Razumijevanje korozije aluminija u pomorskim uvjetima
Aluminij svoju izdržljivost duguje prirodno formiranom oksidnom sloju koji se zatvara na površini unutar nekoliko minuta nakon izlaganja zraku i ponovno se -oblikuje kada se ošteti. U slatkoj vodi i normalnim atmosferama ovaj je sloj stabilan. Morska voda mijenja ravnotežu, jer kloridni ioni napadaju film lokalno i sprječavaju ga da se sam popravi na mjestu kvara.
Rupičasta korozija od napada klorida, obično počinje od inkluzija, ogrebotina ili naslaga.
Galvanska korozija kada se aluminij spaja s plemenitijim metalom kao što je nehrđajući čelik, bronca ili grafit u prisutnosti elektrolita.
Pukotina korozije u stajaćoj morskoj vodi zarobljena u prazninama, ispod podložaka, iza brtvi ili između preklapajućih ploča.
Erozija i udarna korozija gdje se voda kreće dovoljno brzo da mehanički skine oksidni film, na primjer na izlazima crpke i oko spojeva.
Ovi mehanizmi objašnjavaju zašto su zaštitne mjere važne za aluminijske ploče, ekstruzije i fabrikovane komponente u pomorskoj službi i zašto se o izboru legure i kvaliteti površinskog sustava odlučuje zajedno, a ne odvojeno.
Odabir legure za slanu vodu
Alloy selection je najjeftiniji i najtrajniji oblik zaštite koji je dostupan, jer djeluje čak i tamo gdje je premaz kasnije oštećen.
| Legura | Sadržaj magnezija | Pogodnost za morsku upotrebu |
|---|---|---|
| 5052 | 2.2-2.8% | Dobra opća otpornost; uobičajeni isplativ-izbor za ploče i ploče |
| 5083 | 4.0-4.9% | Izvrsno; radna legura brodskih ploča za trupove, palube i strukture |
| 5086 | 3.5-4.5% | Izvrsno; nešto niža čvrstoća od 5083 s vrlo dobrom korozijom |
| 6061 i 6082 | 0.8-1.2% (6061) | Dobra čvrstoća, ali potrebna je dodatna zaštita zbog sadržaja bakra u 6061 |
| 2024. i 2014. godine | Bakreni-ležaj 2xxx | Ne preporučuje se za pomorsku službu; visoka osjetljivost na piting i galvanski napad |
Unutar obitelji 5xxx, oznaka temperamenta je važna koliko i sama legura. H116 i H321 temperi proizvedeni su posebno za morske ploče: kontrolirana hladna obrada i toplinska obrada održavaju magnezij u otopini, tako da je materijal otporan na intergranularni napad i eksfolijaciju koji se mogu pojaviti kod uobičajenih-otvrdnutih temperamenta nakon dugog izlaganja toploj morskoj vodi. Ploča za trupove i konstrukcije obično se naručuje prema specifikaciji brodske ploče, a ne prema općoj specifikaciji lima, upravo zato što dodaje zahtjeve za ispitivanje mikrostrukture i osjetljivosti.
Sustavi površinske zaštite: eloksiranje, pretvorbeni premazi i boje
Anodizacija pretvara samu površinu u tvrdi, porozni sloj aluminijevog oksida. Anodiziranje sumpornom kiselinom tipa II na oko 20 mikrometara koristi se za umjereno izlaganje moru, dok je tvrdo eloksiranje tipa III na 50 mikrometara ili više rezervirano za teške uvjete i abraziju. Film mora biti pravilno zapečaćen, jer porozni nezapečaćeni sloj zapravo može zadržati klorid na metalu. Anodiziranje je integralno i ne može se ljuštiti, ali nije fleksibilno, pa se dijelovi nakon oblikovanja eloksiraju.
Konverzijski premazi pripremaju metal za boju. Kromatski pretvorbeni premazi dugo su bili referentni tretman jer pružaju i poboljšanje prianjanja i stupanj samo-popravka ogrebotina; ne-kromatne alternative temeljene na kemiji titana ili cirkonija sada se naširoko koriste tamo gdje ekološka usklađenost zabranjuje heksavalentni krom. Obje vrste treba tretirati kao prethodnu obradu, a ne kao samostalnu-završnu obradu u slanoj vodi.
| Sloj | Funkcija | Tipična debljina suhog filma |
|---|---|---|
| Pretvorbeni premaz | Poticanje prianjanja, ograničena inhibicija korozije | sub-mikrona do oko 1 mikrometar |
| Epoksidni temeljni premaz | Barijera i prianjanje na prijelazni sloj | 50-100 mikrometara |
| Epoksidni zaštitni sloj | Barijera protiv klorida i vode | 100-200 mikrometara |
| Poliuretanski završni sloj | UV otpornost, zadržavanje boje i sjaja | 50-80 mikrometara |
| Fluoropolimer završni premaz | Dugotrajno-zadržavanje sjaja, smanjeno prljanje | 40-60 mikrometara |
Kompletan offshore sustav stoga često ukupno sadrži nekoliko stotina mikrometara suhog filma preko sloja konverzije. Premazi -bogati cinkom povremeno se koriste u osnovi takvih sustava zbog njihovog žrtvenog djelovanja, ali moraju se primijeniti kao dio kvalificiranog sustava, jer cink u izravnom kontaktu s aluminijem može sam stvoriti galvanski par ako se premaz pogrešno prekine. Čišćenje, pjeskarenje do specificiranog profila površine i kontrola intervala između pjeskarenja i temeljnog premaza odlučuju hoće li sustav dosegnuti projektirani životni vijek, više od odabrane marke boje.
