kaluston kunnossapito...kaluston kunnossapito korroosionesto, esiintymismuodot • yleinen...
TRANSCRIPT
Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot
• Yleinen syöpyminen• Paikallinen syöpyminen• Galvaaninen eli kontaktikorroosio• Pintaan kohdistuvan mekaanisen
rasituksen aiheuttama syöpyminen• Raerajakorroosio• Valikoiva syöpyminen• Jännitystilan ja korroosion
yhteisvaikutuksesta aiheutuva murtuminen
Korroosionesto, esiintymismuodot
Sähkökemiallinen korroosio esiintyy käytännössä useissa eri muodoissa. Niihin vaikuttavat:• materiaalin ominaisuudet• kemialliset ja mekaaniset ympäristötekijät• syöpymiselle alttiin konstruktion valmistus, rakenne
ja toimintamekanismi.
Esiintymismuodot
Edellä mainitut esiintymismuodot voidaan jakaa ulkonäön tai korroosioon vaikuttavien tekijöiden perusteella monella eri tavalla.
Seuraavassa esitellään korroosion erilaisia esiintymismuotoja.
Esiintymismuodot
Sähkökemiallisen korroosion esiintymismuodot jaotellaan yleisesti seuraavasti:• Yleinen syöpyminen• Paikallinen syöpyminen
– Pistesyöpyminen– Rako- eli piilokorroosio
• Galvaaninen eli kontaktikorroosio
Esiintymismuodot
Sähkökemiallisen korroosion esiintymismuodot jaotellaan yleisesti seuraavasti (jatkoa):• Pintaan kohdistuvan mekaanisen rasituksen
aiheuttama syöpyminen– Eroosiokorroosio– Kavitaatiokorroosio– Hiertymiskorroosio
Esiintymismuodot
Sähkökemiallisen korroosion esiintymismuodot jaotellaan yleisesti seuraavasti (jatkoa):• Raerajakorroosio • Valikoiva syöpyminen • Jännitystilan ja korroosion yhteisvaikutuksesta
aiheutuva murtuminen– Jännityskorroosio– Korroosioväsyminen
Esiintymismuodot
• Yleisessä syöpymisessä metallin koko pinta syöpyy tasaisella nopeudella anodisten ja katodisten alueiden vaihtaessa koko ajan sijaintiaan pinnalla.
• Yleinen syöpyminen on suojaamattomille ja useissa tapauksissa myös kemikaaleille altistetuille metallipinnoille tyypillinen korroosiomuoto.
• Yleisen syöpymisen seuraaminen on yleensä helppoa painohäviö- tai seinämäpaksuusmittausten avulla.
Yleinen syöpyminen
• Pistesyöpymisessä metallin syöpyminen keskittyy pienille alueille metallin pinnalla synnyttäen paikallisia kuoppamaisia syvänteitä.
• Pistesyöpymä etenee harvoin massiivisten rakenteiden läpi. Yleensä se pysähtyy, kun kuopat ovat saavuttaneet tietyn syvyyden. Ohutseinämäisissä säiliöissä ja putkistoissa se saattaa kuitenkin mennä seinämän läpi ja aiheuttaa vuotoja.
Paikallinen syöpyminen, pistesyöpyminen
• Pistesyöpyminen voi saada alkunsa erilaisista pinnan heterogeenisuuksista, kuten urista (pinnankarheus), pintakalvojen rakennevirheistä, pinnalla olevista elektrolyyttipisaroista sekä esimerkiksi liuoksen voimakkaasta törmäyksestä pintaan.
• Myös liuoksen sisältämät aggressiiviset anionit, kuten Cl--,Br--, hypokloriitti- tai thiosulfaattianionitaiheuttavat pistesyöpymää. Tyypillistä on esimerkiksi ruostumattoman teräksen syöpyminen pistemäisesti merivedessä tai NaCl-liuoksessa.
