Corrosiebestrijding
Terug
Wat is Corrosie ?
Metalen met een verschillende
potentiaal (lees "hoogwaardigheid") kunnen onder water in
contact komen met elkaar en vormen onderling een elektrische stroom. Het
water functioneert als geleider.
Het metaal met de laagste potentiaal in dit galvanische stroomstelsel is
de anode en zal corroderen.
Ook in een stuk plaatstaal met plekken van verschillende potentiaal kan
een corrosie cel ontstaan. Elk schip afgemeerd of varende in zout, brak
of zoet water staat bloot aan het risico van corrosie en de schade kan
zeer kostbaar zijn.
Hoe kan ik het zien?
Heb ik een elektrisch probleem? Kortsluiting wordt vaak gezien als
de oorzaak van corrosie, terwijl vaak het potentiaal verschil de oorzaak
is.
Kortsluiting wordt veroorzaakt door een stroomlek van de accu die loopt
via de huid van het schip of een huiddoorvoer, door het water naar de
schroef en terug kan lopen via de massa van de motor; dit veroorzaakt
"elektrolytische corrosie".
De oorzaak kan een slecht gemonteerde en geïsoleerde ankerlier of
boegschroef zijn. Wat kan men doen om corrosie te voorkomen?
De keuze van materialen is van groot belang bij de constructie van het
schip. Ontwerpers en bouwers zullen altijd proberen zoveel mogelijk
materialen te gebruiken met gelijke potentiaal en wanneer dit niet
mogelijk is behoren deze materialen geïsoleerd te worden van elkaar.
Vooral bij het vervangen en monteren van accessoires moet men letten op
de keuze van bevestigingsmaterialen, deze moetenminimaal gelijkwaardig
zijn, borg ringen en split pins e.d. van de beste kwaliteit. (r.v.s
316/A4) Het verfsysteem op ieder schip is de eerste goede beschermer
tegen corrosie.
Volg altijd het advies van Uw verfleverancier. Verzeker U van het
aanbrengen van een goede anti-corrosie primer als U een anti-fouling
gebruikt. Koper-basis anti-fouling mag nooit direct op onbeschermde
metalen aangebracht worden.Bij gebruik van op plantaardige oliën
gebaseerde verf (tegenwoordig weinig toegepast) kan men geen kathodische
bescherming toepassen daar deze het verfsysteem aantast.
Ook zink-basis verf is niet aan te bevelen onder water omdat deze snel
beschadigd en dan plekken onbeschermd laat, bovendien werkt hier
kathodische bescherming d.m.v. anoden niet efficiënt.Een
goed elektrisch systeem en de juiste wijze van montage van elektrische
accessoires
verminderen de kans op kortsluiting,
De volgende punten zijn aan te bevelen:
•Gebruik uitsluitend goed geïsoleerde
bedrading van de juiste dikte. Te dunne draden veroorzaken
weerstand,verhitting en voltage verlies.
•Gebruik voldoende kabelclips en
-snoeren om kabelbreuk en-moeheid te voorkomen.
•Gebruik corrosie bestendige
draadconnectors en houd ze schoon en zet ze goed vast.
•Bevestig uitsluitend de hoofd
voedingkabels op de accu.
•Plaats altijd een hoofdschakelaar.
•Ieder circuit van de accu dient
gezekerd te worden met zekering of overbelasting automaat.
•Leg nooit bedrading in natte
ruimtes zoals bilge, kettingbak of badkamer.
•Let op bij het later toevoegen van
accucircuits dat dezelfde en juiste wijze van montage wordt toegepast.
•Reparaties en veranderingen aan
het elektrisch systeem dient uitgevoerd te worden d o o r een kundige
scheepselectriciën.
Doorlopend onderhoud aan Uw boot is
essentieel. Metaal, verfsysteem en elektrische installatie behoeven
allen regelmatige controle.
Let ook op de plaatsen rond de waterlijn! Hier wordt het verfsysteem
snel beschadigd terwijl deze plek slecht of niet beschermd wordt door Uw
anodes.
Wat is kathodische
bescherming?
Kathodische bescherming is een
electrochemisch proces dat de natuurlijke reactie(corrosie) stopt van
metalen in een bepaalde omgeving door een krachtigere electrochemische
cel aan te brengen dan de oorspronkelijke corrosie cel. Alle metalen
gebruikt in de scheepsbouw staan bloot aan corrosie, maar als U de
volgende instructies opvolgt en MGDUFF anoden monteert bent U verzekerd
van maximale bescherming. Anoden (die opgeofferd worden) worden
bevestigd of verbonden aan het metaal wat beschermd moet worden. Daar de
anode lager in potentiaal is dan het te beschermen metaal wordt het
metaal kathode en zal de anode oplossen i.p.v. het metaal. In een
correct gemonteerd MGDUFF kathodisch beschermingssysteem zal alleen
corrosie plaats vinden op de anode die eenvoudig vervangbaar is. Met
"verbinden" wordt bedoeld het daadwerkelijk verbinden van de
anode met moeilijk bereikbare onderdelen zoals schroefas en roerkoning.
Een goede verbinding tussen anode en onderdeel is essentieel voor
maximale bescherming. Verschillende factoren bepalen de keuze van het te
monteren katodische beschermingssysteem. Ten eerste de omgeving waarin
het schip zich bevindt, ten tweede het soort van de constructie van het
schip en tenslotte de periode gedurende het schip beschermd dient te
zijn, d.w.z. tot het schip voor onderhoud uit het water komt. VERPLAATSEN
TUSSEN ZOET EN ZOUT WATER. Schepen die zich verplaatsen tussen zoet
en zout water moeten hiermee rekening houden bij de keuze van het
kathodische beschermingssysteem. Zoet water heeft een hogere weerstand
dan zout water , in zoet water heeft men dus krachtigere anoden nodig
d.w.z anoden met een zeer lage potentiaal ; aluminium of nog lager
magnesium. Bovendien vormen zink anoden en in mindere mate aluminium in
zoet water een witte corrosie korst op de anode die de werking volledig
stopt, zelfs bij terug keer op zout water. Belangrijk dus om deze witte
laag er af te borstelen of de anoden te vernieuwen. Een algemene keuze
is; zink voor zout water, aluminium voor zoet en brak water en een korte
periode in zout water, magnesium uitsluitend voor zoet water. Magnesium
is de enige krachtige anode die Uw schip voldoende beschermt in zoet
water. Pas op ; in zout water werken ze "te"goed en kunnen de
anoden in een zeer korte periode opgelost zijn, bovendien kunnen zij dan
het verfsysteem aantasten.
MGDUFF ADVISEERT
Zink anoden voor schepen in zout
water ; zeewater.
Aluminium anoden voor schepen in
brak water ; o.a. IJsselmeer,
riviermondingen.
Magnesium anoden voor schepen die
permanent in zoet water
zijn ; binnenwater.
KATHODISCHE
BESCHERMING VOOR STALEN SCHEPEN.
Om te bepalen hoeveel anoden wij
nodig hebben dient de oppervlakte van het onderwaterschip berekend
te worden.
De oppervlakte van het onderwaterschip: Deze verkrijgt men door
het vermenigvuldigen van de lengte van de waterlijn met de som van
de breedte en diepgang. Deze berekening is toepasbaar op de meeste
motorschepen en zeiljachten.
