Technisch Infoblad #4
Het is van veel bouwmetalen bekend dat ze bij het construeren niet met elkaar in contact moeten komen omdat er ‘contactcorrosie’ kan optreden (ook wel galvanische corrosie of bimetaalcorrosie genoemd). Contactcorrosie kan ook tussen andere constructiematerialen (koper/staal, aluminium/rvs) voorkomen. Hoe
voorkomen we contactcorrosie bij toepassen van thermisch verzinkt staal in combinatie met andere metalen?
contactcorrosie
Contactcorrosie treedt op wanneer twee verschillende metalen met elkaar in contact staan in aanwezigheid van een stroom geleidende vloeistof (ook wel elektrolyt genoemd).
De drijvende kracht van dit verschijnsel is het verschil in elektrische potentiaal tussen de twee metalen ten opzichte van dit elektrolyt. Het elektrolyt is in de meeste gevallen een waterige oplossing van vervuilende stoffen. Dit kan regenwater zijn, sloot- of zeewater, proceswater, maar ook nat geworden vuil of modder.
Belangrijk is, dat een elektrolyt stroom geleidt en metaal in oplossing kan doen gaan. Bij contactcorrosie zien we een (vaak snel) oplossen van één van de metalen en excessieve vorming van corrosieproducten. Voor een juist ontwerp is het nodig, dat dit verschijnsel goed wordt begrepen, zodat passende maatregelen genomen kunnen worden om dit te voorkomen of de kans erop zo klein mogelijk te maken.
Soms zijn in het ontwerp de verschillende materialen wel goed gescheiden en zou geen contactcorrosie moeten kunnen optreden, terwijl het verschijnsel zich toch voordoet. Het kan bijvoorbeeld gebeuren dat water, dat van een koperen dak afstroomt, opgelost koper bevat, dat op het zink van het verzinkte staal weer als metaal neerslaat. Op dat moment is een situatie ontstaan van contact tussen twee verschillende metalen en is de kans op contactcorrosie reëel. In dit voorbeeld zullen er gaten ontstaan in de dakgoot. Verder kunnen op de bouwplaats, door bijvoorbeeld boor- en slijpwerkzaamheden of door achtergebleven tijdelijke bevestigingen, situaties ontstaan die tot contactcorrosie aanleiding geven.
SPANNINGSREEKS DER METALEN
Om de constructeur en de ontwerper van dienst te zijn, hebben wetenschappers tabellen aangelegd die voor verschillende situaties aangeven welke materialen makkelijk aangetast worden (onedel zijn) en welke onder dezelfde omstandigheden niet aangetast worden (edel zijn). De materialen zijn in een dergelijke
tabel gerangschikt op een manier, waardoor men kan zien welke van twee metalen contactcorrosie zullen ondervinden. Een voorbeeld van een dergelijke (vereenvoudigde) elektrochemische reeks staat in
afbeelding 1. Er zijn meerdere van dergelijke reeksen te vinden op het internet. De achtergrond lichten we verderop toe.
Wanneer men een onedeler metaal verbindt met een edeler metaal en de verbinding is ondergedompeld in een geleidende zoutoplossing (elektrolyt), dan gaat het onedeler metaal (anode genoemd) in oplossing
en blijft het edeler metaal (kathode) onaangetast. Vuistregel: onedel = anode = aangetast. Deze regel gaat met name op voor ver van elkaar gelegen metalen in de spanningsreeks. Deze moet men in een constructie dus ook zeker niet met elkaar verbinden.
Liggen de metalen in de reeks dicht bij elkaar dan is de situatie in de praktijk vaak veel gunstiger. Echter de grootte van de contactoppervlakken van de metalen alsmede de samenstelling en de temperatuur van het elektrolyt spelen zeker een rol. Ook zijn veel metalen onder gebruiksomstandigheden bedekt met een laagje oxide, hydroxide of metaalzout (patina), waardoor het potentiaalverschil in werkelijkheid anders is dan uit de wetenschappelijke tabellen voor de zuivere metalen blijkt geleidelijk kunnen vormen.
