En blästringsguide till att förhindra rost

Bevis på den enorma kostnaden av korrosion finns överallt: brustna gasledningar, broar som har kollapsat, båtar fulla av gods på havsbotten.

3,1 %

av BNP

    Beräknad kostnad för korrosion i USA 2015:

     över

      500 000 000 000 USD

Våra politiker säger att en av USA:s största utmaningar är att reparera vår sönderfallande
infrastruktur, och de öronmärker pengar för det.

Det är goda nyheter för blästringsföretag.

Företag som arbetar med förbehandling av ytor och korrosionsskydd är några av de få som drar fördel av detta 
världsomfattande problem med infrastruktur. Det utgör en tillväxtmöjlighet för blästringsföretag som
förstår hur man förbereder ytor för korrosionsskydd.

 

 

 

1 760 USD

per person

rust-prevention-cover.jpg

VAD ÄR ROST?

HUR BILDAS ROST?

KAN MAN FÖREBYGGA ROST?

 

 

VAD ÄR ROST?

Alla metaller korroderar på grund av kemiska reaktioner med omgivningen – med undantag av fyra sällsynta metaller: iridium, niob, osmium och tantal.

När järn och järnlegeringar korroderar säger vi att de rostar.

Resultatet av korrosion är rost, dvs. hydrerad järnoxid:

JÄRNOXID: FE203

iron-III-oxide-molecule-fe2o3-notext.png

Fe2O3.xH2O

oxygen-iron1-notext.png

Syre vill
binda sig
till dessa två
elektroner

VARFÖR BILDAS ROST?

Syre (O) är ett mycket reaktivt ämne. Det finns bara ett ämne (flour) har högre elektronegativitet – dvs. är mer benäget att stjäla elektroner än syre. Syre bildar stabila bindningar med praktiskt taget alla andra ämnen och bildar oxider.

Järn vill ge
dessa
två elektroner

oxygen-iron2-notext.png

 

 

Järn (Fe) är en oädel metall, vilket innebär att den har en tendens att ge ifrån sig elektroner (i motsats till ädelmetaller som guld och platina, som inte ger ifrån sig elektroner, inte reagerar och inte korroderar under normala förhållanden). Järn är det vanligaste grundämnet på jorden om man räknar i massa.

När syre och järn kommer i kontakt med varandra tar syre elektronerna från järn och de förenas och bildar järnoxid.

Denna reaktion, oxidering, sker när syre kommer i kontakt med ytan och skapar då en tunn film på ytmaterialet (mindre än 0,005 mikroner/0,0002 mm tjock). Detta passiviserande skikt förhindrar ytterligare syre från att komma i kontakt och reagera med metallen.

passivating-layer-notext.png

Syre och järn bildar ett passiviserande skikt av järnoxid på ytan som förhindrar ytterligare oxidering – men inte speciellt effektivt. 

Nästan alla metaller bildar passiviserande oxidskikt. Koppar har en grön beläggning. Silver blir svart. På rostfritt stål skyddar ett passiviserande skikt av kromoxid stålet från korrosion.

Men när det gäller järn och kolstål hjälper inte det passiviserande oxidskiktet speciellt mycket. Det sköra järnoxidskiktet fäster inte på ytmaterialet – och skyddar därmed inte det underliggande järnet – det är också hygroskopiskt vilket innebär att det drar in fukt från luften.

Om rent vatten hamnar på ytan är det inte tillräckligt för att orsaka korrosion.* Men om vattnet innehåller upplösta salter, eller är surt eller basiskt är det perfekta förhållanden för bildning av en korrosionscell.

*Om rent vatten tränger in i en spricka eller skreva kan syrebrist orsaka en uppbyggnad av vätejoner, vilket skapar en sur lösning som kan leda till korrosion.

 

Inuti en korrosionscell

En korrosionscell bildas när man har  en elektrolytlösning, dvs. salt upplöst i vatten, som  innefattar två platser på en metallyta  med olika elektrisk potential, till exempel:

  • Gränsen mellan två olika metaller, mellan två korn i samma metall, eller mellan två fickor av föroreningar i legeringen
  • Längs kanter och hörn av deformerade kristallstrukturer

[1] Under dessa förhållanden ger järn (Fe)  vid anoden ifrån sig sina elektroner och bryts ner till  Fe2+joner. 

