Galvanisk korrosion af aluminium kræver, at tre betingelser er opfyldt samtidigt: to forskellige metaller, en elektrisk forbindelse mellem dem og en elektrolyt, der forbinder dem begge. Fjerner man blot én af disse, standses processen fuldstændigt. Det er faktisk alt, hvad der er i det, og det er grunden til, at problemet snarere er et detaljeproblem end et materialeproblem.
Det er også derfor, at galvanisk korrosion er den hurtigste korrosionsmekanisme, som en konstruktion kan blive udsat for. Det tager år, før hulkorrosion får betydning. Et ugunstigt galvanisk par i saltvand kan ødelægge et fastgørelseselement på blot én sæson.
Hvilke kontakter skaber egentlig problemer?
Metaller indgår i en rangorden, og jo længere fra hinanden to metaller ligger i denne rækkefølge, desto stærkere er den drivende kraft mellem dem. Aluminium ligger tæt på den aktive ende, hvilket betyder, at det næsten altid er det metal, der forbruges.
| I kontakt med | Indvirkning på aluminium |
|---|---|
| Kobber og messing | Alvorlig |
| Kulstof eller grafit | Alvorlig |
| Rustfrit stål | Væsentlig |
| Kulstofstål | Moderat |
| Galvaniseret stål | Beskyttende, så længe zinket holder |
| Zink | Beskyttende |
Kobber er det materiale, man skal betragte som det afgørende. Ikke alene medfører direkte kontakt en hurtig korrosion, men vand, der løber fra en kobberoverflade ned på aluminium, medfører opløste kobberioner, som udfældes og danner tusindvis af små korrosionspletter på en overflade, der aldrig har været i berøring med noget. Afløbsvejene er derfor lige så vigtige som den fysiske kontakt.
Galvaniseret stål opfører sig omvendt, og det er værd at forstå ordentligt. Zink er mere aktivt end aluminium, så det ofrer sig selv og yder beskyttelse. Denne beskyttelse varer præcis så længe, som zinket holder, og når belægningen er opbrugt, bliver det underliggende stål en katode, og forholdet vendes.
Arealforholdet bestemmer, hvor hurtigt det sker
Det absolut mest nyttige princip inden for dette emne er, at korrosionshastigheden afhænger af forholdet mellem katodearealet og anodearealet. Når en stor ædelmetaloverflade grænser op til en lille aktiv overflade, koncentreres al strømmen i det lille område, og overfladen forsvinder hurtigt. Når en lille ædelmetaloverflade grænser op til en stor aktiv overflade, fordeles den samme strøm tyndt, og effekten kan være ubetydelig.
I praksis giver dette en regel, der afgør valget af fastgørelseselementer. En rustfri bolt gennem en aluminiumsplade udgør en lille katode mod en stor anode og fungerer som regel uden problemer. En aluminiumsbolt gennem en rustfri plade udgør det samme par, men med omvendte arealer, og den svigter. Metallerne er identiske i begge tilfælde; det er kun geometrien, der er ændret.
Påfør belægningen på det andet metal, ikke på aluminiumet
Man har en naturlig tendens til at male det metal, man forsøger at beskytte. Når det gælder et galvanisk par, er dette helt forkert, og det er værd at vide hvorfor. En belægning på aluminiummet vil med tiden udvikle et lille hul, og ved dette hul vil et meget lille aktivt område stå over for den fulde ædle overflade, hvilket er det værst mulige forhold. Resultatet er en dyb, hurtig gennemtrængning i stedet for et langsomt, generelt tab.
Ved i stedet at belægge ædelmetallet reduceres katodearealet, hvilket mindsker drivstrømmen. Et lille hul i denne belægning blotter en lille katode over for en stor anode, hvilket er den ufarlige retning. Hvor kun den ene overflade kan behandles, skal man behandle den mere ædle, og hvor begge kan behandles, skal man behandle dem begge.
Ikke-metaller, der opfører sig som metaller
Tre almindelige byggematerialer forårsager problemer, der ligner galvaniske korrosionsproblemer og til dels også er det.
