Atmosferische corrosie – corrosie van metalen en staal in een atmosferische omgeving.

Atmosferische corrosie is het proces waarbij metalen en legeringen worden aangetast onder invloed van de atmosfeer en een dunne vochtlaag die zich op het oppervlak van het materiaal vormt. In tegenstelling tot corrosie van componenten die permanent in water zijn ondergedompeld, bestaat het elektrolyt hier voornamelijk uit vocht afkomstig van regen, condensatie, mist of een hoge luchtvochtigheid. De agressiviteit van de atmosfeer hangt af van factoren zoals de tijd dat het oppervlak nat is, temperatuur, luchtvochtigheid, de aanwezigheid van chloriden, zwavelverbindingen en andere verontreinigingen, en lokale omstandigheden.

Atmosferische corrosie kan koolstofstaal, roestvrij staal, aluminium, koper, zink en vele andere metalen aantasten. Het verloop en de snelheid van het proces kunnen echter sterk variëren, afhankelijk van het materiaal. Koolstofstaal kan relatief gelijkmatige oppervlaktecorrosie vertonen, terwijl roestvrij staal meer plaatselijke schade aan de passieve laag, verkleuring, putcorrosie en spleetcorrosie kan ondervinden.

Hoe ontstaat atmosferische corrosie?

Elektrochemische corrosie van metaal vereist een elektrolyt. Onder atmosferische omstandigheden kan dit een zeer dunne, soms onzichtbare, waterlaag op het oppervlak zijn. Deze wordt gevormd door neerslag, mist, dauw, condensatie of een hoge relatieve luchtvochtigheid.

De vochtlaag lost zouten en verontreinigingen op die zich op het oppervlak of in de atmosfeer bevinden. Dit verhoogt de geleidbaarheid van de elektrolyt en maakt anodische en kathodische reacties mogelijk. Er worden lokale elektrochemische cellen gevormd, die leiden tot metaaloxidatie.

Zodra het oppervlak droog is, kan het elektrochemische proces aanzienlijk worden verminderd, maar de aanwezige zouten blijven aanwezig. Bij een volgende bevochtiging vormen ze opnieuw een elektrolyt. Herhaalde bevochtigings- en droogcycli zijn daarom cruciaal voor de ontwikkeling van atmosferische corrosie.

De belangrijkste factoren die atmosferische corrosie beïnvloeden

Soorten corrosieve atmosferen

De mate van corrosie kan sterk variëren in atmosferische omstandigheden. Een landelijke atmosfeer met weinig vervuiling is doorgaans minder agressief dan een industriële of kustatmosfeer. Een omgeving moet echter niet alleen op basis van de naam worden geclassificeerd. De werkelijke corrosiviteit wordt bepaald door meetbare blootstellingsomstandigheden en de reactie van een specifiek materiaal.

Landelijke sfeer

Het wordt doorgaans gekenmerkt door een relatief laag gehalte aan agressieve verontreinigingen en een lage chlorideafzetting. Dit betekent niet dat corrosie afwezig is – koolstofstalen onderdelen kunnen nog steeds corroderen bij blootstelling aan vocht en zuurstof – maar de omstandigheden zijn meestal milder dan in sterk vervuilde of zoute omgevingen.

Stedelijke en industriële sfeer

In stedelijke en industriële omgevingen kunnen stof en chemische verontreinigingen neerslaan op metalen oppervlakken. Historisch gezien zijn de concentratie en afzetting van zwaveldioxide (SO₂) met name belangrijk geweest bij het classificeren van atmosferische corrosiviteit. De huidige mate van agressiviteit van een specifieke locatie hangt echter af van de werkelijke vervuilingsniveaus en mag niet uitsluitend worden gedefinieerd als "stedelijk" of "industrieel".

Zeeatmosfeer

De atmosfeer aan de kust bevat zeezoutnevel met zouten, voornamelijk chloriden. Chloriden die zich op het oppervlak afzetten, zijn hygroscopisch en kunnen langdurige vochtretentie bevorderen en de geleidbaarheid van de dunne elektrolytlaag verhogen. Vooral bij roestvrij staal is het risico op plaatselijke beschadiging van de passieve laag en de ontwikkeling van putcorrosie of spleetcorrosie zorgwekkend.

