Określone oddziaływania środowiskowe powodują stopniowe niszczenie materiałów zwane korozją. Przyczyną takiego stanu są między innymi czynniki chemiczne, fizyczne oraz mikrobiologiczne.

Korozja dotyczy wielu typów materiałów. W kontekście zabezpieczeń przed tym procesem brane są pod uwagę przede wszystkim elementy metalowe. Skuteczne zabezpieczenia antykorozyjne powinny być uwzględniane już na etapie projektowania konstrukcji.

Czym jest korozja?

Korozja jest powolnym procesem niszczenia materiałów, do którego dochodzi pomiędzy ich wierzchnią warstwą, a otoczeniem. Typ korozji zależy przede wszystkim od rodzaju materiału. Reakcja ta może mieć podłoże chemiczne, elektrochemiczne, mikrobiologiczne lub fizyczne. Na korozję narażone są:

  • metale – korozja elektrochemiczna lub chemiczna,
  • elementy betonowe i żelbetowe (korozja betonu) – procesy chemicznego i fizykochemicznego rozkładu struktury betonu, elektrochemiczna korozja prętów zbrojeniowych,
  • elementy drewniane – korozja mikrobiologiczna i chemiczna (gnicie korozyjne drewna),
  • skały, szkło, tworzywa sztuczne – procesy topnienia, rozpuszczania, ługowania.

Tempo korozji jest zależne od typu stykających się ze sobą elementów, sposobu ich połączenia oraz innych zmiennych. Czynniki wywołujące korozję są brane pod uwagę już na etapie projektowania elementów konstrukcyjnych.

Czynnikami wpływającymi na szybkość korozji są między innymi:

  • połączenie różnych metali,
  • kombinacja elementów metalowych o właściwościach korodujących z impulsem prądu stałego z zewnątrz,
  • użycie opóźniaczy korozji,
  • nasycenie tlenem (szybkość procesów korozyjnych zwiększa się wraz ze wzrostem stężenia tlenu),
  • grubość powłoki dyfuzyjnej.

Rodzaje korozji

Wyróżnia się następujące rodzaje korozji:

  • bimetaliczna – popularnie określana jako galwaniczna, wywołuje ją reakcja ogniwa korozyjnego, w którym części układu stanowią dwa różne typy metali;
  • erozyjna – łączy w sobie procesy korozyjne i erozyjne – wierzchnie, mechaniczne niszczenie struktury materiału;
  • lokalna – występuje punktowo na zewnętrznej części elementu wystawionego na działanie czynników korozyjnych;
  • międzykrystaliczna – zachodzi w miejscu styku ziaren metali w głęboko położonych warstwach elementu;
  • naprężeniowa – typ korozji lokalnej występującej w materiale poddanym naprężeniom technologicznym lub użytkowym. Korozja naprężeniowa występuje w momencie połączenia działania środowiska agresywnego oraz obciążenia mechanicznego;
  • równomierna – proces zachodzący jednostajnie na powierzchni elementu narażonego na działanie czynników korozyjnych;
  • szczelinowa – typ korozji elektrochemicznej o zasięgu lokalnym, której ogniska powstają w miejscach trudno dostępnych;
  • wżerowa – procesy lokalne skutkujące powstawaniem wżerów, czyli zagłębień od wierzchu w głąb struktury materiału;
  • pasywna – ma postać powłoki tlenkowej tworzącej cienką, zwartą, nieprzepuszczalną warstwę na powierzchni stali nierdzewnej.

Zabezpieczenie przed korozją

Zagadnienie zabezpieczeń przeciwkorozyjnych dotyczy przede wszystkim konstrukcji stalowych. Najczęściej stosowanymi sposobami są:

  • uwzględnienie zabezpieczeń na poziomie wykonywania projektu przez dobór odpowiednich materiałów tworzących elementy konstrukcyjne i jak najmniej złożonych kształtów profili nośnych. Wskazane jest również zastosowanie układów konstrukcyjnych zapobiegających gromadzeniu się w nich wody;
  • zastosowanie opóźniaczy korozji (inhibitor korozji) – są to środki, które dodaje się w małych ilościach do środowisk korozyjnych. Dzięki swoim właściwościom znacznie zmniejszają tempo korozji;
  • zastosowanie ochrony elektrochemicznej – jest to ochrona katodowa typu elektrolitycznego (konstrukcja podłączana jest do źródła prądu z zewnątrz, dzięki czemu metalowe elementy stają się katodą lub anodą, co zmniejsza intensywność procesów korozyjnych) lub galwanicznego (ochronę stanowią, montowane na konstrukcji, specjalne kształtki, których materiał charakteryzuje się niewielkim potencjałem elektrochemicznym);
  • zastosowanie powłokowej ochrony organicznej – najczęściej pod postacią farb, lakierów, tworzyw sztucznych;
  • zastosowanie powłokowej ochrony metalicznej – najczęściej anodowej lub katodowej. Proces nakładania powłok najczęściej odbywa się poprzez zanurzenie elementu w ciekłej postaci metalu. Istnieje również możliwość natryskiwania rozpuszczonego metalu na powierzchnię materiału chronionego z wykorzystaniem elektrolizy.

Dla ochrony konstrukcji betonowych przed destrukcyjnym działaniem korozji najlepiej zastosować typ ochrony strukturalno-materiałowej. W tym celu konieczny jest wybór odpowiedniego składu cementu do danego rodzaju budowli. Ważne są parametry betonu – jego klasa, porowatość oraz wodoszczelność. Analizie powinny zostać poddane eksploatacyjne czynniki atmosferyczne i środowiskowe. Możliwe jest także zastosowanie powierzchniowych środków ochronnych przed korozją, między innymi w postaci powłok grubowarstwowych, laminatów (powłok zbrojonych), oraz wyklein z materiałów rolowych.