Galvanická koroze na spojích různých kovů: izolační strategie pro potrubí ze nerezové oceli

Galvanická koroze vzniká, pokud jsou dva různé kovy elektricky propojeny za přítomnosti elektrolytu: méně ušlechtilý kov se pak koroduje rychleji, než by se korodoval sám o sobě. Pokud spojíte nerezovou ocel s uhlíkovou ocelí, mědí nebo hliníkem ve vlhkém prostředí, je nerezová ocel obvykle katodou a tím urychluje korozi druhého kovu. Řešením je přerušení elektrického obvodu pomocí izolačních přírubových sad, dielektrických spojek, netovárních těsnicích podložek a pouzder nebo ochranných povlaků a navíc návrh příznivých poměrů ploch. Společnost Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. dodává nerezové potrubí, armatury a příruby spolu s odborným poradenstvím pro správné zpracování těchto spojů.

Vznik galvanického článku
Pro galvanickou korozi je třeba splnit tři podmínky: dva kovy s různým elektrochemickým potenciálem, elektrické spojení mezi nimi a společný elektrolyt, například mořská voda, kondenzát nebo vlhký povlak. Stačí odstranit kteroukoli z těchto podmínek, a galvanický článek přestane fungovat. Čím větší je rozdíl potenciálů mezi oběma kovy, tím vyšší je pohánějící napětí a tím rychleji se anoda rozpouští. Nerezová ocel se nachází v galvanické řadě v mořské vodě blízko „šlechetného“ (noble) konce, takže je obvykle chráněna, zatímco uhlíková ocel, hliník nebo zinek připevněné k ní utrpí poškození.

Galvanická řada a relativní riziko
Inženýři řadí kovy podle jejich korozního potenciálu v daném elektrolytu. Čím větší je rozdíl mezi nimi, tím vyšší je riziko. Následující tabulka uvádí běžné dvojice kovů s nerezovou ocelí v prostředí obsahujícím chloridy.

Jedno upozornění k spojům nerezová ocel–nerezová ocel: galvanické riziko je nízké, avšak kombinace aktivních a pasivních podmínek nebo spojení s grafitovými těsněními může stále způsobit vznik galvanického článku, proto volba materiálů a těsnění stále hraje roli.

Efekt poměru ploch
Poměr ploch může přeměnit řiditelnou situaci na rychlé poškození – nebo naopak. Korozní proud se musí rozprostřít po anodě; umístíte-li malou anodu proti velké katodě, celý proud se soustředí na malou plochu, což způsobuje intenzivní, lokální útok. Klasický nepříznivý případ je malá součást z uhlíkové oceli – šroub nebo krátký příchytný kus – připevněná k velké ploše nerezové oceli. Nerezová katoda tak „požírá“ malou uhlíkovou anodu.
Dobrý případ je zrcadlovým obrazem: velká anoda a malá katoda rozměrně rozprostírají proud, takže anoda koroze pomalu a snesitelně. Užitečné pravidlo je udržovat malé anodické části daleko od velkých katodických oblastí z nerezové oceli. Pokud se upevňovací prvky z uhlíkové oceli musí dotýkat přírub z nerezové oceli, potřebují být šrouby natřeny nebo – ještě lépe – použít kompatibilní slitinu, aby nebyly obětovány.
Prostředí zesiluje nebo oslabuje tento jev. Vyšší vodivost, jako například ve slané vodě, umožňuje galvanickému proudu putovat dále podél potrubí a rozšiřovat korozi daleko za místo spoje; v prostředí s nízkou vodivostí, jako je sladká voda nebo kondenzát, zůstává poškození omezeno na okolí místa kontaktu. Teplota, obsah kyslíku a proudění také ovlivňují rychlost koroze, což je důvod, proč se stejný kovový pár chová jedním způsobem na námořní palubě a jiným způsobem na vyhřívaném potrubí v uzavřeném prostoru.