Atmosferische corrosiviteitsklassen C1–CX volgens ISO 9223

De ISO 9223-norm wordt gebruikt om de corrosiviteit van atmosferen te classificeren. Deze norm onderscheidt zes basiscorrosiviteitscategorieën: C1, C2, C3, C4, C5 en CX. De classificatie kan onder andere gebaseerd zijn op de corrosiesnelheid van referentiematerialen gedurende het eerste jaar van blootstelling. De norm maakt ook gebruik van omgevingsparameters met betrekking tot de bevochtigingstijd en de afzetting van zwaveldioxide en chloriden.

De C1–CX-categorieën beschrijven de atmosferische corrosiviteit en zijn geen eenvoudige schaal voor "roestvrijstalen weerstand". De ISO 9223-classificatie maakt gebruik van referentiematerialen, waaronder koolstofstaal, zink, koper en aluminium. De keuze voor een specifieke roestvrijstaalsoort vereist een aanvullende beoordeling van de blootstellingsomstandigheden, met name chlorideafzetting, de mogelijkheid tot natuurlijke oppervlakte-erosie en de afwerkingskwaliteit.

Atmosferische corrosie van koolstofstaal

Op onbeschermd koolstofstaal vormen zich corrosieproducten, beter bekend als roest, in aanwezigheid van vocht en zuurstof. De corrosieproductlaag op gewoon constructiestaal biedt doorgaans geen blijvende bescherming tegen verdere corrosie. Daaropvolgende bevochtigings- en droogcycli leiden tot verder materiaalverlies.
De corrosiesnelheid is afhankelijk van de atmosferische omstandigheden. De aanwezigheid van chloriden en bepaalde verontreinigingen kan de agressiviteit van de omgeving aanzienlijk verhogen. Om die reden worden koolstofstalen constructies die buiten worden gebruikt vaak beschermd met verfsystemen, metaalcoatings, galvanisatie of andere beschermingsmethoden die geschikt zijn voor de verwachte corrosiviteitscategorie.

Atmosferische corrosie van roestvrij staal

Roestvrij staal wordt beschermd door een zeer dunne passieve laag die rijk is aan chroomverbindingen. Dit zorgt voor een zeer hoge corrosiebestendigheid onder veel atmosferische omstandigheden. Dit betekent echter niet dat het volledig ongevoelig is voor de omgeving.
Chloriden, sedimenten, vuil en langdurige vochtigheid kunnen plaatselijke omstandigheden creëren die de passieve laag kunnen beschadigen. Oppervlakken die beschut zijn tegen regen, waar regelmatig zouten worden aangebracht maar niet op natuurlijke wijze worden weggespoeld, kunnen hier bijzonder gevoelig voor zijn.
Op dergelijke plekken kunnen verkleuring van het oppervlak, afzettingen van corrosieproducten, putcorrosie of spleetcorrosie optreden. Daarom is bij het ontwerpen van roestvrijstalen componenten niet alleen de materiaalkwaliteit van belang, maar ook de structurele geometrie, de oppervlakteafwerking en de mogelijkheid tot periodieke reiniging.

304 of 316L in de buitenlucht?

Staalsoorten van type 304, waaronder 1.4301 en 1.4307, worden veel gebruikt in atmosferische omstandigheden met een relatief lage chloridebelasting. Staalsoorten van type 316, waaronder 1.4401 en 1.4404, bevatten molybdeen, wat de weerstand tegen plaatselijke corrosie in chloridehoudende omgevingen verhoogt.
Daarom wordt 316L vaak verkozen in kustgebieden en op locaties die aan zout zijn blootgesteld. Dit betekent echter niet dat elke constructie aan de kust 316L nodig heeft, noch dat 316L bestand is tegen alle chlorideafzettingen. Extreem hoge zoutbelastingen, hoge luchtvochtigheid, gebrek aan natuurlijke afspoeling en een ongunstige geometrie kunnen de noodzaak van meer resistente soorten of regelmatige oppervlaktereiniging met zich meebrengen.

