View
7
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO
EKONOMSKO POSLOVNA FAKULTETA
Mateja Kovačić
KOROZIJA IN ZAŠČITA JEKLENIH KONSTRUKCIJ
Projektna naloga
Diplomski izpit univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje
Maribor, September 2012
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Diplomski izpit
KOROZIJA IN ZAŠ
Študent : Mateja Kovač
Študijski program : Gospodarsko
Smer : gradbeništvo
Mentorja : doc. dr. Leo Gusel
ita jeklenih konstrukcij
Diplomski izpit univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje
KOROZIJA IN ZAŠČITA JEKLENIH KONSTRUKCIJ
Študent : Mateja Kovačić
Študijski program : Gospodarsko inženirstvo
Leo Gusel ; prof. dr. Majda Bastič
Maribor, September 2012
- 2 -
1. stopnje
ITA JEKLENIH
- 3 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
PREDGOVOR
Tematika korozije se mi je vedno zdela pomembna in zanimiva. Podrobneje sem se imela
priložnost ukvarjati z njo na University of Dundee kot Erasmus študentka. Korozijo sem na
izmenjavi spoznala bolj kot samo problem gradbeništva, strojništva, na splošno
inženirstva. Ima tudi veliki delež v ekonomiki, gospodarstvu in sociologiji družbe, zato
mislim, da bi morala biti uvrščena skupaj z ostalimi aktualnimi problematikami človeštva.
Z diplomsko nalogo se zaključuje tudi obdobje mojega življenja, ki je bilo zaradi
zaposlenih na Fakulteti za gradbeništvo in Ekonomsko-poslovni fakulteti ter zaradi njihove
pripravljenosti za sodelovanje in pomoč uspešno in zame dragoceno. Zato bi se rada
zahvalila vsem njim ter svojima mentorjema, doc. dr. Leu Guselu in dr. Majdi Bastič za
mentorstvo in usmerjanje ter spodbude pri nastajanju diplomske naloge. Posebna zahvala
gre mojima staršema, ki sta vedno verjela vame, me razumela in me podpirala v
uresničevanju mojih ciljev.
- 4 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
KOROZIJA IN ZAŠČITA JEKLENIH KONSTRUKCIJ
Ključne besede : korozija, antikorozijska zaščita, stroški zaščite.
Povzetek
Diplomska naloga predstavi osnove o koroziji jeklenih konstrukcij, kako nastaja iz
različnih perspektiv inženirstva ‒ fizike, kemije in elektrokemije, in kaj pospešuje njen
razvoj. V naslednjem poglavju obravnavamo, kako zaščititi konstrukcijo skozi štiri različne
metode ‒ s pomočjo dizajna, antikorozijskih barvnih premazov, galvanizacije ter katodne
zaščite. Na koncu sledi še konkreten primer analize konstrukcije skozi prizmo
antikorozijske zaščite. Predmet primerjanja sta dve antikorozijski zaščiti, ki se najpogosteje
uporabljata, galvanizacija in barvni premaz. Na osnovi stroškov, ki smo jih pridobili v
analizi, se določi optimalna solucija za predstavljeno konstrukcijo.
- 5 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
CORROSION AND ANTI-CORROSION PROTECTION OF STEEL
STRUCTURES
Key words: corrosion, anti-corrosion protection, costs of protection.
Abstract
The thesis provides the basics about corrosion of steel structures. It describes different
perspectives on genesis of corrosion – engineering, physics, chemistry and
electrochemistry perspective, and what promotes its development. Next chapter is about
anti-corrosion protection, actually it considers four methods of steel defense. The methods
are: chatodic protection, electroplating or galvanization, because I am focused on steel
structures, anti-corrosion paint coatings and protection with design solutions. Last section
deals with example, which compares two most common ways to protect steel,
galvanization and anti-corrosion paint coatings. Based on costs, we choose optimal
solution for protection a steel structure from example.
- 6 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
VSEBINA
1 UVOD ....................................................................................................................... 7
2 KOROZIJA ............................................................................................................... 9
2.1 Definicija .......................................................................................................... 9
2.2 Osnovna klasifikacija ..................................................................................... 12
2.2.1 Kemična korozija ................................................................................ 12
2.2.2 Elektrokemična korozija ..................................................................... 15
3 ZAŠČITA PRED KOROZIJO .............................................................................. 20
3.1 Pravilen dizajn ................................................................................................ 20
3.2 Galvanizacija .................................................................................................. 23
3.3 Zaščitni premazi ............................................................................................. 24
3.4 Katodna zaščita ............................................................................................... 27
4 KOROZIJA JEKLENE KONSTRUKCIJE ............................................................ 28
4.1 Izračun stroškov protikorozijske zaščite z zaščitnim premazom.................... 31
4.2 Izračun stroškov protikorozijske zaščite z galvanizacijo ............................... 32
5 ZAKLJUČEK ......................................................................................................... 37
6 VIRI IN LITERATURA ......................................................................................... 38
7 PRILOGE ............................................................................................................... 40
7.1 Seznam slik ..................................................................................................... 40
7.2 Seznam tabel ................................................................................................... 40
7.3 Seznam diagramov ......................................................................................... 40
7.4 Naslov študenta .............................................................................................. 41
7.5 Kratek življenjepis .......................................................................................... 41
- 7 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
1.UVOD
»..Iron is the best and the worst of man's servants. Although very useful domestically, it is
also the metal of war, slaughter and brigandande.
…the same benevolence of nature has limited the power of iron by inflicting on it the
penalty of rust, and the same foresight had made nothing in the world more mortal than
that which is most hostile to mortality.« [1]
Citati filozofa Plinyja nam dokazujejo, da čeprav ni bila obravnavana kot znanstvena
disciplina, je problematika korozije znana že v času Rimskega cesarstva. Ena izmed prvih
zabeleženih študij o koroziji je Royal Navy fregate iz 1763. Trup fregate je bil prekrit s
tankimi bakrenimi ploščami, ki so bile pritrjene z železnimi žeblji z namenom zaščite trupa
pred delovanjem lesnih črvov ter pojavljanja školjk na njem. Po dveletni ekspediciji in
proučevanju učinkov eksperimenta so prišli do zaključka, da plošče na določenih delih
odstopajo od trupa zaradi železnih žebljev, ki so bili uničeni in obrabljeni. Posebno
zanimiv je del študije, ki opozarja, da na delih, kjer so bili žeblji ločeni od bakra s tršim
papirjem, ni prišlo do uničenja žebljev. Pomemben zaključek v tem primeru je, da železo
in baker v prisotnosti slane vode ne smeta biti v neposrednem stiku.
.
Iz navedenih primerov lahko vidimo, da je korozija vedno predstavljala težavo. Ljudje se
ne zavedamo, da predstavlja korozija razen stroškov, direktnih in indirektnih, tudi
nevarnost tako za okolje kot tudi za življenje ljudi.
Začeli bomo pri financah, povezanih s korozijo. Ker za Slovenijo ni podatkov, smo za
primer navedli dve razviti državi. V ZDA letno na stroške korozije (zamenjava določenih
korodiranih delov, ponovno apliciranje zaščite …) odpade 3,1 % BDP (276 bilijonov
dolarjev), v Veliki Britaniji pa 4 % BDP (220 bilijonov funtov). Omenjeni stroški se
nanašajo na direktne in indirektne stroške korozije. Indirektni stroški so tisti, ki jih
običajno spregledajo in nanje niso pozorni, čeprav zajemajo polovico vseh stroškov.
