Kovové konstrukce – zejména ty z oceli – jsou přítomny všude v mnoha různých průmyslových odvětvích. Ocel je díky své široké dostupnosti, přirozené specifické pevnosti (poměr pevnosti k hmotnosti nejvyšší ze všech konstrukčních prvků) a efektivnosti mimořádně přizpůsobivý materiál, který nabízí velkou flexibilitu při návrhu.

Na druhé straně, když jsou vystaveny určitým exogenním látkám (vlivům vnějšího prostředí), výsledná koroze může ohrozit pevnost, výkonnost a bezpečnost kovových prvků. Z tohoto důvodu je správná ochrana proti korozi životně důležitá nejen pro ochranu konstrukce, ale také pro zachování všech vlastností kovu souvisejících s výkonností.

Různé prostředí vyžadují různou ochranu proti korozi. 

To, jak chráníme kovové konstrukce před korozí, je do značné míry určeno korozivní schopností zvoleného materiálu. Korozní chování však ovlivňuje i řadu dalších faktorů.

Ochranu výrobků proti korozi lze přesněji posoudit vystavením vzorků expozičním zkouškám v reálných situacích. Protože na korozi mají největší vliv atmosférické a environmentální faktory, je důležité testovat vlastnosti produktů v daných podmínkách.

Jak posoudit korozi v konkrétním prostředí/aplikaci ?

Za specifických okolností lze odhadnout rychlost koroze výrobků zinku a oceli, kdy jsou známy typické atmosférické parametry pro danou aplikaci. Ty obsahují:
 
-         Teplota a vlhkost. Zvýšení teploty může vést ke zvýšení rychlosti chemických reakcí, které způsobují korozi (to platí zejména při konstantní relativní vlhkosti). Na druhé straně, pokud vyšší teplota usnadňuje schnutí mokrých povrchů, může to zpomalit rychlost koroze. Při teplotách pod bodem mrazu je koroze zanedbatelná. Proto vliv teploty na korozi do značné míry závisí na úrovni vlhkosti – při absenci vlhkosti má většina kontaminantů malý nebo žádný korozivní účinek.


-         Chloridy. Slanost atmosféry výrazně zvyšuje rychlost koroze. Chloridy mají několik škodlivých účinků na korozi kovů, jako je snížení saturační vlhkosti, tvorba rozpustných korozních produktů (např. chloridů kovů) a destrukce pasivních filmů na kovech, jako je nerezavějící ocel a hliník.


-         Oxid siričitý. Ze všech kontaminantů atmosféry pocházejících z průmyslových procesů, jako je spalování paliva a tavení kovů, je oxid siřičitý nejdůležitější z hlediska koncentrace a jeho vlivu na rychlost koroze. Když je rozptýlen v atmosféře, okyseluje elektrolyt na povrchu kovu a vede k tvorbě rozpustných produktů koroze. Rychlost koroze se tak zvyšuje na mnoha kovech. zinek, ocel, hliník a nerezavějící ocel.
 
ISO 9223:2012 kategorie hodnocení koroze

Táto klasifikace C1 až C5 je založena na normách EN ISO 12944-2 a BS EN ISO 9223, které nabízejí standardizovaný systém pro schopnost koroze ve spojení s atmosférou. Uvedené hodnoty jsou platné pro ocel, zinek, hliník a měď a spojují podmínky prostředí s rychlostí koroze.

Toto je nejpoužívanější klasifikace ve stavebnictví a ve výrobním průmyslu.

Tento klasifikační systém umožňuje odhadnout míru koroze zinku nebo oceli v daném prostředí. Výsledné rychlosti koroze definují převládající kategorii koroze (třída C, viz tabulka 3).