[2] Fe 2+ och OH förenas i en serie reaktioner som i slutändan producerar rost, dvs. hydrerad järnoxid.

[3] OH-jonerna dras genom elektrolytlösningen till de nya motsatt laddade Fe2+ +jonerna vid anoden.

Corrosion Cell Callouts

Elektronerna [4] flödar från anoden [6] till katoden [7], där de reagerar med vatten- och syremolekyler och bildar hydroxijoner [5], OH.**

**Detta är reaktionen i en neutral eller basisk lösning. I en sur lösning reduceras två vätejoner till en molekyl av vätgas.

TYPER AV KORROSION

NACE definierar tio typer av korrosion.
De som är mest relevanta för blästring är:

 

Allmän korrosion

Korrosion som är jämnt utspridd över hela eller nästan hela ytan, på grund av att anoder och katoder ”dansar” på ytan. Jämnt utspridd korrosion orsakar mer metallförlust än någon annat typ av korrosion, men det är mindre troligt att effekterna orsakar strukturella svagheter än vid lokaliserade typer av korrosion. Det är dock möjligt om inga åtgärder vidtas.

 

general-corrosion-thumb.jpg

Spaltkorrosion

Korrosion som uppstår i trånga utrymmen mellan ytor.  Formen på skrevan förhindrar syre från att tränga in och vätejoner sprids (en process som kallas hydrolys) vilket skapar en sur lösning som snabbar upp korrosion. Hastigheten på spaltkorrosion kan vara upp till 400 gånger snabbare än korrosion på en plan yta.
 

Rostmassa

Om uppbyggnad av rost i en skreva inte åtgärdas kan det leda till en rostmassa som deformerar ytor, skjuter isär plattor och skadar strukturer. 
 

Sprickor på grund av stresskorrosion

Denna svårupptäckta typ av korrosion kan ha mycket allvarliga följder. När strukturella spänningar skapar sprickor i ytmaterialet  bildas rost i sprickorna och försvagar strukturen genom metallförlust.  Eftersom järnoxider tar upp mer volym än järn leder rost i en spricka till ytterligare tryck som förvärrar problemet.

crevice-corrosion thumb.jpg

Galvanisk korrosion

Korrosion som uppstår på den plats där två olika metaller kommer i kontakt med varandra. Skillnader i spänning mellan metallerna leder till att en anod bildas vid den oädla metallen, med katoden vid ädelmetallen. Kom ihåg att oädla metaller har en tendens att ge ifrån sig elektroner, bli joner och oxidera.

galvanic-corrosion-thumb.jpg
pitting-thumb.jpg

Gropfrätning

Vid gropfrätning bildar metallförlust vid anoden en grop i ytmaterialet, vilket kan leda till att metallen perforeras. Det är lätt att underskatta allvarlighetsgraden av gropfrätning vid visuell inspektion, eftersom gropen kan bilda ett hålrum under ytan och gropens öppning kan döljas av rost. Om gropfrätning inte åtgärdas kan det leda till strukturella svagheter.

Gropfrätning förekommer vid alla lokaliserade korrosionsangrepp. Processen snabbas upp när det finns aggressiva joner som klorid (Cl-) i lösningen, dvs, salt (NaCl) upplöst i vatten, eftersom aggressiva joner angriper och löser upp det passiviserande skiktet.

chloride-attack-notext.png

Kloridjoner tränger in genom det passiviserande skiktet, bryter upp järnoxidmolekyler och exponerar den underliggande metallen. 

Hur klorid angriper ett passiviserande skikt

Klorin är det mest reaktiva (elektronegativ) grundämnet efter syre. Kloridjoner vill ge ifrån sig elektroner, och är starkt attraherade till de motsatt laddade järnjonerna på ytan.