Zodra de oppervlakte van het onderwaterschip bekend is kan men in een
tabel het aantal benodigde anoden vinden.
Bron:
http://www.stepmarksoftware.ltd.uk/mgduff/Nederlands-Colour.pdf
MGDuff
International Ltd., 1 Timberlaine Estate, Quarry Lane, Chichester, West
Sussex. PO19 8PP
Tel: 44 (0)1243 533336 Fax: 44 (0)1243 533422
Email: sales@mgduff.co.uk
Web: www.mgduff.co.uk
Corrosie, oorzaak en bestrijding
Oorzaak van corrosieverschijnselen
Chemische corrosie
Elektrochemische corrosie
Verschijningsvormen van corrosie
Omstandigheden die corrosie versnellen
Vertragen van corrosie
Bestrijden van corrosie
Wanneer ijzer wordt blootgesteld aan
de buitenlucht gaat het geleidelijk over in een bruin, poreus product,
roest. Ook veel andere metalen worden op soortgelijke wijze aangetast.
Men spreekt dan meestal niet van roesten, maar van corrosie.
De corrosieproducten van koper zijn zwart of groen, van zink en lood
zijn ze grijs en van aluminium zijn ze wit of geelwit en poederachtig.
In al deze gevallen blijkt dat een deel van het metaal wordt omgezet in
corrosieproducten en dat daarbij metaal verloren gaat. In veel gevallen
kunnen daarbij gaten en putten ontstaan.
Bij onderzoek blijkt dat steeds de omgeving, het milieu, medewerking
moet verlenen om corrosieverschijnselen mogelijk te maken. Dit milieu
kan zijn de atmosfeer, water en een grote reeks chemische producten.
Onderzoek heeft verder uitgewezen dat veel corrosieverschijnselen niet
alleen chemische verschijnselen zijn, maar dat zich daarbij ook
elektrische processen afspelen. Men spreekt dan van elektrochemische
corrosie.
Corrosie is vrijwel nooit gewenst.
Corrosie gaat altijd uit van het oppervlak van het metaal en vreet dan
naar binnen.
Met deze gegevens in handen kunnen we nu een definitie opstellen van
corrosie:
Corrosie is een ongewenste
chemische of elektrochemische aantasting van een metaal, uitgaande van
het oppervlak
2.1 Oorzaak van
corrosieverschijnselen
De meeste metalen die technisch
worden gebruikt zijn onedele metalen. Dit komt omdat ze op aarde veel
meer voorkomen dan de edele metalen, zoals goud, zilver en platina.
Daardoor zijn ze goedkoper.
De onedele metalen komen maar zelden voor in gedegen toestand, dat wil
zeggen als metaal. Meestal moet men ze winnen uit hun ertsen, dat zijn
chemische verbindingen, vaak oxiden van die metalen.
Men moet moeite doen (energie toevoeren) om een onedel metaal uit zijn
erts vrij te maken. Hoe onedeler het metaal is, hoe groter de
vrijmakingsenergie die ervoor nodig is: koper weinig, ijzer meer:
aluminium en magnesium veel. Onedele metalen, die door de mens zijn
vrijgemaakt uit hun ertsen, bevinden zich op aarde op de bodem van een
oceaan van verontreinigde lucht. Deze is in staat het metaal aan te
tasten en als we er niets aan doen keert het na enige tijd naar zijn
ertstoestand terug.
Dat komt omdat de vrijgemaakte metalen zich op aarde in een hogere
energietoestand bevinden dan waarin ze van nature voorkomen.
Er is een vaste natuurwet, die tal van verschijnselen, die 'vanzelf'
verlopen, verklaart. Deze natuurwet luidt:
Elk systeem in de natuur streeft
naar een zo gering mogelijke energie-inhoud.
Men kan ook zeggen: streeft naar
maximum entropie, dat is een term uit de thermodynamica.
Het systeem metaal plus zuurstof heeft een grotere energie-inhoud dan
het systeem metaaloxide. Daarom zal een onedel metaal in aanwezigheid
van zuurstof ernaar streven metaaloxide te worden.
Dit is de verklaring waarom corrosieverschijnselen schijnbaar vanzelf
verlopen.
Er kunnen maatregelen worden genomen
om de terugkeer van onedele metalen naar hun ertstoestand te vertragen
of gedurende lange tijd te verhinderen. Tot de meest effectieve
maatregelen behoren de oppervlaktebehandelingen van metalen. Zonder deze
oppervlaktebehandelingen zouden deze metalen in de praktijk niet
bruikbaar zijn.
2.2 Chemische corrosie
Corrosieverschijnselen, waarbij
uitsluitend chemische invloeden werkzaam zijn, treft men bij de
dagelijkse omgang met metalen weinig aan.
De meest voorkomende vorm daarvan is de aantasting van metalen bij
verhitting in de lucht. Men spreekt dan meestal van oxidatie.
Oxidatie van metalen, die in de lucht verhit worden, is een chemische
reactie met zuurstof. Deze reactie verloopt snel bij hoge temperatuur,
zoals bij gloeibewerkingen.
Op koper of ijzer ontstaan dan zwarte of donkergrijze oxidelagen.
Zuiver chemische corrosie treft men verder eigenlijk alleen aan in
contact met bepaalde agressieve chemicaliën, zoals voorkomen in de
chemische industrie.
2.3 Elektrochemische corrosie
Bij elektrochemische of natte
corrosie van metalen treden naast chemische, ook elektrische
verschijnselen op.
Er zijn meer elektrochemische verschijnselen dan corrosie. Wij noemen
bijvoorbeeld de galvanotechniek (vernikkelen en verchromen), de werking
van een elektrische batterij (beter: elektrisch element) en ook het
opladen en stroom afnemen van een accu.
Het allereerste elektrische element dat ooit werd vervaardigd is het
element van Volta. Dit bestaat uit een glazen bakje met verdund
zwavelzuur, waarin een stukje zink en een stukje koper zijn geplaatst.
Verbindt men deze twee metalen met een metaaldraad, dan gaat hierdoor
een elektrische stroom lopen. Bij deze stroomlevering wordt het stukje
zink aangetast.
In het element van Volta zijn de drie bestanddelen die nodig zijn voor
het optreden van elektrochemische corrosie duidelijk aanwezig:
- eerste metaal (koper)
- tweede metaal (zink)
- de elektroliet (verdund zwavelzuur).
Een elektroliet is water, waarin
stoffen zijn opgelost die dit water elektrisch geleidend maken. Dit zijn
in het algemeen zuren, basen of zouten. (Zuiver water is een elektrische
isolator.)
De metalen in een elektrisch element behoeven niet noodzakelijk koper en
zink te zijn. Dat kunnen in feite alle metaalcombinaties zijn. Een
Zaklantaarnbatterij bestaat uit een zinken busje, met een koolstaaf en
daartussen een vochtige, chemische massa, de elektroliet.
Kiest men een willekeurige combinatie
van twee metalen uit de spanningsreeks, dan zal in een elektrochemisch
element altijd het metaal, dat aan de onedele kant staat, worden
aangetast. Het metaal, dat het meest naar de edele kant staat, wordt
niet aangetast, maar het wordt zelfs beschermd.
Onderstaande tabel. geeft een andere manier om bij elektrochemische
corrosieverschijnselen te voorspellen welk metaal zal worden aangetast
en welk niet. Bovendien is in deze tabel rekening gehouden met een
aantal in de praktijk vaak voorkomende omstandigheden, die de optredende
corrosie kunnen versnellen of eventueel zo kunnen vertragen, dat
praktisch geen corrosie optreedt.
