Alumiinin galvaaninen korroosio edellyttää kolmen tekijän samanaikaista esiintymistä: kahta erilaista metallia, niiden välistä sähköistä yhteyttä sekä näitä kahta yhdistävää elektrolyyttiä. Jos jokin näistä tekijöistä poistetaan, prosessi pysähtyy kokonaan. Siinä on oikeastaan koko asia, ja siksi kyseessä on pikemminkin yksityiskohtiin liittyvä ongelma kuin materiaaliin liittyvä ongelma.
Tämä on myös syy siihen, miksi galvaaninen korroosio on nopein korroosiomekanismi, johon rakenne todennäköisesti joutuu alttiiksi. Pistekorroosion vaikutukset alkavat näkyä vasta vuosien kuluttua. Suolavedessä esiintyvä epäsuotuisa galvaaninen pari voi tuhota kiinnikkeen jo yhden kasvukauden aikana.
Mitkä yhteystiedot aiheuttavat oikeasti ongelmia
Metallit sijoittuvat aktiivisuusjärjestykseen, ja mitä kauempana kaksi metallia toisistaan on tässä järjestyksessä, sitä voimakkaampi on niiden välinen vuorovaikutus. Alumiini sijaitsee aktiivisuuden päässä, mikä tarkoittaa, että se on lähes aina se metalli, joka kuluu.
| Yhteydessä | Vaikutus alumiiniin |
|---|---|
| Kupari ja messinki | Vakava |
| Hiili tai grafiitti | Vakava |
| Ruostumaton teräs | Merkittävä |
| Hiiliteräs | Kohtalainen |
| Sinkitty teräs | Suojaa niin kauan kuin sinkki kestää |
| Sinkki | Suojaava |
Kuparia on pidettävä ehdottomana tekijänä. Suora kosketus ei ainoastaan aiheuta nopeaa korroosiota, vaan kuparipinnalta alumiinille valunut vesi kuljettaa mukanaan liuenneita kupari-ioneja, jotka saostuvat ja muodostavat tuhansia pieniä paria pinnalle, joka ei ole koskaan koskettanut mitään. Veden valumareitit ovat siis yhtä tärkeitä kuin fyysinen kosketus.
Sinkitty teräs toimii päinvastoin, ja sen toimintaa kannattaa ymmärtää kunnolla. Sinkki on aktiivisempaa kuin alumiini, joten se uhraa itsensä suojellakseen terästä. Suojaus kestää täsmälleen niin kauan kuin sinkki kestää, ja kun pinnoite on kulunut loppuun, alla oleva teräs muuttuu katodiksi ja suhde kääntyy päinvastaiseksi.
Pinta-alasuhde määrää, kuinka nopeasti se tapahtuu
Tämän aiheen hyödyllisin oivallus on se, että syöpymisnopeus riippuu katodin ja anodin pinta-alojen suhteesta. Suuri jalometallipinta, joka on yhteydessä pieneen aktiivipintaan, keskittää kaiken virran tuolle pienelle alueelle, jolloin se katoaa nopeasti. Pieni jalometallipinta, joka on yhteydessä suureen aktiivipintaan, jakaa saman virran ohueksi kerrokseksi, jolloin vaikutus voi olla merkityksetön.
Käytännössä tästä seuraa sääntö, jonka perusteella kiinnikkeet valitaan. Ruostumattomasta teräksestä valmistettu pultti, joka on kiinnitetty alumiinilevyyn, muodostaa pienen katodin suhteessa suureen anodiin, ja ratkaisu toimii yleensä. Alumiininen pultti, joka on kiinnitetty ruostumattomasta teräksestä valmistettuun levyyn, on sama yhdistelmä, mutta pinta-alat ovat päinvastaiset, ja se pettää. Metallit ovat molemmissa tapauksissa identtisiä; ainoastaan geometria on muuttunut.
Maalaa toinen metalli, älä alumiinia
Luonnollinen vaisto on maalata se metalli, jota yritetään suojata. Galvaanisen parin tapauksessa tämä on täysin väärä tapa toimia, ja on syytä tietää, miksi. Alumiinin pinnoitteeseen muodostuu lopulta pieni reikä, ja tuon reiän kohdalla hyvin pieni aktiivinen pinta-ala on vastakkain koko jalometallipinnan kanssa, mikä on pahin mahdollinen suhde. Tuloksena on syvä ja nopea läpäisy hitaan yleisen kulumisen sijaan.
Jalometallin pinnoittaminen puolestaan pienentää katodipinta-alaa, mikä puolestaan vähentää virtaa. Pinnoitteessa oleva pieni reikä paljastaa pienen katodin suhteessa suureen anodiin, mikä on vaaraton tilanne. Jos vain toista pintaa voidaan käsitellä, käsittele jalompi pinta, ja jos molempia voidaan käsitellä, käsittele molemmat.
Metallien tavoin käyttäytyvät ei-metallit
Kolme yleistä rakennusmateriaalia aiheuttaa ongelmia, jotka näyttävät galvaanisilta ja ovat osittain sitäkin.
