Úvod do koroze

Co je koroze?

Základy koroze

Koroze je elektrochemický proces, který vrací rafinované kovy do jejich přirozeného oxidického stavu. Nejznámějším a nejrozšířenějším příkladem je rez tvořící železo nebo ocel. Koroze vede každý rok k miliardovým škodám na infrastruktuře a produktech. Často se zaměřujeme na atmosférickou korozi, proces, který se obvykle odehrává venku ve filmu vlhkosti na kovovém povrchu. Vlhký film může být tak tenký, že je pouhým okem neviditelný.

Koroze postihuje širokou škálu materiálů a průmyslových odvětví – efektivně jakékoli kovové výrobky provozované venku nebo jinak vystavené povětrnostním vlivům. To zahrnuje barvy a nátěry, přísady a barviva, architektonické a stavební materiály, některé holé kovy, elektroniku a řadu automobilových součástek.

Síly koroze

Koroze je chemický proces, který je typicky způsoben kombinací tří environmentálních sil: vody, kyslíku a iontů.

voda ve formě relativní vlhkosti, dešťových srážek a rosy (kondenzace) je zásadní pro téměř veškeré korozivní chování. Čím déle jsou materiály venku mokré, tím více mají tendenci ke korozi, obecně řečeno. Velmi suché výrobky a sestavy mají tendenci nekorodovat. Kromě toho mohou různé hodnoty relativní vlhkosti způsobit různé typy korozního chování, zejména u nepodobných kovů ve vzájemném kontaktu.

Kyslík je klíčovou hnací silou korozního chování, protože iniciuje mnoho redukčních reakcí, které jsou pro korozi zásadní. Kyslík je samozřejmě snadno dostupný v atmosféře a také rozpuštěný ve vodě.

Ionic druh, zejména chloridy a sulfidy, mohou také hrát hlavní roli při korozi. Chemie koroze je velmi složitá, protože kromě dobře známých jednoduchých oxidů, jako je červená rez, se mohou tvořit různé korozní produkty. To je jeden z důvodů, proč kyselé prostředí podporuje vyšší míru koroze než prostředí s neutrálním pH. Kromě toho se soli budou „rozplývat“ nebo tvořit kapalné roztoky při nižších hodnotách relativní vlhkosti, což může prodloužit dobu vlhkosti materiálů a rychlost koroze.

Druhy koroze

Ve venkovních provozních prostředích může docházet k různým druhům koroze. To zahrnuje:

• Volná korozenebo Obecná koroze, přes povrch materiálu
• Galvanická koroze, ke kterému dochází, když jsou dva různé kovy v kontaktu v přítomnosti kapalné vody
• Štěrbinová koroze, lokalizovaná koroze v oblastech s omezeným přístupem kyslíku vzhledem k blízkým oblastem
• Důlková koroze, malé otvory, které se obvykle vytvoří, když ochranná bariéra selže
• Nitková koroze or Koroze pod filmem, který se vyvíjí pod povlakem a může vést k výrazné delaminaci

Ochrana proti korozi

Ke zpomalení nebo zastavení koroze kovů se používají různé strategie. Většina korozních testů prováděných venku a v cyklických testerech koroze Q-FOG slouží k vyhodnocení účinnosti těchto preventivních strategií. Patří sem:

• Malovat – organické povlaky, které představují pravděpodobně nejběžnější antikorozní přístup
• Pasivace – tenké vrstvy oxidu, které tvoří bariéru mezi kovem a atmosférou
• Konverzní nátěry – chemické předúpravy, které vytvářejí ochranné povrchové vrstvy na kovech
• Galvanizace – uložení nebo pokovení druhého kovu na základní kov, který má být chráněn
• mechanické provedení – konstrukci výrobků a sestav, aby se zabránilo korozním účinkům souvisejícím s geometrií, jako jsou štěrbiny

Synergické účinky vody, kyslíku a iontů ve venkovním prostředí mají za následek korozi materiálů. Jak můžete zajistit, že vaše výrobky vydrží venku? Odpověď zní: testování koroze.

Jak provedu korozní zkoušky?

Existují dva základní typy korozního testování: přirozené venkovní testování a zrychlené laboratorní testování. Tyto dva typy zkoušek se doplňují a společně tvoří kompletní program zkoušek koroze. Q-Lab vám může pomoci určit nejlepší komplexní testovací plán pro vaše produkty a materiály.