Jak je však uvedeno v normě ISO 9223:2012, možná odchylka při použití environmentálních údajů a funkce dávka-odezva může být až 50 %. V tomto přístupu se také neberou v úvahu faktory jako hromadění korozivních látek nebo galvanická koroze, které mohou mít významný vliv na rychlost koroze. Nicméně, pokud tyto další potenciální zdroje koroze nejsou přítomny, výsledky tohoto výpočtu jsou obvykle dostatečně přesné, aby umožnily lepší výběr vhodného materiálu.

Koroze je přirozený proces ovlivněný různými faktory prostředí, které se často nedají předvídat během celé projektované životnosti produktu. Při výběru nejvhodnějších upevňovacích a montážních produktů je proto dobrou praxí zaujmout konzervativní přístup.

Výběr správných opatření na zachování kovových konstrukcí ve specifických prostředích:

Ochrana ocelových konstrukcí před korozí je rozhodující pro zachování jejich integrity. Tím se nejen snižuje riziko selhání konstrukce, ale také pomáhá vyhnout se nákladným opravám a renovacím a zároveň zajistit splnění očekávané životnosti aplikace. V důsledku toho je nezbytné pečlivě vybrat správné opatření na ochranu proti korozi pro jakoukoli danou kovovou konstrukci, její použití a okolní prostředí.

Většina upevňovacích a montážních produktů dostupných na trhu je vyrobena z nelegované oceli (tj. měkké oceli nebo uhlíkové oceli). Tyto vyžadují ochranu proti korozi. Ve většině prostředí je rychlost koroze uhlíkové oceli obvykle příliš vysoká pro uspokojivou aplikaci (rychlost koroze je kolem 20 mikrometrů za rok (μm/rok ve venkovské exteriérové atmosféře a stoupá na více než 100 μm/rok v pobřežních prostředích).

V předchozím článku jsme zdůraznili a analyzovali důležitost rychlosti koroze vzhledem k životnímu prostředí. Který typ ochrany proti korozi je nejvhodnější pro jaké podmínky prostředí?
 

Pozinkování

Zinek je vynikající volbou pro ochranu uhlíkové oceli před korozí. Je to zejména proto, že rychlost koroze zinku je více než desetkrát nižší než rychlost koroze oceli (přibližně 0,5 μm/rok ve venkovské/městské atmosféře a stoupá až na přibližně 5 μm/a v pobřežním prostředí). Pro nanášení zinkových povlaků na ocelové prvky je dostupných několik vhodných procesů, od malých šroubů až po nosníky o délce několika metrů. Existuje pět hlavních metod nanášení zinkových povlaků, které uvádíme níže.

Elektrogalvanizace (galvanické pokovování)

Elektrický proud prochází vodným roztokem obsahujícím ionty zinku. To vede k usazování kovového zinku na ocelovém substrátu. Před tímto krokem se díly obvykle podrobí procesu čištění a moření. Pasivace probíhá po nanesení zinku. Elektrogalvanizace je vynikající způsob ochrany malých závitových dílů v důsledku vytváření homogenních a hustých povlaků. Obecné tloušťky povlaku se mohou pohybovat od 5 do 15 μm a tento proces se většinou používá pro vnitřní aplikace pro C1 a C2.

Příklad: konzoly, úhelníky, závitové tyče.

Žárové zinkování (roztavená zinková koupel)
 
Během tohoto procesu se ocelový plech válcuje a svařuje předtím, než se ponoří do horké, roztavené zinkové koupele. Pomocí této techniky lze potáhnout velké díly až do velikosti několika metrů. Malé části, jako jsou šrouby a kotvy, se po žárovém zinkování odstředí, aby se odstranil přebytečný zinek ze závitů. Typická tloušťka zinku je mezi 35 μm a 100 μm, v závislosti na tloušťce materiálu a složení oceli. Namáčení obvykle trvá několik minut.

Příklad: (svařované) konzoly a nosníky.
 