Betoni. Tuore betoni on voimakkaasti emäksistä, ja emäkset syövyttävät alumiinia suoraan, täysin erillään mahdollisista galvaanisista vaikutuksista. Betoniin upotettu raudoitus tuo mukaan toisen vaikutusmekanismin toimimalla katodina. Betoniin valettu tai suoraan betonia vasten oleva alumiini tarvitsee suojakerroksen, ja tämä vaatimus koskee yhtä lailla aluslaastia ja injektointilaastia kuin itse rakennusbetonia.
Käsitelty puu. Nykyaikaiset puunsuojauskäsittelyt perustuvat suurelta osin kupariin, ja puun sisältämät kupariyhdisteet voivat kosteuden vaikutuksesta reagoida alumiinin kanssa. Siksi puunsuojakäsitellystä puusta valmistetut terassilaudat, kannatinpalkit ja täytepalat on pidettävä erillään alumiiniosista – tämä on yksityiskohta, joka aiheuttaa ongelmia jopa muuten huolellisesti suunnitelluissa projekteissa.
Hiilikuituyhdisteet. Hiili on alumiinia huomattavasti katodisempi, ja märässä ympäristössä suoraan alumiinikehykseen ruuvattu komposiittilevy käyttäytyy kuin grafiittielektrodi. Eristys on välttämätöntä, ei pelkästään suositeltavaa.
Miltä eristäytyminen todellisuudessa näyttää
Sähköisen virtaketjun katkaiseminen on luotettavin tapa. Pulttireikien läpi kulkevat eristysholkit sekä pulttien päiden ja muttereiden alla olevat eristysaluslevyt estävät kiinnikettä koskettamasta alumiinia, ja tiiviste tai eristysnauha pitää kosketuspinnat erillään toisistaan. Yksityiskohdat on hoidettava huolellisesti: yksikin metalli-metalli-kosketus missä tahansa liitoksessa palauttaa virtapiirin, jolloin muu eristys menettää merkityksensä.
Elektrolyyttireitin katkaiseminen on toinen keino, ja se on usein helpompi. Vesi valuu pois jättämättä siltaa, joten vedenpoisto, tippumissuojat ja veden keräämistä estävät vaakapinnat ovat tehokkaita keinoja. Liitoksen tiivistäminen niin, ettei vesi pääse sisään, on yhtä toimiva ratkaisu, kunhan tiiviste on yhtenäinen, sillä osittain tiivistetty liitos ei sulje kosteutta pois, vaan vangitsee sen ja luo raon.
Jos kumpikaan vaihtoehto ei ole mahdollinen, uhrautuva anodit siirtävät korroosion vaikutuksen komponenttiin, joka on suunniteltu kulumaan. Ne ovat huoltokohteita, joilla on määrätyt vaihtovälit, ja ne on mainittava käyttö- ja huolto-oppaassa sen sijaan, että ne asennettaisiin ja unohdettaisiin.
Mitä vaatimuksia erittelyssä tulisi esittää
Määritä kiinnittimen materiaali ja vaadi, että pinta-alasuhde on suotuisa. Vaadi eristysratkaisu jokaisessa alumiinin ja toisen metallin välisessä liitoskohdassa; tämä on esitettävä piirustuksessa eikä pelkästään kuvailtuna. Ilmoita, että alumiini ei saa olla suoraan kosketuksissa betonin tai suoja-aineella käsitellyn puun kanssa ilman eristyskerrosta. Vaadi vedenpoistoa jokaisessa vaakasuorassa liitoskohdassa. Jos käytetään anodeja, vaadi, että niiden sijainnit ja vaihtovälit dokumentoidaan.
Viisi vaatimusta, jotka yhdessä estävät sen mekanismin toiminnan, joka aiheuttaa eniten vahinkoa lyhyessä ajassa. Ne koskevat myös myöhemmin asennettuja varusteita, minkä vuoksi ne on sisällytettävä sekä käyttöohjeeseen että tarjouspyyntöön.
Ennen kuin yksityiskohdat on piirretty
Galvaaninen korroosio ei ole alumiinin ominaisuus, johon on vain sopeuduttava. Se on seurausta kolmen tekijän samanaikaisesta esiintymisestä, ja jokainen niistä määritellään piirustuksissa. Rakenteet, joissa tätä ilmiötä esiintyy, eivät lähes koskaan kärsi siitä suunnittelun vuoksi, vaan siksi, että rakennustyömaalla on asennettu liitoskappale käyttäen juuri sitä kiinnikettä, joka sattui olemaan pakettiautossa.
Jokaisen toimittamamme rakenteen liitäntäyksityiskohdat on piirretty valmiiksi, eikä niiden suunnittelua ole jätetty asentajan tehtäväksi, ja DR VERSLASin hallussa olevat sertifiointi- ja suunnitteludokumentit sisältää eristysjärjestelyt, jotta ne voidaan tarkistaa ja toteuttaa uudelleen, jos myöhemmin lisätään jotain.