Galvanisk korrosjon av aluminium forutsetter at tre forhold er oppfylt samtidig: to forskjellige metaller, en elektrisk forbindelse mellom dem og en elektrolytt som forbinder dem. Fjerner man ett av disse, stopper prosessen fullstendig. Det er egentlig alt det handler om, og det er grunnen til at dette er et detaljproblem snarere enn et materialproblem.
Det er også grunnen til at galvanisk korrosjon er den raskeste korrosjonsmekanismen en konstruksjon kan bli utsatt for. Det tar flere år før gropkorrosjon blir et problem. Et ugunstig galvanisk par i saltvann kan ødelegge et festemiddel i løpet av én sesong.
Hvilke kontakter skaper egentlig problemer?
Metaller inngår i en «adelsrekkefølge», og jo lenger fra hverandre to av dem befinner seg i denne rekkefølgen, desto sterkere er drivkraften mellom dem. Aluminium ligger nær den aktive enden, noe som betyr at det nesten alltid er dette metallet som blir forbrukt.
| I kontakt med | Virkning på aluminium |
|---|---|
| Kobber og messing | Alvorlig |
| Karbon eller grafitt | Alvorlig |
| Rustfritt stål | Betydelig |
| Karbonstål | Moderat |
| Galvanisert stål | Beskyttende så lenge sinken varer |
| Sink | Beskyttende |
Kobber er det materialet man må betrakte som det avgjørende. Ikke bare fører direkte kontakt til rask korrosjon, men vann som renner fra en kobberoverflate ned på aluminium fører med seg oppløste kobberioner som avsettes og danner tusenvis av små par på en overflate som aldri har vært i berøring med noe. Avrenningsveiene er derfor like viktige som den fysiske kontakten.
Galvanisert stål oppfører seg på motsatt måte, og det er verdt å forstå dette grundig. Sink er mer aktivt enn aluminium, så det ofrer seg selv for å beskytte. Denne beskyttelsen varer akkurat så lenge som sinket gjør, og når belegget er oppbrukt, blir det underliggende stålet en katode, og forholdet snus på hodet.
Arealforholdet avgjør hvor raskt det skjer
Det aller viktigste prinsippet innen dette fagområdet er at korrosjonshastigheten avhenger av forholdet mellom katodearealet og anodearealet. Når en stor edelmetalloverflate grenser mot en liten aktiv overflate, konsentreres all strømmen til det lille området, og overflaten forsvinner raskt. Når en liten edelmetalloverflate grenser mot en stor aktiv overflate, fordeles den samme strømmen jevnt over et større område, og effekten kan være ubetydelig.
I praksis gir dette en regel som avgjør valg av festemidler. En rustfri bolt gjennom en aluminiumsplate utgjør en liten katode mot en stor anode, og dette fungerer vanligvis. En aluminiumsbolt gjennom en rustfri plate utgjør det samme paret, men med omvendte arealer, og dette fører til svikt. Metallene er identiske i begge tilfeller; det er kun geometrien som har endret seg.
Påfør belegget på det andre metallet, ikke på aluminiumet
Instinktet er å male metallet man prøver å beskytte. Når det gjelder et galvanisk par, er dette helt feil, og det er verdt å vite hvorfor. Et belegg på aluminiumet vil etter hvert utvikle et nålehull, og ved dette nålehullet vender et svært lite aktivt område mot hele den edle overflaten, noe som er det verst tenkelige forholdet. Resultatet blir en dyp, rask gjennomtrengning i stedet for et langsomt, generelt tap.
Ved å belegge edelmetallet reduseres derimot katodearealet, noe som fører til lavere drivstrøm. Et lite hull i dette belegget eksponerer en bitteliten katode mot en stor anode, noe som er den ufarlige retningen. Der det kun er mulig å behandle én overflate, bør man behandle den edlere av dem, og der begge kan behandles, bør man behandle begge.
Ikke-metaller som oppfører seg som metaller
Tre vanlige byggematerialer forårsaker problemer som ser ut som galvaniske korrosjonsskader og delvis også er det.
