Uživatelské nástroje
Obsah
Monitorování korozní agresivity vnitřních prostředí
Klasifikační systém korozní agresivity vnitřních prostředí musí respektovat určité odlišnosti tohoto prostředí. Zjišťování korozní agresivity ve vnitřních prostředích má proti určování korozní agresivity vnějšího prostředí určité odlišnosti. Hlavní odlišnost je v tom, že korozní zplodiny na vzorcích ve vnitřním prostředí jsou většinou nepatrné a hmotnostní přírůstky nejsou validní.Jednak to je odlišný časový průběh koroze ve vnitřním prostředí.
Pro odvození stupňů korozní agresivity v málo agresivních vnitřních prostředích (místa expozice elektronických systémů, náročných technických výrobků, uměleckých a historických předmětů či objektů) je třeba zvolit citlivější metody a postupy. Pro určité oblasti výskytu nízkoagresivních atmosfér pak má zásadní význam i to, že se na korozním procesu nepodílí jako stimulátor pouze klasický oxid siřičitý, ale i jiné polutanty v ovzduší.
Klasifikační systém korozní agresivity vnitřních prostředí vychází buď ze systému ANSI a nebo ze systému, který je založen na obdobném principu jako ISO 9223. Někdy k posouzení korozní agresivity vnitřních prostředí mohou posloužit i triviální postupy jako např. vzhledové hodnocení, nebo vzhledový rating.
Klasifikační systém ANSI
Klasifikační systém ANSI1) specifikuje tři typy znečištění vnitřních prostředí:
• kapalná,
• pevná,
• plynná.
Jednotlivé skupiny znečištění jsou dále členěny podle typu znečišťujících látek, které jsou posuzovány ve třídách - stupních podle stoupající úrovně výskytu znečišťující látky. Pro kapalné aerosoly jsou klasifikovány úrovně aktivních znečišťujících látek v tab.1.
<html> <center></html>
| Znečištění | Třída | Úroveň znečištění | |||
|---|---|---|---|---|---|
| G1 | G2 | G3 | Gx | ||
| Výparyx | LA | < 1,0 | < 5,0 | < 20,0 | ≥ 20,0 |
| Oleje | LB | < 5,0 | < 50,0 | < 100,0 | ≥100,0 |
| Mlha z mořské soli | LC | > 0,5 km od břehu | kolem 0,5 km | pobřeží | x |
| Speciální | LX | xx | xx | xx | xx |
| Koncentrace (µg.kg-1) | |||||
Tab 1 Klasifikace chemicky aktivního znečištění; kapalné aerosoly podle ANSI
<html> </center></html>
Pozn.
x - např. trichloretylen
xx - je třeba specifikovat
Pro pevné částice je klasifikována velikost a koncentrace částic (tab.2).
<html> <center></html>
| Úroveň znečištění | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Velikost částic | Třída | G1 | G2 | G3 | GX |
| > 1 mm | SA | ≤ 1000 | ≤ 5000 | ≤ 10000 | ≥ 10000 |
| 100 až 1000 µm | SB | ≤ 500 | ≤ 3000 | ≤ 5000 | ≥ 5000 |
| 1 až 100 µm | SC | ≤ 70 | ≤ 200 | ≤ 350 | ≥ 350 |
| < 1 µm | SD | ≤ 70 | ≤ 200 | ≤ 350 | ≥ 350 |
| Koncentrace (µg.m-3) | |||||
Tab 2 Klasifikace pevných částic podle ANSI <html> </center></html>
Pro plynná znečištění je klasifikace korozní agresivity vnitřních prostředí založena na korozní rychlosti vysoce čisté mědi. Měď je použita proto, že je nejběžnější a nejčastěji používaný kov v elektrotechnice a také proto, že korozní chování mědi je obdobné jako chování mnoha dalších kovových materiálů ve vnitřním prostředí. V některých případech je měď nahrazována stříbrem (prostředí se sirníky) nebo ocelí či zinkem (prostředí skladů). Klasifikované úrovně plynných prostředí podle ANSI jsou v tab.3.
<html> <center></html>
| Úroveň znečištění | |||
|---|---|---|---|
| G1 | G2 | G3 | Gx |
| nízká | střední | vysoká | velmi vysoká |
| < 30 | < 100 | < 200 | ≥ 200 |
| Korozní přírůstek Cu za 30 dní (nm) | |||
Tab 3 Klasifikace korozní aktivity vnitřních prostředí <html> </center></html>
Korozní působení vybraných polutantů vnitřního prostředí, vztažené k této klasifikaci je v tab.4 . Údaje v tabulce jsou rozděleny do dvou částí. Horní obsahuje plyny se synergickými účinky, spodní bez synergických účinků.
