Galvanická korózia na spojoch rôznych kovov: stratégie izolácie pre rúry z nehrdzavejúcej ocele

Galvanická korózia vzniká, keď sú dva rôzne kovy elektricky spojené v prítomnosti elektrolytu: menej vzácny kov sa vtedy koroduje rýchlejšie, ako by sa korodoval sám o sebe. Ak spojíte nerezovú oceľ s uhlíkovou oceľou, meďou alebo hliníkom vo vlhkom prostredí, nerezová oceľ je zvyčajne katódou, a teda spôsobuje intenzívnejší útok na iný kov. Riešením je prerušenie elektrickej cesty pomocou izolačných prírubových súprav, dielektrických spojok, netesniacich niekoľkých tesniacich podložiek a rukávov alebo ochranných povlakov, a tiež návrh priaznivých pomerov plôch. Spoločnosť Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. dodáva nerezové potrubie, tvarovky a príruby spolu s pokynmi na správne detailné navrhovanie týchto spojov.

Ako vzniká galvanický článok
Pre galvanickú koróziu musia byť splnené tri podmienky: dva kovy s rôznym elektrochemickým potenciálom, elektrické spojenie medzi nimi a spoločný elektrolyt, napríklad morská voda, kondenzát alebo vlhký povlak. Ak sa odstráni ktorákoľvek z týchto troch podmienok, galvanický článok prestane fungovať. Čím väčší je rozdiel potenciálov medzi dvoma kovmi, tým vyššie je poháňajúce napätie a tým rýchlejšie sa anóda rozpúšťa. Nechrhnutá oceľ sa nachádza v galvanickej rade v morskej vode blízko „šľachtického“ (noble) konca, preto sa zvyčajne zachováva chránená, kým uhlíková oceľ, hliník alebo zinok pripevnené k nej utrpia poškodenie.

Galvanická rada a relatívne riziko
Inžinieri radia kovy podľa ich korózneho potenciálu v danom elektrolyte. Čím širší je rozdiel medzi nimi, tým vyššie je riziko. Tabuľka nižšie uvádza poradie bežných kovových párov so zvrštnou oceľou v prostredí obsahujúcom chloridy.

Jedno upozornenie týkajúce sa spojov z nehrdzavejúcej ocele: galvanické riziko je nízke, avšak zmiešanie aktívnych a pasívnych podmienok alebo spojenie s grafitovými tesniacimi kruhmi môže stále spustiť galvanický článok, preto stále záleží na voľbe materiálu a tesniacich kruhov.

Efekt pomeru plôch
Pomer plôch môže zmeniť zvládnuteľnú situáciu na rýchly zlyhanie alebo naopak. Korózny prúd sa musí rozšíriť po anóde; ak umiestnite malú anódu proti veľkej katóde, celý prúd sa sústredí na veľmi malú plochu, čo spôsobí intenzívnu, lokálnu koróziu. Klasickým prípadom je malá súčiastka z uhlíkovej ocele – skrutka alebo krátky kus potrubia – pripevnená k veľkej ploche z nehrdzavejúcej ocele. Katóda z nehrdzavejúcej ocele takmer okamžite „zjedá“ malú anódu z uhlíkovej ocele.
Dobrý prípad je zrkadlový obraz: veľká anóda a malá katóda rozptyľujú prúd tenko, takže sa anóda pomaly a výdržne koroduje. Užitočné pravidlo je držať malé anódové časti ďaleko od veľkých katódových nehrdzavejúcich povrchov. Ak sa upevňovacie prvky z uhlíkovej ocele musia dotýkať nehrdzavejúcich prírub, potiahnite ich ochrannou vrstvou alebo, ešte lepšie, použite kompatibilnú zliatinu, aby neboli obetované.
Prostredie zosilňuje alebo oslabuje tento účinok. Vyššia vodivosť, napríklad v morskej vode, umožňuje galvanickému prúdu prechádzať ďalej pozdĺž potrubia a rozširovať poškodenie ďaleko za spoj; v nízkovodivých prostrediach, ako je sladká voda alebo kondenzát, sa škoda obmedzuje na oblasť priamo okolo kontaktu. Teplota, obsah kyslíka a prietok tiež ovplyvňujú rýchlosť korózie, preto sa tá istá dvojica správa inak na námornej palube a inak na vyhrievanej vnútornej potrubnej sieti.