Paikallinen syöpyminen, pistesyöpyminen
• Pistesyöpyminen onkin yleinen korroosiomuoto sellaisilla metalleilla, joiden korroosionkestävyys perustuu pintaa suojaavaan passiivikerrokseen (esim. alumiini ja ruostumaton teräs) tai perusmetallia jalompaan pinnoitteeseen.
Paikallinen syöpyminen, pistesyöpyminen
Sellaisissa ahtaissa raoissa, joihin liuos pääsee tunkeutumaan, mutta joissa se ei pääse vaihtumaan samalla nopeudella kuin muilla metallipinnan alueilla, tapahtuu rakokorroosiota. Tavallisimmin tällainen korroosiotilanne syntyy mm. seuraavissa tilanteissa:1. Rakenne on geometrisiltä muodoiltaan tai
valmistustekniikaltaan sellainen, että noin 0,025–0,1 mm rakoja muodostuu liuoksen kanssa kosketuksissa oleville alueille. Yleensä tällaisia rakoja muodostuu erilaisiin niitti-, pultti- ja hitsausliitoksiin.
Paikallinen syöpyminen, rako- eli piilokorroosio
2. Metallin ja epämetallien kosketuspinnoilla, kuten tiivisteliitoksissa, syntyy rakokorroosiota, mikäli esim. käytetty tiivistemateriaali on vettä absorboivaa tai ei täysin peitä tiivistepintaa.
3. Metallin pinnalla on erilaisia kiinteitä partikkeleita, esim. hiekkaa tai liasta tai korroosiotuotteista muodostuneita kiinteitä saostumia.
Paikallinen syöpyminen, rako- eli piilokorroosio
• Rakokorroosiota esiintyy useimmilla metalleilla aina jaloista metalleista (esim. hopea ja kupari) hyvin epäjaloihin metalleihin (titaani ja alumiini).
• Erityisesti ne metallit, joiden korroosionkestävyys on seurausta passivaatiosta (esim. ruostumattomat teräkset) ovat hyvin herkkiä rakokorroosiolle.
Paikallinen syöpyminen, rako- eli piilokorroosio
• Rakokorroosiota esiintyy erilaisten aggressiivisten liuosten, niin happamien kuin emäksistenkin, yhteydessä. Myös luonnonvedet voivat aiheuttaa rakokorroosiota. Samoin kuin pistekorroosionkin tapauksessa, erityisen vaarallisia ovat kloridi-ioneja sisältävät liuokset.
Paikallinen syöpyminen, rako- eli piilokorroosio
• Galvaanista korroosiota esiintyy silloin, kun samassa elektrolyytissä kaksi erilaista metallia on sähköisessä kontaktissa toisiinsa.
• Alhaisemman elektrodipotentiaalin omaava eli epäjalompi metalli muodostuu anodiksi ja syöpyy. Jalomman metallin syöpyminen puolestaan pysähtyy lähes täysin.
Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio
• Galvaanisen parin syöpymiskäyttäytymistä voidaan arvioida käytännön olosuhteissa (merivedessä) määritellyn potentiaalisarjan avulla. Mitä kauempana sarjassa kontaktissa olevat metallit sijaitsevat, sitä todennäköisempää on galvaanisen parin muodostuminen.
• Galvaaninen korroosiopari voi muodostua myös silloin, kun metalli on kosketuksissa jalomman ei-metallisen sähköä johtavan materiaalin kanssa, esimerkiksi kun teräs, kupari tai ruostumaton teräs on kosketuksissa grafiitin kanssa.
Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio
Korroosionopeuteen galvaanisessa parissa vaikuttavat lähinnä seuraavat tekijät:1. Metallien elektrodipotentiaalit korroosio-
olosuhteissa. Mitä suurempi on elektrodipotentiaalien ero, sitä todennäköisempää on toisen metallin nopea syöpyminen. Potentiaaliero ei kuitenkaan sinänsä määrää korroosionopeutta, vaan sen määrää lähinnä katodisen reaktion kinetiikka jalomman metallin pinnalla.
Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio
Korroosionopeuteen galvaanisessa parissa vaikuttavat lähinnä seuraavat tekijät (jatkoa):2. Metallien pinta-alojen suhde.