Tabel 2.2 De praktijk van
corrosie bij metaalcombinaties
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
1.
|
Magnesium
|
k
|
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
g
|
|
o
|
o
|
o
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2.
|
Zink en zinklagen
|
k
|
+
|
|
o
|
o
|
o
|
o
|
o
|
o
|
o
|
o
|
|
|
g
|
+
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
3.
|
Aluminium
|
k
|
+
|
+
|
|
+
|
o
|
o
|
o
|
o
|
-
|
o
|
|
|
g
|
+
|
+
|
|
+
|
+
|
+
|
o
|
o
|
-
|
+
|
4.
|
Cadmium
|
k
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
o
|
o
|
o
|
o
|
o
|
|
|
g
|
+
|
+
|
+
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
5.
|
Staal
|
k
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
o
|
o
|
-
|
-
|
+
|
|
|
g
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
+
|
+
|
o
|
-
|
+
|
6.
|
Chroomstaal
|
k
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
o
|
o
|
o
|
+
|
|
|
g
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
7.
|
Lood
|
k
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
+
|
-
|
+
|
|
|
g
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
+
|
o
|
+
|
8.
|
Tin
|
k
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
o
|
|
+
|
+
|
|
|
g
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
o
|
+
|
|
+
|
+
|
9.
|
Koper, messing, brons
|
k
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
o
|
o
|
o
|
|
+
|
|
|
g
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
+
|
10.
|
Roestvast staal
|
k
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
g
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
|
k
|
=
|
klein oppervlak van het
metaal in de linker kolom
|
g
|
=
|
veel groter oppervlak van het
linker metaal
|
-
|
=
|
sterke corrosie te verwachten
|
o
|
=
|
matige corrsoie te verwachten
|
+
|
=
|
metaal in linker kolom blijft
corrosievrij
|
Elektrochemische
corrosieverschijnselen berusten dus op de vorming van een elektrisch
element. Combineert men twee metalen met elkaar en gebruikt men deze in
een vochtige omgeving, dan is aan alle voorwaarden voldaan voor het
vormen van een elektrisch element, waarbij één van deze metalen wordt
aangetast. De plaats van de spanningsreeks bepaalt dan welk metaal dit
zal zijn. Combineert men ijzer met koper, dan zal een corrosie-element
ontstaan, waarbij het ijzer wordt aangetast. Combineert men echter
hetzelfde ijzer met zink, dan zal zink, dat op een onedeler plaats in de
spanningsreeks voorkomt, worden aangetast, terwijl het ijzer nu
beschermd wordt.
2.3.1 Macro-elementen
Een macro-element (macro = groot)
wordt gevormd, wanneer twee grotere stukken van verschillende metalen in
een corroderende omgeving met elkaar in aanraking worden gebracht. Zulke
gevallen doen zich voor, wanneer men een stalen bout draait in een
koperen plaat, wanneer men messing schroeven gebruikt om aluminium
gietstukken met elkaar te verbinden en wanneer men een zinken dakgoot
ophangt met koperen beugels.
In een macro-element zijn de drie essentiële bestanddelen van een
elektrochemisch element aanwezig: eerste metaal, tweede metaal en de
elektroliet. Deze elektroliet is vocht uit de omgeving, dat altijd
verontreinigd is door stoffen die in de lucht voorkomen (denk aan zure
regen). Een voorwaarde is dat de metalen met elkaar in elektrisch
contact zijn.
Wanneer de metaalcombinatie afgedekt
is door een verflaag, zodat de elektroliet van het metaaloppervlak
verwijderd wordt gehouden, ontstaat geen macro-element. Ook als de twee
metalen elektrisch geïsoleerd van elkaar worden gehouden ontstaat geen
element.
Dat zijn dus methoden om corrosie te bestrijden.
2.3.2 Lokaalelementen
Onder lokaalelementen (lokaal =
plaatselijk) verstaat men kleine elektrische corrosie-elementjes, die
zich bijvoorbeeld vormen als er op of in het metaal kleine deeltjes van
een ander metaal aanwezig zijn. Ook hier heeft men dus te maken met het
eerste metaal, het tweede metaal en een elektroliet. Een lokaalelement
is niet principieel verschillend van een macro-element, maar slechts
gradueel verschillend. Eén van de twee metalen is zeer fijn verdeeld.
Een vaak voorkomende vorm van lokaalelementen treft men aan bij
metaallegeringen, die vaak bestaan uit kristallen van verschillende
samenstelling.
Ook in onzuivere metalen kunnen gemakkelijk dergelijke lokaalelementen
ontstaan. Dit is de reden, waarom zeer zuivere metalen in het algemeen
een belangrijk betere corrosieweerstand bezitten dan onzuivere metalen.
Lokaalelementen kunnen ook ontstaan,
wanneer een metaaloppervlak van buitenaf wordt verontreinigd door een
ander metaal, zoals resten staalwol op een magnesiumlegering,
koperslijpsel van tramdraden op aluminium winkelpuien en kooldeeltjes
(roet) die zich afzetten op aluminium vliegtuigvleugels.
2.4 Verschijningsvormen van
corrosie
Vooral elektrochemische corrosie kan
onder verschillende verschijningsvormen optreden.
Oppervlaktecorrosie is een
gelijkmatige aantasting over het gehele oppervlak van het voorwerp,
waardoor het uiterlijk minder fraai wordt, doordat glansverlies
optreedt. De sterkte van een constructie wordt door oppervlaktecorrosie
nauwelijks beïnvloed.
Putcorrosie treedt plaatselijk
op en laat soms grote delen van het oppervlak onaangetast. De
plaatselijke aantasting, vaak pitting genoemd, kan echter diep inwerken
en bij dunwandige voorwerpen en buizen kan deze zelfs tot perforatie
leiden.
Interkristallijne corrosie is
een corrosievorm, waarvan aan het oppervlak vaak niets te zien is. De
corrosie vindt plaats langs de kristalgrenzen, waarbij de kristallen van
het metaal zelf onaangetast blijven. De verbindingen worden verbroken,
zodat het metaal letterlijk als los zand aan elkaar komt te hangen. Bij
interkristallijne corrosie behoeft slechts een kleine hoeveelheid metaal
te worden gecorrodeerd om toch een grote schade aan de sterkte van de
constructie teweeg te brengen. Interkristallijne corrosie leidt tot
breuk.
Bladdercorrosie is een
speciale vorm van interkristallijne corrosie, die optreedt bij gewalst
of gesmeed metaal, waarvan de kristallen in lengterichting zijn
uitgerekt.
2.5 Omstandigheden die corrosie
versnellen
Door verschillende omstandigheden kan
een elektrochemisch corrosieverschijnsel sneller of langzamer gaan
verlopen.
Voor de praktijk van de corrosieverschijnselen zijn vooral díe
omstandigheden schadelijk, die een versnelling van de corrosie tot
gevolg hebben. Dit zijn:
-
|
temperatuur
|
|
Bij een hogere temperatuur
verlopen chemische en elektrochemische verschijnselen sneller.
