Szybkość korozji – pomiary i analiza degradacji

Szybkość korozji jest parametrem określającym tempo degradacji materiałów metalicznych w danym środowisku. Precyzyjne określenie tego parametru ma fundamentalne znaczenie dla przewidywania trwałości konstrukcji oraz doboru odpowiednich metod ochrony przed korozją.

Czynniki wpływające na szybkość korozji

Czynniki środowiskowe

Tempo procesu korozyjnego jest silnie uzależnione od warunków środowiskowych:

• Temperatura (wzrost o 10°C podwaja szybkość korozji)
• Wilgotność względna
• Obecność zanieczyszczeń atmosferycznych
• Zasolenie środowiska

Właściwości materiału

Na odporność korozyjną materiału wpływają następujące czynniki:

• Skład chemiczny
• Struktura metalograficzna
• Stan powierzchni
• Obecność naprężeń własnych

Metody monitorowania szybkości korozji:

W praktyce przemysłowej  stosuje się różne metody wyznaczania szybkości korozji:

Korozymetria rezystancyjna

Monitorowanie korozji przy użyciu pomiarów rezystancji elektrycznej jest jedną z najczęściej stosowanych metod oceny szybkości korozji metali, bez konieczności wyjmowania próbek ze środowiska korozyjnego. Szybkość korozji oblicza się na podstawie pomiarów rezystancji elektrycznej, a nie utraty masy. W wyniku korozji dochodzi do stopniowego zmniejszania się przekroju czujnika, podczas gdy jego długość pozostaje niezmieniona, co prowadzi do wzrostu rezystancji czujnika wraz z upływem czasu ekspozycji. Obserwowanie zmian rezystancji w czasie pozwala na oszacowanie szybkości korozji. Czujnik metalowy najczęściej wykonuje się w formie pętli z drutu lub cienkościennej rurki.

Rezystancja korodującej próbki (elementu pomiarowego czujnika) może być opisana za pomocą wzoru:

Korozymetria kuponowa

Monitorowanie szybkości korozji metodą korozymetrii kuponowej polega na umieszczeniu odpowiednich próbek metalowych (kuponów) w środowisku korozyjnym, a następnie okresowym ważeniu ich w celu pomiaru utraty masy. Na podstawie dokładnej wartości utraty metalu, powierzchni próbki oraz czasu ekspozycji, możliwe jest określenie szybkości korozji w jednostkach wagowych w mm/rok. Jeśli kupon jest elektrycznie połączony z konstrukcją chronioną katodowo, można w ten sposób ocenić skuteczność ochrony. Ważne jest, aby kupony były wykonane z tego samego materiału, co konstrukcja, do której zostały przymocowane. Dzięki tej metodzie można również zbadać rodzaj zaatakowania korozyjnego, na przykład czy jest to korozja wżerowa, równomierna, szczelinowa.

Metoda polaryzacji liniowej LPR

Metoda ta opiera się na elektrochemicznych pomiarach oporu polaryzacyjnego z wykorzystaniem prądu stałego, a następnie na obliczeniu wartości prądu korozyjnego. Umożliwia określenie chwilowej szybkości korozji materiału w momencie pomiaru, na podstawie zmierzonego prądu korozyjnego. Wartości te można uzyskać zazwyczaj w ciągu kilku minut od rozpoczęcia próby. Jest to zatem metoda szybka, niewymagająca przeprowadzania skomplikowanych i czasochłonnych pomiarów. Urządzenie wykorzystywane w tej metodzie wyposażone jest w czujniki trójelektrodowe, składające się z elektrody badanej, elektrody odniesienia oraz elektrody pomocniczej. Metoda ta znajduje zastosowanie w środowiskach elektrolitycznych, gdzie zachodzi wymiana ładunku na granicy faz metal/elektrolit.

Zastosowania technik monitorowania korozji:

• Przemysł naftowy i gazowy – Monitorowanie korozji w rurociągach, zbiornikach, platformach wiertniczych oraz urządzeniach przetwarzających ropę naftową i gaz, które są narażone na agresywne środowiska, takie jak woda morska czy substancje chemiczne.
• Przemysł chemiczny – Ocena korozji w reaktorach, zbiornikach, wymiennikach ciepła, rurach i innych urządzeniach wykorzystywanych do przetwarzania substancji chemicznych, które mogą powodować intensywną korozję materiałów.
• Przemysł energetyczny – Monitorowanie korozji w kotłach, turbinach, systemach chłodzenia i innych urządzeniach w elektrowniach, które są narażone na wysokie temperatury i wilgoć, a także na agresywne media robocze.
• Przemysł stoczniowy – Ocena korozji w statkach, platformach wiertniczych, instalacjach offshore oraz innych konstrukcjach morskich, które są narażone na działanie wody morskiej, soli i zmienne warunki atmosferyczne.
• Przemysł spożywczy i farmaceutyczny – Monitorowanie korozji w systemach transportu i przechowywania żywności, napojów, leków oraz innych substancji, w których zastosowanie mają materiały narażone na działanie agresywnych środków chemicznych i wilgoci.
• Przemysł metalurgiczny – Ocena korozji w urządzeniach przemysłowych, takich jak piece hutnicze, piece obróbcze, urządzenia chłodzące, a także w systemach transportu metali, które są narażone na korozję w wyniku kontaktu z wysokimi temperaturami i chemikaliami.
• Przemysł motoryzacyjny – Monitorowanie korozji w częściach samochodowych, szczególnie w elementach narażonych na działanie wilgoci, soli drogowej i innych czynników korozyjnych, np. w układach wydechowych.
• Infrastruktura budowlana – Kontrola korozji w konstrukcjach stalowych, mostach, wiaduktach, rurach wodociągowych, kanalizacyjnych i innych elementach infrastruktury, które są narażone na działanie wilgoci, zmiennych temperatur oraz czynników atmosferycznych.

Najczęściej zadawane pytania

Jak często należy prowadzić pomiary szybkości korozji?

Częstotliwość pomiarów zależy od agresywności środowiska i krytyczności instalacji. Dla obiektów wysokiego ryzyka zaleca się monitoring ciągły.

Jakie czynniki najbardziej przyspieszają korozję?

Temperatura, wilgotność oraz obecność chlorków są najważniejszymi czynnikami przyspieszającymi procesy korozyjne.