Erittäin vaarallinen on tilanne, jossa anodin pinta-ala on pieni verrattuna katodin pinta-alaan. Tästä syystä esimerkiksi niittiliitoksessa on vältettävä tilannetta, jossa niittimateriaali on epäjalompi kuin liitettävät materiaalit.
Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio
Korroosionopeuteen galvaanisessa parissa vaikuttavat lähinnä seuraavat tekijät (jatkoa):3. Elektrolyytin luonne ja sen johtavuus.
Kun elektrolyytin johtavuus on suuri (esim. merivedessä), epäjalompi metalli syöpyy tasaisemmin koko pinta-alalta. Kun elektrolyytin johtavuus on alhainen, keskittyy korroosio metallien rajapinnan lähistölle.
Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio
Galvaanista korroosioparia voidaan hyödyntää korroosionestossa ns. katodisessa suojauksessa:• kytketään suojattava metalli epäjalompaan metalliin
(esim. teräksen suojaus sinkki- magnesiumanodeilla merivedessä) tai
• pinnoitetaan metalli epäjalommalla metallilla (teräksen suojaus sinkkipinnoitteella ilmastollisessa rasituksessa).
Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio
Galvaaninen jalousjärjestys voi muuttua olosuhteiden muuttuessa. Esimerkiksi rautasinkkiparissa tapahtuu napaisuuden muutos talousvedessä lämpötilan noustessa yli 60 °C:seen.
Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio
Galvaanista korroosioparia voidaan hyödyntää korroosionestossa ns. katodisessa suojauksessa:• kytketään suojattava metalli epäjalompaan metalliin
(esim. teräksen suojaus sinkki- magnesiumanodeilla merivedessä) tai
• pinnoitetaan metalli epäjalommalla metallilla (teräksen suojaus sinkkipinnoitteella ilmastollisessa rasituksessa).
Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio
Kun liuoksen liikenopeus kasvaa riittävän suureksi, liuos pystyy irrottamaan metallin pintaa suojaavia korroosiotuotekerroksia, jolloin korroosionopeus kiihtyy. Tällaisessa puhtaan nesteen aiheuttamassa eroosiokorroosiossa korroosionopeus riippuu virtausnopeudesta (kuva ).
Korroosionesto, esiintymismuodot, eroosiokorroosio
Veden virtausnopeuden vaikutus kupariseosten korroosioon
Tavallisesti eroosiokorroosiota aiheuttavat virtauksen epäjatkuvuuskohdat (kuva), jotka aiheuttavat pyörteisen virtauksen mukana sen, että kriittinen nopeus ylittyy.
Korroosionesto, esiintymismuodot, eroosiokorroosio
Kuva: Esimerkkejä pyörteitä synnyttävistä virtauspinnan epätasaisuuksista. Pienillä virtausnopeuksilla (d) ei pyörteitä muodostu niin helposti kuin suurilla nopeuksilla (e).
• Putkistovirtauksessa eroosiokorroosiolle ovat alttiita erilaiset putkimutkat, haarat sekä putkien suuaukot. Kriittisen virtausnopeuden suuruus määräytyy kussakin tilanteessa materiaalin ja ympäristön mukaan.
Korroosionesto, esiintymismuodot, eroosiokorroosio
• Virtauksen mukana kulkeutuvat kiinteät partikkelit lisäävät virtauksen kuluttavaa vaikutusta aiheuttamalla ns. partikkelieroosiota. Nämä partikkelit voivat rikkoa korroosiosuojakerrokset metallin pinnalta jo kriittistä virtausnopeutta pienemmillä partikkelinopeuksilla.
• Suurilla nopeuksilla partikkelieroosio aiheuttaa yleensä metallipinnan mekaanista kulumista, jolloin materiaalin korroosionkestävyydellä ei ole enää merkitystä.
Korroosionesto, esiintymismuodot, kavitaatiokorroosio
• Kavitaatiokorroosiota esiintyy hydraulilaitteissa, laivojen potkureissa, pumppujen siipipyörissä, putkistoissa sekä laitteissa, joissa nesteen virtausnopeus on suuri ja joissa esiintyy paineen vaihteluja.
