Tento dokument poskytuje odborným uživatelům, jako jsou projektanti, investoři, výrobci a poskytovatelé služeb v oblasti protikorozní ochrany, vodítko a základní informace o technických normách a jejich vzájemné provázanosti při navrhování protikorozní ochrany kovových konstrukcí. Předpokládá se, že čtenáři mají určité technické znalosti v tomto oboru. Vzhledem k šíři problematiky nelze postihnout všechny problémy, které mohou nastat. Pro volbu vhodného protikorozního opatření je žádoucí konzultovat problematiku s korozním odborníkem.
Normalizace a legislativa
ÚNMZ, ve spolupráci s Českou agenturou pro standardizaci, pravidelně reviduje a vydává technické normy. Tyto normy se týkají širokého spektra oblastí, od definic a rozdělení ocelí až po specifické požadavky na neželezné kovy a jejich slitiny. Mnoho norem bylo vydáno v období od července 2016 do prosince 2018, přičemž některé z nich jsou revizemi starších vydání. Cílem je zajistit aktuálnost a efektivitu protikorozní ochrany v souladu s nejnovějšími poznatky a technologiemi.
Klasifikace a označování materiálů
- ČSN EN 10020 (420002) - Definice a rozdělení ocelí.
- ČSN EN ISO 4885 (420004) - Železné materiály - Tepelné zpracování - Slovník.
- ČSN EN 1560 (420005) - Slévárenství - Systém označování litiny - Značky materiálů a číselné označování materiálů.
- ČSN 420006 - Číselné označování a rozdělení slitin železa na odlitky.
- ČSN EN 10027 -1 (420011) - Systémy označování ocelí - Část 1: Stavba značek ocelí.
- ČSN EN 10027-2 (420011) - Systémy označování ocelí - Část 2 : Systém číselného označování.
- ČSN 420054 - Neželezné kovy a jejich slitiny - Označování chemickými značkami.
- ČSN 420055 - Neželezné kovy - Číselné označování těžkých a lehkých neželezných kovů.
Kategorie norem
Normy pro každý obor zahrnují také normy terminologické, které poskytují termíny a definice pro usnadnění komunikace a porozumění. Mezi důležité dokumenty patří:
- Normalizace SVÚOM s.r.o.
- ČSN EN IEC 60721-3-1 ed. Skladování, revize normy z r. 1998, překladem 11/2018.
- ČSN EN IEC 60721-3-2 ed. Přeprava a manipulace, revize normy z r.
Faktory ovlivňující korozi a protikorozní ochranu
Na konstrukce vystavené atmosférickým podmínkám působí řada negativních vlivů, jako je znečištění ovzduší, srážky, vlhkost a sluneční záření. Tyto faktory vedou ke koroznímu napadení kovových materiálů a degradaci organických a kovových povlaků. Koroze je definována jako znehodnocení kovů fyzikálně-chemickými interakcemi s prostředím.
Atmosférická koroze
Základní podmínkou pro vznik a průběh atmosférické koroze je vytvoření vrstvy elektrolytu na povrchu kovu, k čemuž dochází adsorpcí a kondenzací vzdušné vlhkosti. Tloušťka této vrstvy se pohybuje mezi 5 a 150 nm. Při kondenzaci vlhkosti hraje roli teplota povrchu a teplota rosného bodu. Kritická relativní vlhkost pro vznik korozního napadení je obvykle 80 %, ale tato hodnota se mění se znečištěním prostředí a kvalitou povrchu.
Čtěte také: Smaltované žlaby a potrubí: Od historie po současné normy
Doba ovlhčení povrchu závisí na řadě faktorů, včetně teploty, relativní vlhkosti vzduchu, množství a druhu srážek, rychlosti větru, intenzity slunečního záření, tvaru povrchu, jeho drsnosti a čistoty, stupně zakrytí povrchu a dalších. Složení elektrolytu je závislé na povaze a koncentraci nečistot v ovzduší a na charakteru povrchu kovu. Korozní rychlost je silně ovlivňována koncentrací nečistot ve vzduchu, například chloridů z chemických rozmrazovacích solí. Znalost těchto podmínek je klíčová pro odhad znehodnocení a volbu účinného ochranného opatření.
Stupně korozní agresivity
Stupeň korozní agresivity je technický údaj, který je základní informací pro výběr materiálů a systému ochrany proti působení atmosférického prostředí. Základem pro odvození stupně korozní agresivity jsou korozní úbytky standardních vzorků čtyř základních konstrukčních kovů (uhlíková ocel, zinek, měď, hliník) po prvém roce expozice, nebo průměrné roční hodnoty nejvýznamnějších činitelů prostředí, které působí na atmosférickou korozi, tedy teploty, relativní vlhkosti, depozice oxidu siřičitého nebo chloridů. Korozní agresivita atmosféry je klasifikována stupni C1 až CX (viz tabulka 1).
