Yksityiskohtaisesti suunniteltu alumiiniponttoni suolavedessä on useita vuosikymmeniä kestävä omaisuus, ja se, mikä lopulta vie sen mennessään, ei ole lähes koskaan sitä hidasta ja tasaisaa rappeutumista, jota ihmiset kuvittelevat ajatellessaan korroosiota. Tällaiset rakenteet pettävät paikallisesti, muutamassa ennustettavissa olevassa kohdassa, ja jokainen näistä kohdista määritetään piirustuksessa, ei meren vaikutuksesta.
Tämä on hyödyllinen vastaus asiakkaalle, joka vertailee tarjouksia. Kysymällä, kuinka kauan metalli kestää, saa markkinointiluvun. Kysymällä, miten kiinnikkeet on eristetty ja mihin vesi valuu, saa vastauksen, joka todella ennustaa käyttöikää.
Miksi alumiini ylipäätään kestää meressä?
Alumiini on reaktiivinen metalli, joka suojaa itseään. Ilmalle altistuessaan se muodostaa ohuen, tiiviisti sitoutuneen oksidikalvon, ja tämä kalvo muodostuu uudelleen lähes välittömästi kaikkialla, missä siihen tulee naarmu. Meriympäristössä juuri tämä passiivikerros toimii metallin ja veden välisenä suojana, ja sen käyttäytyminen, ei niinkään seoksen yleiset ominaisuudet, selittää suurimman osan siitä, mitä tapahtuu kolmenkymmenen vuoden aikana.
Kalvolla on tiettyjä ominaisuuksia. Se tarvitsee happea uudistumiseen, se on stabiili laajalla mutta ei rajattomalla vesikemian alueella, ja kloridit voivat hajottaa sitä paikallisesti. Jokainen alla luetelluista tavallisista vaurioista johtuu siitä, että kalvo ei pysty toimimaan tarkoitetulla tavalla yhdellä pienellä alueella, kun taas rakenteen muu osa toimii edelleen normaalisti.
Mitkä metalliseokset kuuluvat veteen
Rakennusalumiini ei ole yksi ainoa materiaali, ja merenkulkukäyttöön tarkoitetut laadut muodostavat oman ryhmänsä. Magnesiumilla seostettu 5xxx-sarja on perinteinen valinta meriveteen joutuville levyille: 5083-laatu sisältää noin 4,5 prosenttia magnesiumia ja tarjoaa suurimman lujuuden lämpökäsittelemättömistä merenkulkukäyttöön tarkoitetuista laaduista, kun taas 5086-laatu sijoittuu samalle tasolle. Molemmat säilyttävät lujuutensa hyvin hitsauksen jälkeen, mikä on tärkeää, koska kelluke on hitsattu paineenkestävä rakenne.
Magnesiumilla ja piillä seostettu 6xxx-sarja on lämpökäsiteltävä ja sopii hyvin suulakepuristukseen, minkä vuoksi se on luonnollinen valinta runkoihin, palkkeihin ja kansiosioihin. Tyypillinen ponttoni onkin siten sekarakenteinen: 5xxx-levyä kohdissa, joissa metalli on kostealle alttiina, ja 6xxx-profiileja rakenteellisissa kohdissa. Spesifikaatio, jossa koko yksikölle mainitaan yksi seos, on yleensä laadittu luettelon perusteella.
Mitä oikeastaan menee pieleen
Lähes koko ilmiö johtuu neljästä mekanismista, jotka ovat kaikki paikallisia.
Pitting. Kloridit rikkovat oksidikalvon yksittäisissä kohdissa, ja syöpyminen etenee metallin sisään, kun taas ympäröivä pinta pysyy kiiltävänä. Pistekorroosio on ulkonäöllisesti huolestuttavaa ja rakenteellisesti hitaasti etenevää, mutta juuri tämä mekanismi aiheuttaa lopulta kellukkeen seinämän läpäisyn. 5083-teräksestä tehdyissä altistumistutkimuksissa havaittiin, että syvimmät pistekorroosiot esiintyivät ilmakehän vaikutusalueella eikä vuorovesialueella, mikä on vastoin useimpien ihmisten intuitiota ja hyvä syy olla pitämättä vesiviivan yläpuolella olevia osia helpoina.
Rako-korroosio. Aina kun kaksi pintaa ovat lähellä toisiaan mutta eivät tiiviisti kiinni toisissaan, vesi pääsee sisään, happea ei pääse täydentymään eikä kalvo voi muodostua uudelleen. Päällekkäiset liitokset, aluslevyt, pulttiliitosten alapuoli ja kiinnikkeen takana oleva rako ovat tyypillisiä paikkoja. Kyseessä on pikemminkin suunnitteluvirhe kuin materiaalivika, ja se on luettelossa se tekijä, jota on helpointa välttää.
Galvaaninen kosketus. Kun alumiini liitetään suoraan ruostumattomaan teräkseen tai galvanoituihin osiin elektrolyyttiliuoksessa, alumiinista tulee uhrautuvainen osapuoli. Tämä tapahtuu liitoskappaleissa, kiinnikkeissä, saranoissa ja rantaliitoksessa, ja prosessi etenee riittävän nopeasti, jotta sillä on merkitystä jo yhden kauden aikana, jos kosketuspinta-ala on epäsuotuisa.