• Kavitaatiokupla muodostuu nesteen paineen paikallisesti laskiessa, jolloin vastaavasti nesteen kiehumispiste laskee. Kupla luhistuu nestepaineen jälleen noustessa. Kaasukuplan luhistuminen voi aiheuttaa tuhansien N/mm2 suuruisia paikallisia paineiskuja ja voimakasta paikallista kuumenemista.
Korroosionesto, esiintymismuodot, kavitaatiokorroosio
• Hiertymiskorroosiota tapahtuu kahden toisiaan vastaan puristetun pinnan välissä silloin, kun pinnat värähdellessään pääsevät liikkumaan hieman.
• Pintojen profiilihuippujen kosketuskohdissa kosketusjännitykset nousevat hyvin suuriksi. Tällöin pintojen profiilihuiput voivat hitsautua yhteen ja murtua liikkeen ansiosta.
• Murtumisessa irtoavat metallipartikkelit hapettuvat, ja oksidipartikkelit metallipintojen välissä aiheuttavat edelleen abrasiivista kulumista (hiertymiskuluminen).
Korroosionesto, esiintymismuodot, hiertymiskorroosio (fretting-korroosio)
• Kuluminen voi myös olla seurausta pinnan oksidikerrosten murtumisesta ja uudelleen hapettumisesta (hiertymiskorroosio).
• Lisäksi materiaalin irtoamiseen saattaa vaikuttaa pinnan väsyminen värähtelevän liikkeen vuoksi (hiertymisväsyminen).
Korroosionesto, esiintymismuodot, hiertymiskorroosio (fretting-korroosio)
• Korroosiotuotteet eivät poistu pintojen välistä pintojen välisen suhteellisen liikkeen ollessa hyvin pieni (³10-7 mm), jolloin ne tuhoavat pinnan liukuominaisuudet myöhemmässä käytössä.
Korroosionesto, esiintymismuodot, hiertymiskorroosio (fretting-korroosio)
• Kuvassa on esitetty kaaviona hiertymiskorroosiotilanne.
Korroosionesto, esiintymismuodot, hiertymiskorroosio (fretting-korroosio)
Kuva: Hiertymiskorroosio: a) periaatteellinen esitys, b) tavanomainen esiintymispaikka käytännön rakenteissa.
• Tyypillisesti hiertymiskorroosiota esiintyy pinnoilla, joita alunperin ei ole tarkoitettu liikkuviksi, mutta jotka ovat esim. kiristyksen löystyessä alkaneet värähdellä toistensa suhteen.
• Tyypillisiä hiertymisvaurioille alttiita koneenosia tai rakenteita ovat:– Puristussovitteet, pultti-, niitti-, kitka- ja
kiilaliitokset, lautas- ja lehtijouset, laakerit, lankojen tai vaijerien kosketuskohdat jne.
Korroosionesto, esiintymismuodot, hiertymiskorroosio (fretting-korroosio)
Metalliseosten jähmettymisen, lämpökäsittelyn, hitsauksen tai korkean lämpötilan käytön yhteydessä raerajoille voi muodostua korroosionkestävyyttä heikentäviä yhdisteitä, jolloin syövyttävissä olosuhteissa metalliseos syöpyy voimakkaasti raerajoja pitkin kuvan mukaisesti (katso seuraava dia).
Korroosionesto, esiintymismuodot, raerajakorroosio
Korroosionesto, esiintymismuodot, raerajakorroosio
Raerajaerkauma
Seosaineesta köyhtynytvyöhyke
Raerajakorroosio on syntynyt erkaumien aiheuttaman seosaineista köyhtyneen vyöhykkeen takia.
• Raerajakorroosiota voivat aiheuttaa raerajoille suotautuvat epäpuhtaudet ja tietyn seosaineen rikastuminen raerajoille tai köyhtyminen matriisista raerajojen läheisyydessä raerajaerkaumien vuoksi.