Korozní agresivita atmosfér v průmyslově rozvinutých zemích dosáhla maxima v padesátých a šedesátých letech 20. století. Od roku 1995, v souvislosti s opatřeními na snížení znečištění ovzduší, došlo k výraznému poklesu. V současné době je průměrná roční koncentrace SO2 na více než 80 % území ČR nižší než 10 µg/m3 (stupeň C2 pro ocel); vyšší koncentrace se vyskytují v severních Čechách a na Ostravsku (stupeň C3). V těchto podmínkách se může projevit synergický efekt ostatních složek znečištění ovzduší.
Při stanovení stupně agresivity atmosféry u rozměrných konstrukcí je nutné zohlednit rozdílné podmínky působící na jednotlivé části, vyplývající z konstrukčního řešení a způsobu používání (např. mosty nad vodní hladinou, nedostatečně provětrávané prostory, povrchy pod přístřeškem). Zvláštní pozornost je nutné věnovat částem ponořeným ve vodě nebo uloženým v půdě, kde je koroze často lokalizována na malé části konstrukcí. Pro tyto účely jsou normou ČSN EN ISO 12944-2 stanoveny 4 stupně korozní agresivity.
Základní informace o korozních rychlostech konstrukčních kovů ve vztahu ke korozní agresivitě atmosfér jsou uvedeny v ČSN EN ISO 9224 a tabulkách 2, 3, 5 a 6. Tyto směrné hodnoty jsou charakteristické pro standardní plochy kovových materiálů a pro rovnoměrné korozní napadení.
Čtěte také: Nové trendy v evropských normách pro beton
Materiály a jejich protikorozní ochrana
Ocel
Oceli jsou slitiny železa s uhlíkem a dalšími prvky. Pro ocelové konstrukce pozemních staveb v ČR se doporučuje použití konstrukčních ocelí uvedených v tabulce 3.1 normy ČSN EN 1993-1-1. Z korozního hlediska jsou konstrukční oceli málo odolné a bez povrchové úpravy korodují za vzniku rzi, která zhoršuje jejich vzhled a funkční vlastnosti. Korozi ocelí ovlivňuje druh a obsah legur, například stoupající obsah síry mírně zvyšuje korozní rychlost, zatímco stoupající obsah uhlíku ji snižuje. Přítomnost 0,2 až 0,3 % Cu zvyšuje korozní odolnost. Korozní rychlost konstrukční oceli není konstantní, postupně se snižuje se vznikem vrstvy korozních produktů. Tyto materiály se prakticky vždy chrání proti atmosférické korozi.
Litina
Litina (šedá a bílá) jsou tvrdé, křehké materiály s hrubým a pórovitým povrchem. Pro zlepšení zpracovatelnosti a korozní odolnosti se legují Cr, Si, Al, Ni, Mo a dalšími prvky. Pro odhad jejich korozního napadení lze vycházet z údajů pro konstrukční a nízkolegované oceli. Korozní napadení je rovnoměrnější než u ocelí, protože grafitová kostra zůstává nenapadena. Litiny jsou v mnoha případech korozně odolnější než nízkolegované oceli a mají menší sklon k důlkové korozi. Specifickým projevem koroze litiny je takzvaná spongióza, selektivní koroze železa ve slitině, kdy korozně napadený materiál má křehkou strukturu obohacenou o uhlík.
Nízko legované oceli (patinující)
Tyto oceli jsou také označovány jako patinující nízkolegované oceli (weathering steel), popř. výrobním označením (Atmofix, Corten). Kvalita ocelí je specifikována normou ČSN EN 10025-5. Obsah legujících prvků nepřesahuje 2 %. Důležitá je vyváženost jednotlivých legujících prvků - kombinace Cu-P-Cr. Ve vhodných atmosférických podmínkách vzniká postupně pevná a přilnavá vrstva korozních produktů - patina, která zpomaluje korozní proces. Struktura, barva i ochranná funkce patiny závisí na klimatických faktorech a konstrukčním uspořádání. Počáteční korozní rychlost těchto ocelí je přibližně stejná jako nelegovaných ocelí a vyšší odolnost se projeví až po určité době. Vrstva patiny se vyvíjí postupně a ustálených vlastností dosahuje cca po 3 - 5 letech. Pro vznik ochranné vrstvy je nezbytné periodické střídání doby ovlhčení a vysušení povrchu. Na trvale vlhkých místech nedochází ke vzniku této patiny.
