Artykuły branżowe

Interpretacja wyników badań dokonywana jest zależnie od potrzeb i rodzajów korozji poprzez:

- ocenę wizualną powierzchni poddanej badaniom,

- pomiar zmiany barwy i połysku (przy pomocy odpowiednich przyrządów),

- badania właściwości fizykomechanicznych powłok,

- badania metalograficzne,

- analizę składu chemicznego i fazowego produktów korozji,

- pomiar ubytku grubości i zmian masy materiału.

Przyspieszone badania korozyjne w rozpylonej solance

Badania w tzw. komorze solnej NSS (ang. neutral salt spray test) wg normy PN-EN ISO 9227 [3] polegają na eksponowaniu próbek w atmosferze mgły uzyskiwanej przez rozpylanie wodnego roztworu chlorku sodu o stężeniu 50±5 gl-1 i pH pomiędzy 6,5 i 7,2, w stałej temperaturze 25°C. Badane próbki zawiesza się na niemetalowych wieszakach w ten sposób, aby roztwór korozyjny ściekający z jednej płytki nie spływał na drugą. Roztwór korozyjny może być użyty tylko jeden raz, a powierzchnia metalicznych próbek musi być cały czas zwilżona. Czas badania korozji w komorze solnej waha się zwykle od 24 do 480h, a w szczególnych przypadkach nawet dłużej. Badania NSS można stosować do oceny odporności korozyjnej szerokiej gamy materiałów:

- powłok metalowych (anodowych i katodowych) nanoszonych różnymi metodami,

- powłok konwersyjnych,

- powłok otrzymanych w wyniku utlenienia anodowego,

- powłok organicznych na materiałach metalowych,

- powłok typu duplex,

Pojawienie się produktów tzw. czerwonej korozji na powierzchni systemów chroniących stal przed korozją oznacza przebicie powłoki barierowej w przypadku stosowania wyrobów lakierowych jako zabezpieczenia antykorozyjnego oraz przebicie i wyczerpanie protektorowej ochrony w przypadku powłok cynkowych. Wytyczne International Lead Zinc Research Organization dotyczące czasu trwania badań korozyjnych przyspieszonych w obojętnej mgle solnej [4] zalecają czas trwania testu jako: 10h na każdy 1µm powłoki cynkowej, 25h dla powłoki Zn5Al oraz 50h w przypadku badań korozyjnych powłoki Zn55Al. Dla standardowej grubości powłok daje to czas trwania testu do 5% pokrycia powierzchni produktami korozji czerwonej, odpowiednio: 205h dla powłoki cynkowej, 540h dla powłoki Zn5Al i 1075h dla powłoki Zn55Al [4]. Obojętny roztwór chlorku sodu, stosowany w badaniach NSS, wykazuje niewielką agresywność korozyjną wobec powłoki galwanicznej nikiel-chrom, miedź-nikiel-chrom na stali oraz powłoki anodowej czy fosforanowej na stopach aluminium. W przypadku dodania kwasu octowego do roztworu soli (przy pH roztworu w przedziale 3,1-3,3) otrzymuje się wyniki podobne do uzyskiwanych w naturalnych warunkach atmosferycznych. Podczas badania trwającego zwykle 8-72h utrzymuje się temperaturę 35°C. Jest to test korozyjny określany w skrócie jako ACSS (ang. acetic acid salt spray test). W innej modyfikacji badania w mgle solnej w charakterze roztworu korozyjnego stosuje się roztwór zawierający (oprócz chlorku sodu i kwasu octowego) dodatek 0,26 ± 0,02 g•l-1 chlorku miedzi II. W czasie trwania próby utrzymuje się temperaturę 50°C. Test ten umożliwia jeszcze większe przyspieszenie szybkości korozji i znany jest pod nazwą CASS (ang. copper accelerated acetic acid salt spray test) [3].

Badania w kontrolowanych atmosferach polegają wg PN-EN ISO 3231 [5] na poddawaniu próbek oddziaływaniu atmosfery zanieczyszczonej agresywnymi substancjami chemicznymi. Badania te są prowadzone przy zwiększonej i stałej wilgotności oraz w podwyższonej temperaturze. Najczęściej stosowane są badania w komorze, do której wprowadzany jest dwutlenek siarki, którego stężenie wynosi 0,5% objętościowych, wilgotność względna co najmniej 95% a temperatura 37-50°C. Badania prowadzone są przez 5 godzin przetrzymywania próbek w podanych warunkach oraz 19 godzin schnięcia na wolnym powietrzu, w temperaturze otoczenia. Badania tego typu są pomocne w selekcji powłok ochronnych przeznaczonych do eksploatacji w silnie zanieczyszczonym środowisku miejskim i przemysłowym.