- 8 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Primeri takih stroškov so ustavitev proizvodnje zaradi korodiranega dela proizvodne linije,
stroški vzdrževanja zaradi slabe izbire zaščite pred korozijo, nasploh stroški, ki zmanjšajo
vrednost proizvodnje. Zaradi omenjenih stroškov, ki se letno porabijo samo za korozijo, si
nobeno gospodarstvo ne more privoščiti, da bi pojav korozije spregledalo.
S socialnega vidika je eden od najpomembnejših materialov v zadnjih 150 letih jeklo, brez
katerega bi naša civilizacija težko obstajala. Korozija pa je za jeklo Ahilova peta, pa ne
samo za jeklo, ampak za vse kovine, ki so najpomembnejši elementi industrije. Tu pa je še
problem človeških življenj, saj je žrtev zaradi posledic korozije zelo veliko.
Varstvo okolja postaja ena od najpomembnejših tem tudi znotraj krogov ljudi s tehnično
izobrazbo. Cilj celotne ideje je zmanjšati porabo energije, odpad, povečati učinkovitost
inženirskih sistemov, ohraniti naravo in omejiti onesnaževanje. Korozija lahko povzroči
resno onesnaževanje okolja, če zaradi nje popusti tanker za prevoz nafte, ali če pomislimo,
da za proizvodnjo 1 t jekla za zamenjavo korodiranih delov potrebujemo energijo, ki jo
povprečna družina porabi v 3 mesecih. S pravilnim načrtovanjem, projektiranjem in izbiro
materialov lahko omenjene probleme preprečimo ali jih zmanjšamo.
V diplomskem delu želimo prikazati, kako rešiti finančne in tehnične probleme korozije.
Opredelili bomo nastanek korozije iz različnih vidikov in govorili o možnostih zaščite
jeklene konstrukcije. Teorijo bomo podkrepili z analitičnim primerom, kjer se bomo na
temelju stroškov in dolgotrajnosti zaščite odločili za optimalno rešitev.
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
2. KOROZIJA
2.1. DEFINICIJA
»Korozija je spontani heterogeni kemijski proces v katerem sodelujejo kot reaktanti
konstrukcijski material, oziroma vsaj ena njegova komponenta ter komponenta okolja
katera je najpogosteje tekoč
»Korozijo definiramo kot fizikalno
povzroči spremembe lastnosti tega materiala in pogosto škodljivo vpliva na njegovo
nadaljnje delovanje. « [3]
Wranglen procese korozije klasificira glede na:
-medij v katerem se dogaja korozija,
-mehanizem procesa korozije,
-vrsto korozije,
-kovino,
-vrsto industrije in
-antikorozijsko zaščito.[4]
ita jeklenih konstrukcij
»Korozija je spontani heterogeni kemijski proces v katerem sodelujejo kot reaktanti
konstrukcijski material, oziroma vsaj ena njegova komponenta ter komponenta okolja
katera je najpogosteje tekoča, lahko pa je tudi v plinastem ali krutem stanju.« [2]
Korozijo definiramo kot fizikalno-kemijsko reakcijo med materialom in okoljem, ki
nosti tega materiala in pogosto škodljivo vpliva na njegovo
Slika 1.1. Korozija [1]
Wranglen procese korozije klasificira glede na:
medij v katerem se dogaja korozija,
mehanizem procesa korozije,
- 9 -
»Korozija je spontani heterogeni kemijski proces v katerem sodelujejo kot reaktanti
konstrukcijski material, oziroma vsaj ena njegova komponenta ter komponenta okolja
plinastem ali krutem stanju.« [2]
kemijsko reakcijo med materialom in okoljem, ki
nosti tega materiala in pogosto škodljivo vpliva na njegovo
- 10 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Obravnavali bomo korozijo glede na mehanizme korozije in jo zaradi tega dodatno
razdelili na kemično in elektrokemično korozijo, čeprav lahko rečemo da je
interdisciplinaren pojav ki povezuje elemente fizike, kemije, elektronike in inženirstva.
S fizikalnega vidika najpomembnejša veda, ki pomaga razložiti znanje korozije, je
termodinamika, precizneje energetski procesi zaprtega sistema. Če velja da energija se
more ustvariti z nič, niti je ni mogoče uničiti ter da se pri konstantni temperaturi in tlaku
dogaja spontano prehajanje proste energije iz sistema v okolje, lahko predpostavimo da
želi narava minimizirati energijo sistema. Zato voda teče navzdol,kava se ohlaja in energija
kovine se zmanjšuje skozi korozijo. Energija kovine je običajno kemična energija ki jo
pridobi iz vez med molekulami. Samo del te energije je uporaben za procese korozije in ta
del imenujemo prosta energija, ki pomaga pri razlagi teorije prehodnega stanja(transition
state theory).
Prosta
energija
G A+B ∆G
C+D
Slika 1.2. Teorija prehodnega stanja [2]
Prehodno stanje
∆G+
reakcijska koordinata
- 11 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Celotno teorijo lahko izrazimo skozi enačbo A+B C+D, kjer so A in B reaktanti, C in D
pa produkti procesa. Proces teče tako da pride do kontakta delcev A in B, ko imata oba
dovolj energije in se tvori tako imenovano prehodno stanje AB, z reorganizacijo katerega
pridemo do produktov C in D. Z energetskega aspekta, ima prehodno stanje postopka
najvišjo raven proste energije, ki je večja tudi od sume proste energije posameznih delcev
A in B. Zanimivo je da iz prehodnega stanja reakcija lahko poteka v dve smeri. Običajno
nastanejo produkti ker skuša vsak sistem minimizirati stopnjo proste energije, ki je v
našem primeru za ∆G. Lahko pa se tudi zgodi reverzibilna reakcija in se ponovno dobijo
reaktanti. Osrednja točka tega dela je korozija, in če to teorijo skušamo uporabiti v tem
kontekstu, vidimo, da kovina s pomočjo nekega drugega reaktanta poskuša zmanjšati svojo
prosto energijo ki se nahaja v njegovih medmolekularnih vezeh. Konkretno zmanjšanje te
energije definiramo kot negativno spremembo Gibbsove energije pri čemer korozija teče
izobarno in izotermno :
A p,T = -(∆G)p,T = T∆S-∆H, (1.)
Pri čemer je ∆S entropija, ∆H pa entalpija. Enačba (1.) kaže da se s povišanjem entropije in
zmanjšanjem entalpije povečujta temperatura in stopnja nereda v strukturi s tem pa se tudi
pospešujejo korozijski procesi, ker z njimi kovina skuša znova vzpostaviti ravnotežno
stanje.
- 12 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
2.2. OSNOVNA KLASIFIKACIJA
Proučevali bomo korozijo glede na mehanizme procesa. Mehanizme procesa korozije
delimo v dve subkategoriji:
-Kemična ali suha korozija,
-Elektrokemična ali mokra korozija.
2.2.1. KEMIČNA KOROZIJA (suha korozija)
Kemična korozija je reakcija kovine z električno neprevodnim okoljem( zrak, tekočine ki
niso na bazi vode, ostali plini ) [5]. Najpomembnejši od vseh medijev je zrak oziroma
kisik( ob predpostavki da je idealen plin1) s katerim kovina reagira pri zelo visokih
temperaturah (egzotermen proces2) in formira zaščitni oksidni sloj. Formiranje zaščitnega
sloja poteka v nekaj fazah :
-absorpcija kisika na površino kovine ki povzroči nastajanje tankega oksidnega sloja.