Metody protikorozní ochrany
Nátěrové systémy
Revize normy ISO 12944: Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí ochrannými nátěrovými systémy, která nyní obsahuje celkem devět části, se zabývá praktickou ukázkou výběru vhodného nátěrového systému. Tato část doporučuje různé druhy nátěrových hmot a jejich kombinace k dosažení vyhovující ochrany pro daný stupeň korozní agresivity včetně doporučených tlouštěk. Například, pro ochranu ocelového podkladu na stupeň C3 se střední a vysokou životností a na stupeň C4 s podobnou životností.
Synpo, akciová společnost, Pardubice je tradičním výrobcem rozpouštědlových 2K‑polyurethanových nátěrových hmot. Nátěrový systém (Akrylmetal) je formulován s použitím akrylátových pryskyřic, které svými vlastnostmi propůjčují upravenému povrchu vynikající vlastnosti a stabilitu. Nátěrový systém (Akrylmetal) je formulován pro nanášení za využití aplikačních zařízení s vysokou přenosovou účinností: vzduchovým stříkáním s podporou elektrostatiky, vysokotlakými stříkacími zařízeními, vysokoobrátkovými zvonky atd. V sortimentu výrobků produktové řady Akrylmetal jsou mimo jiné antikorozní nátěrové hmoty, které byly použity v testu.
Čtěte také: Normy pro vyústění digestoře
- LV AKZ 411: Jednovrstvý nátěr kovových předmětů s antikorozní, plnící a dekorativní funkcí v odstínech RAL. Vyznačuje se vysokou odolností proti povětrnostním vlivům a UV záření.
- LV EPS 620: Základní antikorozní nátěr předmětů z železných, ale i lehkých a neželezných (měď, mosaz, hliník) kovů a kovů upravených pozinkováním. Jedná se o 2K nátěrovou hmotu obsahující epoxidové a hydroxylové skupiny. Je vytvrzovaná přes hydroxylové skupiny vhodnými tužidly na bázi isokyanátu.
Zkoušení nátěrových systémů
Zvolené nátěrové hmoty jsou testovány na ocelových panelech bez korozních produktů. Na ochranu pro stupeň C3 je aplikována LV AKZ 411 ve dvou úrovních tlouštěk (67 ± 3 μm DFT ve 2 vrstvách a 99 ± 3 μm DFT ve 3 vrstvách). Na ochranu pro stupeň C4 je aplikován nátěrový systém ve formě epoxidového základu EPS 620 v jedné vrstvě (DFT 40 μm) a následně LV AKZ 411 v DFT kolem 100 až 110 μm. Dle normy ISO 12944‑6 jsou zvoleny odpovídající zkoušky a doby zkoušení. Testované vzorky jsou podrobeny testu odolnosti proti vlhkosti dle ČSN EN ISO 6270‑1 po dobu 120 h a 240 h s vyhovujícím výsledkem. Souběžně jsou vzorky podrobeny testu v neutrální solné mlze dle ČSN EN ISO 9227, NSS po dobu 240 a 480 hod. Pro delší dobu 480 hod. nebyla pozorována žádné prorezavění, praskání ani loupání. Hodnoty koroze v řezu však byly vyšší, než je přípustná mez ≤ 1,5 mm. Koroze v řezu se pohybovala v hodnotách cca 2 mm, proto pro stanovení životnosti nátěru byla zvolena doba 240 h pro NSS test. Na základě provedených testů byla určena životnost ochranného nátěrového filmu - střední pro stupeň C3 a nízká pro stupeň C4. Větší tloušťka testovaného nátěrového filmu již neměla vliv na vlastnosti/ životnost.
Testovaný nátěrový systém LV EPS 620 + LV AKZ 411 na předpokládanou ochranu pro stupeň C4 byl podroben testu odolnosti proti vlhkosti dle ČSN EN ISO 6270‑1 po dobu 240 hod. a 480 hod. s vyhovujícím výsledkem. Souběžně byly vzorky podrobeny testu v neutrální solné mlze dle ČSN EN ISO 9227 NSS po dobu 240, 480 a 720 hod. Pro delší dobu expozice 720 hod. nebyla pozorována žádná povrchová koroze, praskání ani loupání. Hodnoty koroze v řezu však byly vyšší, než je přípustná mez ≤ 1,5 mm. Na základě provedených testů byla určena životnost ochranného nátěrového filmu - vysoká pro stupeň C3 a střední pro stupeň C4 a nízká pro stupeň C5. Testované komerčně dostupné nátěrové hmoty z produktové řady Akrylmetal jsou vhodné pro ochranu ocelových substrátů s následující životností podle ISO 12944‑6: Jednovrstvá nátěrová hmota LV AKZ 411 pro stupeň korozní agresivity C3 (životnost - střední) a C4 (životnost - nízká). Z provedených zkoušek a výsledků se jeví obecně jako nejpřísnější kritérium pro následné stanovení životnosti ochranného nátěrového filmu právě koroze v řezu po expozici v neutrální solné mlze (NSS). Přípustná mez je pouze max. 1,5 mm.
