Blog Frans Vos - Het corrosiebewustzijn: een blijvende uitdaging!

Het belang van de jaarlijks op 24 april georganiseerde “World Corrosion Awareness Day”, oftewel de “Internationale Corrosie-Bewustwording-dag”, kan niet genoeg worden benadrukt. Het is in wezen een trieste dag. Corrosie veroorzaakt immers veel leed, direct omwille van het ontstaan van lekkages, het scheuren van structurele componenten enzoverder, terwijl ook indirect veel schade wordt geleden in de vorm van het noodgedwongen uit dienst moeten nemen van industriële installaties en infrastructuur, het onbewoonbaar verklaren van woningen, milieucontaminatie en helaas soms ook  menselijk leed.
 

Door: Frans Vos -  Materials Consult BV
 

Tegelijk is de Internationale Corrosie-Bewustwording-dag ook een dag van hoop. De hoop dat meer en meer mensen bewust worden van het belang dat corrosiepreventie ten innemen in onze maatschappij, niet alleen voor technici en ingenieurs, maar ook voor de vele andere stakeholders die belang hebben bij een sterker corrosiepreventief beleid, de bevolking en de door haar verkozen politici inbegrepen. Om de politici extra motivatie te geven om corrosiepreventie meer aandacht en meer middelen te geven, breng ik graag even de hallucinante cijfers uit mijn vorige ALURVS-bijdrage in herinnering: Wereldwijd vertegenwoordigt de jaarlijkse directe en indirecte kost van corrosie een bedrag van ongeveer 3.4% van het bruto binnenlands product, wat dan voor België 19 MILJARD euro en voor Nederland 33 MILJARD euro betekent. Motivatie genoeg om er iets aan te doen, lijkt me zo. Vanuit technisch oogpunt gingen we in mijn vorige bijdrage voor ALURVS al in op twee belangrijke misverstanden die ik nog regelmatig hoor circuleren: Dat roest corrosie is - dat is het dus niet - en dat corrosie een materiaaleigenschap is – dat is het dus ook niet. Roest is geen corrosie en corrosie is op zich een systeemeigenschap. Wat ik daar juist mee bedoel? Lees hier mijn blog over dit onderwerp ‘Het corrosiebewustzijn: de ontwaking’ In deze nieuwe bijdrage komen nog enkele andere technische bewustwordingen in verband met corrosie aan bod, zoals dat roestvrij staal niet bestaat en dat corrosiepreventie niet zo eenvoudig is als dat sommigen – ja, ook nog al te veel technici en ingenieurs – denken.

Roest’vrij’ staal bestaat niet
Het staat in mijn geheugen gegrift. “Elke keer dat je roestvrij staal schrijft of zegt tijdens het examen, krijg je één punt minder”. Het was een quote van één van mijn professoren toen ik aan de KU Leuven materiaalkundig ingenieur studeerde en de professor in kwestie paste dat ook consequent toe. Als je qua redenering en besluiten alles juist had beantwoord, maar in je schriftelijke voorbereiding en tijdens het mondelinge gedeelte twintig keer ‘roestvrij staal’ als term had gebruikt, eindigde je met nul op twintig. Gelukkig is het bij mij, en bij mijn weten ook niet bij mijn medestudenten zo ver gekomen. De professor legde ook goed uit waarom technisch gezien de term ‘roestvrij staal’ niet bestaat en dat het gebruik van de term ‘roestvast staal’ de waarheid meer eer aandoet. Voor de taalkundigen onder u: In het beroemde Van Dale groot woordenboek van de Nederlandse taal staan zowel ‘roestvrij’ als ‘roestvast’ staal. Bij ‘roestvast’ staal staat zelfs ‘zie roestvrij staal’. Tot nader order mag u volgens de Nederlandse taalgoeroes dus lustig ‘roestvrij’ staal blijven gebruiken, maar in een technische context kan ik alleen maar hopen dat u er zich bewust van bent, of snel wordt, dat ‘roestvrij’ staal niet bestaat.

