combinatie van zuurcorrosie en putcorrosie. Het zijn echter bacteriën die de bron hiervan zijn.

Hoe corrosie tegen gaan

Zoals al eerder vermeld, gaat er vrij veel metaal verloren door corrosie. Alleen al in Nederland zorgt dit voor een kostenpost van € 17-18 miljard per jaar. Het is dus zaak om corrosie tegen te gaan. Erg belangrijk is om het product, de omgeving en gewenste eisen te kennen. Alleen dan kan er een goede afweging gemaakt worden voor de beste oplossing tegen de corrosievorm. In het algemeen zullen we per corrosiesoort uitleggen, wat er tegen te doen valt.

  • Zuurstofcorrosie
    Het materiaal beschermen door het bijvoorbeeld te coaten met zink, verf of kunststof
  • Uniforme corrosie
    Gelijk aan zuurstofcorrosie
  • Zuurcorrosie
    Afhankelijk van het zuur een coating of een metaallegering kiezen die tegen dat zuur bestand is.
  • Galvanische corrosie
    Er kan bewust gebruik van gemaakt worden door een metaal op te offeren voor het andere. Denk hierbij aan zinken dakgoot of lantaarnpalen.Een isolator kan ook een goede oplossing zijn. Hiermee wordt een fysieke barrière gecreëerd.
  • Spanningscorrosie
    Temperatuur beneden 50°C houden, regelmatig spoelen met (demi-)water.Trekspanningen verminderen door een andere constructie of shotpeenen. Shotpeenen is een bewerking die lijkt op glasparelen. Hiermee worden plaatselijk extra drukspanningen aangebracht die een positief effect kunnen hebben.
  • Zwerfstroomcorrosie
    Isolatoren aanbrengen of tegengestelde spanningen plaatsen, waarmee de uiteindelijke spanning op (nagenoeg) 0 uitkomt. Dit wordt vaak gebruikt bij groot en lang leidingwerk voor olie, gas of water.
  • Putcorrosie
    Een andere (geschikte) legering kiezen.
  • Spleetcorrosie
    Een andere (geschikte) legering kiezen, zorgen dat de kier niet vol kan lopen of regelmatig spoelen reinigen met (demi)-water.
  • Interkristallijne corrosie
    Een andere (geschikte) legering kiezen
  • MIC microbacteriële corrosie
    Manier van construeren onder de loep nemen, regelmatig spoelen met bijvoorbeeld (demi-) water of chloorhoudende vloeistof.

Daarnaast zijn er algemene ontwerpregels die, bij goed gebruik, ook corrosie tegen gaan. Een aantal goede en belangrijke voorbeelden zijn:

  • zorg voor zo min mogelijk naden, liever een lasnaad dan een boutverbinding.
  • als naden toch nodig zijn, zorg dat deze niet vol water kunnen komen (onderzijde of afwatering)
  • het afwateren van vloeistof en vuil verdient in ieder geval de voorkeur
  • zorg dat er voldoende ruimte en gelegenheid is om materialen schoon te spoelen, inspecteren en onderhouden
  • vermijd contact tussen 2 verschillende materialen/metalen
  • vermijd scherpe hoeken en spanningen in materiaal
  • kies het juiste materiaal voor de juiste toepassing/medium/milieu
  • bescherm het materiaal
  • maak gebruik van kennis (zowel in- als extern)

Bij vragen over bovenstaande uitleg of wellicht andere materialen, neem gerust contact met ons op! Bij Minerva denken we graag mee en adviseren waar nodig.

 

Bronnen:
https://nl.wikipedia.org/wiki/Corrosie
https://nl.wikipedia.org/wiki/Spanningsreeks_der_metalen
https://nl.wikipedia.org/wiki/Spanningsreeks_der_metalen
http://mic-europe.eu
Materialen voor Technici van Ken & Michael Budinski
Jean-Paul Hijl

Foto’s
Jean-Paul Hijl
MIC, http://www.novaprotection.nl/
zuurstofcorrosie, http://auto.marine-news.biz/
galvanische corrosie, http://www.ford-world.nl/
spanningscorrosie, http://cobraconsultancy.nl/

Plaats een reactie