• Esimerkiksi jos alumiini sisältää epäpuhtautena rautaa, jonka liukoisuus matriisiin on pieni, se suotautuu raerajoille ja aiheuttaa raerajakorroosiota.
• Käytännön kannalta merkityksellisin raerajakorroosion muoto on ruostumattomilla teräksillä ns. herkistymisilmiön seurauksena tapahtuva raerajakorroosio.
Korroosionesto, esiintymismuodot, raerajakorroosio
• Lämpökäsittelyn tai esimerkiksi hitsauksen yhteydessä raerajoille muodostuu kromikarbidia, johon sitoutuu runsaasti kromia raerajojen läheisyydestä. Karbidin viereen muodostuu tällöin hyvin kapea kromiköyhä vyöhyke. Olosuhteissa, joissa ruostumaton teräs normaalisti passivoituu, kromiköyhät alueet eivät muodosta passivaatiokerrosta. Tällöin syntyy tilanne, jossa anodisen alueen pinta-ala on hyvin pieni verrattuna katodiseen alueeseen ja raerajat syöpyvät nopeasti. Itse kromikarbidi ei syövy.
Korroosionesto, esiintymismuodot, raerajakorroosio
• Austeniittinen ruostumaton teräs herkistyy lämpötila-alueella 550–800 °C raerajoille muodostuvan Cr23C6-karbidin johdosta. Karbidit voidaan liuottaa takaisin matriisiin lämpökäsittelemällä ruostumaton teräs lämpötilassa 1050 °C ja jäähdyttämällä se nopeasti huoneenlämpötilaan.
• Ruostumattoman teräksen hitsauksen yhteydessä herkistymistä saattaa tapahtua perusaineen lämpövyöhykkeessä, jossa lämpötila on herkistymistä aiheuttavalla alueella.
Korroosionesto, esiintymismuodot, raerajakorroosio
• Herkistymistaipumusta voidaan pienentää vähentämällä teräksen hiilipitoisuutta. Tavallisista austeniittisista laaduista on saatavissa niukkahiilisiä laatuja (esim. AISI 304L, C < 0,03 %). Herkistyminen voidaan välttää myös ns. stabiloinnilla, jolloin ruostumattomaan teräkseen lisätään seosainetta, joka muodostaa kromia herkemmin karbideja. Tällaisia seosaineita ovat titaani ja niobi.
Korroosionesto, esiintymismuodot, raerajakorroosio
• Ruostumattomien terästen lisäksi esimerkiksi lujat alumiiniseokset (Al-Cu, Al-Si, Al-Zn-Mg) ovat taipuvaisia raerajakorroosioon. Muokatuissa rakenteissa raerajakorroosio etenee pinnan suuntaisesti johtaen siihen, että materiaali irtoaa tuotteen pinnalta.
Korroosionesto, esiintymismuodot, raerajakorroosio
• Valikoivalla eli selektiivisellä liukenemisella tarkoitetaan metalliseoksen jonkin seosaineen tai mikrorakenneosan muita nopeampaa liukenemista, jolloin lopputuloksena voi olla esimerkiksi sienimäinen reikiä täynnä oleva rakenne (katso seuraavan dian kuva).
Korroosionesto, esiintymismuodot, valikoiva liukeneminen
Korroosioväliaine
Korroosionesto, esiintymismuodot, valikoiva liukeneminen
Metalliseos
Valikoiva liukeneminen
• Tunnetuin valikoivan liukenemisen muoto on messingeissä tapahtuva sinkinkato, mutta vastaavasti alumiinipronsseissa tapahtuu happoliuoksissa alumiinin syöpymistä, piipronsseissa piin liukenemista ja koboltin liukenemista Co-W-Cr-seoksissa.
• Käytännön kannalta merkittävä valikoivan liukenemisen muoto on lisäksi suomugrafiittivaluraudoissa tapahtuva ns. grafitoituminen, jossa rauta syöpyy jättäen jäljelle grafiittisuomurungon.
