Zuurstofcorrosie (H)erkennen van het probleem is de halve oplossing

Zuurstofcorrosie – in de volksmond ‘roest’ – is een verschijnsel waarbij materiaal degradeert als gevolg van een reactie met zuurstof. De gevolgen hiervan zijn verstrekkend en betreffen zowel mens en milieu als de betreffende installatie en (het voortbestaan van een) organisatie. Kennis hebben van het proces dat ten grondslag ligt aan zuurstofcorrosievorming maakt het mogelijk deze vorm van corrosie voor een belangrijk deel te vertragen. Daar waar dit niet mogelijk is, ondersteunen de juiste inspectiemethoden in een goed onderhoudsbeheerplan de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de betreffende installatie.

In de meest algemene zin van het woord is zuurstofcorrosie niets meer dan een reactie van een materiaal met zuurstof. In deze definitie zou ‘verbranding’ ook een vorm van corrosie zijn. Specifiek bij dit fenomeen wordt echter in de beschrijving toegevoegd dat het veelal gaat om een langzame aantasting van het materiaal en het feit dat de gevolgen als ‘ongewenst’ worden ervaren. Een bekend en veel toegepast materiaal dat erg gevoelig is voor zuurstofcorrosie is ijzer.
De aandacht voor zuurstofcorrosie blijft onverminderd hoog omdat deze vorm van schade het bedrijfsleven jaarlijks veel geld kost. Het gaat hierbij dan niet alleen om reparatie van onderdelen in stalen constructies en het materiaal dat hierbij verloren gaat maar ook de gevolgschade. Bijvoorbeeld de kosten die gepaard gaan met het uitvallen van systemen of installaties, extra manuren om corrosie gerelateerde problemen op te lossen en een eventuele verontreiniging van producten.

Voorwaarden
Voor het ontstaan van zuurstofcorrosie zijn de volgende drie elementen nodig:
1. Een materiaal dat gevoelig is voor een reactie met zuurstof
2. Zuurstof zelf
3. Een omgeving die als katalysator werkt

1. Het materiaal

 
Met bovenstaande kennis zijn direct al enkele zinvolle maatregelen met het ‘boerenverstand’ te nemen om zuurstofcorrosie te voorkomen of te vertragen. Kijkende naar het eerste punt is het werken met technische kunststoffen / composieten één van de veelgebruikte mogelijkheden om corrosie te voorkomen; bijvoorbeeld in agressieve omgevingen (vochtig, vuil) waar vele ‘corrosieve katalysatoren’ aanwezig zijn. In veel gevallen worden deze materialen (nog) terzijde geschoven omdat men van mening is dat kunststoffen niet dezelfde krachten kunnen opnemen als staal. Niets is minder waar. Met de huidige generatie composieten én de mogelijkheden die beschikbaar zijn op het vlak van computersimulatie en –berekeningen is veel mogelijk. Zo zijn engineers van nu bijvoorbeeld in staat om brugconstructies te maken die minimaal zo sterk zijn als de stalen alternatieven maar níet kunnen corroderen. Ook vliegtuigen bestaan tegenwoordig voor een belangrijk deel uit kunststoffen. Voor constructeurs en engineers het overwegen waard.

Een ander materiaal in het kader van het voorkomen van zuurstofcorrosie is de toepassing van roestvaststaal. Dit type staal biedt weliswaar een verhoogde bescherming tegen corrosie maar is zeker niet tot in lengte der dagen vrij van roest. Het materiaal wordt niet voor niets roestvaststaal genoemd.

2. Zuurstof

 
Wetende dat een zuurstofcorrosie reactie pas optreedt bij de inwerking van zuurstof betekent dat corrosie is te voorkomen door zuurstof bij het materiaal weg te houden. De meest voorkomende oplossing hiervoor is door het materiaal te beschermen met een specifieke laag. De applicatie zal bepalen of deze bescherming het beste wordt geboden door bijvoorbeeld een chemische coating, een smeervet, olie of afdekking met een ander materiaal. Onder andere op het vlak van smeermiddelen zijn ontwikkelingen gaande die ervoor zorgen dat smeermiddelen zich steeds beter hechten of zelfs penetreren waarmee de kans op inwerking van zuurstof op het metaal wordt geminimaliseerd.