<html> <center></html>
| Polutant | Úroveň znečištění | |||
|---|---|---|---|---|
| G1 | G2 | G3 | GX | |
| H2S | < 3 | < 10 | < 50 | ≥ 50 |
| SO2, SOx | < 10 | < 100 | < 300 | ≥ 300 |
| Cl2 | < 1 | < 2 | < 10 | ≥ 10 |
| NOx | < 50 | < 125 | < 1250 | ≥ 1250 |
| HF | < 1 | < 2 | < 10 | ≥ 10 |
| NH3 | < 500 | < 10 000 | < 25 000 | ≥ 25 000 |
| O3 | < 2 | < 25 | < 100 | ≥ 100 |
| Koncentrace plynu (ppb) | ||||
Tab 4 Vliv vybraných polutantů na úroveň korozního znečištění vnitřního prostředí <html> </center></html>
Klasifikační systém ISO
Tento klasifikační systém je založen na obdobných principech jako u vnější atmosféry, má však určité metodické odlišnosti. Korozní agresivita prostředí se hodnotí v pěti stupních IC1 až IC5 obdobně jako v ISO 9223 (tab.). 2)
<html> <center></html>
| Stupeň korozní agresivity | Typové prostředí | |
|---|---|---|
| Vytápěné | Nevytápěné | |
| IC1 | s kontrolovanou rel. vlhkostí (< 40 %), bez rizik vzniku kondenzace, nízká úroveň znečištění, žádná specifická znečištění. (např. výpočetní střediska, muzea s kontrolou podmínek) | s vysoušením, nízká úroveň znečištění, žádné specifické znečištění. (např. sklady vojenské techniky) |
| IC2 | s nízkou rel. vlhkostí (<50%),s jistou fluktuací rel. vlhkostí, bez rizika kondenzace, nízká úrovně znečištění bez specifických složek znečištění.(např.muzea, velíny) | s plynulými změnami teploty a rel. vlhkostí, bez rizika kondenzace, nízká úroveň znečištění. (např. sklady s malou frekvencí teplotních změn) |
| IC3 | s rizikem fluktuace teploty a rel. vlhkosti, střední úroveň znečištění s rizikem specifických znečištění. (např. rozvodny v energetice) | se zvýšenou rel. vlhkostí (50 – 70 %) s periodickou fluktuací rel. vlhkosti, bez rizika kondenzace, zvýšená úroveň znečištění, nízké riziko specifických znečištění. (např. kostely v čistých oblastech, telekomunikační boxy ve venkovských prostředích) |
| IC4 | s fluktuací teploty a rel. vlhkosti, zvýšená úroveň znečištění včetně specifických znečištění. (např. elektrárenské rozvodny v průmyslových areálech) | s vysokou rel. vlhkostí (nad 70 %) s rizikem kondenzace, střední úroveň znečištění, možné vlivy specifických znečištění. (např. kostely v znečištěných oblastech, vnější telekomunikační boxy ve znečištěných oblastech) |
| IC5 | s omezeným vlivem rel. vlhkosti, vyšší úroveň znečištění včetně specifických znečištění. (např. rozvodny a energetická centra bez účinné kontroly znečištění) | s vysokou rel. vlhkostí a rizikem kondenzací, střední a vyšší úrovně znečištění. (např. sklady ve znečištěných oblastech) |
Tab 5 Charakterizace vnitřních prostředí <html> </center></html>
Ovlhčení klasifikuje tento systém ve čtyřech úrovních změn relativní vlhkosti (tab.6).
<html> <center></html>
| Úroveň | Relativní vlhkost (%) | Rozsah změn (%) |
|---|---|---|
| I | RV < 40 | do 10 |
| II | 40 ≤ RV < 50 | ≤ 10 RV< 20 |
| III | 50 ≤ RV < 70 | ≤ 10 RV < 30 – 40 |
| IV | RV ≥ 70 | < 40 |
Tab 6 Kategorizace úrovní relativní vlhkosti pro vnitřní prostředí <html> </center></html>
Tento klasifikační systém počítá s celou řadou plynných znečištění, jako např. oxid siřičitý, oxidy dusíku, plyny obsahující chlor, amoniak, ozonu, organické látky apod. Úrovně vybraných plynných znečištění jsou uvedeny v tab.7.