Betong. Fersk betong er sterkt alkalisk, og aluminium angripes direkte av alkalier, helt uavhengig av eventuelle galvaniske effekter. Innstøpt armering bidrar med en ytterligere mekanisme ved å fungere som en katode. Aluminium som er støpt inn i eller ligger direkte an mot betong, trenger en barriere, og dette kravet gjelder like mye for underlagsmørtel og injeksjonsmørtel som for konstruksjonsbetongen.
Behandlet treverk. Moderne trebeskyttelsesmidler er i stor grad kobberbaserte, og kobberforbindelsene i treverket kan reagere med aluminium når det er fuktighet til stede. Terrassebord, bjelker og mellomstykker av trebeskyttet treverk må derfor holdes adskilt fra aluminiumskomponenter – en detalj som ofte overses selv i ellers nøye planlagte prosjekter.
Karbonfiberkompositter. Karbon er sterkt katodisk i forhold til aluminium, og et komposittpanel som er boltet direkte fast til en aluminiumsramme i et fuktig miljø, oppfører seg som en grafittelektrode. Isolering er et krav, ikke bare en anbefaling.
Hvordan isolasjon egentlig ser ut
Å bryte den elektriske strømveien er den mest pålitelige metoden. Isolerende gjennomføringer gjennom bolthull og isolerende skiver under boltehoder og muttere hindrer festemidlet i å komme i kontakt med aluminiumet, og en pakning eller isolasjonstape holder de berørende overflatene adskilt. Detaljene må være fullstendige: én metall-mot-metall-kontakt hvor som helst i skjøten gjenoppretter strømkretsen, og resten av isolasjonen har ingen effekt.
Å bryte elektrolyttbanen er den andre metoden, og den er ofte enklere. Vann som renner bort etterlater ingen bro, så drenering, dryppdetaljer og å unngå horisontale flater som holder på vann, virker virkelig. Å tette en skjøt slik at vann ikke kan trenge inn, er like effektivt, forutsatt at tetningen er sammenhengende, fordi en delvis tett skjøt fanger opp fuktighet i stedet for å holde den ute og skaper en spalte.
Der ingen av delene er mulig, leder offeranoder korrosjonen over til en komponent som er konstruert for å bli slitt ned. De er en vedlikeholdsdel med et fast utskiftningsintervall, og de hører hjemme i drifts- og vedlikeholdshåndboken – de skal ikke bare monteres og deretter glemmes.
Hva som skal kreves i spesifikasjonen
Angi materialet til festemidlet og still krav om at arealforholdet skal være gunstig. Krev en isolasjonsdetalj ved hvert grensesnitt mellom aluminium og et annet metall, vist på en tegning i stedet for beskrevet. Angi at aluminium ikke skal ligge direkte på betong eller på treverk behandlet med konserveringsmiddel uten en barriere. Krev drenering ved hvert horisontalt grensesnitt. Der det brukes anoder, krev at deres plassering og utskiftningsintervall dokumenteres.
Fem krav som til sammen hindrer den mekanismen som forårsaker mest skade på kortest tid. De gjelder også for utstyr som monteres i etterkant, og derfor hører de hjemme både i bruksanvisningen og i anbudet.
Før detaljene tegnes
Galvanisk korrosjon er ikke en egenskap ved aluminium som man må finne seg i. Det er en følge av at tre forhold inntreffer samtidig, og hvert av disse forholdene er regulert i tegningene. Konstruksjoner som rammes av dette, gjør det nesten aldri på grunn av den opprinnelige konstruksjonsintensjonen; det skjer fordi det ble montert en beslagdel på byggeplassen med det festematerialet som tilfeldigvis lå i varebilen.
Detaljene for tilkoblingene til alle konstruksjonene vi leverer, er tegnet i stedet for å overlates til montøren, og sertifiserings- og prosjekteringsdokumentasjon som forvaltes av DR VERSLAS inkluderer isolasjonsløsningene, slik at de kan kontrolleres og gjenskapes dersom det senere blir lagt til noe.