Effect van chloriden op roestvrij staal in de atmosfeer

Chloriden komen aan het oppervlak terecht via bronnen zoals zeezoutnevel, strooizout en bepaalde industriële processen. Nadat het water is verdampt, kunnen ze aan het oppervlak achterblijven en zich ophopen.
Bij voldoende vocht vormt zich een dunne elektrolytlaag die chloriden bevat. Als de plaatselijke omstandigheden de weerstand van de passieve laag van het materiaal overschrijden, kan putcorrosie ontstaan. Spleten, afzettingen en moeilijk bereikbare plekken verhogen het risico op plaatselijke corrosie verder.

Waarom zouden afgeschermde oppervlakken sneller corroderen?

Het lijkt misschien logisch dat een onderdeel onder een dak beter beschermd is tegen corrosie. In een zoute atmosfeer kan het tegendeel echter waar zijn. Regen spoelt een deel van de chloriden en andere afzettingen weg van oppervlakken die direct aan neerslag zijn blootgesteld.
Oppervlakken die beschermd zijn tegen regen kunnen echter na verloop van tijd zouten ophopen. Atmosferische vochtigheid, mist of condensatie kunnen deze afzettingen vervolgens oplossen en een zeer agressieve, plaatselijke elektrolyt vormen. Daarom vereisen beschermde elementen, de onderkant van leuningen, de binnenkant van profielen, overlappingen en andere moeilijk bereikbare plaatsen speciale aandacht.

De invloed van de afstand tot de zee

Naarmate zeezoutnevel landinwaarts trekt, neemt de impact ervan doorgaans af, maar er is geen universele afstand vanaf de kustlijn waarbuiten de atmosfeer als chloridevrij kan worden beschouwd. Zouttransport is afhankelijk van windrichting en -snelheid, terrein, hoogte van gebouwen, golfslag, lokale bebouwing en klimatologische omstandigheden.
Daarom is het bij de materiaalkeuze beter om uit te gaan van de werkelijke blootstelling aan chloride en de ervaringen op een bepaalde locatie, in plaats van simpelweg de afstand in kilometers uit te drukken.

Het effect van de oppervlakteafwerking van roestvrij staal

De oppervlakteconditie heeft een aanzienlijke invloed op het gedrag van roestvrij staal in de atmosfeer. Gladde oppervlakken worden gemakkelijker op natuurlijke wijze gereinigd en houden doorgaans minder verontreinigingen vast dan zeer ruwe oppervlakken.
IJzerverontreiniging door bewerking, slijpresten, verkleuring van lasnaden en andere oppervlaktedefecten kan de corrosiebestendigheid plaatselijk verminderen. Gereedschap dat gebruikt wordt voor het bewerken van koolstofstaal mag het roestvrijstalen oppervlak niet verontreinigen.
Na het lassen, met name bij veeleisende toepassingen, kan een grondige reiniging van het oppervlak en het verwijderen van verkleuring door hitte noodzakelijk zijn. Dit is vooral belangrijk in kustgebieden en andere omgevingen met een hoge concentratie chloride.

Galvanische corrosie in de atmosfeer

Galvanische corrosie kan ook onder atmosferische omstandigheden optreden als twee verschillende metalen elektrisch met elkaar in contact staan ​​en hun oppervlakken verbonden zijn door een vochtlaag die als elektrolyt fungeert.
Het risico neemt toe in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid en een hoog zoutgehalte, omdat de elektrolytlaag dan een hogere geleidbaarheid heeft. De verhouding tussen de oppervlakten van de verbonden materialen is ook belangrijk. Een klein oppervlak van het anodemateriaal in combinatie met een groot oppervlak van het edelere materiaal kan leiden tot een hoge anodestroomdichtheid en intense lokale corrosie.

Roestvrij staal kiezen voor de atmosfeer.

De tabel dient uitsluitend ter algemene informatie. Kies geen kwaliteit uitsluitend op basis van de omgeving. Werkelijke chlorideafzetting, luchtvochtigheid, afwasbaarheid van het oppervlak, temperatuur, constructiegeometrie, oppervlakteconditie en eisen ten aanzien van uiterlijk en duurzaamheid zijn allemaal belangrijke factoren.