<html> <center></html>
| Úroveň | SO2 | NO2 | O3 | NH3 |
|---|---|---|---|---|
| I | c < 1 | c < 1 | c < 1 | c < 5 |
| II | 1 ≤ c < 5 | 1 ≤ c < 5 | 1 ≤ c < 5 | 5 ≤ c < 10 |
| III | 5 ≤ c < 10 | 5 ≤ c < 10 | 5 ≤ c < 10 | 10 ≤ c < 20 |
| IV | c ≥ 10 | c ≥ 10 | c ≥ 10 | ≥ 20 |
| Úroveň plynných znečištění (µg.m-3) | ||||
Tab 7 Úrovně plynných znečištění <html> </center></html>
Norma ISO důsledně rozlišuje stanovení korozní agresivity na základě proměřených parametrů prostředí a podle korozního napadení (hmotnostní úbytky, hmotnostní přírůstky).
Zjišťování korozních přírůstků je kumulativní postup, zahrnující jak korozní produkty na exponovaném povrchu tak množství prašného spadu. Hodnocení korozní agresivity vnitřních prostředí na základě hmotnostních úbytků (po odstranění korozních produktů mořením) je poněkud problematická metoda vzhledem k velmi malému rozsahu napadení zkušebních vzorků ve vnitřním prostředí.
Kvantifikované údaje hmotnostních úbytků pro vnitřní prostředí jsou v tab.8 a přírůstků v tab.9. Rychlosti koroze stanovené z hmotnostního úbytku vzorků jsou přednostně aplikovány pro vyšší stupně korozní agresivity.
<html> <center></html>
| Stupeň korozní agresivity | Ocel | Zinek | Měď | Stříbro |
|---|---|---|---|---|
| IC1 | rcor ≤ 70 | rcor ≤50 | rcor ≤ 50 | rcor ≤ 170 |
| IC2 | 70 < rcor ≤ 1000 | 50 < rcor ≤ 250 | 50 < rcor ≤ 200 | 170 < rcor r ≤ 670 |
| IC3 | 1000 < rcor ≤ 10000 | 250 < rcor ≤ 700 | 200 < rcor ≤ 900 | 670 < rcor ≤ 3000 |
| IC4 | 10000 < rcor ≤ 70000 | 700 < rcor ≤ 2500 | 900< rcor ≤ 2000 | 3000 < rcor ≤ 6700 |
| IC5 | 70000 < rcor ≤ 200000 | 2500 < rcor ≤ 5000 | 2000 < rcor ≤ 5000 | 6700 < rcor ≤ 16700 |
| Hmotnostní úbytek rcor (mg.m-2.rok-1) | ||||
Tab 8 Klasifikace korozní agresivity vnitřních prostředí založená na rychlosti hmotnostního úbytku <html> </center></html>
<html> <center></html>
| Stupeň korozní agresivity | Ocel | Zinek | Měď | Stříbro |
|---|---|---|---|---|
| IC1 | rmi ≤70 | rmi ≤50 | rmi ≤25 | rmi ≤25 |
| IC2 | 70< rmi ≤ 700 | 50< rmi ≤ 250 | 25< rmi ≤ 100 | 25 < rmi ≤ 100 |
| IC3 | 700< r<sub>mi</sub> ≤ 7000 | 250< rmi ≤ 700 | 100< rmi ≤ 450 | 100< rmi ≤ 450 |
| IC4 | 7000< rmi ≤ 50000 | 700< rmi ≤ 2500 | 450< rmi ≤ 1000 | 450< rmi ≤ 1000 |
| IC5 | 50000< rmi ≤ 150 000 | 2500< rmi ≤ 5000 | 1000< rmi ≤ 2500 | 1000< rmi ≤ 2500 |
| Hmotnostní přírůstek rmi (mg.m-2.rok-1) | ||||
Tab 9 Klasifikace korozní agresivity vnitřních prostředí založená na rychlosti hmotnostního přírůstku <html> </center></html>
Horní hranice stupně korozní agresivity IC3 v zásadě koresponduje s horní hranicí stupně korozní agresivity C1 podle ČSN ISO 9223. Horní hranice stupně korozní agresivity IC5 v zásadě koresponduje s horní hranicí stupně korozní agresivity C2 podle ČSN ISO 9223.
Klasifikační systém s využitím kuponů
Podle IEC 654-4 se korozní agresivita hodnotí na základě přírůstku korozní vrstvy na kupónech z Ag nebo Cu, která se stanoví metodou katodické redukce. Zkušební kupony mají rozměr 10 x 50 mm. Povrch
vzorků se vybrousí brusným metalografickým papírem. Potom se omyje acetonem a propylalkoholem. Po 30 dnech expozice vzorků na hodnoceném místě se stanoví tloušťka vrstvy.