Narava oksidnega sloja je odvisna od vrste kovine.
Slika 2.1. Nastajanje oksidnega sloja
Izraženo z kemično enačbo :
Fe Fe3+ + 3e- , O2 2+ + 2e- → O2 , 4Fe + 3O2 � 2Fe2O3
Torej pride do oksidacije železa, pri čemer železo oddaja negativen električni naboj, kisik
pa ga prevzema.
1 Idealen plin- je približek realnih plinov, v katerem zanemarimo privlačne sile med molekulami plina in delež, ki ga v prostoru, napolnjenem s plinom, zasedajo same molekule. Obnašanje klasičnih idealnih plinov opišemo s splošno plinsko enačbo, njegova notranja energija pa je odvisna le od temperature.
2 Egzotermen proces – je kemijski proces, pri katerem se toplota sprošča, okolica pa segreva.
Kovina
Oksidni sloj
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
-naslednja faza je notranja oksidacija. Oksidi na površju s
kovino in povzročajo rast oksidacijskega filma
oksidnim slojem.
-s povečanjem oksidnega sloja oksidi s
je tudi proces korozije upoč
debeline in prepustnosti oksidnega sloja.
Pri rasti oksidnega sloja ta ne
enakega volumna kot kovina
1. Oksidni sloj ne zavzema enakega volumna kot kovina
sloju nastanejo mikro
pospeši, ker imajo oksidi
Kovina
Slika 2.3
Kovina
ita jeklenih konstrukcij
oksidacija. Oksidi na površju s pomočjo difuzije
rast oksidacijskega filma dokler celotno površje kovine
Slika 2.2. Rast oksidnega sloja
anjem oksidnega sloja oksidi s površja vse počasneje prodirajo do kovine
je tudi proces korozije upočasnjen. Lahko torej trdimo da je kemična korozija odvisna od
debeline in prepustnosti oksidnega sloja.
ne pokrije vedno celotne površine kovine in n
kot kovina. Zgodita se lahko dvoje :
avzema enakega volumna kot kovina, zato pride do pritiskov in
nastanejo mikro-razpoke. Zaradi teh mikro-razpok se korozija
oksidi direkten dostop do kovine.
Kovina Kovina
Slika 2.3. Mikro-razpoke v oksidnem sloju
Fe
Oksidni sloj
O
- 13 -
jo difuzije prodirajo v
dokler celotno površje kovine ni pokrito z
asneje prodirajo do kovine in z tem
na korozija odvisna od
in nima vedno
, zato pride do pritiskov in v
korozija ponovno
Kovina
Oksidni sloj
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
2. Oksidni sloj ima več
kompresivni pritiski. Posledica kompresije je »gubanje« oksidnega sloja in pokanje
le-tega. Nastajajo makro
Slika 2.4
Aluminij, nikelj in krom so
idealni za formiranje stabilnega oksidnega sloja, ki pri takih las
učinkovito bariero pred nadaljn
V gradbeništvu ni pravi izziv
in ne predstavlja nevarnosti
bolj estetske narave. Zelo neprijetno je
prekrito z rjo. Dejansko nevarnost v inženirstvu pa predstavlja elektri
.
Kovina
ita jeklenih konstrukcij
Oksidni sloj ima večji volumen od kovine, zaradi česar nastajajo zelo veliki
kompresivni pritiski. Posledica kompresije je »gubanje« oksidnega sloja in pokanje
tega. Nastajajo makro-razpoke in pospešitev procesa oksidacije.
Slika 2.4. Makro-razpoke oksidnega sloja
Aluminij, nikelj in krom so kovine s podobnim volumnom kot kisik in zaradi tega so
idealni za formiranje stabilnega oksidnega sloja, ki pri takih lastnostih predstavlja
daljnjo korozijo.
zziv kemična korozija, ker ne predstavlja resne
i za strukturo materiala. Negativne strani kemič
ke narave. Zelo neprijetno je, če na jekleni konstrukciji opaziš veliko površino
prekrito z rjo. Dejansko nevarnost v inženirstvu pa predstavlja električna korozija.
Oksidni sloj
- 14 -
esar nastajajo zelo veliki
kompresivni pritiski. Posledica kompresije je »gubanje« oksidnega sloja in pokanje
razpoke in pospešitev procesa oksidacije.
podobnim volumnom kot kisik in zaradi tega so
nostih predstavlja
e izgube materiala
za strukturo materiala. Negativne strani kemične korozije so
jekleni konstrukciji opaziš veliko površino,
čna korozija.
Kovina
- 15 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
2.2.2.ELEKTROKEMIČNA KOROZIJA (mokra korozija)
Elektrokemična korozija je rezultat stika med kovino in drugim prevodnim materialom v
jedkem mediju in je ena od najbolj pogostih oblik korozije.[6] Razen tega pa je tudi ena od
najbolj nevarnih, ker povzroča izgubo materiala, spremembo lastnosti materiala ter
strukture. Kot samo ime pove, je to elektrokemijski proces, ki izgleda takole:
Slika 2.5. Elektrokemična korozija
Slika 2.5 prikazuje primer osnovne celice elektrokemične korozije, ki jo sestavljata dve
kovini, ki se nahajata v tekoči snovi, ki predstavlja elektrolit3 ter izvor električne energije.
Sam proces se začne z dovodom električnega impulza na anodo in katodo, pri čemer anoda
predstavlja pozitivno nabiti del kompozicije, katoda pa negativnega. V nastali situaciji
pride do redoks reakcij v osnovni celici, pri čemer katoda oksidira, anoda pa reducira.
Oksidacija omogoča, da katoda oddaja svoje elektrone, redukcija pa, da jih anoda prejema.
Anoda torej skuša nevtralizirati negativni naboj katode, kar povzroča korozijo anode, tako
da se s kovinskimi kationi sprostijo v elektrolit in se začnejo v obliki sloja nabirati na
katodi, kar imenujemo galvanizacija.
3Elektrolit - je snov, ki pri raztapljanju ali taljenju disociira na ione ter s tem postane električno prevodna
+ -e
M +
baterija
anoda katoda
elektrolit
- 16 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Teoretično opisana osnovna celica pa ne predstavlja dejanske korozije, ki nastaja v
gradbeništvu, kjer različne kovine niso povezane z izvorom električne energije, ki bi jim
omogočala električni impulz. Korozijo konstrukcij predstavimo s pomočjo drugega
elektrokemijskega sistema – Danijelove celice (sistem bakra in cinka).
Slika 2.6. Danijelova celica
Sistem predstavljata dve kovini, ki imata različen standarden elektrodni potencial, in
voltmeter. Potencial (napetost) kovine določimo s pomočjo standardne vodikove elektrode,
ki ima napetost 0,0, in ko z voltmetrom izračunamo razliko potencialov v sistemu, dobimo
vrednost potenciala oziroma ionizacije kovine. Razlika potencialov je lahko pozitivna ali
negativna. Izračunamo jo lahko tudi teoretično s podano tablico standardnih elektrodnih
potencialov:
Tabela 1. Standardni elektrodni potenciali
Primerjamo cink in baker:
Napetost = (0,76)-(-0,47)
= 1,23 V.
