En välkonstruerad ponton av aluminium i saltvatten är en tillgång som håller i flera decennier, och det som till slut sätter stopp för den är nästan aldrig den långsamma, jämna nedbrytningen som folk föreställer sig när de tänker på korrosion. Konstruktioner av detta slag går sönder lokalt, på ett fåtal förutsägbara ställen, och vart och ett av dessa ställen bestäms på ritningen snarare än av havet.
Det är ett bra svar för en kund som jämför olika erbjudanden. Om man frågar hur länge metallen håller får man ett marknadsföringssiffra. Om man frågar hur fästelementen är isolerade och vart vattnet rinner bort får man ett svar som faktiskt ger en uppskattning av livslängden.
Varför aluminium överhuvudtaget klarar sig i havet
Aluminium är en reaktiv metall som skyddar sig själv. När den utsätts för luft bildar den en tunn, hårt bunden oxidfilm, och den här filmen återbildas nästan omedelbart där den repas. I en marin miljö är det detta passiva skikt som står mellan metallen och vattnet, och det är dess beteende – snarare än legeringens grundläggande egenskaper – som till största delen förklarar vad som händer under trettio år.
Filmen har vissa förutsättningar. Den behöver syre för att återbildas, den är stabil inom ett brett men inte obegränsat intervall av vattenkemiska förhållanden, och den kan brytas ned lokalt av klorider. Var och en av de vanliga felmekanismerna nedan innebär att filmen hindras från att fylla sin funktion i ett litet område, medan resten av konstruktionen fortsätter att fungera som vanligt.
Vilka legeringar hör hemma i vattnet?
Konstruktionsaluminium är inte ett enda material, och de marina kvaliteterna utgör en särskild grupp. 5xxx-serien, legerad med magnesium, är det traditionella valet för plåt som kommer i kontakt med havsvatten: 5083 innehåller cirka 4,5 procent magnesium och erbjuder den högsta hållfastheten bland de marinlegeringar som inte kan värmebehandlas, medan 5086 ligger i ett liknande intervall. Båda behåller sin hållfasthet väl efter svetsning, vilket är viktigt eftersom en flottör är en svetsad, trycktät konstruktion.
6xxx-serien, som är legerad med magnesium och kisel, är värmebehandlingsbar och lätt att strängpressa, vilket gör den till det självklara valet för ramar, balkar och däckprofiler. En typisk ponton är därför en blandkonstruktion: 5xxx-plåt där metallen utsätts för väta, 6xxx-profiler där den bärande konstruktionen finns. En specifikation som anger en enda legering för hela enheten har vanligtvis hämtats från en katalog.
Vad är det egentligen som går fel?
Fyra mekanismer står för nästan hela fenomenet, och de är alla lokala.
Gropkorrosion. Klorider bryter ned oxidfilmen på enstaka ställen och korrosionen fortsätter in i metallen medan den omgivande ytan förblir blank. Gropkorrosion är estetiskt störande och strukturellt sett en långsam process, men det är just denna mekanism som så småningom leder till att en flottörvägg perforeras. I rapporterade exponeringsstudier på 5083 konstaterades att den djupaste gropkorrosionen förekom i den atmosfäriska zonen snarare än i tidvattenzonen, vilket strider mot de flestas intuition och är ett gott skäl att inte betrakta delarna ovanför vattenlinjen som de enklaste.
Spaltkorrosion. När två ytor ligger tätt intill varandra men inte är tätade tränger vatten in, syret kan inte förnyas och filmen kan inte återbildas. Överlappningsfogar, brickor, undersidan av skruvade beslag och mellanrummet bakom en klämma är de vanligaste ställena. Detta är snarare ett konstruktionsfel än ett materialfel, och det är den enskilt mest undvikbara punkten på listan.