Dit geldt ook voor corrosie.
|
-
|
geleidbaarheid van de
elektroliet
|
|
Wanneer opgeloste stoffen in
het water aanwezig zijn ontstaat een betere geleidbaarheid,
waardoor de corrosiestroom van het corrosie-element minder
weerstand ondervindt. Daarom verloopt corrosie in zeewater
sneller dan in zoet water.
|
-
|
opgeloste zuurstof
|
|
Opgeloste zuurstof is in
staat de corrosieremmende polarisatieverschijnselen op te
heffen, waardoor corrosie ongehinderd kan plaatsvinden.
|
-
|
spanningen
|
|
Wanneer elektrochemische
corrosie optreedt samen met spanningen die op het metaal worden
uitgeoefend of wanneer inwendige spanning aanwezig zijn, kan de
corrosie sneller verlopen.
|
-
|
wisselbelasting
|
|
Wanneer een metalen voorwerp
aan een wisselende belasting wordt onderworpen treedt
vermoeiingscorrosie op. Deze corrosie zou onder normale
omstandigheden niet of in veel geringere mate optreden.
|
-
|
spleetcorrosie
|
|
Spleetcorrosie treedt op,
wanneer in een nauwe spleet de zuurstofconcentratie aan de
buitenzijde van de spleet en diep erin niet gelijk is. Er
ontstaat dan een corrosie-element, waardoor de spleet inwendig
wordt aangetast.
|
-
|
afzettingen
|
|
Onder afzettingen treedt een
overeenkomstig verschijnsel op als bij spleetcorrosie. De
zuurstofconcentratie onder de afzetting is lager dan aan de
randen ervan. Daardoor treedt ook daar een soort spleetcorrosie
op.
|
-
|
straling
|
|
Door kernstraling blijken
bepaalde corrosievaste materialen snelle corrosieverschijnselen
te kunnen vertonen. Dit verschijnsel is van belang in
kernreactoren en soortgelijke apparaten.
|
2.6 Vertragen van corrosie
Vertragen van corrosieverschijnselen
kan op diverse manieren gebeuren. Wij bespreken er hier twee.
2.6.1 Inhibitoren
Onder inhibitoren verstaat men
stoffen, die in staat zijn chemische of elektrochemische reacties te
vertragen of zelfs geheel tot stilstand te brengen. Men noemt ze ook wel
negatieve katalysatoren.
Stoffen van zeer uiteenlopende samenstelling kunnen als
corrosie-inhibitor optreden. Dat zijn bijvoorbeeld oxiderende stoffen,
zoals chromaten, maar er zijn ook tal van organische verbindingen
(koolstofverbindingen) van ingewikkelde samenstelling, die als inhibitor
kunnen werken.
Belangrijk voor de werking van een inhibitor is dat men deze voldoende
lang met het metaaloppervlak in aanraking kan brengen om de
corrosieverschijnselen tegen te gaan. Een inhibitor die door weer en
wind wordt afgespoeld heeft weinig of geen effect.
Inhibitoren gebruikt men daarom hoofdzakelijk in gesloten systemen,
zoals ketelvoedingwater, of men neemt ze op in een verflaag.
Corrosiewerende pigmenten zijn voorbeelden daarvan.
Voor tijdelijke opslag van materialen
zijn corrosie-inhibitoren van belang die in dampvorm werkzaam zijn,
zoals VPI (Vapour Phase Inhibitor).
Deze stof, die langzaam verdampt, vult een gehele gesloten ruimte,
bijvoorbeeld een gesloten verpakking, zodat daarin geen corrosie kan
optreden.
2.6.2 Passiviteit
Onder bepaalde omstandigheden kan het
voorkomen dat het metaaloppervlak in een toestand komt, waarin een
onedel metaal vrijwel geen corrosie meer vertoont. Het metaal is dan
passief geworden.
In tabel 2.1. zijn enige metalen in actieve en in passieve toestand
opgenomen, waardoor men kan zien hoe een metaal door passief te worden
een andere plaats krijgt in de spanningsreeks.
Passiviteit kan door een groot aantal oorzaken worden verkregen, maar in
veel gevallen speelt zuurstof hierbij een rol. Er wordt dan een dun
oxidelaagje op het metaal gevormd, dat als een elektrische isolator
werkt, waardoor de elektrochemische verschijnselen worden afgeremd.
Zuurstofafgevende stoffen bevorderen daardoor het ontstaan van
passiviteit. Dit verschijnsel treedt duidelijk op bij roestvast staal,
dat na enige tijd aan de lucht te zijn blootgesteld passief wordt, maar
dat veel sneller kan worden gepassiveerd door onderdompeling in een
passiveermiddel, in het algemeen een oxiderende stof.
De inhibitorwerking van chromaten berust ook op de passivering van het
metaaloppervlak.
2.7 Bestrijden van corrosie
Corrosiebestrijding is één van de
voornaamste functies van oppervlaktebehandelingen.
2.7.1 Metaalbedekkingen
Men kan een onedel metaal met een
ander metaal bedekken, waardoor de corrosie wordt tegengegaan.
Men moet daarbij onderscheid maken tussen een deklaag die edeler is dan
het grondmetaal, bijvoorbeeld koper op staal of die onedeler is,
bijvoorbeeld zink op staal.
In het eerste geval moet de deklaag volkomen gesloten zijn en er mag
geen enkele beschadiging in voorkomen. Gebeurt dat wel, dan zal de
edeler deklaag sterke corrosie van het onedele grondmetaal veroorzaken.
Men kon dit vroeger vaak waarnemen bij verchroomde autobumpers waarop
roestputjes voorkomen. De nikkel-chroomlaag is edeler dan het
grondmetaal staal en wanneer een porie aanwezig is zal direct
roestvorming optreden.
Is het bedekkende metaal onedeler dan staal, dan zal op de plaats waar
een porie aanwezig is of een beschadiging, het onedele metaal zich
opofferen en het staal blijft dan beschermd. Zink op staal is daarvan
het bekendste voorbeeld.
2.7.2 Organische deklagen
Eén van de meest gebruikte methoden
voor het beschermen van metalen tegen corrosie is het aanbrengen van
geschikte laksystemen of poedercoatings.
Deze organische deklagen ontlenen hun werking in de eerste plaats aan
een goede afdekking, maar vaak bevatten ze ook nog actief
corrosiewerende stoffen, zoals corrosiewerende pigmenten, waardoor de
beschermende werking nog extra wordt versterkt.
2.7.3 Kathodische bescherming
Vrijwel steeds is de corrosie die bij
metalen optreedt, een elektrochemisch verschijnsel, waarbij aan het
metaaloppervlak kathodische en anodische plaatsen optreden. De anodische
plaatsen zijn díe, waarin de metaalatomen overgaan in de ionvorm (een
ion is een elektrisch geladen atoom) en daardoor in oplossing gaan.
Door volgreacties vormen zich uit het opgeloste metaal meestal
onoplosbare verbindingen die neerslaan en zich als corrosieproducten
afzetten. Tussen de kathodische en anodische plaatsen van het metaal
bestaat een elektrische spanning, ten gevolge waarvan een elektrische
stroom gaat vloeien. Door het aanleggen van een uitwendige spanning, die
een tegengesteld gerichte stroom opwekt, is het mogelijk het gehele
metaal kathodisch te maken, waardoor geen metaalatomen meer in oplossing
kunnen gaan. Het corrosieverschijnsel stopt dan. Dit is kathodische
bescherming.