Waarom zou het dan wel ‘roestvast’ en niet ‘roestvrij’ staal moeten zijn? Laat ons al gewoon eens de hedendaagse basisversies van de roestvast stalen bekijken, met name de legeringen uit de AISI 304 familie. Dit is wereldwijd de meest gebruikte familie, maar ze heeft bijvoorbeeld al het belangrijke nadeel dat ze geen weestand biedt tegen chloriden (in wezen het chloride-ion Cl-). Het gebruik van een staal uit de AISI 304 familie in marine omgevingen is dus al geen optie. Idem in omstandigheden waar chloriden deel uitmaken van het productieproces of waar chloriden kunnen neerslaan bij uitdampen. Wat betreft dat laatste geloof ik bijvoorbeeld niet in vuistregeltjes zoals ‘Als er minder dan xyyy ppm chloriden in het water zitten, kan het geen kwaad’. Ik schrijf bewust ‘xyyyy’ omdat ik er geen concreet getal wil opplakken, net omdat ik dergelijke vuistregels graag zie verdwijnen. Blijkbaar zijn de mensen er zich onvoldoende van bewust dat een nominale concentratie (veelal te aanzien als de concentratie tijdens de reguliere productie) zal wijzigen bij bijvoorbeeld inspectie en/of onderhoud van de installatie. Als de installatie wordt stopgezet en men het water uit de leidingen laat stromen voor inspectie/onderhoud van de leidingen, zullen er altijd waterresten achterblijven. Zo zullen er bijvoorbeeld waterresten accumuleren in het laagste punt van een theoretisch horizontale leiding (Nog zo een bewustwording: een op technische tekening horizontale leiding heeft in werkelijkheid steeds een laagste punt tussen twee steunpunten, met name omwille van het eigengewicht van de leiding). Waar na ledigen van de leidingen chloorhoudende waterresten kunnen achterblijven, zal het water beginnen verdampen, maar het chloor verdampt niet mee. Hierdoor zal de chloorconcentratie in de waterresten stijgen, waarbij al snel de xyyy ppm chloriden van de vuistregel zal worden overschreden en corrosie de kans krijgt om toe te slaan, alle vuistregels ten spijt.

(bron: istock)


In voorgaande spreek ik ook bewust van de AISI 304 ‘familie’. Naast de algemene gevoeligheid voor chloriden-geïnduceerde corrosietypes (putcorrosie, spanningscorrosie,…), bestaat er immers ook een risico op onder andere intergranulaire corrosie (IGC), ook wel aangeduid als interkristallijne corrosie. Dat risico kan onder andere worden beperkt door gebruik te maken van de zogenaamde ‘L-versies’ van roestvast stalen of van de ‘gestabiliseerde versies’ van roestvast stalen. Ook de AISI 304 familie kent beide legeringstypes met een verlaagd risico op IGC, maar daarbuiten zijn er ook andere legeringen in de 304 familie aanwezig die wel een verhoogd risico op IGC blijven bezitten. Ook in de AISI 316 familie kom je dat onderscheid tegen met de L- en gestabiliseerde versies en hun verlaagd risico op IGC, maar in tegenstelling tot de roestvaste stalen uit de AISI 304 familie wordt aan de AISI 316 familie een verhoogde weerstand tegen onder andere het chloride-ion, andere halide-ionen, het sulfaat-ion, het sulfide-ion enzoverder toegedicht. Een legering uit de AISI 316 familie lijkt dan ook veel beter geschikt voor bijvoorbeeld marine omgevingen of andere omgevingen waar chloride-ionen aanwezig zijn. Uit de praktijk blijkt echter dat ook legeringen uit de AISI 316 familie niet steeds het nodige soelaas bieden, in het bijzonder als de chloride-ionconcentraties lokaal sterk kunnen verhogen bij bijvoorbeeld de hiervoor beschreven drooglegging van een installatie of bij frequente bevochtiging-uitdroging cycli. In dergelijke situaties wordt dan bij wijze van voorbeeld wel eens gegrepen naar roestvast staal legeringen met substantieel hogere chroomgehaltes, waarbij dan termen zoals ‘super’austenieten de commerciële perceptie trachten te creëren dat zij een oplossing zijn voor al uw corrosief leed. Zonder hier een uitgebreid essay over ‘super’legeringen te gaan schrijven - of het nu binnen de austenieten (o.a. de AISI 304 en 316 families) of de duplexen is - ook de superfamilies worden wel eens door de realiteit verslagen.   En zo zie je maar: Voor elke roestvast staal legering zijn er steeds gebruikscondities te vinden die het roestvast staal alsnog tot een corrosieve aantasting kunnen verleiden.