Tloušťka korozních produktů na kuponech se zjišťuje metodou katodické redukce. Vzorky se umístí do zkušební nádobky, kde kupon je katodou a jako anody se používají dvě Pt spirály (obr.). Vzorek je ve zkušební nádobce upevněn do speciálního držáku, tak aby se zajistila po celou dobu redukční periody definovaná plocha katody (0,5 cm2). Potenciál na katodě, vyvolaný elektrochemickým pochodem, je registrován na zapisovači jako funkce času. Výpočet tloušťky korozní vrstvy vychází z Faradayova zákona. Když se pro množství elektrochemicky reagujících molů látky v závislosti na prošlém náboji dosadí za reakční plochu S = 0,5 cm2 a proud I v mA potom má výsledný vzorec tvar:
Klasifikace korozní agresivity na základě hodnocení barevných změn
Pro stanovení korozní agresivity vnitřních prostředí se dá použit postup založený na vizuálním hodnocení barevných změn na povrchu mědi a stříbra po dlouhodobé expozici ve vnitřním prostředí (tab. ).
<html> <center></html>
| Stupeň korozní agresivity | stříbro | měď | ||
|---|---|---|---|---|
| IC1 – IC2 | 2 - 6 měsíců | světlý zlatohnědý film | žádné viditelné změny | |
| 8 -13 měsíců | světlý kovově modrý film | |||
| IC3 | 3 - 4 měsíce | světlý kovově modrý povrch | 4 – 6 měsíců | světle zlatohnědý, zlatohnědý |
| (sirníky, nízké chloridy) | ||||
| 6 - 8 měsíců | šedý film (chloridy, nízké sirníky) | 12 měsíců | pomalé změny s časem | |
| IC4 | 3 - 4 měsíce | modročerný | 2 – 3 měsíce | modročerný |
| IC5 | 1 - 3 týdny | černý | 1 - 3 týdny | černý |
| 3 – 6 měsíců | vločkovitý film | |||
Tab 10 Hodnocení korozní agresivity vnitřních prostředí na základě změny barvy Cu a Ag. <html> </center></html>
Vzhledový rating
Pro rychlé vyhodnocení míry znečištění (korozní agresivity vnitřních prostředí a prašnosti) může posloužit postup založený na předem stanovených pravidlech:
<html> <center></html>
| V prostředí převažují depozice prachu | |
|---|---|
| 1 | vrstva jemného prachu |
| 2 | vrstva hrubého prachu |
| 3 | vrstva prachu s výrazným podílem vláken |
| 4 | vrstva prachu s jemnými částicemi |
| 5 | vrstva prachu s hrubšími částicemi |
| 6 | specifické, kombinované jevy |
| Korozní napadení vyvolané plynným znečištěním | |
|---|---|
| 1 | náběhové barvy |
| 2 | tenká souvislá vrstva |
| 3 | nesouvislá vrstva (body, skvrny) |
| 4 | výrazná souvislá vrstva |
| 5 | specifické projevy |
<html> </center></html>
K hodnocení se použijí zkušební kupony, které se ve vnitřním prostředí exponují několik měsíců. Tímto postupem lze např. snadno provést srovnání znečištění dvou rozdílných prostorů (laboratoří).
K exaktnějšímu vyhodnocení stupně korozního znehodnocení vnitřního prostředí lze využít digitální techniku. Pokud se po expozici vzorku pořídí jeho digitální obraz, potom je možné povrch vyhodnotit softwarově (např. pomoci Matlabu, nebo software LUCIA Forensic). Provedou se jasové řezy v jednotlivých místech vzorku a ty se porovnají se stavem před expozicí.
<html> <center></html>
<html> </center></html>
Přístrojové hodnocení korozní agresivity vnitřního prostředí
Exaktní hodnocení korozní agresivity vnitřních prostředí lze provést pomoci přístrojů, které převádí účinky korozního prostředí na elektrickou veličinu. Na obr.4 je korozimetr Rohrback3). Přístroj měří impedanci Korozního senzoru, který je vytvořen napařením meandru z Cu, Ag nebo Fe o tloušťce 0,25 μm na skleněný podklad. Změna impedance se v nomogram převede na příslušný stupeň korozní agresivity prostředí.
<html> <center></html>
Obr 4 korozimetr Rohrback
<html> </center></html>
V muzeích, archivech a podobných prostředích se se používají přístroje, které dokážou zaregistrovat i minimální přírůstek hmotnosti způsobený korozními zplodinami. Na tomto principu funguje korozimetr OnGuard4).
<html> <center></html>
<html> </center></html>
Základem jsou dva oscilační obvody, ve které jsou zabudovány čidla s ploškou s vrstvou Cu a Ag. Když se na čidlech vytvoří oxidová vrstvička oscilační obvod se rozladí a přístroj to vyhodnotí jako uraničitou úroveň korozní agresivity prostředí. Výsledky lze z přístroje přímo načíst do PC a zpracovat.
Nástroje pro stránku
