Korozja jest wokół nas

Korozja jest wokół nas
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Inwestorzy wymuszą wprowadzenie jakiś antykorozyjnych regulacji czy rekomendacji. Niezbędna jest większa edukacja i poruszanie tego problemu w mediach, a wpływ korozji na zdrowie jest nośnym tematem.

Bo oczywiście największe straty korozja powoduje w infrastrukturze, transporcie i przemyśle okrętowym, mamy problemy z konstrukcjami żelbetowymi, wieżami wiertniczymi czy instalacjami hydrotermalnymi, ale ludzi to nie rusza. Chyba, że chodzi o ich zdrowie - mówi dr inż. ANDRZEJ KRÓLIKOWSKI, adiunkt w Katedrze Chemii Nieorganicznej i Technologii Ciała Stałego Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej, kierownik Laboratorium Podstaw Korozji i Technologii Antykorozyjnych, w rozmowie z Jerzym Bojanowiczem.

• Jakie skutki dla obiektów, zwłaszcza infrastrukturalnych, ma korozja?

- Wszystkich najbardziej interesuje infrastruktura, bo każdy widzi wielkie konstrukcje metalowe i żelbetowe: mosty, statki, budynki, trakcję elektryczną. Ich korozja, poza skróceniem czasu użytkowania, niesie zagrożenie dla użytkowników. Zawalenie się mostu jest katastrofą, a zatonięcie statku, który wszedł na mieliznę i się rozpadł - tragedią. Także często przyczyn katastrof lotniczych dopatruje się w korozji.

W Polsce natężenia głównych czynników przyspieszających korozję atmosferyczną metali, czyli dwutlenku siarki, zapylenia i zakwaszenia odpadów, są o ok. 50% mniejsze niż 20-25 lat temu, ale wciąż należą do najwyższych w Europie.

W Europie Zachodniej ograniczono emisję dwutlenku siarki i pyłów na tyle, że mówi się o przechodzeniu do innego modelu korozji atmosferycznej, którą powoduje współdziałanie wielu czynników, obok dwutlenku siarki, także m.in. kwasu azotowego w powietrzu czy nasłonecznienia.

Warto dodać, że spadł wpływ przemysłu na zanieczyszczenie i korozyjność powietrza, ale za to wzrósł udział tzw. niskiej emisji m.in. z gospodarstw domowych. Oczywiście, korozyjność atmosfery zależy od warunków klimatycznych: sumy opadów, temperatury, wilgotności powietrza, ale ich nie zmienimy, więc zakładamy, że przez połowę czasu życia konstrukcja jest na tyle zwilżona, że możliwe są procesy korozji elektrochemicznej. Ale gdyby nie było wspomnianych zanieczyszczeń powietrza, to szybkość korozji byłaby znikoma.

• A jakie straty ponosi gospodarka?

- Trudno jest oszacować koszty korozji, bo są bezpośrednie i pośrednie. Także różne są metodyki ich liczenia. Niemniej przedstawiane są szacunki - w różnych krajach i w różnych okresach - i wynoszą one 3-8% PKB. W 2016 r. koszty korozji w USA - wg NACE (National Association of Corrosion Engineers) - wyniosły 1,1 bln USD, czyli 6,2% PKB, więc jest to jeden z największych pojedynczych wydatków w gospodarce USA.

Ale często są to tylko koszty bezpośrednie związane z naprawami, bo gdy doliczymy koszty pośrednie, np. rocznych objazdów naprawianego mostu czy dwutygodniowego przestoju produkcji, to trzeba je zwiększyć dwukrotnie. Jeśli chodzi o Polskę, to ostatnie szacunki podają 8% PKB.

Często, by podkreślić dramaturgię skutków korozji porównuje się je z następstwami kataklizmów: trzęsień ziemi, powodzi.

I straty są porównywalne. Ale o ile istnieje krajowy system zarządzania ryzykiem powodziowym i dostępne są mapy zagrożenia powodziowego, to brak podobnych działań w odniesieniu do korozji.

Tymczasem korozja jest wokół nas. Jest nieuniknionym procesem naturalnym i - niezależnie od postępu techniki - jej nie wyeliminujemy, a co najwyżej spowolnimy.

• Możemy jednak ją monitorować.

- Monitoring korozyjny jest bardzo ważny, bo bardzo często podejmuje się decyzje o stosowaniu jakiś zabezpieczeń, bez diagnozy, jak się one sprawdzą w danym układzie korozyjnym.

Trzeba określić zagrożenie korozyjne, na jakie narażona będzie konstrukcja w trakcie jej eksploatacji i w porę zastosować zabezpieczenia korozyjne, a potem kontrolować ich skuteczność.

To najtańsza forma zapobiegania korozji. Niestety, w Polsce często problem pojawia się gdy jest za późno, czyli korozja już swoje zrobiła. A wtedy działania naprawcze są bardzo kosztowne. Korozja często w pierwszej fazie rozwija się w sposób utajony, bez zewnętrznych objawów. Tak jest, gdy jony chlorkowe wnikają do konstrukcji żelbetowej lub czynniki korozyjne przenikają przez powłokę malarską do stali.