Venkovní testování

Testování přirozené venkovní koroze je vynikající způsob, jak stanovit odolnost vašich výrobků vůči korozi při vystavení venkovnímu prostředí. Testování se obvykle provádí v blízkosti oceánu, protože slané mořské prostředí poskytuje nejdrsnější podmínky pro hodnocení ochrany proti korozi. Různé geografické oblasti jsou velmi široce v korozivnosti jejich atmosfér, jak ukazuje nástroj ISO Corrosivity Category Estimation Tool (ICCET), takže testování v nemořských prostředích má také hodnotu. Korozní zkoušky se také často provádějí na automobilových „zkušebních plochách“, kde se osobní a nákladní automobily používají v realistickém prostředí služeb a výkonu.

Přirozená venkovní koroze je nejpřesnějším způsobem, jak porozumět odolnosti materiálů ve venkovním prostředí, a je klíčem ke komplexnímu programu testování koroze. Testování venkovní koroze, stejně jako u povětrnostních vlivů, může kvalifikovat nebo ověřit vaše zrychlené laboratorní testování s venkovními daty – jinými slovy, může vám pomoci „otestovat test“.

Zrychlené laboratorní testování

Nejběžnější způsob testování odolnosti výrobků proti korozi je v laboratorních zkušebních komorách. Zrychlené laboratorní testování koroze může urychlit korozní síly v kontrolovaném laboratorním prostředí a poskytnout rychlejší výsledky o odolnosti proti korozi. Shrnutí naleznete v našem webináři Moderní korozní testování.

Zrychlené testování koroze je rychlé, opakovatelné a pohodlné a je skvělé pro kontrolu kvality, kvalifikaci a výzkum a vývoj. Je to „nástroj pro směrové rozhodování“, který vám pomůže lépe se rozhodovat o věcech, jako jsou:

• Jaké přísady zahrnout nebo nezahrnout do barvy nebo nátěru
• Odeslání zákazníkům je v pořádku, zda šarže nebo šarže
• U jakých prodejců pasivace nebo pokovování nakupovat
• Jaké parametry zpracování a výroby zvolit

Testování solného postřiku

Pro testování je k dispozici široká škála protokolů zrychlených korozních testů, z nichž všechny lze splnit výběrem správného modelu Q-FOG Corrosion Tester. Nejjednodušší a nejstarší z těchto testů se označují jako kontinuální testy solné mlhy. Nejznámější z těchto testů jsou ASTM B117 a ISO 9227, které vystavují vzorky působení solné mlhy nebo mlhy při mírně zvýšených teplotách od 35 do 50 °C. Tyto testy nezahrnují žádné cyklické kroky smáčení nebo sušení a lze je provádět nejekonomičtějším modelem Q-FOG – Q-FOG SSP, stejně jako pokročilejší testery CCT a CRH. Nejčastěji prováděné testy v solné mlze používají neutrální roztok elektrolytu, často zředěný chlorid sodný (NaCl). Testy v solné mlze mohou místo toho používat okyselené solné roztoky k provedení rychlejších a tvrdších výsledků testů na velmi odolných nátěrech.

Cyklická koroze

Testování cyklické koroze zavádí další kroky sušení a smáčení při vysoké vlhkosti, aby poskytl lepší laboratorní simulaci přirozené atmosférické koroze. Výzkum ukazuje, že výsledky testů z cyklického testování jsou podobné výsledkům získaným venku, pokud jde o výslednou strukturu, morfologii a relativní rychlost koroze. Jedním z prvních cyklických testů je test Prohesion, který střídá solnou mlhu se sušením a který mohou provádět všechny testery Q-FOG.

Jiné cyklické testy, z nichž mnohé byly vyvinuty automobilovými organizacemi a OEM, zavedly kroky nasycení vlhkostí nebo smáčení, které měly rychle znovu iniciovat korozi po krocích sušení. Tyto testy může provádět Q-FOG CCT model, který obsahuje generátor vodní páry, a také pokročilý model CRH.

Moderní automobilové korozní testování

V posledních letech výrazně pokročila technologie testování koroze, vedená automobilovými OEM dychtivými vyvíjet testy s větší realističností a korelací se skutečným provozním výkonem. Tyto testy mohou obvykle splnit pouze Tester Q-FOG CRH, který se vyznačuje plnou regulací relativní vlhkosti včetně přechodů.

Mezi novinky moderních automobilových cyklických korozních testů patří nahrazení solné mlhy přímou solnou mlhou neboli sprchou. Tato technika aplikuje řešení na zkušební vzorky mnohem rychleji a může výrazně zkrátit dobu potřebnou pro testování.

