Wat is corrosie en waarom moet ik er rekening mee houden?

Corrosie is een chemisch reactie tussen de omgeving en het metaal die een negatieve invloed heeft op de eigenschappen en levensduur van het metaal. (zie: ISO 8044:2020)
Naar schatting wordt een vijfde deel van het geproduceerde staal gebruikt om door corrosie aangetaste onderdelen te vervangen (zie Corrosie Handboek Hilti). Maatregelen tegen corrosie kunnen op korte termijn extra kosten meebrengen, maar besparen kosten en materialen op lange termijn.
Naast de impact op kosten en duurzaamheid speelt veiligheid ook een belangrijke rol. Materiaalfalen door  corrosie kan desastreuse gevolgen hebben, doordat het letsel of grootschalige (materiaal)schade tot gevolg kan hebben.
 

Onder welke omstandigheden ontstaat corrosie?

In de ISO 9223 zijn de verschillende typen omgevingscondities genoemd en toegelicht bekend als C1 t/m C5 en CX (extreme omstandigheden), waarin C1 de laagcorrosieve omgeving is en C5 de hoogcorrosieve omgeving. Hierbij is rekening gehouden met of het om een binnen- of buitentoepassing gaat. Zie tabel 1

Tabel 1: Corrosiecategorieën voor de omgeving zoals gedefinieerd in de ISO 9223 standaard
 
Zoals eerder vermeld is er dus een tweetal hoofdzaken: de omgeving (C klassen) en het metaal. Door de chemische (redox)reactie tussen het metaal en de waterdeeltjes (of agressievere stoffen), wordt het metaal aangetast, zoals te zien in figuur 1. Dit kan zowel zeer lokaal als over een groter oppervlak optreden.

Figuur 1: Schematische weergave van de redoxreactie en de daarbij horende corrosievorming (roest) bij ijzer door een waterdruppel.
Naast de aanwezigheid van water en zuurstof is er nog een aantal dingen van invloed op verschillende typen corrosie:
-      Contact met andere metalen (bijvoorbeeld een thermisch verzinkt anker op een rvs voetplaat);
-      Chemische stoffen (zwaveloxiden SO2 & SO3, chloor of verschillende typen zoutwateroplossingen);
-      Dikte van de aanwezige coating (bijvoorbeeld elektrolytisch of thermisch verzinkt);
-      Temperatuur (hogere temperatuur verhoogt de reactiesnelheid);
-      Spanning in het metaal: SCC (zie 1.2.4 in het corrosiehandboek);
 
In dit artikel wordt niet te veel op de theoretische werking van alle soorten corrosie ingegaan, want dit staat grotendeels toegelicht in het corrosiehandboek waarnaar al een aantal keer verwezen is. Daarom wordt er in dit artikel vooral gekeken naar manieren om corrosie en extra bijkomende kosten te voorkomen.
 

Hoe kan corrosievorming worden voorkomen?

Hoewel er veel verschillende soorten corrosie zijn, zal er naar twee typen corrosie worden gekeken: corrosie tussen metaal en een elektrolyt (water) en corrosie tussen metalen onderling i.c.m. een elektrolyt: contactcorrosie (ook bekend als galvanische corrosie). Maar voordat er wordt ingegaan op verschillende soorten corrosie, wordt een grove tweedeling gemaakt in corrosiebescherming: gecoat staal en rvs.
 
Gecoat staal
Staal kan worden beschermd tegen corrosie met een coating. Bij staal is dat in de meeste gevallen een coating van zink of een zinklegering zoals zinkmagnesium (ZM). In het algemeen geldt: hoe dikker te coating, hoe langer het product beschermd is tegen corrosie. Over de jaren heen Dit geldt echter alleen voor de corrosiecategorieën C1 en binnentoepassing van C2, want in andere gevallen dient met roestvast staal (rvs) gewerkt te worden.
 
