Corrosiesoorten   

Zoals in het vorige hoofdstuk al duidelijk werd gemaakt, is corrosie een gecompliceerd proces. Verschillende factoren bepalen de mate van corrosie. De materiaalsoorten met de verschillende potentialen in verscheidene milieus bepalen de vorm waarin corrosie voor kan komen. Het is dan goed te begrijpen dat er in iedere situatie een andere corrosiesoort kan optreden. Deze verschillende soorten worden in dit hoofdstuk uitgelegd.

2.1 Uniforme corrosie

Een metaal in homogene toestand zal zonder bescherming over het gehele oppervlak gaan roesten. Te denken aan vliegroest. Deze corrosie is niet zo schadelijk omdat de snelheid van dit corrosieproces redelijk bekend en beheersbaar is. Over het gehele oppervlak vormt zich een even dikke roestlaag die snel en makkelijk te verwijderen is. Bij dit proces waarbij uniforme corrosie dat ook wel algemene corrosie wordt genoemd, verlopen de anodische en kathodische reacties gelijkmatig over het oppervlak. Een voorbeeld van deze corrosiesoort, is wanneer een ijzeren (Fe) plaat is gestraald. Het gestraalde vlak zal binnen enkele uren voorzien zijn van een klein laagje roest.

2.2 Lokale corrosie

Zoals wel op te maken valt uit de titel, bevindt deze corrosie zich plaatselijk. De hieronder besproken corrosietypen vallen onder de noemer “lokale corrosie”. Deze lokale corrosie soorten komen voort uit heterogene situaties. Deze ongelijksoortige situaties komen zowel in microschaal als macroschaal voor. Op microschaal moet men denken aan corrosie in de structuur van het metaal. En bij de macroschaal aan de contactvlakken van twee verschillende metalen of een ongelijksoortig contact van een metaal met het milieu.De werkelijke kern van de lokale aantasting is dat er anodische zones op het oppervlak aanwezig zijn, waarbij de oxidatiereactie overheerst. Deze zijn omringd door een kathodische zone waar de reductiereactie plaats vind. Oftewel in een metalenplaat zijn plaatselijk meer positieve deeltjes aanwezig die reageren met het milieu. Om deze plek zijn meer negatief geladen deeltjes in het metaal aanwezig die de omgeving in stand houdt door elektronen af te geven aan de anodischezone die in reactie is met de omgeving. Deze anodischezone zal dan corroderen. Deze plaatselijkecorrosie ziet er over het algemeen klein uit en minder schadelijk, ten opzichte van een oppervlak dat uniform gecorrodeerd is. Helaas is lokale corrosie schadelijker. De corrosiesnelheid van plaatselijke corrosie is niet te peilen of te beheersen. De wanddikte van het metaal kan door de plaatselijke corrosie zeer snel afnemen, zodat er bijvoorbeeld een lek in een gasleiding kan optreden. De gevolgen van een kleine lokalecorrosieschade kunnen enorm zijn.

 

2.2.1 Galvanische corrosie

Deze veel voorkomende corrosie soort wordt ook wel contactcorrosie genoemd. Dit type corrosie ontstaat vaak door gemaakte constructiefouten. Door bijvoorbeeld roest vast stalen bouten toe te passen op koolstofstalen H-profielen. Een ander goed voorbeeld is de stalen bout die de koperen regenpijp bevestigdDeze corrosiesoort treedt op wanneer er contact is tussen twee verschillende metalen in hetzelfde milieu. In dit geval verschillen de potentialen van elkaar. Dit betekent dat het onedele metaal met de meest negatieve corrosiepotentiaal een potentiaal verhoging krijgt waardoor het zal gaan corroderen. Het edelere metaal zal in het contact vlak de meeste elektronen naar zich toe trekken. De snelheid waarmee dit gepaard gaat, hangt af van het milieu waarin de metalen zich bevinden (snelheid van de elektrische geleiding). Zeewater is door de toevoeging van zouten een goed geleidende elektrolyt. Zoetwater is daarentegen minder sterk geleidend. Gedestilleerd water is een slechte elektrolyt en geleidt helemaal geen stroom. De sterkte van de aantasting is niet alleen afhankelijk van het elektrochemische karakter, maar ook sterk afhankelijk van de oppervlakteverhouding van het onedele en edele deel. Een klein onedel oppervlak is zeer nadelig, vanwege de relatief grote potentiaalverhoging door het edele oppervlak. Dit geeft een extra corrosiestroom door een klein oppervlak. Dit betekent dat de stroomdichtheid van de anodische reactie een grotere corrosiesnelheid geeft. Hier het voorbeeld van de koperen regenpijp met de stalen bout. Door het regenwater (elektrolyt) gaat er een bepaalde spanningsstroom van het koper naar het staal. De stroom loopt van het kathodische koper naar de anode die in oplossing gaat. In dit geval is de bout minder edel en zal zich opofferen. In iedere elektrolyt verloopt de spanningstroom verschillend door de stoffen die zich erin bevinden.  Galvanische corrosievan koperen klinknagels in

staal

 

2.2.2 Interkristallijne corrosie

Dit corrosietype bevindt zich op microschaal, maar dan door een veranderde metaalstructuur. Hierbij bevinden de anodische gebieden zich rondom de kathodische kristalvlakken. De corrosie kan via de korrelgrenzen het metaal binnendringen en de kristallen als het ware losweken uit het metaal. 