Nejvýznamnějším pokrokem v moderních zařízeních pro testování koroze je však zavedení přesné regulace relativní vlhkosti, včetně řízených přechodů mezi různými testovacími podmínkami. Předchozí cyklické testy byly schopny testovat pouze velmi suché nebo velmi vlhké podmínky a postrádaly schopnost konzistentně přecházet mezi těmito kroky. Tyto testy proto netestovaly velkou část rozsahu korozního chování, ke kterému dochází při středních hodnotách relativní vlhkosti, kdy venkovní materiály ve skutečnosti tráví většinu svého času. Předklimatizace v Q-FOG CRH umožňuje toto ovládání tím, že do testovací komory dodává chladný a suchý vzduch.

Proč provádět korozní zkoušky?

Důvody k testování

V Q-Lab si často klademe otázku „Vydrží vaše produkty venku?“ a odpovězte „Nehádej, kdy můžeš testovat!“ To znamená, jaké jsou skutečné výhody testování koroze? Zde je jen několik:

Zlepšete trvanlivost svého produktu

Korozní testy vedly k drastickému prodloužení životnosti mnoha důležitých produktů. Vezměme si například automobilové nátěry, kde korozní testování podpořilo vývoj vedoucí k více než 100% prodloužení životnosti produktu.

Ušetřete na nákladech na materiál

Správný výběr materiálů může mít zásadní vliv na výkon produktu – a váš konečný výsledek. Kolik by vám ušetřilo, kdybyste nakupovali suroviny o 10 % levněji a váš výkon nebyl ovlivněn? Správný výběr ochranných povlaků může v některých případech ušetřit stovky tisíc dolarů a testování koroze vám dává jistotu, že se rozhodnete správně.

Vyhněte se katastrofickým výpadkům pole

Na druhou stranu, kolik by vás to stálo, kdybyste nakoupili o 10 % levnější suroviny, ale váš produkt by selhal? Soudní spory a rozsáhlé záruční nároky mohou velmi poškodit zisky a pověst společnosti. Testování pomáhá vyhnout se takovým chybám.

Mnoho dalších!

Korozní testování vám může pomoci splnit požadavky zákazníků, zlepšit vaši pověst na trhu, ověřit požadavky dodavatelů, rozšířit stávající produktové řady, vstoupit na nové trhy, předstihnout konkurenci a udržet si náskok před vládními nařízeními.

Typy testů

Je důležité pochopit, že ne všechny typy korozních testů mají stejné cíle. Testovací program by měl být vytvořen s jasným pochopením toho, jaké znalosti je důležité získat. Níže uvedená testovací matice ukazuje různé kategorie testování od nejjednodušších po nejsložitější:

Většina korozních testů, alespoň pro začátek, je Kontrola kvality testování – krátké, definované screeningové testy pro pevné časové intervaly, které generují výsledky vyhovuje/nevyhovuje. Testy v solné mlze obvykle spadají do této kategorie, stejně jako mnoho prvních testů cyklické koroze. S tím úzce souvisí kvalifikace or validace testování, kdy je potřeba splnit zákazníkovu specifikaci v testu, aby byl přijat. Korelativní a prediktivní testování vyžaduje venkovní data, a proto je součástí širšího testovacího programu. Tyto typy testů také obecně vyžadují pokročilejší testovací protokoly, jako jsou řízené cykly relativní vlhkosti vyvinuté výrobci OEM automobilů. Korelativní testování používá venkovní data jako odkaz na „řadové“ vzorky v laboratorních testech – jinými slovy k určení, které jsou nejvíce odolné vůči korozi a které jsou nejméně odolné vůči korozi. Prediktivní testování poskytuje odhady životnosti na základě laboratorních výsledků, ale je vysoce specifické pro materiál, test a režim poruchy a vyžaduje velké množství dat z venkovních testů.

Korelace

Nejčastější otázkou, kterou dostáváme v Q-Lab, je nějaká variace „kolik hodin ve zrychleném korozním testeru odpovídá (5, 10, 20) let provozu?

Krátká odpověď je, že existuje neexistuje jednoduchý obecný vztah mezi laboratorním a zrychleným korozním testováním. Problém není v tom, že jsme ještě nevyvinuli dokonalý tester koroze. Bez ohledu na to, jak sofistikovaný nebo drahý uděláte svůj tester koroze, stále nenajdete „magické číslo“. Největším problémem je inherentní variabilita a složitost venkovních expozičních situací, včetně geografie, proměnlivosti počasí, provozního prostředí, testovacích podmínek a mnoha dalších.

Údaje o pořadí, které lze generovat pomocí komplexního plánu korozních testů, jsou však mimořádně cennou informací, která vám může mnoho říci o trvanlivosti produktu. V Q-Lab jsme tu, abychom vám pomohli co nejlépe využít váš testovací program s co nejmenšími problémy: proto říkáme, že Testování je jednoduché.