Korozja konstrukcji stalowej
Proces elektrochemiczny

Korozja Stali

Rodzaje korozji, mechanizmy elektrochemiczne, metody ochrony

Rodzaje korozji stali

Korozja stali to elektrochemiczny proces niszczenia metalu w wyniku reakcji z otoczeniem. Żelazo utlenia się tworząc rdzę (Fe₂O₃·nH₂O). Występuje w różnych formach:

Równomierna

Korozja ogólna

Ubytek na całej powierzchni. Przewidywalna, łatwa do kontroli. Typowa dla niestopowej stali konstrukcyjnej.

Wżerowa

Korozja wżerowa – najgroźniejsza!

Lokalne, głębokie wżery. Trudna do wykrycia. Powodowana chlorkami (Cl⁻), pH < 4.

Szczelinowa

Korozja szczelinowa

W szczelinach, pod uszczelkami, śrubami. Ograniczony dostęp tlenu tworzy ogniwo stężeniowe.

Galwaniczna

Kontakt metali

Stal + miedź, aluminium, cynk. Metal mniej szlachetny koroduje. Izolacja kluczowa!

Korozja naprężeniowa (SCC)

Szczególnie niebezpieczna kombinacja naprężeń mechanicznych + środowisko korozyjne. Prowadzi do nagłego pęknięcia bez widocznych oznak. Typowa dla stali nierdzewnych w chlorkach i wysokiej temperaturze.

Mechanizm powstawania korozji

Korozja elektrochemiczna wymaga trzech elementów tworzących ogniwo korozyjne:

Element Funkcja W praktyce
Anoda Oddaje elektrony (utlenianie) Stal – rozpuszcza się jako Fe²⁺
Katoda Przyjmuje elektrony (redukcja) Tlen + woda → OH⁻
Elektrolit Przewodzi jony Woda + sole rozpuszczalne

Reakcje chemiczne

  • Anoda: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (rozpuszczanie żelaza)
  • Katoda: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ (redukcja tlenu)
  • Produkt: Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂ → Fe₂O₃·nH₂O (rdza)
Przerywając ogniwo

Eliminacja dowolnego elementu zatrzymuje korozję: usunięcie tlenu (inhibitory), usunięcie wody (osuszanie), izolacja elektryczna (powłoki barierowe), lub ochrona katodowa (anody cynkowe).

Czynniki przyspieszające korozję

Szybkość korozji zależy od warunków środowiskowych i składu chemicznego otoczenia:

Czynnik Wpływ na korozję Źródło
Wilgotność > 60% RH Tworzy film elektrolitu Atmosfera, kondensacja
Chlorki (Cl⁻) Przyspieszają 10-100x, pitting Morze, sól drogowa, HCl
SO₂, NOₓ, H₂S Tworzą kwasy, obniżają pH Przemysł, spaliny
Temperatura +10°C Podwaja szybkość reakcji Klimat, procesy
Prędkość przepływu Usuwa produkty ochronne Rury, turbiny
Punkt rosy a korozja

Korozja atmosferyczna rozpoczyna się gdy temperatura powierzchni < punkt rosy. Dlatego normy wymagają malowania min. 3°C powyżej punktu rosy. Kalkulator punktu rosy →

Kategorie środowiska C1-C5 (ISO 12944-2)

Norma ISO 12944-2 klasyfikuje środowiska według szybkości ubytku stali:

Kategoria Agresywność Ubytek μm/rok Przykłady
C1 Bardzo niska ≤ 1.3 Ogrzewane wnętrza, biura
C2 Niska 1.3 – 25 Nieogrzewane budynki, wieś
C3 Średnia 25 – 50 Miasto, produkcja, klimat umiarkowany
C4 Wysoka 50 – 80 Przemysł chemiczny, brzeg morza
C5 Bardzo wysoka 80 – 200 Morski, agresywny przemysł
CX Ekstremalna > 200 Offshore, zanurzenie w morzu
Szczegóły normy

Pełny opis kategorii, trwałości L/M/H i wymaganych systemów malarskich: ISO 12944 – Kompletny przewodnik →

Metody ochrony przed korozją

Ochrona antykorozyjna może być realizowana na cztery główne sposoby:

1. Ochrona barierowa (powłoki)

  • Farby antykorozyjne – epoksydowe, poliuretanowe, alkidowe
  • Cynkowanie ogniowe – zanurzenie w ciekłym cynku (~450°C)
  • Metalizacja natryskowa – natrysk cieplny Zn, Al, Zn/Al
  • System duplex – cynkowanie + farba (synergiczna trwałość 1.5-2.3x)

2. Ochrona katodowa

  • Anody poświęcone – Zn, Mg, Al (pasywna)
  • Prąd wymuszony (ICCP) – zewnętrzne źródło DC
  • Grunty cynkowe – 80-95% Zn metalicznego w farbie

3. Modyfikacja środowiska

  • Osuszanie – utrzymanie RH < 40%
  • Inhibitory – dodatki do wody, paliw, olejów; mogą być także rozpylane na powierzchnię (inhibitory lotne VCI)
  • Azotowanie – atmosfera gazu obojętnego

4. Dobór materiałów

  • Stale nierdzewne – AISI 304, 316, 2205
  • Stale patynujące – Cor-Ten (tworzy ochronną patyną)
  • Stopy odporne – Inconel, Hastelloy, tytan

Dobierz ochronę do środowiska

Skorzystaj z konfiguratora ISO 12944 – wybierz kategorię korozyj, trwałość i otrzymaj specyfikację systemu.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Jak szybko koroduje niezabezpieczona stal?

Zależy od środowiska: C1 (wnętrza) ok. 1 μm/rok, C3 (miasto) 25-50 μm/rok, C5 (morze) 80-200 μm/rok. Przy grubości blachy 5mm, w środowisku C5 perforacja nastąpi po 25-60 latach bez zabezpieczenia.

Czy stal nierdzewna też koroduje?

Tak! Stal nierdzewna typu 304, 316 jest odporna na korozję równomierną, ale podatna na wżerową (pitting) i szczelinową w środowiskach z chlorkami. Wymaga odpowiedniego doboru gatunku: 316L dla morza, 2205 duplex dla agresywnych.

Co lepsze: cynkowanie czy malowanie?

Zależy od zastosowania. Cynkowanie daje ochronę katodową, odporne na uderzenia, samonaprawa rys. Malowanie pozwala wybór kolorów, tańsze w renowacji. Najlepsza ochrona to system duplex (cynk + farba) – efekt synergii wydłuża trwałość 1.5-2.3x.