Zniszczenia korozyjne stali rozpoczynają się dopiero po przekroczeniu pewnych stężeń krytycznych przy jej powierzchni.

A zewnętrzne objawy korozji (wykwity korozyjne, odwarstwianie betonu/powłok) pojawiają się jeszcze później. Ale wtedy zniszczenia korozyjne są już zaawansowane i zamiast tańszych metod zapobiegawczych trzeba stosować drogie metody naprawcze.

• A czy na uczelniach technicznych, np. na Politechnice Warszawskiej, uczy się o zapobieganiu korozji?

- Rozmawiamy w Dziekanacie Wydziału Chemicznego PW, na którym od 100 lat uczymy technologii chemicznej (w polskiej politechnice, bo początki wydziału sięgają lat 30. XIX w.).

I nigdy, poza krótką próbą w latach 50. ub. wieku, nie było na nim specjalności korozyjnej. I to pomimo, że na wydziale pracowali tak wybitni profesorowie zajmujący się zagadnieniami korozji jak Alicja Dorabialska, Jan Czochralski czy Michał Śmiałowski. Może zabrzmi to dziwnie, ale uważam, że to dobre podejście, bo wszyscy studenci, niezależnie od specjalności, otrzymują podstawowy, "startowy" pakiet wiedzy i umiejętności w zakresie korozji i ochrony przed nią. Natomiast prowadzenie specjalności korozyjnej i brak problematyki korozyjnej w innych specjalnościach mogłyby być odbierane jako przyzwolenie, aby studenci/absolwenci innych specjalności poczuli się zwolnieni z potrzeby rozważania i rozwiązywania problemów korozyjnych w swojej pracy, bo zrobią to za nich inni.

W latach 80. ub. wieku odbyłem staż, a potem pracowałem na Politechnice w Zurychu w Instytucie Korozji, kierowanym przez prof. H. Boehni. Po powrocie na Wydział Chemiczny reaktywowałem Laboratorium Procesów Korozji i Ochrony przed Korozją i stopniowo wprowadzałem wykłady związane z tą tematyką, nawiązując do tradycji, którą na tym wydziale tworzyli m.in. profesorowie Czochralski czy Śmiałowski.

Na I stopniu studiów na kierunku Technologia Chemiczna jest obowiązkowy wykład "Materiałoznawstwo, kompozyty i korozja", na który przychodzi ok. 150 studentów. Jest prowadzony przez trzech wykładowców. Koledzy mówią o korodujących polimerach i ceramice, a ja o metalach. Każdy z nas ma 15 godz. wykładu. Dodatkowo w laboratorium Metod Badań Materiałów studenci chętnie wybierają ćwiczenie "korozyjne", podczas którego badają, jak przebiega korozja materiałów metalicznych w różnych środowiskach. Natomiast na studiach II stopnia prowadzę obieralny wykład "Podstawy korozji i ochrony przed korozją", na który przychodzi kilkunastu studentów. Natomiast o monitoringu korozyjnym mogą dowiedzieć się z mojego wykładu "Elektrochemiczne metody badania materiałów".

Wśród studentów są też z innych wydziałów: z inżynierii materiałowej - bo interesuje ich korozja nowych materiałów, np. stopów biodegradowalnych, elektrycznego - chcą wiedzieć o skutkach prądów błądzących, a nawet Uniwersytetu Medycznego - korozja implantów czy Akademii Sztuk Pięknych - zabezpieczenie przed korozją wykopanych artefaktów! Podstawowa wiedza o korozji i jej zapobieganiu jest potrzebna inżynierom, niezależnie od kierunku studiów. Inżynier budownictwa powinien tak projektować beton, aby zapewnić także jego odporność na wnikanie czynników korozyjnych; elektronik, oceniając niezawodność układów elektronicznych, musi uwzględniać ryzyko korozji, a absolwent inżynierii biomedycznej nie może pomijać problemu korozji implantów w naszym organizmie itd. Dlatego tematyka korozyjna jest obecna nie tylko w programie studiów na Wydziale Chemicznym, ale także na innych wydziałach Politechniki Warszawskiej.

• Dlaczego nie ma odpowiednich przepisów obligujących producentów czy montażystów do zapobiegania korozji u "źródła"?

- To jest właśnie wciąż nierozwiązany problem konieczności uwzględnienia zagadnień korozyjnych na etapie projektowania konstrukcji czy instalacji. Powstają projekty konstrukcji bardzo funkcjonalnych, wspaniałych architektoniczne i spełniających wymogi wytrzymałościowe, ale bez uwzględnienia kwestii zabezpieczenia przeciwkorozyjnego. Widocznie projektanci nie mają tego "korozyjnego pakietu startowego" i liczą, że specjaliści od antykorozji wszystko później zabezpieczą.