Wanneer het thermisch verzinkt staal geschilderd moet worden (duplexsysteem), is het daarentegen absoluut noodzakelijk om de witte roest te verwijderen om een goede aanhechting van de verflaag mogelijk te maken.
VOORZORGEN
Ontwerpers en constructeurs kunnen nuttig gebruikmaken van een contactcorrosietabel, waarin zoveel mogelijk rekening is gehouden met de hiervoor behandelde factoren. Voor thermisch verzinkte stalen bouwdelen en producten is in de EN ISO 14713 deel 1 tabel 4 opgenomen.
| METAAL | ATMOSFERISCHE BLOOTSTELLING | ONDER WATER | |||
|---|---|---|---|---|---|
| LANDELIJK | INDUSTRIEEL / STEDELIJK | MARIEN | ZOET WATER | ZEEWATER | |
| ALUMINIUM | A | A-B | A-B | B | B-C |
| MESSING | B | B | A-C | B-C | C-D |
| BRONS | B | B | B-C | B-C | C-D |
| GIETIJZER | B | B | B-C | B-C | C-D |
| KOPER | B | B-C | B-C | B-C | C-D |
| LOOD | A | A-B | A-B | A-C | A-C |
| ROESTVAST STAAL | A-B | A-B | A-B | B | B-C |
| A: De zinken deklaag zal of geen extra corrosie ondervinden, of in het ongunstigste geval, zeer geringe extra corrosie, die in de praktijk doorgaans aanvaardbaar is. B: De zinken deklaag zal geringe of matige extra corrosie ondervinden, die onder bepaalde omstandigheden aanvaardbaar kan zijn. C: De zinken deklaag kan in vrij ernstige mate extra corrosie ondervinden; meestal zijn beschermende maatregelen noodzakelijk. D: De zinken deklaag kan in ernstige mate extra corrosie ondervinden; contact behoort te worden voorkomen. |
|||||
Er moet rekening worden gehouden met de lokale omstandigheden die van invloed kunnen zijn op het optreden van contactcorrosie. Het maakt veel uit of de contactplaats voortdurend of af en toe in aanraking is met bijvoorbeeld zeewater, of op de contactplaatsen veelvuldig condensvorming zal optreden, of dat de vorming van isolerende metaalzouten of - oxiden snel of langzaam zal geschieden. Wat in een vochtige atmosfeer nog toelaatbaar zal zijn, geldt veelal niet voor contactcorrosie in (zee)water. Het is in bepaalde gevallen onvermijdelijk twee verschillende metalen met elkaar te verbinden. Afhankelijk van de aard van de corrosiebelasting en de al dan niet permanente aanwezigheid van vocht, water of zoutoplossingen moeten de contactplaatsen dan geïsoleerd worden. Dit kan als volgt geschieden:
De eerste twee methoden geven het beste resultaat. De laatste is eigenlijk alleen goed bij lage vochtbelastingen. De isolatie moet duidelijk op tekeningen en in het bestek zijn aangegeven.
Afbeelding van een sluisdeur die door toepassing van een zichtbare RVS strip en onderwaterverbindingen uit RVS, in combinatie met een onvoldoende bescherming van een verflaag op de snijkant van een steun, al binnen enkele weken roestvorming vertoonde. De steunen hebben al snel ter plaatse de zinklaag verloren en het staal is ondertussen al behoorlijk aangetast.
EN ISO 14713 deel 1
Zinken deklagen - Richtlijnen en aanbevelingen voor de bescherming van ijzer en staal in constructies tegen corrosie - Deel 1: Algemene ontwerpbeginselen en corrosieweerstand.
EN ISO 14713 deel 2
Zinken deklagen – Richtlijnen en aanbevelingen voor de bescherming van ijzer en staal in constructies tegen corrosie – Deel 2: Thermisch verzinken