W badaniach klimatycznych czynnikami korozyjnymi są jedynie zmiany temperatury oraz wilgotności i spowodowana nimi kondensacja pary wodnej na powierzchni badanych próbek, oraz tlen pochodzący z powietrza. Zgodnie z normą PN EN ISO 6270 [6] badania klimatyczne w czystej wilgotnej atmosferze mogą być prowadzone:

- przy stałej temperaturze i wilgotności,

- przy okresowo zmiennej temperaturze

i wilgotności (w warunkach sucho/mokro).

Testy korozyjne w warunkach sucho/mokro wykorzystywane są często do symulacji środowiska korozyjnego w badaniach adhezji powłok, co przy okazji badań przyczepności powłok duplex szerzej opisano w jednym z poprzednich artykułów [7].

Ograniczenia stosowania badań korozyjnych przyspieszonych

W celu zapewnienia odpowiedniej ochrony wyrobów przed korozją atmosferyczną konieczne jest, aby inwestorzy, projektanci, wykonawcy oraz inspektorzy nadzoru nad pracami antykorozyjnymi mieli do dyspozycji informacje na temat ochrony przed korozją z użyciem różnych systemów ochronnych. Takie informacje powinny być możliwie pełne i jednoznaczne, aby uniknąć nieporozumień między stronami zajmującymi się wykonawstwem prac związanych z ochroną przed korozją. Użyteczność badań laboratoryjnych w określeniu odporności korozyjnej systemów ochronnych zależy od ich zbieżności z rzeczywistością. Należy stwierdzić, że wyniki badań uzyskane w różnych typach komór korozyjnych nie są porównywalne pomiędzy sobą, natomiast odniesienie bezpośrednie wyników testów laboratoryjnych do przebiegu procesu korozji w warunkach eksploatacji jest przybliżone. Przykładowo powłoka cynkowa jest znacznie mniej odporna na działanie kwaśnego środowiska korozyjnego zawierającego dwutlenek siarki niż środowiska z oddziaływaniem obojętnej mgły solnej (roztworu chlorku sodu). Natomiast w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych powłoki malarskie narażone są również na działanie promieniowania UV, które w wielu przypadkach jest czynnikiem decydującym o ich zniszczeniu i należy je uwzględnić w ocenie jakości systemu powłokowego [9]. Niektóre komory do badań korozyjnych pozwalają na włączenie do cyklu badawczego naświetlania promieniowaniem UV, co zbliża wyniki testów do naturalnych warunków klimatycznych. W związku z powyższymi ograniczeniami, odniesienie wyników otrzymanych w różnego typu badaniach przyspieszonych jest trudne i wymaga wiedzy oraz doświadczenia w stosowaniu odpowiednich metod. Ze względu na długoletnie udokumentowane wyniki w tej dziedzinie stosowanie przyspieszonych badań laboratoryjnych jest jednak najbardziej ekonomicznym sposobem oceny odporności korozyjnej systemów ochronnych. Analizując wyniki badań szybkości korozji zanurzeniowych powłok cynkowych uzyskanych podczas testu w obojętnej mgle solnej, można stwierdzić liniowy charakter grubości powłoki i czasu do przebicia powłoki. Tego typu charakterystyka jest również obserwowana w wielu środowiskach korozyjnych w rzeczywistych warunkach. Dwukrotny wzrost grubości powłoki wydłuża dwukrotnie trwałość ochrony korozyjnej [10]. Pomimo tego laboratoryjne badania korozyjne nie odpowiadają w pełni procesom korozji w warunkach długotrwałej eksploatacji. W szczególności nie da się przełożyć konkretnej ilości godzin wytrzymałości powłoki na czynniki korozyjne w komorze do badań przyspieszonych na konkretną ilość lat trwałej ochrony korozyjnej w rzeczywistych warunkach atmosferycznych. Z całą pewnością przyspieszone badania korozyjne mogą być natomiast stosowane do potwierdzenia i porównania skuteczności ochrony w przybliżeniu. Jak widać na rys. 2, powłoka cynkowa nie uległa przebiciu i nadal stanowi ochronę powierzchni stali nawet po 720h testu w obojętnej mgle solnej. Przyspieszone badania korozyjne mają obszerne zastosowanie i w wielu przypadkach stanowią wyznacznik trwałości pokrycia. Tego typu testy coraz częściej są podawane w specyfikacjach, w literaturze technicznej, rozstrzygają, które zabezpieczenie antykorozyjne jest lepsze. Badania mogą być wykorzystywane podczas kontroli jakości powłok metalowych