Galvanische corrosie bij verbindingen van ongelijksoortige metalen: isolatiestrategieën voor roestvaststalen leidingen

Galvanische corrosie treedt op wanneer twee ongelijksoortige metalen elektrisch met elkaar zijn verbonden in aanwezigheid van een elektrolyt: het minder edele metaal corrodeert dan sneller dan wanneer het alleen zou staan. Verbind roestvaststaal met koolstofstaal, koper of aluminium in een vochtige omgeving en het roestvaststaal is meestal de kathode, waardoor het een snellere aanval op het andere metaal veroorzaakt. De oplossing is om het elektrische pad te verbreken, met behulp van isolerende flenssets, dielektrische koppelingen, niet-metalen pakkingen en hulzen of beschermende coatings, en door gunstige oppervlakteverhoudingen te ontwerpen. Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. levert roestvaststalen buizen, fittingen en flenzen, evenals de begeleiding om deze verbindingen correct uit te voeren.

Hoe de galvanische cel ontstaat
Drie dingen moeten samenvallen om galvanische corrosie te veroorzaken: twee metalen met een verschillend elektrochemisch potentieel, een elektrische verbinding tussen hen en een gemeenschappelijk elektrolyt, zoals zeewater, condensaat of een vochtige afzetting. Verwijder er één van en de cel stopt met werken. Hoe groter het potentieelverschil tussen de twee metalen, hoe sterker de drijfspanning en hoe sneller de anode oplost. Roestvast staal bevindt zich bijna aan de edele kant van de praktische galvanische reeks in zeewater, dus het blijft meestal beschermd terwijl koolstofstaal, aluminium of zink die eraan zijn bevestigd schade oplopen.

De galvanische reeks en relatief risico
Ingenieurs rangschikken metalen op basis van hun corrosiepotentieel in een gegeven elektrolyt. Hoe breder het verschil, hoe hoger het risico. De onderstaande tabel rangschikt veelvoorkomende combinaties met roestvast staal in een chloorhoudende omgeving.

Eén waarschuwing bij roestvrijstaal-naar-roestvrijstaalverbindingen: het galvanisch risico is laag, maar het mengen van actieve en passieve omstandigheden of het koppelen aan grafietpakkingen kan nog steeds een cel in gang zetten, dus materiaal- en pakkingkeuze blijven van belang.

Het oppervlakteverhoudingseffect
De oppervlakteverhouding kan een beheersbare situatie omzetten in een snelle storing, of juist omgekeerd. De corrosiestroom moet zich over de anode verspreiden; plaats een kleine anode tegen een grote kathode en de gehele stroom belast een zeer klein gebied, wat leidt tot intense, gelokaliseerde aanval. Het klassieke slechte geval is een klein koolstofstaalonderdeel, zoals een bevestigingsmiddel of een korte stuk buis, vastgezet aan een grote roestvrijstaaloppervlakte. De roestvrijstaalkathode ‘eet’ de kleine koolstofstaalanode letterlijk op.
Het gunstige geval is het spiegelbeeld: een grote anode en een kleine kathode verdelen de stroom dun, waardoor de anode langzaam en aanvaardbaar corrodeert. Een handige regel is om kleine anodische onderdelen uit de buurt te houden van grote kathodische roestvrijstalen oppervlakken. Als bouten van koolstofstaal in contact moeten komen met roestvrijstalen flenzen, moet u de bouten bekleden of, beter nog, een compatibel legering gebruiken zodat ze niet als offer worden gebracht.
De omgeving versterkt of vermindert het effect. Een hogere geleidbaarheid, zoals in zeewater, laat de galvanische stroom verder langs de pijp reizen en breidt de aanval ver voorbij de verbinding uit; in water met lage geleidbaarheid, zoals zoetwater of condensaat, blijft de schade beperkt tot de directe omgeving van het contactpunt. Temperatuur, zuurstofgehalte en stroming beïnvloeden eveneens de snelheden, wat verklaart waarom hetzelfde metaalpaar zich op een maritiem dek anders gedraagt dan op een verwarmde binnenlandse leiding.