Kathodische bescherming wordt vooral toegepast voor staalconstructies
die ondergedompeld zijn in water of voor ondergrondse structuren. Men
past kathodische bescherming ook toe voor het inwendige van tanks en
chemische installaties, als de daarin aanwezige vloeistoffen zich voor
deze beschermingsmethode lenen.
Kathodische bescherming kan op twee manieren worden uitgevoerd:
- met opofferende anoden
- met opgedrukte gelijkspanning.
Opofferende anoden. Onedele
metalen, zoals zink en magnesium, worden in het corroderende medium in
elektrisch contact gebracht met het beschermend staaloppervlak. Deze
onedele metalen vormen een corrosie-element met het staal dat zij moeten
beschermen. De anoden gaan in oplossing; het staal blijft beschermd.
Bij de praktische uitvoering van dit systeem gebruikt men blokken die
direct op het metaaloppervlak zijn aangebracht (bijvoorbeeld op de
buitenwand van schepen, of blokken die op enige afstand van de
constructie zijn ondergedompeld of begraven en met het metaal in
elektrisch contact worden gebracht. Dit gebeurt bij de bescherming van
ondergrondse staalconstructies en pijpleidingen.
Opgedrukte spanning. Bij een
andere methode van kathodische bescherming maakt men gebruik van een
gelijkrichter voor het leveren van de nodige gelijkspanning en men
gebruikt onoplosbare anoden. Deze methode maakt regeling van de spanning
nodig, terwijl de onoplosbare anoden niet vervangen behoeven te worden.
Als anoden bij kathodische bescherming met opgedrukte spanning gebruikt
men vaak geplatineerde titaananoden, die praktisch geen onderhoud
vergen.
Kathodische bescherming wordt nooit voor het gehele staaloppervlak
gebruikt, dit zou veel te kostbaar zijn. Alleen díe gedeelten, welke
door beschadigingen of andere oorzaken bloot komen te liggen, worden op
deze wijze beschermd. Kathodische bescherming komt derhalve nooit in de
plaats van een verfsysteem; het vormt er een aanvulling op.
Kathodische bescherming is een moeilijk vak dat als regel aan
specialisten moet worden overgelaten. Experimenten op dit terrein leiden
gemakkelijk tot een onvoldoende bescherming of tot een te kostbaar
systeem.
© Copyright 1998 Vereniging voor
Oppervlaktetechnieken van Materialen
ELEKTROCHEMISCHE
CORROSIE - principe KB
Om de werking van kathodische
bescherming goed te kunnen begrijpen, is het van belang te weten hoe het
elektrochemische corrosieproces precies verloopt. Corrosie van metaal
(staal) in de bodem of in water, is een elektrochemisch proces. Naast de
elektrische verschijnselen treden ook scheikundige reacties op. Soms
wordt de ene reactie veroorzaakt door de andere, of is de scheikundige
reactie een gevolg van de stroomdoorgang.
Het corrosie-element
Bij onderdompeling van twee
elektroden van verschillende metalen, bijvoorbeeld ijzer en zink, in
water (elektrolyt), waarbij deze elektroden via een stroomsterktemeter
met elkaar zijn doorverbonden, gaat er een stroom lopen van het meest
edele metaal naar het minst edele. Deze elektrische stroom laat zich als
volgt verklaren:
Blank zink gaat in water in oplossing
Zn > Zn++ + 2e
Bij deze reactie komen elektronen
vrij. Dit is een anodische reactie. De betreffende elektrode wordt anode
genoemd. De zink-ionen treden uit de anode in de oplossing. De in het
metaal achtergebleven elektronen bewegen zich door het metaal naar de
+-pool. Hierdoor slaat de Ampèremeter uit. Met het ijzer gebeurt niets
zichtbaars. In werkelijkheid treedt aan het oppervlak de volgende
reactie op:
Waterstof –ionen + elektronen ->
waterstofatomen
2H+ + 2e >
2H
Deze reactie, waarbij elektronen
worden gebonden, wordt een kathodische reactie genoemd. De betreffende
elektrode heet kathode. Waterstofatomen + opgeloste zuurstof vormen
vervolgens water.
2H + O > H2O
De kathodische reactie kan ook als
volgt worden omschreven:
Water + zuurstof + elektronen ®
hydroxyl-ionen
H2O + O + 2e
> 2 OH-
Uit beide formules blijkt, dat aan de
kathode vrije OH-ionen zijn. De omringde vloeistof zal alkalisch
reageren.
Dit proces kan oneindig doorgaan,
zolang er zuurstof wordt aangevoerd en de zinkelektrode blank blijft.
Maar dit laatste is niet het geval. De zink-ionen reageren met de
OH-ionen en vormen zinkhydroxyde
Zn++ = 2 OH > Zn (OH)2
Op het zink ontstaat een afsluitende
laag en het corrosieproces stopt. Er is dan sprake van anodische
polarisatie. Er kan ook kathodische polarisatie plaatsvinden. In dat
geval vormen de waterstofatomen aan de kathode een dichte laag en
verhinderen de uittreding van elektronen.
Het lokaal element
Als op een metaal, bijvoorbeeld door
een aanwezige walshuid, door temperatuurverschillen of door mechanische
spanningen, anodische en kathodische plaatsen ontstaan en hierbij een
elektrolyt aanwezig is, dan wordt gesproken van een ‘lokaal
element’.
Het lokale corrosie-element heeft
anodische plaatsen die oplossen en kathodische plaatsen die intact
blijven. Door kunstmatig, met toevoer van elektronen, de anodische
plaatsen kathodisch te maken, wordt het gehele oppervlak kathodisch en
kan geen oplossing van metaal meer plaatshebben.
Dit proces wordt kathodische
bescherming genoemd. De enige voorwaarde om het tot stand te brengen, is
de aanvoer van voldoende elektronen. Dat kan worden bereikt door
negatieve lading in de constructie te brengen, dus door de potentiaal te
verlagen. De Belgische onderzoeker Pourbaix heeft vastgesteld dat staal
van 25 graden Celsius beschermd is, als de potentiaal –600 mV
bedraagt, gemeten ten opzichte van een H-elektrode.
Hoe dit kan worden bereikt leest u
bij HOE WERKT KATHODISCHE BESCHERMING
HOE WERKT KATHODISCHE
BESCHERMING
Kathodische bescherming is een
elektrochemische methode om corrosie te bestrijden van vooral stalen
constructies, die zich in een geleidend medium bevinden. Onder
‘geleidend medium’ wordt verstaan water of een bodem waarin (bijna)
altijd water aanwezig is.
Het systeem werd in 1824 voor het
eerst toegepast. Dat gebeurde in Engeland door Sir Humphrey Davy. Houten
schepen, bekleed met koperen platen, werden beschermd door middel van
blokken weekijzer. Het minst edele metaal, het weekijzer, loste op, maar
het koper bleef vrij van corrosie!
Deze methode wordt nog steeds
toegepast. Nu zijn het stalen schepen, die worden beschermd door
zinkblokken op de scheepswand aan te brengen. De toepassing van deze
beschermingstechniek kwam pas in de eerste helft van deze eeuw tot volle
ontplooiing. Eerst in de Verenigde Staten van Amerika en na de Tweede
Wereldoorlog ook in Europa.