Hoe kun je atmosferische corrosie verminderen?

Effectieve bescherming vereist een combinatie van de juiste materiaalkeuze met een passend ontwerp en goed onderhoud van de constructie.

• Kies materiaal dat past bij de specifieke categorie en aard van de omgeving.
• Ontwerpelementen zodat water vrij kan wegstromen.
• Beperk openingen, overlappingen en plekken waar sediment zich kan ophopen.
• Vermijd ongunstige galvanische verbindingen.
• Zorg voor een goede oppervlakteafwerking van roestvrij staal.
• Verwijder lasverkleuring en nabewerkingsverontreiniging.
• In zoutrijke omgevingen moeten afzettingen periodiek van het oppervlak worden verwijderd.
• Gebruik voor koolstofstaal geschikte oppervlaktebeschermingssystemen.
• Houd rekening met de mogelijkheid van chlorideophoping op oppervlakken die tegen regen beschermd zijn.

Atmosferische corrosie en mariene corrosie

Atmosferische corrosie en mariene corrosie overlappen elkaar enigszins, maar zijn geen identieke concepten. Atmosferische corrosie treft componenten die zijn blootgesteld aan de atmosfeer en oppervlaktevocht. Mariene corrosie omvat de bredere impact van het mariene milieu, inclusief de kustatmosfeer, de spatzone, de getijdenzone en directe onderdompeling in zeewater.
Een component die zich boven het zeeoppervlak bevindt, kan daarom tegelijkertijd worden geclassificeerd als een constructie die is blootgesteld aan atmosferische corrosie en als een element dat functioneert in een maritieme omgeving. In de praktijk zijn de aard van de blootstelling en de hoeveelheid zout die het oppervlak bereikt doorslaggevend.

Atmosferische corrosie is het gevolg van de interactie van vocht, zuurstof, zouten en verontreinigingen met een metalen oppervlak. De intensiteit ervan hangt voornamelijk af van de bevochtigingstijd, de afzetting van chloride en verontreinigingen, de temperatuur, het ontwerp van het onderdeel en de materiaaleigenschappen.
De ISO 9223-norm classificeert atmosferen van C1 tot CX op basis van corrosiviteit; de omgevingscategorie alleen is echter geen vervanging voor een juiste materiaalkeuze. Voor roestvrij staal zijn met name het chloridegehalte, de oppervlakteconditie, de mogelijkheid tot natuurlijke spoeling en de aanwezigheid van spleten en afzettingen van belang.
De duurzaamheid van de constructie wordt daarom bepaald door het gehele systeem: materiaal – atmosfeer – luchtvochtigheid – chloriden en verontreinigende stoffen – constructie – oppervlakteconditie – werkwijze.

Soorten corrosie van staal en metalen

Gelijkmatige corrosie van staal en metalen
Putcorrosie van roestvrij staal
Spleetcorrosie van roestvrij staal
Intergranulaire corrosie van roestvrij staal
Spanningscorrosiescheuren (SCC)
Galvanische corrosie
Erosieve corrosie
Cavitatiecorrosie
Corrosievermoeidheid
Wrijvingscorrosie
Microbiologische corrosie MIC
Corrosie bij hoge temperaturen

Indeling van corrosie op basis van de omgeving

Mariene corrosie – corrosie van staal en metalen in zeewater.
Korozja atmosferyczna
Bodemcorrosie
Corrosie in zoet en industrieel water
Corrosie in chlorideomgevingen
Corrosie in zure omgevingen
Corrosie in alkalische omgevingen
Corrosie in gassen en uitlaatgassen
Corrosie in rioolwater en rioolsystemen
Corrosie in chemische en petrochemische omgevingen

Verwante onderwerpen

CPT – kritische putcorrosietemperatuur van roestvrij staal en nikkellegeringen
PREN – index voor putcorrosiebestendigheid van roestvrij staal
CCT – Kritische spleetcorrosietemperatuur van roestvrij staal en nikkellegeringen