Galvanizace nádob na leptání kyselinou v galvanické dílně

Kontinuální žárové zinkování / Sendzimirové zinkování

Plech ze svitků je po očištění povrchu kontinuálně tažen přes koupel roztaveného zinku a podroben speciálnímu procesu žíhání (tepelného zpracování). Zinková koupel obsahuje malé množství hliníku (Al). Hliník reaguje s ocelovým povrchem a vytváří inhibiční vrstvu o tloušťce několika nanometrů. To inhibuje tvorbu fází zinku a železa. Výsledný povlak sestává hlavně z čistého zinku (Z100/Z600), který se může měnit od 10 do 70 μm, nebo zinku s přísadami jako zinek-hořčík (ZM), které poskytují vynikající ochranu proti korozi.
Povlaky ze slitiny zinku, jako je galvanicky pokovený zinek-nikl (ZnNi) nebo kontinuálně žárově zinkované ZM, mají výrazně lepší korozní vlastnosti. Typické ZM povlaky obsahují kolem 2-4% Al a Mg a vykazují zvýšenou ochranu proti korozi, která je až dvakrát vyšší než u zinkového povlaku o stejné tloušťce povlaku. Proto je toto vysoce doporučené řešení pro vnější nátěry.

Příklad: MQ-F/ZM 41 (D) a MT - Nosníky a profily.

Galvanické pokovování kovových konstrukcí v zinkové lázni
 
Sherardování / tepelná difuze

Sherardování je metoda zinkování, která využívá procesu tepelné difúze: ocelové díly se vloží do bubnu se zinkovým práškem a poté se zahřejí na teploty nad 320 °C. Zinek není tekutý a povlak je tvořen tepelnou difuzí zinkového prášku na ocelové části.

Vícevrstvý nátěr
 
Pokud ochrana proti korozi poskytovaná povlakem není dostatečná, prvky lze dále chránit dodatečnými povlaky, obvykle organickou barvou (s nebo bez kovových vloček). Příkladem toho je vícevrstvý povlak na spojovacích prvcích, který sestává z galvanicky pokoveného povlaku zinkové slitiny s dodatečným organickým vrchním povlakem.
Příklad: MQN-C HDG PLUS, MQM-HGD PLUS.

Odhadovaná životnost je vypočtena z tloušťky povlaku osazené ve specifickém prostředí, jak je možné vidět na tomto diagramu.
 

 
Další opatření na ochranu proti korozi
 

Fosfátování

Ocel se ponoří do kyselého roztoku obsahujícího kovové (zinek, železo) fosfátové soli. Roztok reaguje s povrchem oceli a vytváří na povrchu mikrokrystalickou vrstvu fosfátů. Potom se nanese olej a zůstane na povrchu dostatečně dlouho, aby poskytl ochranu během přepravy. Poskytuje také mírně zvýšenou všeobecnou ochranu proti korozi. Fosfátované výrobky lze používat pouze v suchém vnitřním prostředí. Například Hilti používá tento proces ke šroubům do sádrokartonu.

Nerezavějící ocel

Ocel legovaná nejméně 10,5 % chromu se nazývá nerezavějící ocel. Přídavek chromu vede k vytvoření stabilní, velmi tenké vrstvy oxidu (pasivační vrstvy) na povrchu. Nerezová ocel proto při kontaktu s vodou na rozdíl od uhlíkové oceli snadno nekoroduje ani nešpiní. Přesto může být austenitická nerezavějící ocel náchylná ke korozi ve specifických, vysoce agresivních prostředích, jako jsou kryté bazény. V takových aplikacích se musí použít druhy nerezavějící oceli s vysokou odolností proti korozi (např. třídy s obsahem molybdenu vyšším než 6 % HCR). Existují různé druhy nerezavějící oceli s různými úrovněmi stability. Nejběžnější druh je legován s přibližně 18 % chromu a 10 % niklu (A2, 304, 18/8). Odolnost nerezavějících ocelí proti bodové korozi lze přibližně odhadnout pomocí PREN (ekvivalentního čísla bodové odolnosti). PREN je založen na chemickém složení oceli s ohledem na množství chromu, molybdenu a dusíku.