Korrosion del 1 - Grunder
Den här introducerande artikeln förklarar grunderna i korrosion och varför det är viktigt inom byggnation. Korrosion definieras som en kemisk process där metaller reagerar med sin omgivning och gradvis bryts ner, vilket kan minska styrkan och förkorta livslängden på konstruktioner.
Olika material, ytbehandlingar och korrosivitetsklasser
Ett av de vanligaste ämnena vi diskuterar med konstruktörer och entreprenörer i projekteringsfasen och i produktion är korrosion. Korrosion är ett område som bör tas i beaktande vid val av produkter i stål, för alla miljöer som inte är torra inomhusmiljöer. Att välja fel produkt, behandling eller legering kan ha stora konsekvenser.
Det mest uppenbara är att byggnaden, eller den specifika byggnadsdelens livslängd eller underhållsintervall, förkortas. Att välja en produkt med högre korrosionsmotstånd än nödvändigt kan också medföra onödiga kostnader för projektet. Vi kommer därför genom en serie av artiklar navigera genom olika typer av material, korrosionstyper och val av rätt produkt.
Vad är korrosion?
I denna fösta inledande del kommer vi gå igenom grunden inom korrosion. I nästkommande artiklar kommer vi fördjupa oss i följande områden - ”Val av förzinkad produkt”, ”Val av rostfri produkt”, ”Zink Magnesium” samt ”Galvanisk korrosion”
Det första många tänker på när de hör korrosion är rost. Rost är ett fenomen som uppstår vid korrosion på vissa typer av material. Men det finns också andra typer av mer svårupptäckt korrosion så som punktkorrosion som kan bryta ned materialet inifrån. Att ta i beaktande är även galvaniskt korrosion som kan ha betydande effekt på korrosionsförloppet ifall där man blandar olika metaller.
Vad är korrosivitetsklass?
Korrosion är en kemisk process där metaller bryts ner genom en reaktion med den omgivande miljön. Detta kan leda till att materialet skadas, förlorar sin hållfasthet och i förlängningen att en konstruktion fallerar. Korrosion uppstår när vi har en kombination av metall, fukt och syre - men korrosionsprocessen kan också snabbas på av exempelvis svavel, klorider och smuts (som håller kvar fukten vid materialet).
Vilka typer av material har högst korrosionsmotstånd?
Det finns en rad olika materialsammansättningar (legeringar) och ytbehandlingar som används vid byggnation i stål. Här listar vi några av de vanligast förekommande sorterna:
Kolstål Obehandlat stål där sammansättningen normalt består av järn och en andel kol. Vanligt förekommande produkter är armering och obehandlade stålprofiler, exempelvis balkar. Dessa är ofta rostiga redan vid leverans och kallas ibland även svartstål. Obehandlat kolstål är ovanligt att använda oskyddat i konstruktioner. Vanligtvis målas eller behandlas dessa konstruktioner i efterhand om de ska vara synliga.
Elförzinkning Elförzinkning är en process där ett tunt lager av zink appliceras på stålets yta. Produkten placeras i en zinklösning och en elektrisk ström appliceras, vilket gör att zinkjoner fastnar på stålets yta. Detta tunna lager ger ett korrosionsmotstånd som inte påverkar produktens övriga egenskaper. Elförzinkade produkter, som t ex fästelement och montagedetaljer, används framför allt i torra miljöer med korrosivitetsklass C1 eller C2 beroende på livslängdskrav. Elförzinkning är en kostnadseffektiv korrosionsskyddsbehandling och är därför vanlig för många typer av produkter som monteras i inomhusmiljöer, t ex skruv, infästningar och installationsupphängning.
Varmförzinkning Benämns ofta som galvat eller galvaniserat stål. Även varmförzinkning är en ytbehandling där ett ytskikt appliceras på stålet. I denna process doppas stålet i ett zinkbad. Detta kan göras i flera omgångar för att zinkbeläggningen ska bli tjockare och därmed ge ett större korrosionsmotstånd. Varmförzinkning är vanligt för produkter och konstruktioner som ska monteras i utomhusmiljöer i korrosionsklass C2-C3, t ex räcken, stolpar, montageskenor och infästningar. Även varmförzinkning är en förhållandevis kostnadseffektiv korrosionsmotståndsbehandling.En nackdel med varmförzinkning är att produkter och konstruktioner med en mer komplex utformning kan begränsa tjockleken på beläggningens skikt. Det kan vara svårt att säkerställa att skiktet blir jämnt fördelat och ett tjockt lager zink kan också påverka produktens egenskaper. Ett konkret exempel på detta är att en varmförzinkad expanderbults maximala beläggning är 40-45 mu för att mutter och gänga samt expansionssegmentet ska fungera.