Opofferingsanode
Bij ELECTROCHEMISCHE
CORROSIE wordt uiteengezet op welke scheikundige principes de
werking van kathodische bescherming is gebaseerd. Het te beschermen
metaal wordt verbonden met een minder edel metaal van voldoende grootte.
Hoe groter de afstand van de metalen in de spanningsreeks, hoe meer
elektronen per tijdeenheid kunnen worden geleverd. Het minst edele
metaal lost bij dit proces op. Het wordt als het ware ‘opgeofferd’
om het edeler metaal te beschermen. Vandaar de naam
‘opofferingsanode’ of galvanische anode.
Als galvanische anoden worden
gebruikt:
-
zink- en aluminiumlegeringen
(voor maritieme installaties)
-
magnesium- en zinklegeringen
(voor landinstallaties)
De stroomafgifte door galvanische
anoden wordt bepaald door:
-
de potentiaal ten opzichte van de
te beschermen constructie
-
de weerstand van de stroomkring
De levensduur van een anode bij een
bepaalde stroomafgifte hangt af van:
-
de aard van het anodemateriaal
-
de anodemassa
In de meeste grondsoorten kan
de stroomafgifte van galvanische anoden worden verhoogd door een
speciaal materiaal, backfill, rond de anode te storten.
Opgedrukte spanning
Kathodisch beschermen is ook mogelijk
met gebruikmaking van niet-galvanische anoden. De elektronenstroom wordt
dan geleverd door een externe gelijkstroombron, zoals bijvoorbeeld een
accu of een gelijkrichter. Dit systeem wordt ‘opgedrukte spanning’
genoemd. De stroomafgifte kan vele malen groter zijn dan die van
galvanische anoden, waardoor ook grotere oppervlakken kathodisch
beschermd kunnen worden.
Als anodemateriaal wordt onder andere
silicium-gietijzer of geplatineerd titaan gebruikt.
De keuze van het systeem van
beschermen wordt bepaald door:
-
economische overwegingen
-
aanwezigheid van
zwerfstromen
-
beschikbaarheid van
elektrische voeding
-
geometrie van de situatie
-
voorschriften van de
overheid
-
aanwezigheid van andere
constructies
-
onderhoud
|
|
Voorwaarden voor een goede werking
van kathodische bescherming
Voor een goede werking van het
systeem van kathodische bescherming, moet het te beschermen object aan
enige voorwaarden voldoen:
-
Het object moet als primaire
corrosiebescherming een kwalitatief goede bekleding hebben.
Bijvoorbeeld van asfaltbitumen, polyethyleen of een epoxy-coating.
Een kwalitatief goede bekleding leidt tot een grote reductie van
stroom, waardoor de kans op interferentie wordt verkleind.
-
Het object dient elektrisch
gescheiden te zijn van aangrenzende constructies. Dit om te
voorkomen dat het object in directe verbinding komt te staan met
andere ondergrondse systemen, bijvoorbeeld aardingen, waaraan stroom
verloren zou gaan.
Op beide voorwaarden komen in de
praktijk uitzonderingen voor. Stalen palen van steigers en stalen
damwanden worden niet altijd van een bekleding voorzien, omdat die
bekleding bij het heien toch ernstig zou worden beschadigd. Een
elektrische scheiding van bijvoorbeeld sluisdeuren ten opzichte van de
elektrische aarding is praktisch niet te verwezenlijken. In deze
gevallen wordt de kathodische bescherming gerealiseerd met een
anode-opstelling zo dicht mogelijk bij het te beschermen (hot spot)
en/of met een hoge beschermstroom.
Bron: VANDERVELDE PROTECTION
adres:
Loodstraat 44 - 2718 RW Zoetermeer
post adres: Postbus
687 - 2700 AR Zoetermeer
telefoon:
079 3611308 telefax: 079 3611278
e-mail:
vdv@vandervelde.nl
Of te wel corrosie bestrijding op
metalen schepen.
Inleiding:
Een aantal jaar geleden werden eigenaren van (varende) woonschepen in
IJ-haven geconfronteerd met ernstige put vorming, niet in de dijen, maar
erger, in de scheepshuid. Vlakken moesten worden gedubbeld en ook het
nieuw aangebrachte staal toonde bij een volgende werf beurt ernstige
putcorrosie. Ik begon me ernstig zorgen te maken, ik had al zoveel werk
op mijn bovenwaterschip en als nu het onderwaterschip onder mijn noeste
arbeid weg ging rotten dan kon ik beter maar drie hoog achter in de pijp
gaan wonen. Dit is overigens ook niet meer te betalen.
Ik besloot er een diep gravende studie van de te maken, tenslotte had ik
ook ooit nog een wetenschappelijke opleiding gevolgd. Samen met Jan
Brandsen en Vivian Rayner togen wij aan het werk. Het navolgende stuk is
het resultaat van lezen, meten, veel praten en heel veel koffie. U kunt
er de oplossing voor het probleem in lezen en indien goed toegepast, de
helling kosten dramatisch laten afnemen.
(Bij het schrijven van dit stuk heb ik dankbaar gebruikt gemaakt van de
aantekeningen van M. Pool, die ze onder meer heeft opgetekend tijdens
mijn lezing in "het einde van de wereld")
Het Begin:
We zijn begonnen met de waterkwaliteit, wij dachten dat hier mogelijk
plotseling iets in veranderd was. Wij kwamen er achter dat het water in
de IJ-haven maar ook in Havens-West en het water rond het Prinsen eiland
niet zoet is maar bij tijden licht brak. Het wisselde sterk van
samenstelling. Waar wij ook achter kwamen is dat de gangbare anoden,
aluminium en zink niet werkten (over het gebruik van anoden later meer).
Ook bleek er een bacteriële verontreiniging te bestaan die het ijzer
als het ware wegvrat. Deze hebben we gelukkig nooit onder de microscoop
kunnen waarnemen ondanks de vele kweken die we gemaakt hebben.
Een andere belangrijke waarneming was dat door de "Nuon" aarde
op je schip, mits doorverbonden, in veel gevallen een stroom loopt van
enkele tientallen milliampères.
Tegelijkertijd besloot men het teren te verbieden, waren de teer
vervangers absoluut inferieur en spoten de scheepswerven met 150 bar de
resten goede teer alsnog van het schip. Meestal plaatsen de werven dan
ook nog eens zinkanoden die voornamelijk geschikt zijn voor zout water.
Soms gebeurde het zelfs dat ze uit pure onwetendheid magnesium op het
schip plaatsen met alle ellende van dien.
Alles bij elkaar een tikkende tijdbom, houdt u de vette lappen, het
doorregen spek en de klok pomp staande bij. Wij weten inmiddels gelukkig
beter.
Wat is corrosie?
Dit is geen gemakkelijke vraag, je hebt vele soorten voor ons zijn 4
vormen van wezenlijk belang:
Galvanische corrosie
Deze vorm van corrosie ontstaat als twee verschillende soorten metaal in
een stroom geleidende (waterige) omgeving bij elkaar in de buurt komen.
Hierop is de galvanische reeks gebaseerd, waarbij de "edele"
metalen de onedele aantasten. Koolstof (grafiet) is het meest edel,
magnesium het minst. Koper, zilver, goud, platina en bijvoorbeeld lood
zijn edeler dan ijzer en ijzer is weer edeler dan zink, aluminium en
magnesium. Zo tasten bijvoorbeeld koper en titanium ijzer aan en
beschermt zink, aluminium en magnesium juist het ijzer. Hierop is de
werking van anoden gebaseerd. Daarom worden ze ook wel offerblokken
genoemd. Dit heeft dus niets met giften voor de charitatieve
instellingen van de parochie van doen.