3. Omgeving

 
Eenzelfde gedachtegang geldt voor de invloed van de omgeving op het corrosieproces. Zout en water zijn twee bekende stoorzenders in de buitenomgeving die corrosieprocessen aanzienlijk kunnen versnellen. Ook hier is een beschermende laag de oplossing om corrosie te voorkomen. In binnenomgevingen kunnen speciale filters voorkomen dat corrosieve gassen – zoals H2S, SO2, Cl2 en NOx – gevoelige materialen kunnen aantasten. Dit type filtermedia wordt onder meer gebruikt in laboratoriumomgevingen waar bijvoorbeeld wordt gewerkt met printplaten.

Inspectiemethoden
Omdat zuurstofcorrosie in veel gevallen ‘kruipt waar het niet gaan kan’ is het in alle gevallen nog steeds noodzakelijk om inspecties uit te voeren. Dit kan handmatig of automatisch. Een eerste inspectiemethode die het meest voor de hand ligt betreft de visuele inspectie. ‘Roest’ heeft immers duidelijke zichtbare kenmerken die met het blote oog eenvoudig zijn vast te stellen.

Wanneer het gaat om het inspecteren van moeilijk bereikbare plaatsen bieden andere inspectiemethoden uitkomst. Als verlenging van het menselijk oog worden in onder meer leidingen, kanalen en silo’s robots ingezet die middels een camera beeldopnamen maken van de binnenwanden. Hiermee wordt geïnspecteerd op onder meer corrosie (ook onder isolatie), lasverkleuringen en wanddiktes. Ook wordt onderzoek gedaan naar de inzet van drones die zich veilig in gevaarlijke omgevingen kunnen begeven om hier de benodigde opnames te maken. Toepassingen in de (petro)chemische omgeving liggen hierbij voor de hand.

Ultrasoon
Verder worden diverse ultrasoon technieken toegepast waarbij met behulp van geluidsgolven onregelmatigheden in een materiaalstructuur worden vastgelegd. Bij de Guided Wave-methode worden lage frequenties gebruikt die op basis van reflectie zowel in- als uitwendige corrosie in leidingen kunnen detecteren. De Time of Flight Diffraction-methode wordt ingezet om de restwanddikte van een las te meten; bijvoorbeeld wanneer het vermoeden bestaat van erosie of corrosie van de doorlassing. De Phased Array-methode biedt als extra voordeel dat hiermee de wanddikte over een breed bereik wordt gemeten waarmee de inspecties nauwkeuriger en sneller zijn uit te voeren.

Genereren van data
In alle gevallen is het bij inspectie van belang dat de gegenereerde data uniform worden opgeslagen zodat ze in een later stadium zijn om te zetten naar informatie. In een tijd waarin Industrie 4.0, internet of things en big data een hoofdrol spelen, zijn hiervoor vele mogelijkheden. Het gaat immers niet alleen om data die handmatig worden verzameld gedurende een reguliere inspectieronde, maar ook om de gegevens die online binnenkomen vanuit een systeem dat continue metingen verricht.
Kortom: kennis van het corrosieproces en de mogelijkheden om corrosie te detecteren vormen een belangrijke voorwaarde in het voorkomen van schade en gevaarlijke situaties als gevolg van corrosie. Zeker wanneer op de juiste wijze gebruik wordt gemaakt van de mogelijkheden op het vlak van het verzamelen, opslaan en verwerken of analyseren van data. n

Nieuwsgierig hoe u zelf corrosie kunt herkennen, behandelen en voorkomen? Neem deel aan de 3-daagse training Corrosiemanagement van IIR. Na afloop weet u uw veiligheid te waarborgen en plant u uw onderhoud slimmer met een overwogen corrosiestrategie.

3 Daagse praktijkgerichte training CORROSIEMANAGEMENT, 4, 8 en 9 april 2019!