 Kloridjonerna dras mot ytan och tränger igenom det passiviserande skiktet av järnoxid, reagerar med det och leder till att det löses upp tills metallytan exponeras för elektrolytlösningen och en korrosionscell bildas.

Snabbrost

Snabbrost är ett angrepp av allmän korrosion som utgör ett betydande problem vid blästring.

Blästring leder till mekanisk skada på det passiviserande skiktet som skyddar metallen från korrosion. Vid våtblästring finns det också vatten på ytan som kommer i direkt kontakt med metallen genom det skadade passiviserande skiktet.

Om det finns salt på ytan löses det upp i vattnet och bildar en elektrolytlösningar så att en korrosionscell bildas. Detta snabbverkande angrepp kan orsaka synlig rost på bara 30 minuter.

Snabbrost är också ett problem vid torrblästring – och alla typer av förbehandling av yta. När luftfuktigheten är hög drar saltet in fukt från den omgivande luften till metallytan och en korrosionscell bildas. Natriumklorid kan dra ut fukt från den omgivande luften vid 75 % relativ luftfuktighet. Andra, mindre rikhaltiga salter drar ut fuktighet vid en relativ luftfuktighet på endast 25–35 %. Vid ren luft (och en saltfri yta) äger atmosfärisk korrosion inte rum vid en relativ luftfuktighet på mindre än 45 %. Men i takt med att den relativa luftfuktigheten ökar så ökar korrosionshastigheten exponentiellt.

Om blästringen utförs inomhus kan luftfuktigheten kontrolleras med avfuktare. Undvik att utföra blästring när det regnar. Ni som är uppe tidigt på morgonen, tänk på att dagg på nyblästrat stål är ett problem. Den omgivande luften värms upp snabbare än metallen vilket leder till att kondensation bildas på stålet.

 

Hur mycket snabbrost är acceptabelt?

Låga nivåer av snabbrost kan befinna sig inom toleransen för vissa beläggningar, men det leder alltid till försämrad fästförmåga. Om en beläggning appliceras på ett tjockt lager snabbrost fungerar inte beläggningen och det leder också till att ytterligare korrosiva reaktioner startar.

Kontrollera med tillverkaren av beläggningen vilka nivåer av snabbrost som är acceptabla. Specifikationerna för beläggningen kanske har en acceptabel tidsperiod mellan blästring och applicering av beläggning.

flash-rust-grades-notext.jpg
Låg Medel Hög
Ytan är synlig
Små mängder rost syns. 
Ytan är dold. 
Rosten sitter hårt fast.
Ytan är dold.
Rosten sitter löst fast.

Filiformkorrosion

Denna typ av spaltkorrosion byggs upp under färg om vatten har trängt in i beläggningen.Korrosionen tar formen av filament och leder till rost på en yta som blottläggs av osmotiska blåsor.

osmotic-blistering.png

Osmotiska blåsor

Som om lösliga salter (chFiliform korrosion

Denna typ av spaltkorrosion bildas under färg om vatten har trängt in i beläggningen.Korrosionen tar formen av filament och leder till rost på en yta som är exponerad på grund av osmotiska blåsor, klorid, sulfat och nitrat) inte redan hade ett dåligt rykte anses de också bidra till en typ av beläggningsskada som kallas osmotiska blåsor.

En beläggning är ett halvgenomträngligt membran som gör att vatten, men inte andra lösliga joner, som salt eller saltsyra, kan tränga igenom. När vatten tränger igenom membranet upplöses jonerna på metallytan, trycket i lösningen under beläggningen minskar och vattnet ”fastnar” under blåsan.Jonerna kan inte tränga igenom membranet för att jämna ut trycket, men det hindrar inte vattnet från att försöka. Om mer vatten flödar in i blåsan än ut leder det till att beläggningen lossnar. En korrosionscell bildas inuti blåsan.

Punktkorrosion

Punktkorrosion, i motsats till andra typer av korrosion, är ett mönster, inte en process. När den djupaste delen av underlaget går djupare än den applicerade beläggningen kan beläggningen inte täcka topparna i underlaget. Filmen där blir supertunn och förstörs snabbt, vilket exponerar ytmaterialet för korrosion.