Zn Cu
V
ELECTRODE VOLTAGE
Na+ +2.71 (anodic, base (corrodes)
Al+++ +1.66
Zn++ +0.76
Fe++ +0.46
Ni++ +0.25
Sn++ +0.14
H+ 0.00 (reference)
Cu++ -0.47
Ag+ -0.80
Pt++ -1.20
Au+++ -1.50 (cathodic, noble)
Elektrode Napetost
Referenčna
Anoda
Katoda
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Pozitivna razlika med potenciali pomeni tudi višjo stopnjo tendence sistema
H koroziji prispeva tudi vrsta elektrolita in ioni
elektrolita. Obenem tudi kovine
cink – baker bil cink tisti, ki bi korodiral in omogo
konstrukciji preprečili elektrokemijsko korozijo
sestavljanju materialov z veliko razliko v potencialih.
Zanimivo je tudi, da korozijo lahko povzro
Najpogosteje se ta tip korozije pojavlja pri zlitinah, kjer je
so sestavljene iz različnih kemijskih spojin in
.
Slika 2.7
Če je omenjena zlitina most
slano vodo, ki v tem primeru predstavlja elektrolit
odvijati.
ita jeklenih konstrukcij
Pozitivna razlika med potenciali pomeni tudi višjo stopnjo tendence sistema
koroziji prispeva tudi vrsta elektrolita in ioni, ki se v njem nahajajo, ter pH
Obenem tudi kovine z višjim potencialom najprej korodirajo, z
ki bi korodiral in omogočil galvanizacijo bakru. Torej
ili elektrokemijsko korozijo, se pri projektiranju moramo izogniti
sestavljanju materialov z veliko razliko v potencialih.
da korozijo lahko povzroči sistem, sestavljen iz enake kovine.
Najpogosteje se ta tip korozije pojavlja pri zlitinah, kjer je zlitina sestavljena
nih kemijskih spojin in imajo zaradi tega različne poten
Slika 2.7. Korozija različnih faz zlitine
e je omenjena zlitina most, ki povezuje dve obali morja, pomeni, da bo prišla v stik
slano vodo, ki v tem primeru predstavlja elektrolit, in korozijski procesi se za
- 17 -
Pozitivna razlika med potenciali pomeni tudi višjo stopnjo tendence sistema, da korodira.
, ter pH- vrednost
z višjim potencialom najprej korodirajo, zato bi v sistemu
il galvanizacijo bakru. Torej, da bi v
se pri projektiranju moramo izogniti
estavljen iz enake kovine.
sestavljena iz več faz, ki
čne potenciale.
da bo prišla v stik s
in korozijski procesi se začnejo
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Tehnologija obdelave kovin je zelo pomembna v borbi proti korozij
jekla se lahko zgodi, da je del elementa obdelan ve
ali debeline in ima zaradi tega bolj negativen potencial kot del
posvečali toliko pozornosti.
Slika 2.8.. Razlika potencialov zaradi razli
Različni elektroliti lahko tudi povzro
potenciala.
Slika 2.9
V levem delu elementa kovine se
Koncentracija predvsem natrijevih ionov na obeh straneh ni enaka, kar pomeni
različen tudi potencial levega in desnega dela elementa, kar vodi do korozije kovine
ita jeklenih konstrukcij
Tehnologija obdelave kovin je zelo pomembna v borbi proti koroziji. Pri hladni obdelavi
da je del elementa obdelan večkrat zaradi pridobivanja želene oblike
ali debeline in ima zaradi tega bolj negativen potencial kot del, ki mu v obd
pozornosti.
. Razlika potencialov zaradi različne tehnologije obdelave
ni elektroliti lahko tudi povzročijo korozijo na homogeni kovini iz
Slika 2.9. Korozija zaradi različnih elektrolitov
V levem delu elementa kovine se nahaja deževnica, v desnem pa morska voda.
Koncentracija predvsem natrijevih ionov na obeh straneh ni enaka, kar pomeni
en tudi potencial levega in desnega dela elementa, kar vodi do korozije kovine
- 18 -
. Pri hladni obdelavi
krat zaradi pridobivanja želene oblike
v obdelavi niso
ne tehnologije obdelave
ijo korozijo na homogeni kovini iz enakega
nahaja deževnica, v desnem pa morska voda.
Koncentracija predvsem natrijevih ionov na obeh straneh ni enaka, kar pomeni, da je
en tudi potencial levega in desnega dela elementa, kar vodi do korozije kovine
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Proces korozije lahko steče tudi
konstrukcije. Ta pojav se imenuje tudi korozija vodne linije
Področje, kjer je nizka koncentracija kisika
čemer se pozitivni ioni kovine
katode. Ioni železa reagirajo z
Proces korozije je ireverzibilen
elektrokemična korozija lahko povzro
ita jeklenih konstrukcij
če tudi, če koncentracije kisika variirajo na različ
konstrukcije. Ta pojav se imenuje tudi korozija vodne linije
Slika 2.10. Korozija – vodna linija
kjer je nizka koncentracija kisika, se obnaša kot anoda, oddaja elektrone
emer se pozitivni ioni kovine (konkretno železa) raztopijo, da bi izenačili potencial
katode. Ioni železa reagirajo z –OH ioni in s tem formirajo rjo.
erzibilen, in da bi se izognili vsem posledicam, ki jih kemi
na korozija lahko povzročita, je treba gradbeni material pravilno zaš
Visoka konc. kisika
Nizka konc. kisika
- 19 -
rajo na različnih delih
se obnaša kot anoda, oddaja elektrone, pri
da bi izenačili potencial
ki jih kemična in
gradbeni material pravilno zaščititi.
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
3. ZAŠČITA PRED KOROZIJO
Poznamo nešteto možnosti za zaš
- zaščita s pomočjo pravilnega dizajna,- galvanizacija, - zaščitni premazi, - katodna zaščita.
3.1. PRAVILEN DIZAJN
Pravilno dizajniranje vpliva na vrsto, oblik
trajnost konstrukcije. Ključ dobrega dizajna je v tem
elementi tako, da so čim manj izpostavljeni vlagi, ker so napa
pogosto razlog nastajanja mehani
vdolbinam in mrtvim kotom
naj bi bile grajene pod naklonom
odprtine, da voda lahko pro
Slika 3.1. Preprečevanje zadrževanja vode po ISO 12944
ita jeklenih konstrukcij
ITA PRED KOROZIJO
nešteto možnosti za zaščito kovin. Najbolj pogosto pa so omenjene naslednje:
čjo pravilnega dizajna,
3.1. PRAVILEN DIZAJN
Pravilno dizajniranje vpliva na vrsto, obliko in tok korozije kakor tudi na stabilnost in
trajnost konstrukcije. Ključ dobrega dizajna je v tem, da se v konstrukcijo vgradijo
im manj izpostavljeni vlagi, ker so napačne konstrukcijske rešitve
pogosto razlog nastajanja mehaničnih in termičnih napetosti. Praviloma naj bi se izogibal
vdolbinam in mrtvim kotom, da se izognemo zadrževanju nečistoče in vode. Razen tega
naj bi bile grajene pod naklonom, ali če to ni mogoče, je treba vgraditi cevi ali narediti
da voda lahko prosto odteka.
