====== Monitorování korozní agresivity vnějšího prostředí ====== {{:obr:4_33.jpg?nolink&600|}} ===== Měření koncentrace znečištění v ovzduší ===== ==== Přímé měření znečištění plynnými složkami ==== Výsledky přímého měření korozní agresivity jsou buď v objemových jednotkách **ppm** (cm3.m-3)/ **ppb** (mm3.m-3), nebo hmotnostních (μg.m-3). Za určitých podmínek (jedna grammolekula plynu při teplotě 0 oC a 760 mmHg) lze provést převod mezi objemovými a hmotnostními jednotkami: SO2 1 μg.m-3 ⇔ 0,38 mm3.m-3\\ NO2 1 μg.m-3 ⇔ 0,54 mm3.m-3\\ Způsoby měření plynných složek je v této tabulce: ^ Měřený plyn ^ Rozsah měření ^ Princip ^ | Oxid uhelnatý CO | 10 - 500 ppm | elektrochemický | |:::|:::| infračervená absorpce | | Oxid siřičitý SO2 | 50 - 500 ppm | elektrochemický | |:::|:::| UV fluorescence | |:::|:::| spektrofotometrie | | Oxidy dusíku NOx | 100 - 1000 ppm | elektrochemický | |:::|:::| chemiluminiscence | | Sirovodík H2S | 0 - 50 ppm | elektrochemický | | Metan CH4 | 0 - 5 % | infračervená absorpce | Přímé měření znečišťujících látek v ovzduší nemá z korozního hlediska velký význam. Tento postup totiž nerespektuje reakci korozního prostředí s příslušným kovem. ==== Korozní senzory ==== Korozní agresivitu prostředí lze přímo stanovit pomocí korozních senzorů. Principiálně se jedná o čidlo podobné snímači doby ovlhčení. Senzor z mědi, stříbra, niklu nebo železa má na izolační podložce vytvořen meandr o tloušťce kolem 2,5·10-7 m. Měření je založeno na impedanční metodě. Přístroje jsou schopny detekovat nárůst korozní vrstvy kolem 10-9 m. Výsledky mohou být zpracovány ve formě kumulovaného korozního přírůstku, nebo korozního úbytku vztaženého k času. Hlavní uplatnění korozních senzorů je při monitorování nízkoagresivních atmosfér ve vnitřních prostředích. ===== Zjišťování depozic ===== [{{:obr:4_34.jpg?nolink&200 |~~Obr.#~~ Držák vzorku s PbO2}}]Podstatou metody stanovení oxidu siřičitého na sulfatačních deskách je reakce SO2 s PbO2 za vzniku síranu olovnatého. K tomuto účelu se definovaným postupem připraví speciální sulfatační desky. Minimálně tři takto připravené desky se umístí na zkušebních stojanech po dobu 30 dnů na zkušebním místě. Držáky musí být provedeny tak, aby směs s oxidem olovičitým směřovala k zemi a musí být zajištěn normální přístup a proudění vzduchu k povrchu zkušebních desek. Držáky s deskami mají být umístěny, pokud to je možné, na nejnižší a nejvyšší úrovni exponovaných vzorků. Po ukončení expozice se zjišťuje některou z kvantitativních analytických metod obsah síranů v sulfatačních deskách. Množství síranů, získané analýzou, se převede na čisté množství. Depoziční rychlost oxidu siřičitého v (mg·m2 ·d-1) se stanoví ze vzorce: R_SO_2 = 16,67.10^-3 {(m_1 - m_0)}/{S.t} [{{ :obr:4_35.jpg?nolink&200| ~~Obr.#~~ Držák filtrazitových desek}}]Metoda stanovení depoziční rychlosti oxidu siřičitého na alkalickém povrchu je založena na principu, že oxidy síry a další sirné sloučeniny kyselé povahy se kumulují na alkalickém povrchu filtrační desky, nasycené roztokem uhličitanu sodného nebo draselného((Zkušební desky z filtračního papíru o rozměrech 150 x 100 x 3 mm jsou napuštěny roztokem uhličitanu sodného, nebo draselného o koncentraci 70 g.l-1)). Zkušební desky se umístí ve vertikální poloze na zkušební stojan tak, aby jejich povrch byl ve směru převládajícího proudění vzduchu. [{{:obr:4_36.jpg?nolink&150 | ~~Obr.