Korroosionesto, esiintymismuodot, valikoiva liukeneminen
• Jännityskorroosiossa metalliin muodostuu murtumia korroosion ja pinnassa vaikuttavan vetojännityksen vaikutuksesta.
• Jännityskorroosiomurtumaan johtava korroosioympäristö on spesifinen kullakin materiaalilla.
• Vetojännitystila puolestaan voi olla seurausta ulkoisesta kuormituksesta ja/tai sisäisistä jännityksistä.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
Ulkoinen kuormitus voi aiheutua: • staattisesta kuormasta • termisistä mittamuutoksista • ruuviliitoksen kiristysvoimasta • staattisesta paineesta • pyörimisliikkeen hitausvoimista värähtelyistä.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
Sisäisiä jännityksiä aiheuttavat esimerkiksi :• kylmämuokkaus • lastuaminen • leikkaus • lävistäminen • hitsaus.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Sisäiset jännitykset ovat erityisen vaarallisia, koska niiden kokoa on vaikea ennustaa ja ne usein ovat hyvin suuria, lähes metallin myötölujuuden suuruisia.
• Erittäin vaaralliseksi tilanne muodostuu, kun sekä ulkoiset että sisäiset jännitykset vaikuttavat samanaikaisesti.
• Tyypillisiä esimerkkejä jännityskorroosiosta ovat messingin varastorepeäminen ja teräksen lipeähauraus.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Messinkien varastorepeämistä tapahtuu valmistuksen (kylmämuokkaus, syväveto) aikana rakenteeseen syntyneiden sisäisten jännitysten, ammoniakin ja muiden typpeä sisältävien aineiden korroosion vaikutuksesta.
• Ilmiöön vaadittava ammoniakin määrä on äärimmäisen vähäinen ja se tiivistyy varastoinnin aikana ilman vesihöyryn mukana messingin pinnalle.
• Lipeähaurautta esiintyy kylmämuokatuissa (esim. niittaus, mankelointi) kattilateräksissä emäksisissä olosuhteissa.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Jännityskorroosion aiheuttama murtopinta muistuttaa hauraan murtuman murtopintaa, vaikkakin sen aiheuttaja itse asiassa on paikallinen korroosio. Kappaleen efektiivisen poikkipinnan pienentyessä kuormitus lisääntyy, jolloin murtuminen saa mekaanisen luonteen. Murtuminen voi edetä joko raerajoja pitkin tai rakeiden lävitse.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Jännityksen lisääntyminen vähentää murtumiseen johtavaa aikaa. Jännityksen on ylitettävä tietty rajajännitys, ennen kuin jännityskorroosiota esiintyy. Joissakin tapauksissa jännityskorroosiota saattaa aiheuttaa jopa vain 10 % materiaalin myötörajastaoleva jännitys. Rajajännitys, jonka yläpuolella jännityskorroosiota esiintyy, riippuu kuitenkin hyvin oleellisesti materiaalin ja ympäristön yhdistelmästä.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Happi ja muut voimakkaat hapettajat lisäävät jännityskorroosioherkkyyttä.
• Esimerkiksi tavallisella austeniittisellaruostumattomalla teräksellä esiintyy jännityskorroosiota vain hapettavissa kloridiliuoksissa.
• Jännityskorroosiota voidaan estää poistamalla happi liuoksesta.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Jännityskorroosiota tapahtuu yleensä vain tietyllä metallin ja liuoksen välisellä potentiaalialueella. Muuttamalla potentiaalia joko anodiseen tai katodiseen suuntaan jännityskorroosio voidaan välttää.