Hoe verder de metalen in deze reeks van elkaar staan hoe groter het
spanningsverschil en hoe meer stroom er zal gaan lopen als ze met elkaar
in het water in contact staan, de uiteindelijke hoeveelheid stroom hangt
ook nog af van de waterkwaliteit en de staat van de verf.
. Het spanningsverschil tussen zink en ijzer is niet voldoende voor zoet
water (dit heeft een hogere elektrische weerstand dan zout water) maar
werkt perfect in zeewater. Aluminium zou juist te snel opofferen in
zeewater maar werkt weer goed in zoet water. Magnesium is zo onedel dat
het grote spanningsverschil, indien de anode op de huid wordt gelast de
verf zal aantasten.
Elektrochemische corrosie
Bij elektrochemische corrosie gaat het om oxiderende stoffen. Voor ons
is eigenlijk alleen zuurstof zelf van belang. De reactie van ijzer met
zuurstof geeft het alom gehate roest. Nu heeft roest (ijzeroxide) een
vervelende eigenschap, het is poreus, dwz het oxideren gaat gewoon door
zolang er zuurstof voor handen is. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld
aluminium, aluminium oxide is zo dicht van structuur dat het
onderliggende metaal juist wordt beschermd. Dit geld ook voor roestvast
staal en bijvoorbeeld chroom. Bij beschadiging van deze oxidehuid vormt
zich direct weer een beschermde laag oxide. Helaas vormt dit oxide geen
bescherming voor galvanische corrosie omdat dit als het ware van binnen
uit gaat, dus ijzer op een aluminium schip moet geïsoleerd worden
aangebracht.
Zwerfstroom corrosie
Dit is in feite de 'opgedrukt stroom" variant van galvanische
corrosie. In plaats van een ander metaal zorgt een stroom bron voor
corrosie. (andersom kan deze dus ook beschermend werken). Dit kan een
damwand zijn die actief beschermd wordt (hierover later meer) waar u
voor afmeert zonder elektrisch contact te maken. Of een vuile aarde van
de gemeente door verbonden aan uw schip of een slecht geïsoleerde
elektrische installatie. Deze vorm van corrosie kan kilo's ijzer per
jaar kosten, en dat vaak lokaal in de vorm van putten. Dit is de
gevaarlijkste vorm van corrosie op schepen, hij gaat het snelst. U kunt
het zien als er plaatselijk enorme hoeveelheden oranje rode roest op de
scheepshuid wordt gevormd (onderwater). Dan moet u echt iets gaan doen.
Corrosie door bacteriën
Er zijn verschillende bacteriën die ijzer kunnen aantasten, meestal
gaat dit onder zuurstofloze, rottende omstandigheden, maar soms kunnen
bacteriën, opgepompt uit het grondwater, een schip infecteren en zelf
een lokaal zuurstofloos milieu creëren op de huid. Vooral in met
sulfaten vervuilt water.
Hoe kun je meten de corrosie staat van
je schip meten?
We onderscheiden hier drie gevallen, het schip corrodeert actief, het
schip is neutraal of het schip is beschermd. Dit valt te meten met een
goede multimeter (of volt meter) en een referentie elektrode. Een goede
multimeter is een multimeter met een "hoge impedantie" of vrij
vertaald: als u de spanning meet mag er eigenlijk geen stroom lopen.
Een referentie elektrode heeft altijd
een vaste waarde ten opzichte waarvan je het schip meet. De waarde die
je meet is onafhankelijk van de waterkwaliteit (of geleidend vermogen)
omdat alleen een potentiaal of spanning meet zonder dat er nog een
stroom loopt (dit speciaal voor die ongelovige Thomas die maar door
bleef vragen op mijn lezing in het einde van de wereld en het nog steeds
niet gelooft, meet maar eens het voltage van een accu zonder gebruiker
en een accu met ingeschakelde gebruiker).
Er bestaan verschillende referentie elektroden, allemaal met
verschillende waarden. Zink wordt vaak gebruikt, maar dit moet zeer
zuiver zijn of Zilver en Koper in "hun" zoutoplossing zijn de
besten. Voor ons voldoet echter de koperen kern van installatie draad
(2,5 mm). Strip de draad over enkele cm, hang dit in het water verbind
dit met bijvoorbeeld de plus van een multi-meter, verbind de min of com
van de meter met het schip (goed schoon krabben, metaal moet blank, verf
en roest vrij zijn) en lees af op de millivolt schaal:
1) > 650 millivolt beschermt
2) ca 650 millivolt onbeschermd
3) < 650 millivolt actief corroderend
1) Uw schip is beschermd: actief of door anoden (Afhankelijk van het
anodemateriaal krijg je theoretisch de waarde voor zink/aluminium of
magnesium, afhankelijk van het aantal anoden en de toestand van het
schip (kwaliteit van de verf, soort verf).
2) Uw schip is onbeschermd, mogelijk zijn uw anodes op of is de stroom
uitgevallen.
3) Uw schip is actief corroderend, mogelijk door zwerfstroom, een actief
beschermde buurman of damwand of u schip is sterk geroest (roest lijkt
de waarde omlaag te brengen).
Dit zegt nog niets over het aantal kilo's ijzer dat werkelijk verdwijnt,
de snelheid van de corrosie is bijvoorbeeld afhankelijk van het zout
gehalte van het water (in zeewater corrodeert het zeer snel), de
hoeveelheden zwerfstroom of van andere metalen die in de buurt van het
schip zich in het water bevinden en het oppervlak van de huid dat zich
onbeschermd in het water bevind.. Om een idee te krijgen, onbeschermd
staal corrodeert in zeewater ca 1/8 mm per m² per jaar. Dat lijkt
weinig maar is nog altijd ca 1 kg/jaar! En dit gaat in de vorm van
putten. Als u met kaplaarzen door het ruim moet waden dan ligt het dus
niet aan een lekkende luikenkap.
Hoe kun je Corrosie voorkomen?
Verf:
Allereerst natuurlijk goede verf, dit is duur (zeker nu teer niet
meer mag en teervervangers nog steeds inferieur zijn) en daarvoor moet u
op de helling. Goede verf systemen zijn gebaseerd op een 1 of 2
componenten aluminium primer met een afdeklaag Biguard van Sigma is een
1 component Alu primer met een zwarte deklaag (ballumastic). Of de
onvolprezen Jotun uit de offshore een twee componenten Alu primer en
deklaag. Peper duur dat wel. Maar je olieplatformpje kan er weer jaren
tegenaan.
Goede anodes:
Zink voor op zout water en Aluminium op zoet, op de huid lassen, kan
door elkaar worden aangebracht. In half brak water (IJ-haven e.o.)
werken zowel Zink als Aluminium niet, dan zou je Magnesium anoden op
enige afstand (meters) onder het schip kunnen hangen, maar u dient het
aantal afhankelijk te nemen van de grootte van uw schip en de staat van
de verf. Bijvoorbeeld een schip van 30 mtr net van de werf komend heeft
slechts 1 - 2 anodes nodig, terwijl een ongeschilderde romp van 30 meter
er wel 10 kan hebben afhankelijk van het zout gehalte van het water.