Eroosio. Vastus seisovassa vedessä on erittäin hyvä, ja se pienenee veden virtausnopeuden kasvaessa. Useimmilla laiturilla tällä ei ole merkitystä; potkurin virtauksen vieressä tai nopeassa virtauksessa tilanne on kuitenkin toinen, ja tästä kannattaa ilmoittaa suunnittelijalle sen sijaan, että oletettaisiin yleisen tapauksen pätevän.
Vastauksen ratkaisevat yksityiskohdat
Erota toisistaan erilaiset metallit sähköä johtamattomilla holkeilla ja aluslevyillä aina, kun kiinnike läpäisee materiaalia, ja valitse kiinnikkeiden materiaalit harkitusti sen sijaan, että valitsisit hyllyltä sattumanvaraisesti. Vältä rakenteellisia rakoja käyttämällä jatkuvaa hitsausta katkonaisen sijaan ja tiivistämällä liitokset, joita ei voida poistaa. Varmista, että vesi valuu pois kaikilta pinnoilta, sillä seisova vesi on edellä mainittujen neljän mekanismin suosima olosuhde, ja osaan jäänyt seisova makea vesi rasittaa alumiinia enemmän kuin sen ulkopuolella virtaava merivesi.
Jos eristäminen on todellakin mahdotonta, uhrianodit ottavat kuormituksen vastaan, ja ne ovat kulutusosia, jotka on sisällytettävä huoltosuunnitelmaan – eivätkä ne ole sellaisia osia, jotka asennetaan kerran ja unohdetaan. Nämä päätökset kuuluvat suunnittelukatselmukseen yhdessä seuraavien kanssa: vapaalaidan ja kelluvuuden arvot, joiden perusteella kellukkeet mitoitetaan, koska ne selvitetään samanaikaisesti ja samojen arvonta-arvosten perusteella.
Mistä huolto oikeastaan koostuu
Hyvin vähän, mikä onkin tarkoitus, mutta ei lainkaan. Makeavesipesu poistaa kloridikerrostumat, jotka aiheuttavat pistekorroosiota vesilinjan yläpuolella. Vuosittainen silmämääräinen tarkastus kattaa kiinnikkeet, eristysratkaisut ja anodien kulumisen, ja sukeltajan tai nosturin avulla suoritettava uimureiden tarkastus pidemmillä väliajoilla varmistaa, ettei mikään ole osunut niihin. Työ kestää tunteja eikä päiviä, ja se on ratkaiseva ero rakenteen välillä, joka saavuttaa suunnitellun käyttöikänsä, ja sellaisen, jonka kellukkeet on vaihdettava jo viidentoista vuoden kuluttua.
Mikään tästä ei koske nimenomaan alumiinia. Kannattaa verrata, mitä vastaava ohjelma maksaa teräsrakenteessa samassa vesistössä, jossa pinnoitusjärjestelmä – eikä metalli – määrää huoltovälin ja jossa uudelleenmaalaus lopulta vaikuttaa ratkaisevasti koko elinkaaren kustannuksiin.
Mitä tarjouspyynnössä on vaadittava
Kysy kunkin pääkomponentin metalliseosta ja karkaisua sen sijaan, että tyydyttaisit rakenteen yhteen ainoaan laatuun. Kysy, mitä kiinnitysmateriaalia käytetään ja miten eristys on toteutettu jokaisessa alumiinin ja muun metallin välisessä liitoskohdassa. Kysy, onko anodeja asennettu, missä ne sijaitsevat ja millä arvioidulla vaihtovälillä ne on tarkoitus vaihtaa. Pyydä, että vedenpoistojärjestelyt esitetään yleissuunnitelmassa.
Nämä neljä kysymystä vievät yhden kappaleen verran tilaa, ja niiden avulla voidaan erottaa toisistaan toimittajat, jotka ovat rakentaneet merivesikäyttöön tarkoitettuja aluksia, ja toimittajat, jotka ovat rakentaneet vain kannen. Niihin voidaan vastata jo tarjouskilpailuvaiheessa, mikä tarkoittaa, että vertailu tehdään ennen sopimuksen myöntämistä eikä vasta ensimmäisessä tarkastuksessa.
Ennen kuin rakenne tilataan
Käyttöikä merivedessä on suunnittelun tulos, ei ostoslistan ominaisuus. Metalli kestää kolmekymmentä vuotta ja jopa kauemmin; se, pääseekö se siihen asti, riippuu siitä, onko piirustuksissa huolehdittu veden virtauksesta, pidetty erilaiset metallit erillään toisistaan ja estetty kloridien kertyminen mihinkään.
Meidän alumiiniset kelluvat rakenteet on laadittu näitä neljää mekanismia silmällä pitäen, ja niihin liitetään huolto-ohjelma, jossa luetellaan tarkastukset ja niiden väliajat, jotta asiakas tietää, mihin käyttöikään oletukset perustuvat, sen sijaan että hänelle kerrotaan vain luku.