Dizajn, održavanje i napredna zaštita
Dobar dizajn uklanja koroziju prije nego što počne. Pukotine su izbjegnute kontinuiranim zavarivanjem umjesto isprekidanih, izdašni radijusi zamjenjuju oštre rubove tako da premazi potpuno pokrivaju, a odvodni putevi sprječavaju zadržavanje vode na vodoravnim stranama. Aluminij bi trebao biti električki izoliran od drugih metala izolacijskim podloškama i rukavcima, a debljina je navedena s dopuštenjem za koroziju u područjima koja će biti isprana ili brušena.
Održavanje održava svaki sustav na životu. Ispiranje slatkom vodom uklanja naslage soli prije nego što se koncentriraju, premazi se provjeravaju jednom godišnje i odmah popravljaju ako se oštete, a žrtvene anode se provjeravaju i zamjenjuju prije nego što se potroše. Za kritične strukture, katodna zaštita s cinkovim ili aluminijskim anodama produljuje život uronjenog aluminija ili aluminija u zoni -prskanja; obloga s čistim aluminijem ili oblogom tipa 7072- daje žrtveni površinski sloj; a aluminijske prevlake toplinskim raspršivanjem od nekoliko stotina mikrometara daju debeli zaštitni sloj za velike ugrađene strukture. Praćenje korozije, uključujući kupone za gubitak težine i periodično ultrazvučno mjerenje debljine, pretvara održavanje iz nagađanja u raspored.
Kontrolni popis specifikacija za pomorske aluminijske projekte
Nekoliko specifikacija se rutinski spominje zajedno, a svaka kontrolira različit rizik.
Osnovni materijal: lim i ploča naručuju se prema općim zahtjevima za limove tipa AS 209 ili, za trup i konstrukcijsku ploču, prema posebnoj specifikaciji brodske ploče s kontrolom osjetljivosti.
Anodiziranje: ISO 7599 definira zahtjeve za eloksiranje sumpornom kiselinom i ispitivanja brtvljenja, tako da broj debljine filma ima smisla.
Pretvorbeni premazi: MIL-DTL-5541 razlikuje heksavalentne-kromatne i nekromatne kemijske pretvorbene premaze i njihove klase, te je uobičajena referenca za prethodno tretirani aluminij.
Sustavi premaza: NORSOK M-501 postavlja kvalificirane offshore sustave boja, dok se ISO 12944 kategorije korozivnosti, naširoko primjenjuju na aluminij kao i na čelik, koriste za usklađivanje debljine sustava s okolišem.
Ispitivanje: neutralni slani sprej prema ASTM B117 ili ISO 9227 i cikličko testiranje prema ASTM G85, potvrđuje da kandidatski sustav može preživjeti predviđenu izloženost.
Praktično pravilo je da se specifikacija materijala i specifikacija površine moraju pisati zajedno. Legura za brodske ploče prekrivena nekvalificiranim sustavom boje će se pokvariti na premazu, a vrhunski premaz na leguri koja-sa bakrom pokvarit će se od podloge prema gore.
Često postavljana pitanja
P: Koji je aluminij najbolji za morsku vodu?
5xxx legure magnezija, posebno 5083 i 5086 u morskim temperamentima H116 ili H321, s 5052 kao ekonomičnom alternativom za ploče. Ne bi se trebale koristiti legure 2xxx koje sadrže bakar-.
P: Odolijeva li aluminij sam po sebi slanoj vodi?
Prirodni oksidni sloj dobra je polazna točka, ali kloridi ga lokalno razgrađuju. Goli aluminij je prihvatljiv za mnoge pomorske dijelove samo ako je legura ispravna, dizajn ima dobru drenažu i ako se površina redovito pregledava.
P: Kolika bi debljina anodiziranog sloja trebala biti za izlaganje moru?
Otprilike 20 mikrometara zatvorene anodizacije tipa II za umjereno izlaganje i 50 mikrometara ili više tvrde eloksacije kao tipa III za jako izlaganje ili abraziju.
P: Koji je najčešći uzrok kvara premaza na brodskom aluminiju?
Neadekvatna prethodna obrada. Kontaminacija ili neispravan površinski profil između pjeskarenja i temeljnog premaza uzrokuje preuranjeno stvaranje mjehurića, čak i kada je sam sustav boje kvalificiran.
P: Mogu li se pričvršćivači od nehrđajućeg čelika koristiti s aluminijem?
Mogu, ali spoj mora biti izoliran izolacijskim podloškama ili rukavcima i, idealno, zabrtvljen protiv prodora vode, inače aluminij postaje anoda i korodira oko spojnice.
P: Kada je potrebna katodna zaštita?
Za potopljene strukture i strukture u-zoni prskanja i gdje vrijednost imovine to opravdava. Cinkove ili aluminijske anode dimenzioniraju se prema ovlaženom području i projektiranom vijeku trajanja te se moraju pregledati i zamijeniti prema rasporedu.