När det gäller andra typer av varmförzinkade konstruktioner som balkar, räcken, och stolpar är dessa ofta behandlade med minst 115 mu. För de fall där en varmförzinkad balk eller räcke kombineras med en varmförzinkad infästning ska man vara medveten om att balkens förväntade korrosionsmotstånd är betydligt större än infästningens. Det kan därför vara olämpligt att välja en varmförzinkad infästning i ett sånt fall - om det inte finns ytterligare skyddsåtgärder och/eller inspektion samt löpande underhåll.
Zink Magnesium - och andra beläggningar Att behandla produkter och andra konstruktionsdelar med zinkmagnesium har blivit allt vanligare de senaste åren. Det är en ytbehandling där en andel aluminium och magnesium tillsätts i zinkbehandling. Med denna metod ges det möjlighet att med ett tunnare skikt ge bättre korrosionsmotstånd än vid varmförzinkning.
Numera är zinkmagnesium vanligt förekommande material för plåttak och andra plåtdetaljer som utgör delar av skalet av en byggnad. Hilti har sedan ett antal år tillbaka tillverkat installationsupphängningssystem för utomhusbruk i zinkmagnesium för att kunna möta tuffa krav i utomhusmiljöer, infrastrukturprojekt och industrier. Zinkmagnesium är ofta ett lämpligt val i korrosivitetsklass C3, C4 och C5.Att behandla produkter i flera lager med olika beläggningar är allt mer vanligt förekommande. På grund av den kostnadsmässigt stora skillnaden mellan förzinkade och rostfria produkter har denna metod snabbt blivit allt mer vanlig. Duplex-behandlade produkter, där olika beläggningar appliceras i skikt för att skapa större motståndskraft än för en förzinkad produkt, är bl a en metod. Exempel på produkt är Betongskruv HUS4-HF som kan vara ett relevant alternativ om valet står mellan en varmförzinkad eller rostfri produkt.
Rostfritt Rostfritt stål är ett samlingsnamn för vissa stålsammansättningar. Legeringar med minst 10.5% krom benämns normalt i Sverige som ”rostfritt stål”. I andra länder kallas dessa legeringar ofta rakt översätt för ”fläckfritt stål” då ytan normalt inte rostar. Även dessa stålkvalitéer kan dock korrodera, ofta genom punktkorrosion som är betydligt svårare att förutse och urskilja.
Punktkorrosion är ett fenomen där stålets ytskikt bryts och små hål skapas. Angreppet kan då ta sig vidare in i stålet och fortsätta korrosionsprocessen utan att det syns på ytan. Det är därför viktigt att göra medvetna val även när det gäller rostfritt stål. Rostfritt stål i olika sammansättningar används ofta i korrosivitetsklass C4 och högre. Men även i korrosivitetsklass C3 kan det ibland vara rimligt att överväga en rostfri produkt.
Hur väljer man rätt beläggning eller legering?
För att välja rätt legering eller beläggning krävs det både kunskap om den specifika miljön och en definierad önskad livslängd. Rutiner för inspektion, underhåll och rengöring kan också vara avgörande faktorer.
Det finns olika resonemang kring om produkterna i sig ska klassas eller stämplas som exempelvis "Godkänd i C4-miljö". Det kan anses vara en missvisande utvärderingsmetod då denna typ av tester och standarder inte ger hela bilden. I många fall kan det t ex vara tidsbegränsade garantier som inte överensstämmer med byggnadsdelens tänkta livslängd. Utförandet av dessa tester har också fått kritik för att vara missledande, då laboratoriemiljön de utförs i inte är samma som den tänkta miljön.
En annan mer beprövad och vedertagen metod är att istället följa SS-EN ISO 12944 och SS-EN 1993-1-4 standarder och normer. I "Korrosion del 2 - Val av förzinkad produkt" och "Korrosion del 3 - Val av rostfri produkt" finns det möjlighet att ytterligare fördjupa sig i hur dessa standarder kan tillämpas. Bilden nedan ger en översikt som kan förenkla när en ytbeläggning eller legering ska väljas.
Detta var den första av flera artiklar i denna serie om korrosion. För den som vill fördjupa sig i olika typer av material, eller kring olika resonemang vid val av stålkvalitet, hänvisar vi till övriga artiklar i denna serie. I Hilti korrosionshandbok (engelska) går det att fördjupa sig ytterligare i ämnet korrosion. Det går även att kontakta våra ingenjörer på Tekniskt Centrum som är redo att stötta dig med det du behöver hjälp med.
Tekniskt centrum - kontaktuppgifter:
T: 020 - 555 999
M: tc@hilti.com