#~~ Vzorkovač pro metodu mokré svíce}}]Normální doba expozice zkušebních desek je 30 dnů. Vyžaduje-li to charakter korozní zkoušky, nebo úroveň znečištění, může se doba expozice desek prodloužit na 60 nebo až 90 dní. Po expozici se desky sejmou ze stojanu a analytickým postupem (např. gravimetrickou nebo titrační metodou) se provede analýza síranů. Při použití gravimetrické metody se depoziční rychlost oxidu siřičitého v (mg·m2·d-1) vypočte ze vztahu: R_SO_2 = {m}/{S.t} Třetí normalizovanou metodou pro stanovení korozní agresivity atmosfér je depozice chloridů metodou mokré svíce. Mokrá svíce je textilní knot, vložený ve speciální zátce do láhve, která obsahuje 200 ml speciálního roztoku. Láhev (vzorkovač) se předepsaným způsobem umístí na zkušebním místě a po zakončení expozice se provede analýza chloridů v roztoku, zachycených povrchem knotu. Množství zachycených chloridů se zjišťuje titrační metodou a výsledek se vyjadřuje jako depoziční rychlost Cl- v (mg·m2·d-1). ===== Korozní zkušební vzorky ===== Popsané metody byly založeny na přímém měření základních korozních stimulátorů (SO2 a Cl-). Korozní agresivita může být odvozena i ze stanovení korozní rychlosti standardních vzorků vystavených po dobu jednoho roku v testované atmosféře. Pro přípravu standardních vzorků se používají čtyři základní materiály z běžné výroby:\\ • nelegovaná uhlíková ocel (0,03 až 0,10 % Cu, méně než 0,07 % P), • zinek (min. 98,5 %), • měď (min. 99,5 %), [{{:obr:4_37.jpg?nolink&100 | ~~Obr.#~~ Spirálový vzorek}}]Pro zkoušky se používají dva typy vzorků, a to vzorky ploché a spirálové. Ploché vzorky jsou obdélníkové destičky o rozměrech 100 x 150 mm o tloušťce přibližně 1 mm. Otevřené spirálové vzorky jsou z drátu o průměru 2 až 3 mm. Tvar spirálových vzorků je na obr. 32. Tento typ vzorků se používá z důvodu snadnějšího vyhodnocování korozního přírůstku, výsledky se ale mohou výrazně lišit od zkoušek provedených na plochých vzorcích. V měřené lokalitě se na počátku nejvíce korozně agresivního období exponují po dobu jednoho roku minimálně tři vzorky příslušného typu. Před expozicí se vzorky zváží s přesností na 0,1 mg. Po skončení expozice se ze vzorků odstraní vzniklé korozní zplodiny a provede nové vážení. Rychlost koroze vyjádřená v (d·m-2·a-1) se vypočte z rovnice: r = {{Delta}m}/{S.t} U otevřených spirálových vzorků se korozní rychlost za rok spočítá z rovnice: r = 0,25 {{Delta}m.d}/{m.t} Na základě takto stanovené korozní rychlosti zkušebních vzorků se dá s využitím údajů v tab. [[overovani:monitorvne#tab|Stupeň korozní agresivity]] určit korozní agresivita prostředí. ====== Klasifikace korozní agresivity ====== Klasifikační systém korozní agresivity vnějších prostředí podle ISO 9223 (obr.5) je založen na dvou rovnocenných postupech, a to na:\\ * klasifikaci odvozené z vlastností prostředí podle údajů o době ovlhčení a úrovni znečištění, * klasifikaci založené na stanovení korozní rychlosti standardních kovových vzorků. [{{:obr:14_09.jpg?nolink&400| ~~Obr.