Izolační sady a izolační přírubové sady
U přírubového spoje nejspolehlivějším řešením je izolační sada pro příruby. Tato sada kombinuje izolační těsnicí podložku plného průřezu nebo typu E s izolačními objímkami na každém šroubu a izolačními podložkami pod hlavami šroubů a maticemi, doplněnými o ocelové podpůrné podložky. Pokud je sada správně nainstalována, nevznikne žádná kovová spojnice mezi tvářemi příruby ani skrz šrouby, takže se nemůže vytvořit žádný galvanický článek, i když jsou oba kovy mokré.
U závitových spojů plní stejnou funkci dielektrické spojky a nekovové mezipříruby. Vyberte těsnicí podložku podle provozní teploty a tlaku, protože jak těsnicí, tak izolační prvek musí odolat danému zatížení. Po sestavení spoje lze pomocí měření elektrické spojitosti napříč spojem ověřit, že izolace je skutečná a nejen předpokládaná.

Nátěry a konstrukční postupy
Nátěry zkracují cestu elektrolytu. Pravidlo, které lidem často způsobuje potíže: natírejte katodu nebo oba kovy, nikdy pouze anodu. Pokud natíráte pouze anodu, jakýkoli nedostatek nátěru nebo poškození odhalí malou anodickou plochu v kontaktu s velkou katodou, čímž se znovu vytvoří nebezpečný poměr ploch a korozní jámy se v místě poruchy rychle rozvíjejí. Pokud místo toho natíráte nobelní nerezovou katodu, zmenšíte efektivní katodickou plochu a zpomalíte celou galvanickou buňku.
Dokonalé provedení dokončuje celý proces. Vyhněte se umístění spojů do stojaté vody a zajistěte jejich odvodnění, aby se elektrolyt nepohromadil. Vyvarujte se štěrbin a mazacích kompresů, kde se usazují nečistoty a zachycuje se vlhkost. Pokud je to možné, použijte podél celé mokré části kompatibilní materiály nebo vložte cívku materiálu se středním elektrickým potenciálem. U pohřbených nebo ponořených konstrukcí se často používá katodická ochrana, avšak projektant musí mít na paměti, že nerezová ocel má katodický charakter, a zajistit správné rozložení ochranných proudů.

Detekce a zajištění kvality
Pravidelní prohlídky odhalí galvanické napadení v době, kdy je ještě levné jej opravit. Hledejte soustředěnou rez a ztrátu kovu na méně nobilní straně spoje, zejména u spojovacích prvků, závitových nátrubků a přírubových ploch. Ultrazvuková měření tloušťky sledují ztenčení stěny a vizuální kontrola integrity povlaku upozorní na expozici anod.
Žádná z těchto opatření nefunguje bez kvalitní kontroly materiálů. Wenqiang poskytuje pozitivní identifikaci materiálů, aby byla potvrzena slitina u každého spoje, certifikáty zkoušek materiálů podle EN 10204 3.1 nebo 3.2 pro úplnou stopovatelnost a armatury a příruby vyrobené podle norem ASTM a ASME v souladu s ISO 9001. Správný výběr kovů, izolačních dílů a poměrů ploch již ve fázi návrhu stojí mnohem méně než pozdější náročná výměna korozí postižených spojů a zajišťuje, že spoje různých kovů budou funkční po celou dobu životnosti systému.

Nejčastější dotazy
Otázka: Koroduje nerezová ocel v galvanickém páru?
A: Obvykle ne; nerezová ocel je obvykle nobilnější katoda, takže spojená uhlíková ocel, hliník nebo zinek koroze rychleji, zatímco nerezová ocel je chráněna. Výjimkou jsou neobvyklé chemické prostředí, kdy se nerezová ocel stane aktivní.
Q: Který kov mám natřít, abych zastavil galvanickou korozi?
A: Natřete katodu nebo oba kovy, nikdy pouze anodu. Natírání pouze anody soustředí útok na jakýkoli nedostatek povlaku kvůli nepříznivému poměru ploch.

Pro nerezové příruby a armatury připravené k izolaci kontaktujte společnost Zhejiang Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/