Žárové stříkání
Kategorie povrchových úprav zahrnuje i žárové stříkání, jehož termíny a definice jsou shrnuty v ČSN EN 657. Norma se zabývá základními postupy a obecnými termíny týkajícími se této technologie. Další normy se zaměřují na stanovení účinnosti nástřiku při žárovém stříkání a na zkoušení přilnavosti povlaků, např. metodou vířivých proudů využívající změn amplitudy.
Pro měření tvárnosti povlaků se používají speciální sondy. Norma ČSN EN ISO 2063, která byla rozdělena na dvě části, se zabývá systémy ochrany proti korozi. Tato norma je klíčová pro pochopení mechanismů koroze vícevrstvých systémů povlaků niklu.
Anodická oxidace
Anodická oxidace je proces, při kterém se na hliníku a jeho slitinách vytváří proud povlak oxidu hlinitého (Al2O3) v tloušťkách 3 až 75 µm. Tento proces je specifikován normami, které se týkají měření tloušťky povlaků, zkoušení nepropustnosti kyselinou a měření admitance.
- Zkouška střídaným ponorem do solného roztoku, revize normy z r. 15280 z r.
- Zkouška anodických oxidových povlaků - Grafická mřížková metoda, revize normy z r.
- Zkouška anodických oxidových povlaků - Přístrojová metoda, revize normy z r.
- Určení proniknutí jehly při vrypu.
Tabulka 1: Stupně korozní agresivity atmosféry (podle ČSN EN ISO 9223)
| Stupeň korozní agresivity | Popis prostředí | Korozní rychlost oceli (µm/rok) |
|---|---|---|
| C1 | Velmi nízká | ≤ 1.3 |
| C2 | Nízká | 1.3 - 25 |
| C3 | Střední | 25 - 50 |
| C4 | Vysoká | 50 - 80 |
| C5 | Velmi vysoká (průmyslová/mořská) | 80 - 150 |
| CX | Extrémní | > 150 |
Doporučené postupy a závěry
Volba vhodného způsobu protikorozní ochrany se skládá z více kroků respektujících charakteristiky konstrukce / výrobku, jeho požadovanou provozní životnost a další požadavky spojené s jeho využitím - korozní prostředí a další činitele mimo vlastní korozní systém, například cenu (náklady). Optimální systém ochrany ocelové konstrukce je takový systém, který zabezpečuje požadovanou funkci a životnost v podmínkách odpovídající výroby, skladování, přepravy, montáže a používání. Pro hodnocení nákladů na celkovou životnost konstrukce je nutné použít hodnocení nákladů životního cyklu (LCC - Life Cycle Costing). Ta poskytuje důležité vstupní údaje při procesu rozhodování v etapách návrhu, vývoje, používání a vypořádání produktu. Analýza nákladů životního cyklu se nejefektivněji používá v počáteční etapě návrhu k optimalizaci základního přístupu k návrhu. Pro optimální volbu protikorozní ochrany je důležité správné zadání návrhu se všemi požadavky, které na dílo budou kladeny. Zadání návrhu stavební konstrukce projektovou specifikací představuje technickou dokumentaci stavby (TDS), která popisuje návrh a jeho speciální požadavky. Zhotovitel musí vyhotovit technologický předpis (TePř) výroby ocelové konstrukce (OK), včetně technologického postupu (TP) prací a kontroly systému PKO. V případě stavebních konstrukcí mají některé konstrukční prvky a/nebo díly charakter certifikovaných výrobků, což zahrnuje i jejich PKO.
Nejlepší dostupnou technikou umožňující předcházet emisím do půdy a podzemní vody nebo tyto emise snížit je používání všech níže uvedených technik. Výrobní prostory a/nebo místa, kde se skladují nebo zpracovávají chemické látky, zbytky nebo odpady, jsou chráněny před povrchovými odtokovými vodami. Povrchové odtokové vody z prostor, které jsou potenciálně kontaminovány, se shromažďují odděleně a vypouštějí se až po přijetí příslušných opatření.
tags: #norma #natery #nezeleznych #slitin