#~~ Klasifikace korozní agresivity prostředí podle ISO 9223 }}] Z obou systémů lze odvodit stupeň korozní agresivity prostředí. Pro stanovení korozní agresivity je nutné znát dobu ovlhčení povrchu a úroveň znečištění prostředí. ===== Klasifikace doby ovlhčení ===== Doba ovlhčení je definována jako období, během kterého je povrch kovu pokryt adsorpční nebo kapalnou vrstvou elektrolytu, který je schopný vyvolat atmosférickou korozi. Vedle toho se můžeme setkat s pojmem vypočtená doba ovlhčení. Podle ČSN ISO 9223 to je doba ovlhčení, stanovená z teplotně vlhkostního komplexu. Je tím myšleno období, za které v průběhu roku nepoklesne teplota pod 0 oC a relativní vlhkost pod 80 %. Tato definice doby ovlhčení neodpovídá plně skutečnosti, protože ovlhčení je ovlivňováno celou řadou faktorů, jako např. druh kovu, jeho hmotnost, stavem povrchu, množstvím korozních zplodin apod. Klasifikace doby ovlhčení v různých atmosférách je v této tabulce((Vypočtenou dobu ovlhčení lze s určitým omezením vztáhnout i na vnitřní prostory. Je však nutné mít na zřeteli, že místní teplotní změny mohou vyvolávat lokální kondenzace na chladnějších místech či ve štěrbinách. Např. vzduch při teplotě 20 oC a relativní vlhkosti 50 % může způsobit na povrchu o teplotě 10 oC již významnou kondenzaci vodní páry.)): ^ Klasifikovaný interval ^ Doba ovlhčení ^^ Příklad výskytu ^ |:::| (h.rok-1) | (% v roce) |:::| | τ1 | τ ≤ 10 | τ ≤ 0,1 |Vnitřní mikroklimata s řízenými klimatickými podmínkami| | τ2 |10 ‹ τ ≤ 20| 0,1 ‹ τ ≤ 3 |Vnitřní mikroklimata bez řízených klimatických podmínek| | τ3 | 250 ‹ τ ≤ 2500 | 3 ‹ τ ≤ 30 |Venkovní atmosféry v suchých a chladných klimatech; účinně provětrávané přístřešky| | τ4 | 2500 ‹ τ ≤ 5500 |30 ‹ τ ≤ 60|Venkovní atmosféra ve všech klimatických oblastech; provětrávané přístřešky ve vlhkých podmínkách; nevětrané přístřešky v mírném klimatu| | τ5 | 5500 ‹ τ | 60 ‹ τ |Vlhké klima; nevětrané přístřešky ve vlhkých podmínkách| Vhodnost aplikace vypočtené doby ovlhčení klesá i se stupněm krytí výrobku. Doba ovlhčení ve smyslu uvedené definice závisí na makroklimatické oblasti a kategorii umístění . V intervalu doby ovlhčení τ1 se nepředpokládá kondenzace vodní páry. Pro doby ovlhčení z intervalu τ1 a τ2 je pravděpodobnost koroze vyšší u zaprášených povrchů. V dobách ovlhčení v intervalech τ3 až τ5 se může vyskytovat kondenzace se srážkami. Indikace přítomnosti vody v kapalné fázi na povrchu kovu je principiálně zjistitelná **přímým** nebo **nepřímým** způsobem. Nepřímé stanovení doby ovlhčení vychází ze znalostí průběhu teploty a relativní vlhkosti ovzduší a dalších údajů jako je např. množství srážek, výskyt rosy, mlhy spadu sněhu apod. Vzhledem k předcházejícím podmínkám má tento způsob stanovení doby ovlhčení pouze pravděpodobnostní charakter. Přesnější informaci o četnosti ovlhčení povrchu poskytují přímé měření doby ovlhčení. {{ :obr:14_50.jpg?nolink&120|}}Metody přímého měření ovlhčení jsou založeny na indikaci iontově vodivého vodného roztoku na povrchu v době ovlhčení. Rozhodující úlohu u tohoto způsobu indikace hraje snímač, který musí zachytit kondenzační děje na povrchu a nesmí je svou přítomností ovlivnit. Snímač je např. vyroben jako systém dvou nebo více kovových elektrod, které pracují v aktivním nebo pasivním stavu. ===== Klasifikace úrovně znečištění ===== Současné názory na klasifikaci stimulátorů atmosférické koroze jsou ve stadiu určitých změn. Platná klasifikace je založena na hodnocení koncentrace dvou základních složek agresivní atmosféry oxidu siřičitého a chloridových iontů. Tyto dva druhy znečištění jsou rozhodující pro venkovské, městské, průmyslové a přímořské atmosféry. Jiné druhy znečištění (oxidy dusíku, průmyslový