Kuumasinkityt ja maalatut ohutseinäputket kestävät korroosiota myös äärimmäisissä ympäristöissä

Yksi tiukimmista korroosiotesteistä SSAB:n tutkimus- ja kehityslaboratoriossa Hämeenlinnassa on syklinen suolasumualtistus. Se suoritetaan kiihdytetysti ainutlaatuisessa korroosiokammiossa, joka ruiskuttaa suolaliuosta testinäytteisiin nopeuttaen erilaisten korroosiotuotteiden muodostumista. Suolasumujaksoa seuraa lämpimän ilman kuivumisjakso. Tämä märkä-kuiva-sykli kestää tyypillisesti 24 tuntia, ja se toistetaan useita kertoja, useimmiten vähintään 1000 tuntia (6 viikkoa).

Tätä tyypillisesti 1000 tuntia kestävää testiaikaa kutsutaan kiihdytetyksi korroosiotestiksi, joka on määritelty useissa SSAB:ssä sovellettavissa testistandardeissa, kuten EN ISO 9227 tai EN 13523-8.

Syklinen suolasumutesti jäljittelee erittäin suolaista ilmakehää, joka ei ole tyypillistä monille maapallon luonnollisille ympäristöille. Ehkä jotkut merialueet täyttävät samat ilmasto-olosuhteet kuin laboratorion suolasumutuskammio. Siksi nopeutetun korroosiotestauksen päätarkoitus on aiheuttaa nopeita sähkökemiallisia ruostumisilmiöitä ja verrata samanaikaisten näytteiden suorituskykyä toisiinsa.

Kuva 1. Erichssenin Q-FOQ-suolasumukammiota käytetään SSAB:n korroosionkestävyystutkimuksissa.

Putkituotteet voivat päätyä äärimmäisiin ympäristöihin

Tyypillinen ohutseinäputkien käyttökohde on huonekalun runko, kuten tuoli, tai rakennusten ulkotikkaat. Näitä tuotteita voidaan käyttää sisä-, ulko- tai erikoisympäristössä. Käyttöolosuhteista ja/tai halutusta visuaalisesta ulkonäöstä riippuen ohutseinäputket voidaan pinnoittaa. Pinnoite on tyypillisesti värillinen orgaaninen maalikalvo tai kromipinnoitus. Kaikissa vaativissa sovelluksissa maalattu teräsputki voidaan myös kuumasinkitä ennen maalausta korroosiosuojan lisäämiseksi, jos vettä tunkeutuu kalvon läpi maalipinnan vaurioitumisen vuoksi. "Olennaista on ymmärtää tuotteen loppukäyttö, eli millaiseen ympäristöön se päätyy ja mikä on tuotteen odotettavissa oleva elinikä", sanoo Antti Markkula, Head of Technical Development, Tubular Products.

Erityisissä paikoissa, kuten merialueilla, saniteettitiloissa tai muissa tiloissa, joissa suhteellinen kosteus on korkea, tuote voi altistua äärimmäisille korroosiolle. Korroosioilmiöt voivat kiihtyä entisestään nesteiden, kuten suolojen, ammoniakin, sulfaattien tai muiden korroosiota aiheuttavien aineiden vaikutuksesta. Näissä olosuhteissa tuotteet, kuten tuolit tai tikkaat, ovat alttiita ruostumaan ja menettämään ulkonäkönsä odotettua käyttöikää nopeammin. Siksi SSAB:llä on runsaasti testiprotokollia ohutseinäputkien kestävyyden arvioimiseksi äärimmäisissä olosuhteissa. "Meillä on useiden vuosikymmenten kokemus kaikenlaisten ohutseinäputkien testauksesta ja arvioinnista; kylmävalssatut ja useat metallipinnoitetut putket ja myös niiden jauhemaalatut versiot. Pitkä kokemus antaa meille hyvät työkalut arvioida tuotteidemme kestävyyttä erilaisissa asiakassovelluksissa", Antti summaa.

Kuva 2. Koeputkien suuntaus simuloi niiden luonnollista asentoa, jossa nestettä ei päästetä putken sisään ja korroosioilmiöt arvioidaan putken rungon ulkopinnalla.