• Lämpötilan nousu kiihdyttää jännityskorroosiota. Tietyillä seoksilla, kuten magnesiumseoksilla, jännityskorroosiota tapahtuu jo huoneenlämmössä; useimmiten jännityskorroosio kuitenkin vaatii korotettua lämpötilaa.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
Jännityskorroosiotaipumukseen vaikuttavat metallin koostumuksen lisäksi sen • mikrorakenne (raekoko, orientaatio, erkaumat,
sulkeumat)• dislokaatiorakenne ja faasien termodynaaminen
stabiilisuus (metastabiilit faasit). Täten lämpökäsittelytila, muokkausaste ja niiden säätelemät ominaisuudet, kuten lujuus ja kovuus, määräävät tietyillä seoksilla sen, ovatko ne taipuvaisia jännityskorroosioon.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Huolimatta siitä, että jännityskorroosio on käytännössä hyvinkin yleinen ja haitallinen vaurioita aiheuttava korroosiomuoto, sen mekanismia ei vieläkään ole täysin selvitetty.
• Osittain tämä johtuu siitä, että mekanismi on eri materiaalien ja ympäristön yhdistelmillä erilainen.
• Seostetuilla teräksillä yleinen jännityskorroosion muoto on niin sanottu vetyhauraus, jossa rakenteen haurastuminen on seurausta teräkseen diffuntoituneesta atomaarisesta vedystä.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Vety voi olla peräisin ympäristöstä, pinnalla tapahtuvista korroosioreaktioista, peittauksesta, hitsauksesta jne. Katodisessa reaktiossa syntyvä metalliin diffuntoituva vety voi aiheuttaa myös ns. vetyhalkeilua. Diffuntoitunut vety kerääntyy vetymolekyyleinä huokoseen, jolloin paine huokosessa nousee ja aiheuttaa rakenteen murtumisen.
Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio
• Kun rakenne joutuu värähtelyjen, vaihtosuuntaisen kuormituksen tai termisten vaihteluiden alaiseksi, materiaalin väsymislujuus määrää kestoiän.
• Korroosioympäristössä väsymiskestävyys useimmiten muodostuu huomattavasti pienemmäksi kuin ilman korroosioväliainetta.
• Vastaavalla tavalla kuin jännityskorroosiossa, korroosioväsymisessä korroosion ja jännityksen osuus vaurion syntyyn vaihtelee.
Korroosionesto, esiintymismuodot, korroosioväsyminen
• Korroosioväsyminen on esimerkiksi hyvin todennäköistä sellaisissa olosuhteissa, joissa materiaali on altis muille paikallisen korroosion muodoille, esimerkiksi pistekorroosiolle. Tällöin pinnan paikalliset korroosiovauriot toimivat jännityksen keskittäjinä.
• Austeniittiset ruostumattomat teräkset ovat erittäin alttiita korroosioväsymiselle kloridipitoisessa ympäristössä.
Korroosionesto, esiintymismuodot, korroosioväsyminen
• Korroosioväsymistä esiintyy kuitenkin myös olosuhteissa, joissa materiaalin syöpyminen ilman dynaamista rasitusta on tasaista syöpymistä, ja myös hyvinkin lievissä korroosioympäristöissä.
• Tällöin paikalliset muodonmuutokset, joita jännitysvaihtelut aiheuttavat materiaalin pintaan, rikkovat passivaatiokerroksen ja/tai muodostavat muuhun pintaan nähden epäjalomman alueen, joka anodisena syöpyy.
Korroosionesto, esiintymismuodot, korroosioväsyminen
Korroosioväsymistä aiheuttavia jännitysmuutoksia voi syntyä esimerkiksi1. putkistojen ja säiliöiden sisäpaineen vaihteluista2. epätasaisesta höyry- tai nestevirtauksesta
venttiileissä sekä venttiilien käyttöön liittyvistä paineiskuista
3. putkistojen ja säiliöiden lämpölaajenemiskäyttäytymisen eroista
4. laitoksen tai prosessin ylös- ja alasajoista
Korroosionesto, esiintymismuodot, korroosioväsyminen
5. oheislaitteiden, kuten pumppujen, kompressorien tai venttiilien, aiheuttamista värähtelyistä
6. paikallisista lämpötilavaihteluista.
Kaikkein yleisimpiä korroosioväsymismurtumat ovat kuitenkin erilaisissa pyörivissä koneenosissa, kuten akseleissa.
Korroosionesto, esiintymismuodot, korroosioväsyminen
Lähteet