Isolatiekits en isolerende flenssets
Bij een flensverbinding is de meest betrouwbare oplossing een flensisolatiekit. Deze bestaat uit een volledig oppervlakbedekkende of type-E isolerende pakking in combinatie met isolerende hulzen rond elke bout en isolerende onderlegplaten onder de boutkoppen en moeren, plus stalen steunonderlegplaten. Bij juiste montage ontstaat er geen metaal-op-metaalverbinding over de flensvlakken of door de bouten heen, zodat zelfs bij vochtige omstandigheden geen galvanische cel kan ontstaan.
Voor schroefdraadverbindingen vervullen dielektrische koppelingen en niet-metalen tussenstukken dezelfde functie. Kies de pakking op basis van de bedrijfstemperatuur en -druk, aangezien zowel het afdichtende als het isolerende element de belasting moeten kunnen weerstaan. Na montage geeft een elektrische continuïteitstest over de verbinding duidelijk aan of de isolatie daadwerkelijk aanwezig is en niet slechts verondersteld wordt.

Coatings en constructiepraktijken
Coatings verkorten het elektrolyttraject. De regel die veel mensen in de war brengt: bedek de kathode, of bedek beide metalen, maar nooit alleen de anode. Als u alleen de anode bedekt, dan blootstelt elke onbedekte plek (holiday) of kras een klein anodisch gebied aan een grote kathode, waardoor de gevaarlijke oppervlakteverhouding opnieuw ontstaat en snelle putvorming plaatsvindt op de defecte plek. Bedek in plaats daarvan de edele roestvrijstalen kathode, zodat u het effectieve kathode-oppervlak verkleint en de gehele cel vertraagt.
Goede afwerking doet de rest. Houd verbindingen uit stilstaand water en zorg voor afvoer, zodat het elektrolyt niet blijft staan. Vermijd spleten en kompressen waarbij afzettingen vocht vasthouden. Waar mogelijk gebruikt u compatibele materialen over de gehele natte lijn, of plaatst u een spoel met intermediair potentieel. Bij ondergrondse of ondergedompelde toepassingen wordt vaak cathodische bescherming toegepast, maar de ontwerper moet zich realiseren dat roestvast staal kathodisch is en ervoor zorgen dat de beschermingsstromen correct worden verdeeld.

Detectie en kwaliteitsborging
Regelmatig onderhoud ontdekt galvanische aanval op het moment dat reparatie nog goedkoop is. Let op geconcentreerde roestvorming en metaalverlies aan de minder edele kant van een verbinding, met name bij bevestigingsmiddelen, schroefdraadstukken en flensvlakken. Ultrasone diktemetingen volgen wandverlies, en een visuele controle van de coatingintegriteit wijst blootliggende anodes aan.
Niets hiervan werkt zonder zorgvuldige materiaalcontrole. Wenqiang biedt positieve materiaalidentificatie zodat de legering op elke verbinding wordt bevestigd, EN 10204 3.1- of 3.2-materiaaltestcertificaten voor volledige traceerbaarheid, en fittingen en flenzen vervaardigd volgens ASTM- en ASME-normen onder ISO 9001. Het juist kiezen van metalen, isolatiematerialen en oppervlakteverhoudingen tijdens het ontwerp kost aanzienlijk minder dan het later verwijderen van gecorrodeerde verbindingen, en zorgt ervoor dat ongelijksoortige-metaalverbindingen gedurende de gehele levensduur van het systeem blijven functioneren.

Veelgestelde Vragen
V: Corrigeert roestvrij staal in een galvanische koppeling?
A: Meestal niet; roestvrij staal is doorgaans de edelere kathode, dus het gekoppelde koolstofstaal, aluminium of zink corrodeert sneller terwijl het roestvrij staal beschermd blijft. De uitzondering is bij ongebruikelijke chemieën waarbij roestvrij staal actief wordt.
V: Welk metaal moet ik bekleden om galvanische corrosie te stoppen?
A: Bekleed de kathode of beide metalen, nooit alleen de anode. Alleen de anode bekleden concentreert de aanval op elke beschadiging van de bekleding door de ongunstige oppervlakteverhouding.

Voor isolatie-klaar roestvrijstalen flenzen en fittingen neemt u contact op met Zhejiang Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/