Pinnoitetut ohutseinäputket takaavat hyvän kestävyyden korroosiota vastaan

SSAB teki äskettäin erityisarvioinnin eräästä asiakastapauksesta. Tässä sovelluksessa perinteisesti käytetyt putket olivat ruostumattomia, koska käyttötarkoitukseen sisältyi toistuvia korkean kosteuden, vesisuihkun ja mahdollisesti veteen laimennettujen korroosiota tehostavien aineiden olosuhteita. Tutkimuksen tavoitteena oli arvioida SSAB:n kuumasinkittyjen ohutseinäputkien suorituskykyä verrattuna kylmävalssattuihin putkiin, joissa ei ole galvanointia, ja ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin vertailuputkiin. Testinäytteet valmistettiin samalla tavalla muuttujien minimoimiseksi putkien valmistuksessa, komponenttisuunnittelussa, kemiallisessa esikäsittelyssä, jauhemaalauksessa ja kokoonpanossa. Syklinen suolasumutesti suoritettiin useille toistoille parempien keskiarvojen mahdollistamiseksi ja testiaika oli erittäin pitkä, jopa 2000 tuntia (12 viikkoa).

Ensin otettiin mikroskooppinen poikkileikkauskuvaus näytteen eri alueilta, jotta voidaan tunnistaa maalikalvon paksuuden vaihtelu, joka voi vaikuttaa korroosionopeuteen. Mitä ohuempi kalvo on, sitä nopeammin se tyypillisesti päästää suolaisen veden tunkeutumaan alas metallin pinnalle.

Tulokset olivat melko vakuuttavia. Antti toteaa, että "Kylmävalssatut näytteet alkoivat muodostaa punaruostetta kaikkialla suhteellisen nopeasti ja arviolta noin 150 tunnin kuluttua, kun taas galvanoidussa versiossa syntyi vain valkeahkoa sinkkihydroksidia keinotekoisen naarmun ympärille, jossa metallinen sinkki liukenee veteen muodostaen niin sanottua valkoruostetta. Tämä reaktio on tyypillinen ja odotettavissa sinkille, jonka päätarkoituksena on uhrautua ja suojata teräsydintä punaruosteelta."

Tulokset osoittavat selkeän eron ohutseinäputkien suorituskyvyssä. Ilman galvanointia kylmävalssatut putket alkavat ruostua nopeasti ja esteettisesti tuote ei näytä hyvältä. Galvanoitujen putkien tapauksessa suorituskyky saavuttaa todella hyvän tason. "Myönnän, että ruostumattoman teräksen laadut toimivat todennäköisesti parhaiten pitkällä aikavälillä, mutta SSAB:n kuumasinkitys parantaa hiiliteräslaatujen kestävyyttä merkittävästi. Tämän äärimmäisen testauksen jälkeen se on esteettisesti samanlainen kuin ruostumattomasta teräslaadusta muovattu ja maalattu putki ja todennäköisesti ylittää odotukset kestävyydestä tässä loppukäyttösovelluksessa. Arvokkain tulos oli huomata, että riittävä suorituskyky voidaan saavuttaa huomattavasti alhaisemmilla käytetyn raaka-aineen kustannuksilla. Voimme kuvitella kustannuseron ruostumattoman teräksen ja metallipinnoitetun hiiliteräsvaihtoehdon välillä. Mielestäni asiakkaalla on varsin hyvä mahdollisuus optimoida kustannus-laatusuhdetta yhteistyössä SSAB:n kanssa", Antti vakuuttaa.

Picture 3. Kuva 3. Kylmävalssatut teräsputket (1.2), galvanoitu teräs (3.2) ja ruostumaton teräs (5.2) verrattuna 11 viikon (1850 tunnin) jälkeen syklisessä suolasumutestissä. Näytteiden heikoimmin toimivat alueet ovat metallipintaan asti ulottuvan keinotekoisen naarmun ympärillä ja kohokuvioidussa renkaassa putken alaosassa, jossa maalikalvo on ohuin.

SSAB tekee asiakas- ja sovelluskohtaisia analyysejä ja testausta Hämeenlinnan tehtaan tutkimus- ja kehityslaboratoriossa. "Haastamme kaikki ohutseinäputkien sovellusten kanssa työskentelevät suunnittelijat etsimään optimaalisempia ja kustannustehokkaampia ratkaisuja käyttötarkoitustanne varten", kannustaa Antti Markkula, Head of Technical Development, Tubular Products.

Lisätietoja SSAB:n putkiputkituotteista ja ohutseinäputkien vaihtoehdoista löydät osoitteestawww.ssab.com/tubular