Preprečevanje zadrževanja vode po ISO 12944-3 standardu
Slaba rešitev
Varjeno
Pravilna rešitev
Pravilna rešitev
Pravilna rešitev
- 20 -
ito kovin. Najbolj pogosto pa so omenjene naslednje:
in tok korozije kakor tudi na stabilnost in
da se v konstrukcijo vgradijo
ne konstrukcijske rešitve
nih napetosti. Praviloma naj bi se izogibali
e in vode. Razen tega
vgraditi cevi ali narediti
3 standardu [3]
Slaba rešitev
arjeno
Pravilna rešitev
Pravilna rešitev
Pravilna rešitev
- 21 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Upoštevati je treba, da so vsi elementi dobro dostopni tudi po vgrajevanju zaradi kontrole
stanja in vzdrževanja konstrukcije. Da bi se zaščitni sloj lahko nanesel čim bolj homogeno,
je priporočljivo, da so robovi obli.
Slika 3.2. Pravilno projektiranje elementov
Spoj jekla z drugo kovino ali materialom (lesom, korozijskim gradbenim materialom) je
treba dodatno zaščiti z ustrezno izolacijo, kot so silikonske zmesi ali varenje.
Slika 3.3. Zaščita z varjenjem [4]
Okrogli robovi so lažji za čistiti in omogočajo enakomeren nanos barve
Ostri robovi zadržujejo vodo in umazanijo in onemogočajo enakomeren nanos barve
Voda zaostaja
Slaba rešitev
Pravilna rešitev
Varjenjem elementov se onemogoča vstop vode
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Pomembno je tudi, da ne vgrajujemo jekla in ostalih korozivnih kovin
materiali, ki se neposredno dotikajo kovine
razlogov, razloženih v poglavju 2
nestabilnosti konstrukcije.
Slika 3.4. Jeklo v stiku z poroznim materialom
ita jeklenih konstrukcij
da ne vgrajujemo jekla in ostalih korozivnih kovin s
ki se neposredno dotikajo kovine, ker bo kovina prišla v stik z vodo in bo zaradi
razloženih v poglavju 2, prišlo do korozije in s tem uničevanja
Slika 3.4. Jeklo v stiku z poroznim materialom
- 22 -
poroznimi
ker bo kovina prišla v stik z vodo in bo zaradi
a materiala in
- 23 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
3.2. GALVANIZACIJA
Galvanizacija je postopek obdelave površin kovin in predmetov z drugimi
elektroprevodnimi snovmi, pri čemer se na površino predmeta nanese tanek sloj kovine
zaradi videza, boljše električne prevodnosti in korozijske zaščite. Od kovinskih prevlek se
največ uporablja kromiranje, nikljanje in cinkanje. Kovine se lahko nanaša na jeklene
predmete z elektrogalvanizacijo ali s potapljanjem predmetov v raztaljeno kovino.
Elektrogalvanizacija je postopek, pri katerem nanesemo kovinsko plast ene kovine na
predmet iz druge kovine s pomočjo elektrolize. Kovinski predmet, ki prevaja električni tok,
priključimo v elektrolizni celici kot negativno elektrodo- katodo. Na katodo potujejo po
raztopini kationi kovine, ki jo želimo izločiti na katodo, na njej oddajo elektrone in se
izločijo v obliki tanke kovinske plasti. Postopek je predstavljen na sliki 2.5. Priporočljivo
je, da so v raztopini tudi razni dodatki, ki omogočajo enakomerno prevleko in lep sijaj
prevleke.
Prednosti galvanizacije pred ostalimi zaščitami so:
- sposobnost prekrivanja težko dostopnih površin,
- odpornost pred mehanskimi poškodbami,
- korozijska odpornost v različnih okoljih in temperaturah,
- ni vzdrževanja in cena je primerljiva s substituti,
- trajna rešitev.
- 24 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
3.3. ZAŠČITNI PREMAZI
Z zaščitnimi premazi želimo ustvariti prepreko med kovino ter vodo, kisikom in ioni. Tako
se onemogoči pojavljanje katodne reakcije na površini kovine. Lastnosti zaščitnega
premaza lahko popustijo na meji med kovino in premazom, kjer je prisotna voda ali kateri
drugi elektrolit. Posledica je elektrokemična korozija kovine na delih med kovino in
premazom. Da bi preprečili posledice, moramo dobro pripraviti kovino na postopek
nanašanja premaza, torej jo očistiti, ročno ali s peskom, nečistoč, ki bi lahko povzročile
odstopanje sloja zaščite. Poznamo 3 faze nanašanja premazov: najprej temeljni premaz, ki
je kompatibilen s podlago in se mora dobro oprijeti podlage. Vmesni premaz ščiti temeljni
premaz in pripomore k skupni debelini zaščite. Zadnji, dekorativni premaz, pa ščiti pred
zunanji faktorji in ima estetsko vlogo.
Izbira pravilnega premaza za konstrukcijo je najpomembnejše in hkrati najbolj zahtevno
opravilo procesa. Da bi se odločili za optimalno rešitev, moramo upoštevati vplive iz
okolja, možnosti za pripravo površine ter način nanosa.
Najpogostejša delitev zaščitnih premazov je glede na vrsto veziva:
Alkidni premazi – so sintetična smola, nastajajo pri reakcijah sušečih olj in dvobaznih
organskih kislin. Hitro se sušijo in so primerni za preprečevanje korozije v običajni in
industrijski atmosferi. Občutljivi so na vodo in alkalne snovi.
Klorkaučuk premazi ‒ so na bazi smole, nastale s kloriranjem. So izredno kemijsko
odporni na anorganske kemikalije ter na vodo. Slaba stran je, da jih uničujejo naftni
derivati in razna topila.
Vinilni premazi – termoplastično vezivo, ki se uporablja samo v kombinaciji z drugimi
vezivi. Imajo podobno kemijsko odpornost kot klorkaučuk premazi, boljšo odpornost pa
imajo na naftne derivate in topila. Estetsko je ustreznejši od klorkaučuka, hitro se suši, a je
občutljiv na toploto. Elastičnost mu omogoča, da je primeren za zaščito paličnih
konstrukcij, predvsem stikov med palicami.
Akrilni premazi – transparentna, adhezivna smola, ki nudi odlično zaščito v atmosferskih
pogojih. Hitro se sušijo, imajo dobro odpornost na vodo, visoko adhezijo med premazi,
dobre mehanske lastnosti in visok sijaj. Občutljivi so na olja, topila in organske snovi.
- 25 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Epoksi premazi – dvokomponentna barva, ki ustvarja svoj zaščitni film na konstrukcije s
kemično reakcijo s primernim trdilcem. Kemijsko so odporni na anorganske in organske
spojine. Imajo odlične fizikalne karakteristike, kot so žilavost, fleksibilnost in odpornost na
abrazijo. Strjevanje premaza je odvisno od temperature, zaradi česar niso primerni za
zunanje aplikacije na konstrukcije.
Poliuretanski premazi – visokopolimerna veziva, ki so žilava ter kemijsko in UV odporna.
Odporni so tudi na anorganske in organske spojine, imajo podobne lastnosti kot epoksi
premazi, razen da se lahko strjujejo tudi pri nižjih temperaturah in bolje zdržijo
atmosferske vplive. Velik problem pa jim predstavlja vlaga, visoka kemijska in abrazivna
odpornost.
Katranski in bitumenski premazi – premazi, ki vsebujejo velike koncentracije ogljika,
zaradi česar so običajno dostopni v črni in sivi barvi. Slabo reagirata na atmosferske
vplive, ker zaradi višjih temperatur hlapita in omogočata oksidacijo površin in s tem
korozijo. Imajo odlična odpornost na vlago, vodo in vodne raztopine, dobro kemijsko in
abrazivno odpornost ter ugodno ceno.
