kaluston kunnossapito...kaluston kunnossapito korroosionesto, esiintymismuodot • yleinen...

61
Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot

Upload: others

Post on 23-Aug-2021

14 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot

Page 2: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• Yleinen syöpyminen• Paikallinen syöpyminen• Galvaaninen eli kontaktikorroosio• Pintaan kohdistuvan mekaanisen

rasituksen aiheuttama syöpyminen• Raerajakorroosio• Valikoiva syöpyminen• Jännitystilan ja korroosion

yhteisvaikutuksesta aiheutuva murtuminen

Korroosionesto, esiintymismuodot

Page 3: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Sähkökemiallinen korroosio esiintyy käytännössä useissa eri muodoissa. Niihin vaikuttavat:• materiaalin ominaisuudet• kemialliset ja mekaaniset ympäristötekijät• syöpymiselle alttiin konstruktion valmistus, rakenne

ja toimintamekanismi.

Esiintymismuodot

Page 4: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Edellä mainitut esiintymismuodot voidaan jakaa ulkonäön tai korroosioon vaikuttavien tekijöiden perusteella monella eri tavalla.

Seuraavassa esitellään korroosion erilaisia esiintymismuotoja.

Esiintymismuodot

Page 5: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Sähkökemiallisen korroosion esiintymismuodot jaotellaan yleisesti seuraavasti:• Yleinen syöpyminen• Paikallinen syöpyminen

– Pistesyöpyminen– Rako- eli piilokorroosio

• Galvaaninen eli kontaktikorroosio

Esiintymismuodot

Page 6: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Sähkökemiallisen korroosion esiintymismuodot jaotellaan yleisesti seuraavasti (jatkoa):• Pintaan kohdistuvan mekaanisen rasituksen

aiheuttama syöpyminen– Eroosiokorroosio– Kavitaatiokorroosio– Hiertymiskorroosio

Esiintymismuodot

Page 7: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Sähkökemiallisen korroosion esiintymismuodot jaotellaan yleisesti seuraavasti (jatkoa):• Raerajakorroosio • Valikoiva syöpyminen • Jännitystilan ja korroosion yhteisvaikutuksesta

aiheutuva murtuminen– Jännityskorroosio– Korroosioväsyminen

Esiintymismuodot

Page 8: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 9: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 10: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 11: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• Pistesyöpyminen onkin yleinen korroosiomuoto sellaisilla metalleilla, joiden korroosionkestävyys perustuu pintaa suojaavaan passiivikerrokseen (esim. alumiini ja ruostumaton teräs) tai perusmetallia jalompaan pinnoitteeseen.

Paikallinen syöpyminen, pistesyöpyminen

Page 12: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 13: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 14: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 15: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 16: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 17: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 18: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 19: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 20: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 21: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 22: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Galvaaninen jalousjärjestys voi muuttua olosuhteiden muuttuessa. Esimerkiksi rautasinkkiparissa tapahtuu napaisuuden muutos talousvedessä lämpötilan noustessa yli 60 °C:seen.

Korroosionesto, esiintymismuodot, galvaaninen korroosio

Page 23: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 24: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 25: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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).

Page 26: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• Putkistovirtauksessa eroosiokorroosiolle ovat alttiita erilaiset putkimutkat, haarat sekä putkien suuaukot. Kriittisen virtausnopeuden suuruus määräytyy kussakin tilanteessa materiaalin ja ympäristön mukaan.

Korroosionesto, esiintymismuodot, eroosiokorroosio

Page 27: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 28: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 29: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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)

Page 30: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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)

Page 31: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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)

Page 32: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• Kuvassa on esitetty kaaviona hiertymiskorroosiotilanne.

Korroosionesto, esiintymismuodot, hiertymiskorroosio (fretting-korroosio)

Kuva: Hiertymiskorroosio: a) periaatteellinen esitys, b) tavanomainen esiintymispaikka käytännön rakenteissa.

Page 33: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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)

Page 34: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 35: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Korroosionesto, esiintymismuodot, raerajakorroosio

Raerajaerkauma

Seosaineesta köyhtynytvyöhyke

Raerajakorroosio on syntynyt erkaumien aiheuttaman seosaineista köyhtyneen vyöhykkeen takia.

Page 36: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 37: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 38: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 39: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 40: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 41: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 42: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Korroosioväliaine

Korroosionesto, esiintymismuodot, valikoiva liukeneminen

Metalliseos

Valikoiva liukeneminen

Page 43: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 44: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 45: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Ulkoinen kuormitus voi aiheutua: • staattisesta kuormasta • termisistä mittamuutoksista • ruuviliitoksen kiristysvoimasta • staattisesta paineesta • pyörimisliikkeen hitausvoimista värähtelyistä.

Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio

Page 46: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Sisäisiä jännityksiä aiheuttavat esimerkiksi :• kylmämuokkaus • lastuaminen • leikkaus • lävistäminen • hitsaus.

Korroosionesto, esiintymismuodot, jännityskorroosio

Page 47: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 48: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 49: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 50: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 51: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 52: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 53: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 54: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 55: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 56: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 57: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 58: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

• 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

Page 59: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 60: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

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

Page 61: Kaluston kunnossapito...Kaluston kunnossapito Korroosionesto, esiintymismuodot • Yleinen syöpyminen • Paikallinen syöpyminen • Galvaaninen eli kontaktikorroosio • Pintaan

Lähteet