Tymczasem, niekiedy występują niewłaściwe rozwiązania konstrukcyjne, tzw. pułapki korozyjne, sprzyjające rozwojowi korozji i utrudniające zastosowanie efektywnej ochroną przed korozją. Można stworzyć pokaźny atlas takich błędów projektowych i błędów przy aplikacji systemów antykorozyjnych, które powodują, że te systemy nie działają tak, jak powinny.

Dostępne są rekomendacje dotyczące zabezpieczeń przed korozją i pomiarów korozyjnych: normy/standardy, a także dokumenty BAT (Best Avaiable Techniques: najlepsze dostępne techniki) i dokumenty referencyjne BREF.

Inwestorzy powinni wymagać, aby projektowanie konstrukcji obejmowało również jej zabezpieczenie korozyjne (w odniesieniu do zdefiniowanych warunków eksploatacji), które powinien zweryfikować rzeczoznawca. Mówi się o tym od dawna; zgłoszone zostały propozycje rozwiązań, m.in. przez Polskie Stowarzyszenie Korozyjne, ale na razie bez skutku.

• Jakie są innowacyjne technologie zapobiegające korozji i jak wygląda ich stosowanie w Polsce?

- Od wielu lat zajmuję się korozją stali w betonie. Żelbet jest podstawowym materiałem budowlanym, ale wielkim problemem są zniszczenia korozyjne konstrukcji żelbetowych: mostów, estakad czy wielopoziomowych parkingów. Często ich naprawy są wykonywane zbyt późno i wówczas ich zakres jest bardzo duży. Tymczasem niektóre metody ochrony stali zbrojeniowej przed korozją, stosowane w Europie Zachodniej czy USA, w Polsce nie znalazły uznania, bo nie ma do nich przekonania.

Przykładem ochrona katodowa stali w betonie, choć na Politechnice Gdańskiej jest pilotażowa instalacja, czy też inne elektrochemiczne metody pozwalające zahamować korozję zbrojenia w żelbecie.

Wiele nowego dzieje się w zakresie powłok ochronnych.

Na rynek wchodzą lub wkrótce wejdą nowe generacje produktów.

Mówi się o powłokach określanych przymiotnikami: smart (modyfikujące się pod wpływem bodźców), self-healing (samo-naprawiające się), super-hydrophobic (nieprzepuszczalne dla wilgoci), które mają wkrótce zawojować rynek.

A na tym rynku jest wiele nowych produktów reklamowanych jako: innowacyjne, hybrydowe, wielofunkcyjne, nanotechnologiczne itd. Takie sformułowania są pewnie podsuwane przez markietingowców i mam nadzieję, że nie są tylko pustymi frazesami. Od wielu lat mamy wiele doniesień o opracowaniu powłok konwersyjnych o działaniu ochronnym odpowiadającym wycofywanym powłokom chromianowanym.

Ale z drugiej strony chromianowanie jest nadal stosowane, a jego zamienniki nie mogą się przebić.

• A jakie działania mogą podnieść antykorozyjną świadomość społeczeństwa, np. osób montujących sobie na posesji/ działce stalowe ogrodzenie?

- Przez wiele lat pokazywano skorodowane statki, samochody, słupy energetyczne i epatowano społeczeństwo ogromem strat korozyjnych. To spowszedniało, przywykliśmy do żelbetowych estakad z wykwitami korozji, zżartych przez korozję, opustoszałych hal fabrycznych czy skorodowanych blaszanych dachów na starych domach. Pogodziliśmy się z ciągłymi naprawami zdegradowanych mostów i wiaduktów. Ale samochody nie zdążą ulec korozji bo są zastępowane nowymi modelami. Może więc nie tędy droga?

W laboratorium, gdzie mierzymy szybkość korozji w różnych układach korozyjnych, pozwalam studentom wybrać jeden układ do badań. Najczęściej interesują ich procesy korozji związane ze zdrowiem. Określają szybkość korozji stopów tytanu i stali austenitycznych w syntetycznym roztworze fizjologicznym (warunki pracy implantów chirurgicznych) lub sztucznej ślinie (warunki pracy implantów zębowych i aparatów ortodontycznych). Interesuje ich korozja taniej biżuterii w sztucznym pocie. W tych przypadkach szybkość korozji jest nieznaczna, ale nawet niewielka liczba produktów korozji może niekorzystnie wpływać na nasze zdrowie wywołując metalozy i reakcje alergiczne. Studenci chętnie badają też korozję miedzi lub stali ocynkowanej w wodzie wodociągowej, aby określić wpływ tych zjawisk na jakość wody, którą pijemy.

O korozji opowiadam na zajęciach uniwersytetu trzeciego wieku i tam duże poruszenie wywołuje wywód o możliwej korozji, gdy gotujemy bigos w niewłaściwym garnku.

• Dziękuję za rozmowę.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

SŁOWA KLUCZOWE I ALERTY

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Korozja jest wokół nas

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!