Koroze materiálů je běžný jev, který nelze zcela eliminovat. Korozivní degradace je často klasifikována jako jeden z hlavních důvodů ztráty materiálu. Koroze může vést k vážným poruchám a má negativní vlivy na životní prostředí. Funkční předměty nebo architektonické prvky z kovů a jejich slitin jsou denně vystaveny různým faktorům prostředí, což způsobuje degradaci materiálů v důsledku chemické nebo elektrochemické reakce, která se nazývá koroze.
Typy koroze
Koroze se často nazývá rezivění, což se týká kovových materiálů. Když dojde k rezivění, kovový povrch se pokryje charakteristickým červeným povlakem zvaným rez. Rez není jednotlivá chemická sloučenina, ale vrstva oxidů, hydroxidů a železnatých solí, které vznikají oxidací železa a jeho slitin, například oceli.
Chemická koroze
Chemická koroze se vyskytuje v prostředí, kde není iontová vodivost, tedy obvykle v přítomnosti výfukových plynů, ropy, určitých organických látek nebo plynů, jako je vodík, sirovodík, oxid uhelnatý (II) nebo chlór. Chemická koroze se někdy nazývá suchá koroze. Obvykle celý povrch korodujícího materiálu přichází do kontaktu s korozivním činidlem. To však obvykle nepředstavuje významné riziko pro konstrukci.
Elektrochemická koroze (galvanická)
Elektrochemická koroze, známá také jako galvanická nebo bimetalická koroze, vzniká v prostředí schopném vést elektrický náboj (v elektrolytech). Příkladem takového prostředí je voda, která obsahuje rozpuštěné plyny nebo soli. V takovém případě se na povrchu materiálu vytvoří lokální galvanické články (např. v místě styku s vlhkostí). Přítomnost elektrolytu způsobí uzavření okruhu. Elektrochemická koroze má za následek oxidaci na kovových površích a tvorbu hnědého nánosu (rez).
Galvanická koroze nastává tam, kde vrstva elektrolytu propojuje alespoň dva kovy, které mají různý korozní potenciál a nejsou vzájemně nijak izolované. Jeden z kovů se přitom stává anodou a druhý katodou. Díky elektrolytu začne probíhat tok elektronů od anody ke katodě a ten výrazně urychlí přirozený proces koroze. Přitom přednostně koroduje méně ušlechtilý kov - tedy anoda -, zatímco ušlechtilejší kov s kladnějším korozním potenciálem - katoda - je před korozí naopak chráněný. Když je prostředí vysoce vodivé, nemusí se dokonce dané kovy ani přímo dotýkat.
Čtěte také: Spárovací hmota pro sádrové obklady
Elektrolytická koroze je způsobena nevhodnou kombinací kovových prvků. Tyto prvky nemusí být vždy v přímém kontaktu, ale při určité kombinaci materiálu stačí pouze odkapávání srážkové vody z jednoho materiálu na druhý. Fatální kombinací je přímý styk měděných prvků s prvky pozinkovanými nebo titanzinkovými.
Faktory ovlivňující galvanickou korozi
Jestli kov začne korodovat, závisí na několika okolnostech. V různých prostředích se totiž riziko koroze liší. V naprosto suchém prostředí by mohly být pozinkované a měděné plechy v přímém styku a k jejich degradaci by nedošlo. Naprosto suché prostředí je ale v podmínkách stavby vyloučeno. Ke vzniku jevu stačí pouze vzdušná vlhkost. Ve slané vodě, u bazénu nebo v průmyslovém provozu hrozí galvanická koroze více než doma v místnosti, kde se nesráží vlhkost, a tudíž není přítomen elektrolyt. V málo okysličené pitné vodě nebývá galvanická koroze příliš výrazná, proto se pro vodovodní trubky a fitinky běžně používají například kombinace nerezu, mědi, červené mosazi či bronzu. Nejhorší situace je u vnějších konstrukcí, fasád a střech. Dešťová voda a kondenzovaná vzdušná vlhkost umí při nesprávné kombinaci materiálů zničit kdejaký kovový prvek. Šroub praskne, plechy se posunou, trubka proděraví.
Prevence galvanické koroze
Rez v důsledku galvanické koroze není jen otázkou estetiky, ale především nevratného poškození. Šroub se utrhne, trubka proděraví. Většinou je nutné vyměnit celý napadený díl. Tomu je potřeba předejít. Korozi nelze zcela odstranit. Všechny antikorozní techniky jsou zaměřeny na inhibici tohoto procesu. Drahé kovy, které existují přirozeně v nespojené formě, nevyžadují antikorozní ochranu. Patří mezi ně zlato nebo platina.
1. Vhodná kombinace materiálů
V první řadě volíme buď jeden typ materiálu, nebo takové materiály, které se spolu „snesou“, jinými slovy mají stejný korozní potenciál. Nejjistější cestou, jak se koroze vyvarovat, je použít jen jeden typ materiálu. Každý kov se takříkajíc snese sám se sebou, jelikož má pořád stejný korozní potenciál. Vzájemný vliv kovů specifikuje norma ČSN 73 3610 o navrhování klempířských konstrukcí. Tyto kombinace jsou specifikovány v ČSN 73 3610 - Navrhování klempířských konstrukcí. Tato tabulka je však dost zjednodušená. Nepoznáte z ní, co se stane, když budou jednotlivé materiály (katoda/anoda) mít výrazně rozdílnou velikost.