Silikonski premazi – Odporni na toploto, visoko temperaturo (do 250 °C), vodo,
kemikalije, solne raztopine in naravna olja, zadržuje pa tudi površinski sijaj. Spadajo med
najbolj drage premaze za zaščito korozije. Občutljivi so na mehanske poškodbe in topila
pred strjevanjem.
Vodotopna veziva – premazi na osnovi smole, ki je v novih aplikacijah razredčena z vodo
in s tem predstavlja ekološko alternativo med premazi. Zelo uporabni v zaščiti proti vodi,
vlagi in kemikalijami. Imajo nižje emisije hlapnih snovi, kar je bolj primerno za
zdravstveno zaščito delavcev, ter s tem manjšo možnost za požar.
- 26 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Pri nanosu zaščitnih premazov, razen pravilnega dizajniranja konstrukcije in čistoče
elementa, je treba paziti tudi na temperaturo in vremenske pogoje:
- temperatura podlage mora biti 3 °C nad rosiščem,
- temperatura okolice med 5 °C in 40 °C,
- relativna vlažnost do 8 0%,
- površina mora biti suha.
Razlikovati je treba tudi debeloslojne in tankoslojne zaščitne premaze. Čeprav v tehniškem
okolju velja, da večja kot je debelina, višja je cena, to ne velja za premaze. V bistvu se,
ekonomsko gledano, debeloslojni premazi bolj splačajo, ker nudijo dolgotrajnejšo in bolj
zanesljivo zaščito, kar vodi do manjših direktnih stroškov (stroški vzdrževanja) in
indirektnih stroškov (stroški zastoja proizvodnje). Cena po m2 se ne razlikuje veliko od
tankoslojnih premazov, posebej pa zaradi tega, ker so debeloslojni premazi zelo izdatni,
kar pomeni manjšo porabo barve.
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
3.4. KATODNA ZAŠČ
Vrsta antikorozijske zaščite, kjer se kovina, ki jo želimo zaš
da se poveže v sistem z drugo kovino, ki teže korodira,
kot kovina, ki jo želimo zašč
se obnašala kot anoda, v katodo
sproščanjem negativnega elektri
pozitivnega na tako imenovano inertno anodo
zaščititi, pridobi elektrone, ki imajo ve
korodira. Inertna anoda je obi
cene inertne anode, v primeru požara kovina lahko reagir
konstrukcije, kar pospešuje korozijo in poslabšuje stabilnost konstrukcije
lomljivost kovine zaradi vodikovega plina
katoda
ita jeklenih konstrukcij
3.4. KATODNA ZAŠČITA
čite, kjer se kovina, ki jo želimo zaščititi pred korozijo zaš
da se poveže v sistem z drugo kovino, ki teže korodira, torej ima večji elektrodni potencial
kovina, ki jo želimo zaščititi, ter izvorom energije. Dejansko pretvorimo kovino
v katodo s pomočjo negativnega električnega impulza.
električnega impulza na material, ki ga želimo zaš
pozitivnega na tako imenovano inertno anodo, dobimo rezultat, da kovina
pridobi elektrone, ki imajo večji potencial od inertne anode, in
korodira. Inertna anoda je običajno iz platine, titanita ali karbona. Slabosti metode visoke
cene inertne anode, v primeru požara kovina lahko reagira z drugimi korozivnimi materiali
kar pospešuje korozijo in poslabšuje stabilnost konstrukcije
lomljivost kovine zaradi vodikovega plina, ki nastaja pri procesu.
katoda inertna anoda
Slika 3.5. Katodna zaščita kovine
- 27 -
ititi pred korozijo zaščiti tako,
čji elektrodni potencial
pretvorimo kovino, ki bi
nega impulza. S
želimo zaščititi, in
vina, ki jo želimo
in s tem anoda
ajno iz platine, titanita ali karbona. Slabosti metode visoke
a z drugimi korozivnimi materiali
kar pospešuje korozijo in poslabšuje stabilnost konstrukcije, ter povečana
inertna anoda
- 28 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
4. KOROZIJA JEKLENE KONSTRUKCIJE
Teorijo ki sem jo predstavila zgoraj bom podkrepila z konkretnim primerom jeklene
konstrukcije, ki služi za zaščito pred slabimi vremenskimi vplivi.
Slika 4.1. Celotna konstrukcija
- 29 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Slika 4.2. Detajli konstrukcije
Za konstrukcijo bom izbrala optimalno antikorozijsko zaščito na osnovi zaščit, ki sem jih
prej predstavila. Za optimalno rešitev, razen tehničnih parametrov, moram preveriti še
ekonomske.
Konstrukcijske rešitve dizajna v navedenem primeru niso potrebne, ker je kritičen del za
zaustavljanje vode grajen pod naklonom, kar omogoča odtekanje vode in umazanije.
Katodna zaščita ni primerna za manjše konstrukcije za privatno uporabo in se z
ekonomskega vidika podjetja, ki jo ponuja, ne splača. Osredotočila se bom na
preprečevanje korozije z zaščitnimi premazi in galvanizacijo. Za izračun stroškov obeh
metod bom potrebovala površino konstrukcije.
- 30 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
POVRŠINA KONSTRUKCIJE:
Slika 4.3. Dimenzije konstrukcije
- 31 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
-2 stebra 0,3x0,3x2, Pcelotna = 5,16 m2
-2 stebra 0,3x0,3x2,5 Pcelotna = 6,36 m2
-2 trama 0,2x0,2x4,6 Pcelotna = 7,52 m2
-4tramovi 0,15x0,15x3,558 Pcelotna = 8,78 m2
-pločevina 4,6x3,558x0,01 Pcelotna = 32,81 m2
Skupna površina ki jo je potrebno zaščititi : 60,63 m2
4.1. Izračun stroškov protikorozijske zaščite z barvnim premazom
Da bi lahko izračunali stroške barve, je treba izračunati parametre, kot so debelina suhega
filma, ki je del izračuna za izdatnost barve. Izdatnost barve pove količino površine v m2, ki
jo lahko pobarvamo z enim litrom barve pri dani debelini suhega filma. Izdatnost je razen
debeline sloja odvisna tudi od vsebnosti suhe snovi v barvi, ki je specifična za vsako
posamezno vrsto barve. Teoretični izračun izdatnosti:
-naprej debelina suhega sloja:
DSF (µm) = DMF x VSS (%) / 100 kjer so,
DMF – debelina mokrega sloja (µm)
VSS – volumenska suha snov (%)
Ki je osnova za izdatnost :
I (m2 / l) = VSS (%) x 10 / DSF (µm)
Obratna vrednost izdatnosti je poraba, ki je opredeljena s potrebno v litrih izraženo
količino barve za določeno površino.