Galvanisk kontakt. Om man kopplar samman aluminium direkt med rostfritt stål eller galvaniserade komponenter i en elektrolyt blir aluminiumet den del som offras. Detta sker vid beslag, fästelement, gångjärn och landanslutningen, och processen går tillräckligt snabbt för att det ska märkas redan under en enda säsong om kontaktytan är ogynnsam.
Erosion. Motståndet i stillastående vatten är mycket stort, och det minskar när vattenhastigheten ökar. Vid de flesta bryggor spelar detta ingen roll; men i närheten av en propellerström eller i en strömfylld kanal är det inte så, och det är värt att påpeka detta för konstruktören istället för att utgå från att det allmänna fallet gäller.
De detaljer som avgör svaret
Isolera olika metaller med icke-ledande genomföringar och brickor överallt där ett fästelement går igenom, och välj material för fästelementen med omsorg istället för att ta det som finns i lager. Undvik sprickor genom att svetsa i en enda sammanhängande söm istället för i avbrott, och genom att täta fogar som inte går att undvika. Se till att varje yta dräneras, eftersom stillastående vatten är den miljö som alla fyra mekanismerna ovan gynnas av, och stillastående sötvatten som fastnar i en sektion är mer skadligt för aluminium än rörligt havsvatten utanför den.
I de fall där isolering verkligen är omöjlig tar offeranoder över belastningen, och de är en förbrukningsvara som måste ingå i underhållsplanen snarare än något man monterar och sedan glömmer bort. Dessa beslut hör hemma i konstruktionsgranskningen, tillsammans med de fribords- och flytkraftsvärden som ligger till grund för flytkropparnas dimensionering, eftersom de regleras samtidigt och enligt samma ritningar.
Vad underhåll egentligen innebär
Mycket lite, vilket är poängen, men inte ingenting. Tvätt med sötvatten avlägsnar kloridavlagringarna som orsakar gropfrätning ovanför vattenlinjen. En årlig inspektion till fots kontrollerar fästningar, isoleringsdetaljer och anodförbrukning, och en dykare eller en lyftkontroll av flottörerna med längre intervall bekräftar att inget har skadats. Arbetet mäts i timmar snarare än dagar, och det är skillnaden mellan en konstruktion som når sin beräknade livslängd och en som behöver få sina flottörer utbytta redan efter femton år.
Inget av detta gäller enbart aluminium. Det är istället värt att jämföra med vad ett motsvarande program kostar för en stålkonstruktion i samma vattenmiljö, där det är beläggningssystemet – snarare än metallen – som avgör underhållsintervallet och där ommålningen så småningom dominerar kostnaden över hela livslängden.
Vad som ska ingå i anbudet
Fråga efter legering och härdningsgrad för varje huvudkomponent, snarare än en enda kvalitetsklass för konstruktionen. Fråga vilket material som används för fästelementen och hur isolering åstadkoms vid varje gränssnitt mellan aluminium och andra metaller. Fråga om anoder är monterade, var de sitter och med vilket förväntat bytesintervall. Be om att dräneringsanordningen ska anges på översiktsritningen.
Dessa fyra frågor tar ett stycke i ansvarsbeskrivningen och skiljer leverantörer som har byggt för saltvatten från leverantörer som har byggt ett däck. De kan dessutom besvaras redan i anbudsfasen, vilket innebär att jämförelsen sker innan tilldelningen och inte först vid den första besiktningen.
Innan konstruktionen beställs
Livslängden i havsvatten är ett resultat av konstruktionen, inte en egenskap som anges i inköpslistan. Metallen har en livslängd på trettio år eller mer; om den når dit beror på om ritningarna har säkerställt vattencirkulation, hållit olika metaller åtskilda och inte lämnat några ytor där klorider kan ansamlas.
Vår flytande konstruktioner av aluminium är utformade med dessa fyra mekanismer i åtanke och levereras tillsammans med ett underhållsschema som specificerar vilka kontroller som ska utföras och med vilka intervall, så att kunden vet vad som ligger till grund för livslängdsuppskattningen istället för att bara få ett siffervärde.