En tumregel för att förhindra punktkorrosion är att bereda ett underlag som är 25–30 % av skikttjockleken för hela beläggningen. Läs beläggningsspecifikationerna för information om tillverkarens rekommenderade skiktdjup.
 

DEL II

LÖSNINGAR

Avlägsnande av salt

Rent vatten på en ren, plan metallyta orsakar inte korrosion. Korrosionscellen behöver en elektrolyt, och fiende nummer ett är salt.

Salt drar inte bara in fuktighet från luften, när det har upplösts i en lösning eroderar dess aggressiva joner det passiviserande skiktet och blottlägger metallen. Den resulterande elektrolytlösningen skapar det jonflöde som krävs för att en korrosionscell ska bildas.

Så det första försvaret mot rost är att avlägsna lösliga salter från ytan.

Mekaniska metoder (hand-och motordrivna verktyg) har visat sig vara i stort sett verkningslösa för att avlägsna salter. Eftersom salter är lösliga är den föredragna metoden att lösa upp dem med vatten.

Här kommer våtblästring till sin rätt. Det trycksatta vattnet transporterar inte bara slitmaterial, utan löser också upp salt och spolar bort det.

 

organic-passivator-notext.png

Kväve på en organisk passivatormolekyl förenar sig med FE-joner. Kolväteskedjan hindrar syre och klorid från att komma i kontakt med järnytan. 

Rostförhindrande ämnen

Rostförhindrande ämnen kan tillsättas till vattnet vid våtblästring för att förebygga snabbrost, men de kan ha oönskade bieffekter.

Passivatorer skapar ett skyddande skikt mellan ytan och omgivningen. Organiska molekyler som aminer har fria elektronpar som förenar sig med metallen, och en lång svans av kolväte för att hämma adsorption av inkommande aggressiva joner till metallytan.

Passivatorer har emellertid visat sig påverka beläggningens fästförmåga och effektiviteten hos primers med anti-korrosion, speciellt de som innehåller zink, vilka måste komma i kontakt med metallen för att skapa en galvaniserande effekt.

Saltavlägsnande medel är kemiskt formulerade för att lösa upp salter. Dessa lösningar vittrar sönder oxidskiktet och interagerar direkt med metallen. Men om de inte sköljs bort kan dessa ofta sura tillsatser lämna kvar oönskade fällningar på ytan som kan orsaka osmotiska blåsor.

Ytaktiva ämnen minskar vattnets ytspänning, och gör det ”våtare”, vilket gör det lättare för vattnet att penetrera och lösa upp saltavlagringarna. De kan också bidra till avdunstning och lämnar inga föroreningar på ytan.

Det finns mer än 200 olika sorters rosthämmare. Många beläggningar klarar inte dem, inte alla av dem är miljövänliga och vissa är kända carcinogener. Innan du använder ett rosthämmande medel bör du be beläggningstillverkaren om rekommendationer.

 

Regel 1 – applicera primer snabbt

Det mest effektiva sättet att förhindra rost är att applicera den primer som specificeras av beläggningstillverkaren så snart det är praktiskt möjligt.

Det finns fukttåliga primers som kan appliceras på fuktig stål. Zinkbaserade primers ger ytterligare rostskydd genom att bilda en galvaniserade förening med ytan.

Se tillverkarens beläggningsspecifikationer för rekommenderad primer.

paint-spray1-thumb.jpg

 

 

best-practices-thumb.png

BÄSTA PRAXIS

För bästa resultat att förebygga rost och se till att beläggningen fäster ordentligt, följ dessa anvisningar:

  • Skapa rätt underlag.
  • Se till att ytan är så ren som möjligt.
  • Utför blästringen vid låg luftfuktighet.
  • Applicera primer så fort som möjligt.
  • Följ specifikationerna från beläggningstillverkaren.

Kontakta en blästringsexpert

Vänligen ange ett värde
Vänligen välj
Vänligen ange ett värde
Vänligen ange ett värde
Vänligen välj
Vänligen ange ett värde
Vänligen ange ett värde
Graco