Beton. Frisk beton er stærkt alkalisk, og aluminium angribes direkte af alkalier, helt uafhængigt af eventuelle galvaniske effekter. Indstøbt armering tilføjer en yderligere mekanisme ved at fungere som katode. Aluminium, der er støbt ind i eller ligger direkte på beton, kræver en barriere, og dette krav gælder i lige så høj grad for underlagsmørtel og fugemasse som for den bærende beton.
Behandlet træ. Moderne træbeskyttelsesmidler er hovedsageligt kobberbaserede, og kobberforbindelserne i træet kan reagere med aluminium i nærvær af fugt. Terrassetræ, bjælker og mellemstykker af træ, der er behandlet med træbeskyttelsesmidler, skal derfor holdes adskilt fra aluminiumsdele – et detalje, der kan give problemer selv i ellers omhyggeligt udførte projekter.
Kulfiberkompositter. Kulstof er stærkt katodisk i forhold til aluminium, og en kompositplade, der er boltet direkte fast på en aluminiumsramme i et fugtigt miljø, opfører sig som en grafitelektrode. Isolering er et krav og ikke blot en anbefaling.
Hvordan isolation egentlig ser ud
At afbryde den elektriske forbindelse er den mest pålidelige metode. Isolerende bøsninger gennem bolthuller og isolerende skiver under bolthoveder og møtrikker forhindrer, at fastgørelseselementet kommer i kontakt med aluminiummet, og en pakning eller isoleringstape holder de berørende overflader adskilt. Detaljerne skal være fuldstændige: én metal-til-metal-kontakt hvor som helst i samlingen genopretter strømkredsen, og resten af isoleringen har ingen virkning.
At afbryde elektrolytvejen er den anden metode, og den er ofte nemmere. Vand, der løber væk, efterlader ingen bro, så afvanding, drypbeskyttelse og undgåelse af vandholdende vandrette overflader virker virkelig. Det er lige så effektivt at tætne en samling, så vandet ikke kan trænge ind, forudsat at tætningen er sammenhængende, fordi en delvist tætnet samling holder på fugten i stedet for at holde den ude og skaber en sprække.
Hvis ingen af delene er muligt, omdirigerer offeranoder korrosionsangrebet til en komponent, der er beregnet til at blive opbrugt. De er en vedligeholdelsesdel med et fast udskiftningsinterval og bør derfor være beskrevet i drifts- og vedligeholdelsesvejledningen i stedet for blot at blive monteret og glemt.
Hvad der skal fremgå af specifikationen
Angiv fastgørelsesmaterialet, og kræv, at arealforholdet er gunstigt. Kræv en isoleringsdetalje ved alle grænseflader mellem aluminium og et andet metal, som skal vises på en tegning frem for blot at blive beskrevet. Angiv, at aluminium ikke må ligge direkte på beton eller på træ, der er behandlet med træbeskyttelsesmiddel, uden en barriere. Kræv dræning ved alle vandrette grænseflader. Hvor der anvendes anoder, skal deres placering og udskiftningsinterval dokumenteres.
Fem krav, som tilsammen forhindrer den mekanisme, der forårsager størst skade på kortest tid, i at virke. De gælder også for udstyr, der monteres efterfølgende, og derfor hører de hjemme både i betjeningsvejledningen og i udbudsmaterialet.
Inden detaljerne tegnes
Galvanisk korrosion er ikke en egenskab ved aluminium, man blot må finde sig i. Det er en følge af, at tre betingelser er opfyldt samtidigt, og hver enkelt af disse kontrolleres på tegningen. Konstruktioner, der rammes af dette problem, gør det næsten aldrig på grund af den oprindelige konstruktionshensigt; det sker, fordi der på byggepladsen er monteret et beslag med det fastgørelsesmiddel, der lige var til rådighed.
Tilslutningsdetaljerne for alle de konstruktioner, vi leverer, er tegnet og ikke overladt til montøren, og certificerings- og konstruktionsdokumentation, som er i DR VERSLAS’ besiddelse omfatter isoleringsforanstaltningerne, så de kan kontrolleres og gentages, hvis der senere tilføjes noget.