Hier geldt dus dat u dit zelf dient te bepalen aan de hand van het
hierboven beschreven meetsysteem.
Deze methode met hangende anodes kan dus alleen bij stationerende
schepen, als u gaat varen moet u ze inhalen! U moet er nooit meer hangen
dan tot een gemeten waarde van ca 950 MV. Kan enige tijd duren (soms
dagen) tot zich een evenwicht instelt. U kunt altijd beginnen
onafhankelijk van een werf beurt met het overboord hangen van anodes
(van welke soort dan ook) als u ze maar goed aard op het schip. Past u
wel op want magnesium heeft een sterk ontroestende werking zodat dicht
geroeste klinknageltjes nog wel eens kunnen gaan lekken. Met magnesium
lint worden tanks van binnen ontroest!
Actief beschermen:
Dit kan op twee manieren, met hangende anoden onder het schip of met
speciale anoden geïsoleerd aangebracht in de scheepshuid. Dit laatste
systeem kost duizenden euro's. Hangende anodes kan zeer goedkoop. U
heeft daarvoor slechts een simpele laboratorium voeding nodig van
bijvoorbeeld 0-16 Volt en 0-5 Ampère. U laat de voeding regelen met een
vaste ingestelde stroom. De voeding regelt dan de spanning afhankelijk
van de waterkwaliteit en de toestand van uw verf. U kunt gebruik maken
van resten staal (liefst groot oppervlak, bijvoorbeeld 5 streep
plaatstaal) die u als anoden die liefst 5 meter onder uw schip hangt.
Zorg voor een goede bevestiging van de stroom draad, deze moet goed geïsoleerd
worden vastgemaakt aan het staal anders rot hij zeer snel af, gebruik
hiervoor bijvoorbeeld het ouderwetse vlakkenvet. De stroom draad moet
zelf ook goed geïsoleerd zijn en geen stroom kunnen afgeven aan het
schip of het water. Hang het staal voor de zekerheid ook aan een nylon
touw. De plus van de voeding verbindt u met de anode (NIET met het
schip, want dan gaat uw schip als een gek roesten) en de min verbind u
met de scheepshuid. Ergens bij de voeding. De voeding moet worden
afgeregeld ten opzichte van het hierboven genoemde koperdraadje tot ca
950 millivolt. De eerste keer meet u uw schip rondom daarna steeds op de
dezelfde plaats. Het op spanning komen kost enige tijd, dus in het begin
dagelijks controleren, daarna bijvoorbeeld een keer per week.
Uiteindelijk zal het stroom gebruik iets afnemen en na 1 maand of enige
maanden komt u schip op spanning en is gepolariseerd.
Tijd voor een goed biertje en lui achterover met uw rekenmachine de
uitgespaarde kosten bij de toekomsten werfbeurten gaan berekenen. Het
voltage op de multimeter zal afhankelijk van verschillen in
waterkwaliteit, oppervlakte van de anoden en de soort anoden iets
schommelen. Een slecht geschilderd schip heeft meer bescherming nodig
als een goed geschilderd schip, dus de waarden voor en na een werfbeurt
zullen sterk verschillen. U kunt ook met professionele anoden werken.
Voor zover ik weet zijn er twee keuzes: Titanium of Silicium gietijzer.
Het schijnt dat de eerste het beste werken in water zoals dat
wispelturige IJ-water maar ze kunnen maar maximaal 9 Volt, Silicium wel
50 Volt!, verdragen.
Let wel, bij een professionele kathodische bescherming wordt de
afgegeven stroom voortdurend bijgeregeld ten opzichte van een referentie
elektrode. Dit gebeurt dus niet in het hierboven beschreven systeem en
is daarom een benadering van een geregeld systeem. Dit is geen punt voor
stationerende vaartuigen. U kunt meestal volstaan met een of twee
hangende anodes afhankelijk van de waterdiepte. Als u heel veel vaart
dan zult u wel moeten, want die anodes op sleeptouw vaart ook niet
prettig. Als u vaart dan veranderd de water kwaliteit voortdurend en
daar dient het systeem zich op aan te passen.
Zorg voor een goede elektrische installatie: dat wil zeggen dat u uw
accu-net volledig dubbel uitvoert en niet stiekem de min op de
scheepshuid omdat dit zoveel koper scheelt. Indien u uw accu's niet
gebruikt koppel ze dan los. De startaccu's hebben meestal de min aan de
aarde via de startmotor op het motorblok, dit is meestal niet te
vermijden, u kunt het beste de via poolschakelaars de zaak isoleren,
zodat alleen bij het starten/varen de verbinding bestaat. Uw sterkstroom
installatie niet aarden op de gemeente aarde omdat dit vaak een koperen
staaf is die in de buurt van uw ligplaats met zijn tenen in het
grondwater staat. Uw schip gaat dan deze staaf beschermen, zonde. Kunt u
trouwens inmiddels zelf meten! Met goede aardlekschakelaars (deze meten
het verschil in vermogen tussen de fase en de nul bent u in de meeste
gevallen veilig. Toch kan het wenselijk zijn te aarden (computers vinden
dit heel prettig), doe dit apart op het schip of via een ijzeren pen in
het water. In geval van sluiting zal er wel de nodige stroom via uw
schip zijn weg zoeken naar het water en zo voor corrosie zorgen. Zet
nooit de nul bij krachtstroom installaties op de huid!!!! Er bestaan
natuurlijk hele mooie en vooral professionele systemen met diodes en
scheidingstrafo's, maar dan moet u diep in uw buidel tasten of erg
handig zijn. Let wel dat een vlak doorvoer als een standpijp nooit wordt
beschermd tenzij men anodes in de pijp hangt of bevestigd. Deze pijpen
dienen van dik staal te zijn gemaakt.
Conclusies:
Gezien het bovenstaande is de corrosie aanpak sterk afhankelijk van de
specifieke omstandigheden van het schip. Indien u veel vaart dan is het
vervelend om telkens de anodes te moeten inhalen. U kunt dan kiezen om
bijvoorbeeld het stroomkastje op de wal te plaatsen dan hoeft u alleen
de anodes in de buurt van het schip te brengen (bijv. aan een plastic
boei hangend) en de min steeds aan te brengen of los te maken. Als u
geen vaste wal aansluiting heeft dan kunt u met hangende anodes van Zn,
Al of Mg werken afhankelijk van de waterkwaliteit. Of u zou met wind
energie en zonne-energie uw bescherming kunnen regelen. U kunt ook u
geld in goede verf investeren, maar dit zal uiteindelijk altijd duurder
uitkomen.
Het gebruik van Mg anodes bij een slecht geschilderd schip is ook
kostbaarder dan een actief systeem. Indien u heel veel vaart en ook geen
vaste thuishaven heeft dan is mogelijk een systeem dat met anodes in de
huid aangebracht werkt iets voor. Er van uitgaande dat u ook veel met
een generator draait. Dit is overigens wel een heel erg kostbaar
systeem, vermoedelijk bent u beter af met een goed verf systeem en
anodes op het schip gelast (alleen Zn en Al) omdat u voor uw verzekering
toch regelmatig de helling op moet.
Een eenduidig advies is niet te geven, maar ik zou in ieder geval gaan
meten, immers meten is weten.
Amsterdam maart 2002,
Michel Groen, A/B M.S. Kwiek, Ertskade 4, 1019 BB Amsterdam
|