Corrosiepreventie is geen wandeling in het park
De voorgaande uitleg waarom roestvrij staal technisch niet bestaat (en ook taalkundig best zo snel mogelijk uit het Van Dale groot woordenboek van de Nederlandse taal wordt geschrapt) doet op zich al aanvoelen hoe complex het corrosieproces is en hoe moeilijk het dus ook is om de meest optimale corrosiepreventiemethode te kiezen. In vele situaties moeten corrosiepreventietechnieken worden gecombineerd om tot de gewenste mate van corrosiepreventie te komen. Bij het aanbrengen van een natlak op koolstofstaal wordt er in vele gevallen bijvoorbeeld voor gekozen om eerst een primerlaag met zinkflakes aan te brengen en dan pas de toplaag. De toplaag biedt een eerste barrière tegen corrosie van het staal, maar mocht de toplaag alsnog worden doorbroken, dan zijn er onder andere de zinkflakes in de primerlaag om alsnog een tijdelijke galvanische bescherming te bieden. Bij het aanbrengen van een poederlak is er veelal sprake van een voorafgaande fosfatatie van het staaloppervlak om nog enig corrosiebeschermend soelaas te bieden mocht de integriteit van de poederlaklaag worden ondermijnd. Stalen hogedruk gasleidingen zijn veelal voorzien van een bitumenlaag als primaire corrosiebescherming, worden daarnaast nog voorzien van een corrosiebescherming door middel van opgedrukte stroom voor mocht de coating lokaal falen, en in de sleuf waarin ze worden gelegd wordt soms eerst nog een laag van een speciaal daartoe gemengd zandbed met vochtregulerende capaciteit aangebracht alvorens de leiding wordt afgezonken in de sleuf.  


 

(bron: istock)


Het risico op corrosie is afhankelijk van dermate veel parameters dat het selecteren van de meest geschikte corrosiepreventietechnieken(en) zelden een sinecure is. Het ontwerp, de daarbij gemaakte materiaalkeuzes, de lasprocedures, de realisatie/constructie van het ontwerp, de nominale gebruikscondities (chemische samenstelling, geleidbaarheid, temperatuur, druk, enzoverder), de procestransiënten (wijzigingen bij starten, stoppen, excursies enzoverder), onderhoudsprocedures, al dan niet uitgevoerde herstellingen, zelfs de inspectieprocedures en hun uitvoering bepalen allemaal mee het risico op corrosie. Corrosiepreventie is dus niet een kwestie van ‘even een verflaag aanbrengen’ of ‘we vervangen het materiaal gewoon door een ander materiaal’. Om bij die twee voorbeelden te blijven: Velen beseffen onvoldoende dat ook een verflaag inspectie en onderhoud, na verloop van tijd zelfs vervanging nodig heeft. Net zo zijn er velen die denken dat het gebruik van roestvast stalen de mirakeloplossing is voor corrosieproblemen die ze met koolstofstalen toestellen ervaren. Soms kan echter een weloverwogen verfsysteem voldoende zijn. Soms is inderdaad ‘een’ roestvaststaal aangewezen, maar zal het gebruik van een legering uit de AISI 304 familie, zelfs uit de AISI 316 familie onvoldoende zijn en moet soms zelfs niet naar een roestvast staal, maar naar bijvoorbeeld een nikkellegering worden gegrepen. Nee, corrosiepreventie is geen wandeling in het park.

Toemaatje: de term ‘kathodische bescherming’ dekt twee ladingen
In voorgaande was er sprake van ‘opgedrukte stroom’ als corrosiepreventiemethode. Velen noemen dat ook wel ‘kathodische bescherming’. Net zovelen gebruiken de term ‘kathodische bescherming’ echter in een geheel andere context, met name als ze spreken over het principe van de zogenaamde ‘opofferingsanodes’ als corrosiepreventiemethode. ‘Opgedrukte stroom’ en ‘opofferingsanodes’ zijn echter twee fundamenteel verschillende methodes om aan corrosiepreventie te doen. Het kan dan ook behoorlijk verwarrend zijn als men in een meeting over ‘kathodische bescherming’ hoort spreken. Soms is het al snel duidelijk of men de ‘opgedrukte stroom’ versie of de ‘opofferingsanodes’ bedoelt, maar meestal moet de vraag toch worden gesteld – liefst onmiddellijk van zodra kathodsiche bescherming ter sprake komt – welke van beide technieken nu eigenlijk wordt bedoeld. ‘Kathodische bescherming’ is dus nog zo een dubbelzinnige term die wat mij betreft uit meetings, documentatie en allerhande technische verklarende woordenlijsten mag verdwijnen. Het gebruik van ‘opgedrukte stroom’ of ‘opofferingfsanodes’ maakt wel duidelijk waarover wordt gesproken. En met dat toemaatje als extraatje ga ik voor dit jaar mijn betoog over de bewustwording rond corrosie en zijn preventie beëindigen. Maar niet getreurd, volgend jaar is er opnieuw een 24 april, dus opnieuw een “Internationale Corrosie-Bewustwording-dag”. En ik maak me geen illusies: net zoals Rome niet op één dag en ook niet op één jaar is gebouwd, zal ook corrosiebewustwording een werk van lange adem zijn. 24 April 2025 staat dan ook al met stip en fluo in mijn agenda genoteerd.