Rvs
Een essentieel verschil tussen rvs en verzinkt staal, is dat rvs een legering is die corrosiewerend en zelfhelend is en verzinkt staal slechts een dun laagje corrosiewerend materiaal heeft (coating) met  daaronder corrosiegevoelig materiaal. Corrosiewerend betekent niet dat er geen corrosie kan optreden, maar dat het corrosieproces vertraagd/gestopt kan worden. Zelfhelend betekent dat het metaal zelf een nieuwe corrosiewerende laag kan vormen na penetratie van de oude beschermlaag.
Binnen roestvast staal is er een breed scala aan typen, met ieder hun eigen materiaalsamenstelling en bijbehorende corrosiebescherming. De belangrijkste bestanddelen voor rvs zijn ijzer, chroom, nikkel en koolstof, maar er kunnen ook extra metalen aan worden toegevoegd om specifieke corrosiebescherming te bieden.
 
Corrosie tussen metaal en elektrolyt
Een voorbeeld hiervan is gegeven in figuur 1: water en zuurstof veranderen de samenstelling van het metaal, waardoor er corrosie optreedt. Zolang de elektrolyt in aanraking blijft met het actieve deel van de legering, blijft de reactie plaatsvinden en ontstaat er een steeds grotere aangetaste laag in het metaal. Een zinkcoating of zelfhelende coating van rvs is het passieve deel van het metaal, want daarmee wordt geen reactie aangegaan. Een voorbeeld bij rvs van putcorrosie is te vinden in figuur 2:

Figuur 2: Verschillende fasen van putcorrosie bij rvs. Niet elk soort rvs is hiervoor gevoelig.
 
De oplossing hiervoor is dus het definiëren van de aanwezige stoffen en daarop de materiaalkeuze baseren. Bij een droog binnenklimaat voldoet een dunne zinkcoating, dus dan is elektrolytisch verzinkt genoeg, maar bij hoge concentraties chloor voldoen zelfs de meeste typen rvs niet, dus dan moet er specialistisch advies worden uitgebracht.
 
Contactcorrosie
 
Contactcorrosie treedt op als er twee metalen met een potentiaalverschil in een corrosiegevoelige omgeving contact hebben. Het contact tussen de metalen versneld het corroderen van het minder edele metaal. Een voorbeeld hiervan is te zien in figuur 3:

 Figuur 3: contactcorrosie door een rvs anker en plaat te gebruiken i.c.m. een koolstofstalen onderlegring. De ondergrond heeft een veel groter oppervlak, dus vanwege het aanwezige potentiaalverschil corrodeert de koolstofstalen onderlegring.

Er zijn verschillende manieren om contactcorrosie te voorkomen, zoals te zien is in figuur 4:

Figuur 4: drie verschillende manieren om contactcorrosie te voorkomen: reduceer het potentiaalverschil, vermijdt directe verbinding of voorkom geleiding.
 
Oplossingen tegen contactcorrosie staan los van algemene corrosiebeschermingsmaatregelen t.g.v. de omstandigheden van de omgeving (C1 t/m CX). Daarbij geldt dat beide metalen minstens zo corrosiewerend moeten zijn als staat voorgeschreven.
 

 
Het Hilti portfolio

Het portfolio van Hilti is dekkend voor bijna alle toepassingen omtrent corrosie zoals te zien is in tabel 2:
 

Tabel 2: Hilti producten per applicatie
 
Voor contactcorrosie hanteren wij de volgende tabel, waarin een onderscheid wordt gemaakt tussen kleine en grote oppervlakken. Het is ongewenst dat het kleine oppervlak zich “opoffert” voor het grote oppervlak, dus vandaar de vuistregel: het kleine oppervlak moet altijd even edel of edeler zijn dan het grote oppervlak. Zie tabel 3:

Tabel 3: Impact van de levensduur van bevestigingsmiddelen bij contactcorrosie
 
Uiteraard beschrijft dit artikel niet alles, dus voor vragen kunt u altijd terecht bij het engineering team dat te bereiken is via NLTeamTechnischAdvies@Hilti.com
 
Graag een “like” geven als dit artikel relevant was, zodat anderen het makkelijker kunnen vinden.