Izolačné sady a izolačné prírubové sady
Najspoľahlivejšie riešenie pre prírubové spojenie je izolačný komplet pre príruby. Tento komplet pozostáva z izolačnej tesniacej podložky typu „full-face“ alebo typu E, izolačných objímok okolo každého skrutkového spoja a izolačných podložiek pod hlavami skrutiek a maticami, doplnených o oceľové podperné podložky. Ak je komplet správne nainštalovaný, nevzniká žiadna kovová spojovacia cesta cez prírubové plochy ani cez skrutky, takže sa nemôže vytvoriť žiadna galvanická bunka, aj keď sú oba kovy mokré.
Pre závitové spojenia plnia rovnakú funkciu dielektrické spojky a nefunkčné (nenkovové) medzispojkové časti. Vyberte tesniacu podložku podľa prevádzkovej teploty a tlaku, pretože tesniaci aj izolačný prvok musia odolať daným prevádzkovým podmienkam. Po zostavení spojenia elektrická kontrola spojitosti cez spoj potvrdzuje, že izolácia je skutočná a nie len predpokladaná.

Nátery a konštrukčné postupy
Náterové vrstvy skracujú cestu elektrolytu. Pravidlo, ktoré ľudí zaskočí: natrie sa katóda alebo obe kovové plochy, nikdy len anóda. Ak sa natrie iba anóda, potom akýkoľvek nedostatok náteru (napr. dierka) alebo poškrabanie odhalí malú anodickú plochu voči veľkej katóde, čo znovu vytvorí nebezpečný pomer plôch a spôsobí rýchle vyvŕtanie v mieste poruchy. Ak sa namiesto toho natiera nobilná nehrdzavejúca katóda, zmenší sa efektívna katódová plocha a celá galvanická bunka sa spomalí.
Zvyšok zabezpečuje kvalitné detailovanie. Spojovacie plochy sa majú umiestniť mimo stojacej vody a musia mať odvod, aby sa elektrolyt nezadržiaval. Vyhnite sa štrbinám a vlhkým usadeninám, kde sa udržiava vlhkosť. Ak je to možné, použite kompatibilné materiály po celej mokrej časti systému alebo vložte úsek materiálu so stredným elektrickým potenciálom. Pri ponorenom alebo zabudovanom použití sa často pridáva katódová ochrana, avšak navrhovateľ musí pamätať na to, že nehrdzavejúca oceľ má katódový charakter, a preto musia byť ochranné prúdy správne rozdelené.

Detekcia a zabezpečenie kvality
Pravidelná kontrola odhalí galvanické poškodenie v čase, keď je ešte lacné ho opraviť. Hľadajte sústredenú koróziu a straty kovu na menej vzácnej strane spoja, najmä pri spojovacích prvokoch, závitových náplutách a tesniacich plochách prírub. Ultrazvukové merania hrúbky steny sledujú straty materiálu steny a vizuálna kontrola integrity povlaku upozorní na vystavené anódy.
Nič z toho nefunguje bez spoľahlivej kontroly materiálov. Wenqiang poskytuje pozitívnu identifikáciu materiálu, aby sa potvrdil zliatinový zloženie na každom spoji, certifikáty skúšobných materiálov EN 10204 3.1 alebo 3.2 pre úplnú sledovateľnosť a tvarovky a príruby vyrobené podľa noriem ASTM a ASME v rámci systému ISO 9001. Správna voľba kovov, izolačných komponentov a pomerov plôch už v etape návrhu stojí výrazne menej ako neskoršie odstraňovanie korodovaných spojov a zabezpečuje funkčnosť spojov rôznych kovov po celú životnosť systému.

Často kladené otázky
Q: Koroduje nehrdzavejúca oceľ v galvanickom spoji?
A: Zvyčajne nie; nehrdzavejúca oceľ je zvyčajne kladnou elektrodou (katódou), preto sa spojená uhlíková oceľ, hliník alebo zinok korodujú rýchlejšie, zatiaľ čo nehrdzavejúca oceľ je chránená. Výnimkou sú nezvyčajné chemické prostredia, v ktorých sa nehrdzavejúca oceľ stáva aktívnou.
Q: Ktorý kov by som mal pozinkovať (alebo inak povlákovať), aby sa zabránilo galvanickej korózii?
A: Pozinkujte (alebo inak povlákujte) katódu alebo oba kovy, nikdy len anódu. Pokrytie len anódy koncentruje útok na akýkoľvek nedostatok povlaku kvôli nevýhodnému pomeru plôch.

Pre nehrdzavejúce príruby a armatúry pripravené na izoláciu kontaktujte spoločnosť Zhejiang Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/