prach a specifická technologická znečistění Cl2, H2S, organické kyseliny) vyvolávající korozní jevy, jsou ve smyslu této klasifikace pokládány za znečištění doprovodná nebo specifická (NOx). Úrovně znečištění rozhodujících korozních činitelů se klasifikují samostatně pro znečištění oxidem siřičitým a vzdušnou salinitou. Pro každý z těchto stimulátorů koroze se stanovují čtyři intervaly úrovně znečištění. Klasifikace úrovní znečištění SO2 pro standardní atmosféry je v tab.1. ^Depoziční rychlost SO2 (mg.m-2.d-1)^Koncentrace SO2 (μg.m3)^Klasifikovaný interval úrovně znečištění^ | Pd ≤ 10 | Pc ≤ 12 | P0 | | 10 < Pd ≤ 35 | 12 < Pc ≤ 40 | P1 | | 35 < Pd ≤ 80 | 40 c ≤ 90 | P2 | | 80 < Pd ≤ 200 | 90 < Pc ≤ 250 | P3 | ~~Tab.#~~ Klasifikace úrovní znečištění oxidem siřičitým podle ČSN ISO 9223 Hodnoty oxidu siřičitého se stanovují depozičními (Pd) a objemovými (Pc) metodami. Depoziční rychlost a koncentrace SO2 se zjišťuje z měření prováděných po dobu alespoň jednoho roku. Pro účely klasifikace korozní agresivity jsou takto stanovené hodnoty rovnocenné. Vztah mezi hodnotami naměřenými uvedenými metodami lze přibližně vyjádřit rovnicí: P_d = 0.8 P_c Koncentrace oxidu siřičitého v klasifikačním intervalu P0 se považuje za koncentraci pozadí, které není významné z hlediska korozního napadení. Znečištění nad klasifikační interval P3 je považováno za extrémní znečištění. V tab. je uvedena klasifikace znečištění Cl-, vztahující se k vnějším atmosférám, které jsou znečištěny vzdušnou salinitou v přímořských oblastech. ^Depoziční rychlost Cl- (mg.m-2.d-1)^Klasifikovaný interval úrovně znečištění^ | S ≤ 3 | S0 | | 3 < S ≤ 60 | S1 | | 60 < S ≤ 300 | S2 | | 300 < S ≤ 1500 | S3 | ~~Tab.#~~ Klasifikace úrovní znečištění vzdušnou salinitou podle ČSN ISO 9223 Depoziční rychlost chloridů může být měřena různými postupy. Obvykle se depoziční rychlost chloridů vyjadřuje jako roční průměr. Výsledky krátkodobých měření jsou totiž velmi závislé na počasí. Tak jako pro oxid siřičitý klasifikovaný interval S0 představuje koncentraci pozadí. ==== Stupně korozní agresivity prostředí ==== Korozní agresivita prostředí se hodnotí v pěti stupních vyjadřujících korozní agresivitu prostředí: ^Stupeň korozní agresivity^Charakter korozní agresivity^ | C1 | velmi nízká | | C2 | nízká | | C3 | střední | | C4 | vysoká | | C5 | velmi vysoká | | Cx | extremně vysoká | ~~Tab.#~~ Stupně korozní agresivity V tab.4 je přiřazena jednotlivým stupňům korozní agresivity pravděpodobná korozní rychlosti standardních vzorků. Odvozené stupně korozní agresivity vycházející z doby ovlhčení a úrovně znečištění pro Zn, Al a Cu jsou zpracovány v tab 4. ^Kov^ Stupeň korozní agresivity ^^^^^^^^^^ | |C1|C2|C3|C4|C5|C1|C2|C3|C4|C5| |Zn | ≤ 0,7 | ≤ 5 | ≤ 15 | ≤ 30 | ≤ 60 | ≤ 0,1 | ≤ 0,7 | ≤ 2,1 | ≤ 4,2 | ≤ 8,4 | |Cu | ≤ 0,9 | ≤ 5 | ≤ 12 | ≤ 25 | ≤ 50 | ≤ 0,1 | ≤ 0,6 | ≤ 1,3 | ≤ 2,8 | ≤ 5,6 | |Al | * | ≤ 0,6 | ≤ 2 | ≤5 | ≤ 10 | - | - | - | - | - | | | (g.m2.a-1) ||||| (μm.a-1) ||||| ~~Tab.#~~ Rychlost koroze pro jednotlivé stupně korozní agresivity podle ČSN ISO 9223 Korozní rychlosti uvedené v tabulce jsou stanoveny pro rovnoměrnou korozi. U hliníku v prostředí klasifikovaném stupněm C1 je obvykle zjištěná koroze zanedbatelná. Místní koroze, pozorovaná u hliníku po prvním roce expozice, nemůže být z principiálních důvodů vyhodnocována jako korozní poškození. [<8>]