Poraba (l/m2) = DSF /VSS x 10
Na zgoraj zastavljenem konkretnem primeru poraba barve bila:
- 32 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Če debelini mokrega sloja vzamemo 180 µm in uporabimo učinkovitejši debeloslojni
premaz z vsebnostjo suhe snovi 70 %, je debelina suhega sloja 250 µm. Izdatnost znaša 5,5
m2 /l, poraba pa je 0,18 l/m2. Za konstrukcijo bi porabila 11 l barve pri nanosu samo enega
sloja. Če vzamemo povprečno ceno, dveh antikorozijskih premazov 0,75l, prvi znamke
Tessarol-temeljni antikorozijski premaz(8,58€) in drugi Nitro-temeljni antikorozijski
premaz (9,66€) dobimo končno ceno 9,12€/0,75l, torej 12,16€/l. Na isti način dobimo tudi
ceno drugega premaza ki iznaša 15,62 €/0,75l, torej 20,82€/l. Skupni stroški obeh
premazov za konstrukcijo 60,61m2 so 362€, brez da smo vključili stroške dela in
vzdrževanja. Povprečno ceno na meter kvadratni, z vsemi vključenimi stroški, lahko
najdemo v tabeli 4. Iznašajo 19.5 €/m2, kar vodi do 1181,895 € celotnih stroškov.
4.2.Izračun stoškov protikorzijske zaščite z galvanizacijo
Pri galvanizaciji je debelina sloja običajno 100 µm, in jo določamo tudi na podlagi metrov
kvadratnih ki jih je treba prekriti. Končna površina ki jo je treba prekriti je 60,61 m2.
Debelina konstrukcije je povsod 5 mm, torej gre za zelo lahko konstrukcijo. Povprečna
cena za 5 mm konstrukcijo pa je 9 €/m2. Kar iznaša 545,49 €, vključno z stroški dela in
vzdrževanja.
Teoretičen način je približen način ugotavljanja dejanskih stroškov, ki se razlikuje od
proizvajalca do proizvajalca zaradi različnih pripravljalnih postopkov, različnih debelin
sloja, stroškov dela, zato sem se odločila, da dejansko vrednost stroškov za projekt
preverim tudi z aplikacijo Galvanizingcost, ki jo je naredila American Galvanizers
Association. Izračun je lažji, ker so ponujene predpisane debeline sloja za določene
konstrukcije, v stroške je vključena tudi cena priprave materiala ter so ponujene tudi vrste
prevleke. Prednost je tudi ta, da se lahko izbere izračun na temelju povprečne cene vseh
ponudnikov, vključena je tudi stopnja bodoče inflacije. Izbrala sem epoksi cinkovo
prevleko in sistem čiščenja SP3, kar pomeni čiščenje z razprševanjem pod pritiskom.
Izbere se lahko tudi tip konstrukcije in okolje, v katerem bo postavljena – podeželsko,
mestno itn. Končni rezultati primerjajo skupne stroške barvanja in galvanizacije celotnega
projekta posebej do konca njegove življenjske dobe, ki je 25 let.
- 33 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Tabela 2 . Primerjava stroškov galvanizacije in sistema zaščite z barvo [1]
Iz tabele je razvidno da so že stroški galvanizacije po m2, manjši kot tisti barvanja po m2.
Pri galvanizaciji je vrednost skupnih stroškov 1,122.10€/m2, celotni stroški barvanja z
vsemi parametri pa so 1,620.93€/m2 . Če primerjamo z rezultati pod točko 4.2., opažamo
da je razlika v stroških pri galvanizaciji za približno 800€, zaradi različnih parametrov ki
so bili upoštevani. V programu so ponujene drugačne debeline sloja, lahko smo zbirali med
različnimi vrstami galvanizacije, kar pri teoretičnem izračunu ni bilo možno, vračunan so
dejansko povprečni stroški materiala in dela ter inflacije od 1%. Zaključna ugotovitev je da
so končni stroški galvanizacije 56% manjši od končnih stroškov barvanja.
Barvanje Galvanizacija
Primerjava stroškov
Začetni stroški Po M2
Celotna vsota
Stroški življenjske dobe Po M2
Celotna vsota
Letni stroški Po M2
Za omenjen projekt: Prihranek celotnih stroškov je 56%
- 34 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Tabela 3. Primerjava stroškov zaščite za celoten življenjski ciklus [2]
Tabela 3. Prikazuje odnos stroškov povezanih z zaščito konstrukcije v obdobju 25let. Z leti
se stroški barvanja, zaradi potrebnega konstantnega obnavljanja zaščite, povečujejo na
46.52 €, za razliko od stroškov galvanizacije ki so enaki ker dodatno vzdrževanje ni
potrebno. Stroški galvanizacije so za 8,23 €/m2 manjši že na začetku kot stroški barvanja,
čeprav naj bi bilo cinkanje dražje kot barvanje. Ta teorija drži samo v primeru, ko gre za
težje konstrukcije. Pri srednje lahkih in zelo lahkih pa je cena cinkanja nižja kot cena
barvanja. To dokazuje tudi cenik ‒ primerjava inštituta v Düsseldorfu, ki je prikazan na
straneh ene od slovenskih pocinkovalnic.
Tabela 4 . Primerjava cen stroškov zaščite [4]
Stroški galvanizacije
Orginalna galvanizacija
Skupni stroški/M2
Današnja
vrednost B
odoča
vrednost T
renutni stroški
Stroški barvanja
Prvotno barvanje Ponovno po 21 letih
Celotna vsota
- 35 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Razvidno je da se cena galvaniziranja lahko izraža v tonah in kvadratnih metrih, pri
barvanju pa samo v kvadratnih metrih. Težja kot je konstrukcije in ima večjo debelino sten,
stroški barvanja in stroški v tonah so manjši. Lažja kot je, pa velja prav nasprotno.
Razen začetne razlike v stroških vidimo, da so tudi »končni« stroški v 25 letih precej višji.
Moja teorija bi lahko imela protiargument v primeru, če bi določeno podjetje potrebovalo
cinkanje samo težkih konstrukcij, kjer so začetni vložki galvanizacije večji od barvanja.
Toda če gre za konstrukcije z dolgo življenjsko dobo, potem se na koncu spet izkaže, da so
celotni stroški galvanizacije v 25 letih nižji od stroškov barvanja, kar lahko podkrepim z
diagrami nekega podjetja.
Diagram 1. Celotni stroški različnih sistemov zaščite
- 36 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
V mojih izračunih sem uporabljala sistem 1 in sistem 3. Sistem 1 predstavlja stroške
čiščenja konstrukcije, galvaniziranja konstrukcije in stroške vzdrževanja v celotni
življenjski dobi objekta . Sistem 3 čiščenje konstrukcije, barvanje z temeljnim premazom,
barvanje z pokrivnim premazom in vzdrževanje v celotni življenjski dobi objekta. Iz
diagramov se vidi da so stroški sistema 2 za 69% večji v življenjski dobi konstrukcije. Kar
je več kot polovica vrednosti ki jo je potrebno izplačati za sistem 1.
Primerjalna analiza zaščite z barvnim premazom in galvanizacijo :
Vrsta problema Barva Galvanizacija
Prekrivanje težko dostopnih
površin
slabo
odlično
Odpornost proti mehanskim
poškodbam
slabo
odlično
Odpornost v različnem
okolju in temperaturi
odvisno od okolja
odvisno od okolja
Vzdrževanje potrebno ni potrebno
Estetski videz odlično odvisno od ponudnika
Celotni stroški rastejo z leti enaki z leti
Z barvanjem se pri ostrih robovih in težko dostopnih površinah ne more zagotoviti
enakomernost zaščitnega sloja. Barva, v primerjavi z slojem cinka na kovini, je bolj
podložna mehanskim poškodbam, ker ima manjšo prijemljivost kot cink. Odpornost na
atmosferske vplive, v obeh primerih pa je odvisna od okolja v katerem se konstrukcija
nahaja, ali je to podeželsko ali industrijsko ter od količine padavin in temperature. Vseeno
pa je galvanizirana konstrukcija odpornejša od pobarvane. Velika prednost galvanizacije
da vzdrževanje z leti ni potrebno, zaradi česa so začetni stroški enaki končnim,kar pa ne
velja za barvanje, kjer slednji rastejo. Pri estetskem videzu pa zmaguje barvanje ker pri
galvanizaciji se ne malokrat zgodi da ponudniki storitve niso pazljivi in pedantni pri
samem postopku zaradi česa pride do porozne, penaste, razpokane, krhke in grde površina,
ki se rada odlušči.