Přípustné a nevhodné kombinace materiálů:
- Nejodolnějším materiálem je korozivzdorná ocel, lidově nerez. Ta má zpravidla kladnější korozní potenciál, proto zreziví ten druhý kov (anoda).
- Čistá měď přirozeně podléhá atmosférické korozi, časem tmavne, až se na ní nakonec vytvoří tzv. měděnka, patina zelené barvy. Proti galvanické korozi ji však nejlépe ochráníte, když se vyhnete spojení s jinými kovy.
- Podobně také olovo nekombinujte ani s hliníkem či uhlíkovou ocelí a raději ani s pozinkovanou ocelí.
- Běžná nekorozivzdorná uhlíková ocel se nesnese s hliníkem a mědí.
- Přestože je titan obecně chápán jako korozně velmi odolný materiál, jeho obsah ve slitině „titanzinku“ - zinku legovaného titanem - je příliš malý. Byť má tedy lepší mechanické vlastnosti než zinek samotný, podle odborníků je jeho korozní odolnost s běžným zinkem srovnatelná. Na titanzinek proto použijte jedině pozinkované nebo nerezové šrouby.
- Oblíbené pozinkované šrouby a vruty nicméně můžete použít na velké díly z uhlíkové oceli a zinku. Naopak pozinkované plechy kotvěte pouze pozinkovanými a nerezovými šrouby. Vyvarujte se jakékoli kombinace s měděnými nebo hliníkovými prvky.
- Zvláštní kapitolou je stékání srážek z měděných prvků na prvky z jiných kovů. Měď je specifická tím, že stačí pouze odkapávání vody, která po mědí tekla např. na pozinkované nebo titanzinkové prvky, k tomu, aby začaly degradovat. To se týká zejména pozinkovaných okapů do kterých stéká voda z měděné krytiny. Voda stékající z měděných konstrukcí obsahuje ionty mědi, které mohou vyvolávat plošnou korozi hliníku, zinku, zinku legovaného titanem, pozinkované oceli, zvláště pokud voda stéká z větších měděných ploch.
2. Velká anoda, malá katoda
Velikost jednotlivých kovových povrchů je velmi důležitá. Když použijete velkou katodu a malou anodu (např. spojíte nerezový plech šroubem z pozinkované oceli), korozi tím podpoříte. Naopak (tedy u pozinkovaných plechů spojených nerezovým šroubem) koroze často nenastane, protože katodický povrch je vůči tomu anodickému velmi malý. Když jsou kovové plochy zhruba stejně velké, závisí pak situace na jiných kritériích, které ovlivňují rychlost koroze - hlavně o jakou kombinaci kovů jde a v jakém prostředí (vodě) se vyskytují. Všeobecně se dá říct, že pro šrouby se vyplatí používat ušlechtilejší materiály než pro jimi spojované prvky. Například dle tabulky připuštěný styk hliníku a pozinku může být velmi nebezpečný, pokud pozinkovanými hřebíky budeme kotvit hliníkové střešní šablony. Po několika letech mohou začít šablony pozvolna opouštět původní polohu a to díky zdegradovaným, pozinkovaným hřebíkům.
Čtěte také: Cihlová zeď v interiéru
3. Konstrukce
Galvanická koroze vzniká hlavně tam, kde se drží vlhkost a kde je povrch znečištěný. Hrozbou jsou tedy všechny štěrbiny, rýhy a záhyby jako překryvy plechů, podložky pod šrouby apod. Korozi proto omezíte hladkou konstrukcí bez štěrbin, po které voda volně stéká, odplavuje nečistoty a je především rychle vysoušena větrem a sluncem.
4. Nátěr
Nátěry jsou oblíbenou antikorozní ochranou. Jelikož má na vzduchu galvanický článek jen omezený dosah, stačí leckdy kov chránit antikorozním nátěrem jen podél styku jednotlivých materiálů. Velkou chybou je natírat pouze anodu. Nejoblíbenějším ochranným kovem je zinek. Používá se zejména jako povlak na ocel nebo litinu. Zinkový povlak vykazuje dobré ochranné vlastnosti i přes jeho nižší termodynamickou stabilitu ve srovnání se železem. Při ochraně kovového předmětu proti degradaci však může zinek samotný korodovat, když je vystaven vlhkosti. Trvanlivost zinkového povlaku závisí nejen na jeho tloušťce, ale také na podmínkách prostředí, ve kterých je předmět používán.
Důsledky koroze a ekonomický dopad
Koroze je globální problém. Průběžně evidujeme zranění a úmrtí, ekonomické ztráty a negativní vlivy na životní prostředí způsobené korozí materiálů. Koroze může vést k vážným poruchám tlakových nádrží, součástí letadel a trakčního zařízení. Jak uvádí Mohmmad A. Jafar Mazumder ve svém článku nazvaném Globální dopad koroze: výskyt, náklady a zmírnění (2020), typické náklady na údržbu problémů souvisejících s korozí v konkrétní zemi se pohybují od 1 do 5 % jejího hrubého národního produktu. V roce 2013 provedla NACE International globální studii o ekonomickém dopadu koroze. Jeho cílem bylo mimo jiné ukázat, jak důležité je integrovat antikorozní technologii se systémy řízení. Podle zveřejněné zprávy se náklady na korozi odhadují na 2,5 bilionu dolarů, což je 3,4 % celosvětového HDP, což znamená, že každý rok musí země na celém světě vyčlenit značné částky na boj proti korozi.
Čtěte také: Článek o Vladimíru Šiškovi a Sboru dobrovolných hasičů Doubravy
tags: #sadrove #omitky #a #zelezo #koroze