De anodische gebieden kunnen ontstaan door plaatselijke uitscheiding in het metaal. Dit geval komt voor bij (austenitisch) roestvaststaal. Hierbij slaan de chroomcarbide deeltjes neer aan de korrelgrenzen. Waardoor een teveel aan chroom wordt omgezet in carbiden en de metaalmatrix niet meer passiveert. De korrelgrensverbindingen worden verbroken en het metaal komt letterlijk als los zand aan elkaar komt te hangen. Bij interkristallijne corrosie hoeft slechts een kleine hoeveelheid metaal te corroderen om grote schade aan de constructie teweeg te brengen. Interkristallijne corrosie leidt tot breuk.

 

Interkristallijne corrosie

2.2.3 Putcorrosie

Deze plaatselijke corrosievorm komt veel voor op metalen met een passiveerlaag. Wanneer deze passieve laag beschadigt, zullen de chlorideionen het herstel van de oxide laag verhinderen. Het corrosie vaste metaal zal op de beschadigde plaats in oplossing gaan. Deze reactie wordt versterkt door zuurstof uit de omgeving. Putcorrosie treedt dus op bij een beschadiging in de passieve laag van de metalen, die zich bevinden in een zeemilieu waarbij zuurstof uit de omgeving de corrosiereactie versneld. Te denken is aan een RVS-moer dat bevestigd is aan een aandrijfschroef onder een boot. Door het draaien van de schroef zullen er luchtbellen ontstaan die zuurstof toevoegen en de corrosiereactie doet bevorderen. Door het zeewater zullen chloriden en zouten de beschadigde moer laten corroderen. De kleine diepe putten kunnen het metaal dusdanig aantasten dat de wanddikte op die plaats sterk vermindert

 

Putcorrosie op RVS moer

2.2.4 Spleetcorrosie

Dit corrosietype vormt zich net als de putcorrosie, maar heeft een iets ander uiterlijk. In plaats van een rond- vormige put zal er een langwerpige spleet te zien zijn. Eigenlijk allemaal putten naast elkaar die een spleet vormen. Deze spleten vormen zich veelal tussen bouten, moeren en ringen. Onder vuilafzetting zal deze vorm sneller optreden. Te denken aan slib, algen en mosselaangroei. Door de tapeinden of bouten te conserveren met een zinkoxidepasta of zinkspray voorkomt men het binnendringen van water (elektrolyt) Tevens heeft het zink een offerende werking, die ook wel kathodische bescherming wordt genoemd. Over deze kathodische bescherming wordt verder in dit lesprogramma uitgeweid.

Spleetcorrosie op RVS

2.2.5 Spanning corrosie

Bij spanningcorrosie ontstaan er scheuren in het metaal die loodrecht op het vlak lopen. Deze ontstaan door de interactie tussen het milieu en een mechanische belasting. Deze mechanische belasting is bij spanningcorrosie de trekspanning. Deze trekspanningen moeten een constante belasting vormen, om de scheurvorming op te laten treden. Vooral bij metalen met een hoge trekvastheid komt deze vorm van corrosie voor. De zachtere metalen (koper, siliciumbrons) zullen er minder last van hebben door de elastische eigenschap.

2.2.6 Vermoeiingscorrosie (stresscorrosie)

Vermoeiingscorrosie is het eigenlijk hetzelfde als spanningcorrosie, maar er moet sprake zijn van een wisselende belasting. Net als bij het constant buigen van een plaatje metaal zullen er scheuren optreden. Denk ook aan de paperclip die na een aantal keren te buigen doorbreekt. Elke keer dat het metaal buigt, zal het over de vloeigrens belast worden. Er wordt van de vermoeiingsgrens gesproken als de grootste spanning een oneindig aantal spanningswisselingen kan verdragen zonder te breken. Zowel

bij spanning als vermoeiingscorrosie kan het een tijdje duren voordat het corrosieproces opgang komt. Hierbij spelen de chlorideionen vaak weer een versnellende rol. Het nadeel van deze twee corrosietypen is dat je niet kunt voorspellen waarneer zij zullen optreden. Vermoeiingscorrosie kan bij alle metalen optreden, dit in tegenstelling to spanningscorrosie.

2.2.7 Erosie corrosie

Erosie betekent volgens de Dikke Van Dale: uitslijting door langsstromend water. Het is dan ook niet verwonderlijk dat er corrosie op kan treden door langsstromend water langs een metaal. In een bocht van een RVS waterleiding zal de slijtage van langsstromend water in samenwerking met luchtbellen en vaste deeltjes het metaal doen eroderen. Het passiveerlaagje van het RVS zal afslijten, waardoor er het actieve metaal gaat corroderen.

Gevolgen van erosie in een bocht van een leiding

2.2.8 Cavitatie corrosie

Door de hoge snelheden kan er bij scheepsschroeven, roeren en schroefassen cavitatie optreden. Deze ontstaat door de hevige turbulentie, waarbij de druk kan dalen tot beneden de dampdruk. Het water verdampt en er ontstaan dampbellen. Zodra deze bellen uit het onderdrukgebied verdwijnen, klappen ze in elkaar (implosie). Deze implosie gaat met een dusdanige kracht dat er metaaldeeltjes van de bladrand worden afgeslagen. Door de materiaalafname beschouwt men dit als corrosie maar eigenlijk is dat het niet. Er is sprake van corrosie door de mechanische vernieling. Echter geeft dit wel een probleem al is het niet door een elektrochemische reactie. Hiernaast de gevolgen van cavitatie.

Cavitatie corrosie op scheepschroef