- 37 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
5. ZAKLJUČEK
Mislim, da smo s spoznavanjem pomembnosti korozije kot družba zelo napredovali. V
inženirstvu predstavlja korozija predvsem veliko materialno škodo, ki kaže na to, kako
pomembna je antikorozijska zaščita. Izbor zaščit je velik in med njimi je treba izbrati
optimalno glede na vse segmente, ki vplivajo na kvaliteto in ceno. Predstavila sem štiri
najpogosteje uporabljene metode, od katerih sta samo dve bili primerni in potrebni za
zaščito moje konstrukcije. Primerjala sem stroške, ki nastanejo z galvanizacijo, in tiste, ki
nastanejo z barvanjem objekta. Ugotovila sem, da za mojo konstrukcijo, ki jo lahko
uvrstimo med lahke, s 5,88 t in debelino sten 5 mm, je storitev cinkanja optimalna rešitev.
Razen tega, da je cenovno ugodnejša, je prednost ta, da je trajna rešitev, ki je ni treba
vzdrževati, in je zelo odporna na mehanske in okoljske vplive.
Izven okvirov moje raziskave je najboljša zaščita za konstrukcijo je kombinacija obeh
alternativ, torej galvanizacija konstrukcije in dodatna zaščita pred barvo, ker nobena od
zaščit ni idealna, tako da pride tudi pri galvanizaciji pride do napak (če jeklo ni pravilno
očiščeno, neenakomeren iztok cinka), ki so lahko povezane s samim procesom. Problem je
lahko tudi omejitev velikosti konstrukcije za galvanizacijo, kjer morajo elemente zavariti,
da dobimo želeno dolžino, in ob stiku kako drugače zaščititi konstrukcijo. Na žalost pa bo
pri izbiri zaščitnega sistema v največ primerih najpomembnejši dejavnik prav cena, ki
največkrat zmanjšuje pomembnost kvalitete v inženirstvu.
- 38 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
6.VIRI IN LITERATURA
Citati :
[1] Trethewey K.R., Chamberlain J. : Corrosion for Scienece and Engineering, Longman
Southampton, 1995, str. 5
[2] Esih I., Dugi Z. : Tehnologija zaštite od korozije, Školska knjiga, Zagreb, 1990, str. 31
[3] Vehovar L.: Korozija kovin, Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo,
Ljubljana, 1991
[4] Wranglen G. : Korrosion und Korrosionsshutz, Springer-Verlag, Berlin, 1985
[5] Esih I., Dugi Z. : Tehnologija zaštite od korozije, Školska knjiga, Zagreb, 1990, str. 33
[6] Electrochemical society series : Uhlig's corrosion handbook, John Viley & Sons,
New Jersey, 2006, str. 137
Ostala literatura :
1. http://www.metra-sezana.si/
2. http://www.pocinkovalnica.si/Domov.html
3. http://www.corrosion-doctors.org/Principles/Cost.htm
4. http://www.corrosion.org/
5. http://www.google.com/publicdata/explore?ds=d5bncppjof8f9_&met_y=ny_gdp_
mktp_cd&idim=country:USA&dl=sl&hl=sl&q=bdp#!ctype=l&strail=false&bcs=d
&nselm=h&met_y=ny_gdp_mktp_cd&scale_y=lin&ind_y=false&rdim=country&i
dim=country:USA:GBR&ifdim=country&hl=sl&dl=sl&ind=false
6. http://www.soncne-barve.si/slo/barve-za-kovine
7. https://www.galvanizeit.org/galvanizingcost/coatings.php?s=31193
8. http://www.galvanizeit.org/
9. http://www.chemcolor.si
- 39 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
Viri slik :
[1] http://www.bushman.cc/photos/Another_AST_Bacterial_Corrosion_Problem.jpg
[2] Trethewey K.R., Chamberlain J. : Corrosion for Scienece and Engineering, Longman
Southampton, 1995, str. 25
[3] .( Trethewey K.R., Chamberlain J. : Corrosion for Scienece and Engineering, Longman
Southampton, 1995, str. 269)
[4] (Trethewey K.R., Chamberlain J. : Corrosion for Scienece and Engineering, Longman
Southampton, 1995, str.266)
Viri tabel :
[1] https://www.galvanizeit.org/galvanizingcost/report.php?s=31231
[2] https://www.galvanizeit.org/galvanizingcost/report.php?s=31231
[3] http://www.pocinkovalnica.si/cinkanje/cinkanje-ali- barvanje.html
Viri diagramov :
[1] (http://www.pocinkovalnica.si/cinkanje/cinkanje-ali-barvanje.html
- 40 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
7.PRILOGE 7.1.Seznam slik Slika 2.1. Korozija
Slika 2.2.Teorija prehodnega stanja
Slika 2.3.Nastajanje oksidnega sloja
Slika 2.4.. Rast oksidnega sloja
Slika 2.5. Mikro – razpoke v oksidnem sloju
Slika 2.6. Makro-razpoke v oksidnem sloju
Slika 2.7. Elektrokemična korozija
Slika 2.8. Danijelova celica
Slika 2.9. Korozija različnih faz zlitine
Slika 2.10. Razlika potencialov zaradi različne tehnologije obdelave
Slika 2.11. Korozija zaradi različnih elektrolitov
Slika 2.12. Korozija – vodna linija
Slika 3.1. Preprečevanje zadrževanja vode po ISO 12944-3 standardu
Slika 3.2. Pravilno projektiranje elementov
Slika 3.3. Zaščita z varjenjem
Slika 3.4. Jeklo v stiku z poroznim materialom
Slika 3.5. Katodna zaščita konstrukcije
Slika 4.1. Celotna konstrukcija
Slika 4.2. Detajli konstrukcije
Slika 4.3. Dimenzije konstrukcije
7.2.Seznam tabel
Tabela 1. Standardni elektrodni potenciali
Tabela 2. Primerjava stroškov galvanizacije in sistema zaščite z barvo
Tabela 3. Primerjava stroškov zaščite za celoten življenjski ciklus
Tabela 4. Primerjava cen stroškov zaščite
7.3.Seznam diagramov
Diagram 1. Celotni stroški različnih sistemov zaščite
- 41 -
Korozija in zaščita jeklenih konstrukcij
7.4. Naslov študenta
Mateja KOVAČIĆ
Pred bregom 47, Pince
9220 Lendava
E-mail : matejafg@gmail.com
7.5. Kratek življenjepis
Rojena: 18.06.1990 v Mariboru
Šolanje: 1997 – 2005 Osnovna šola Podturen (Hrvaška)
2005 – 2009 Gimnazija Josipa Štolcera Slavenskog, Čakovec (Hrvaška)
2009 - 2012 Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo
Recommended