Bulletin AKI
Přehledové články (review)
O korozivzdorných ocelích, včetně jejich historie, lze najít bohatou přehledovou knižní i časopiseckou literaturu a internetové zdroje [1 až 9]. Z těchto pramenů vyplývá, že sté výročí prvých aplikací korozivzdorných ocelí, které jsou v současné době jedním z nejvýznamnějších kovových konstrukčních materiálů, spadá právě do roku 2012 resp. 2013.
Historie vzniku korozivzdorných ocelí
Historie postupného vynalézání jednotlivých druhů korozivzdorných ocelí je dlouhá asi šedesát let (1871 až 1933). Během té doby došel vývoj až k praktickému využití všech současných základních strukturních typů korozivzdorných ocelí. Hledisko, kdo je skutečný vynálezce korozivzdorných ocelí, může být různé, a jeho volba souvisí často i se snahou zdůrazňovat národní, resp. firemní prvenství. Situace je poněkud nepřehledná, protože prvenství může být připisováno jak prvým zmínkám v publikacích, tak vzniku empirických výsledků, či podání patentů, nebo praktickým aplikacím. Nepřehlednosti přispívá také to, že významné fáze ve vývoji a aplikacích korozivzdorných ocelí spadají od období těsně před a na počátek prvé světové války. Navíc až do roku 1911 nebyl pojem korozivzdorné oceli přesněji vymezen.
Prvé pokusy se zvýšením chemické odolnosti železa přídavkem chromu publikoval sice již v roce 1821 Francouz Berthier, pracoval ale s malými obsahy chromu (1 až 1,5%), i když slitinu již navrhoval k využití pro korozně odolnější nože a břitvy. Pokusy vytvořit použitelné slitiny železa a chromu, jak z hlediska mechanických vlastností a zpracovatelnosti, tak výrazně zlepšené korozní odolnosti proti běžné uhlíkové oceli resp. svářkovému železu, narážely především na vysoký obsah uhlíku ve výchozích surovinách. Angličané Woods a Clark získali roku 1871 patent na „Weather Resistant Alloys“, kde již byla zmíněna slitina s vysokým obsahem chromu (FeCr30W1,5) a tuto slitinu označili za vhodnou pro výrobu nožů, psacích nástrojů, mincí a kovových zrcadel. Francouzi Burstlein a Boussingalt údajně poukazují ve svých pracích o slitinách železo - chrom z let 1875 až 1877 (jakož i další Francouzi Corot a Gudal v roce 1898) na význam nízkého obsahu uhlíku (pod 0,15%).
Problémy s vysokým obsahem uhlíku ve slitinách FeCr byly překonány až objevem aluminotermické výroby chromu (Beketov, Goldschmidt). Zároveň byla až na počátku 20. století usnadněna výroba větších objemů slitin objevem elektrické obloukové pece (Siemens, Hérout). Tehdy také došlo souběžně v několika průmyslových státech k vývoji slitin FeCr(Ni) a k podání řady patentů na kovové materiály, které nyní nazýváme korozivzdornými ocelemi. V letech 1904 až 1909 se objevují výzkumné publikace o slitinách FeCr od Francouzů Guilleta a Portevina a Němce Giesena. Publikovali informace o slitinách, které měly složení odpovídající nynějším martenzitickým (FeCr13) a feritickým ocelím (FeCr17). Prvá studie o slitinách FeCrNi, které patří do nynější skupiny austenitických ocelí, je z roku 1909 od Guilleta. Němečtí metalurgové Monnartz a Borchers sledovali korozní odolnost slitin železa a chromu v kyselinách, a poukázali v roce 1911 nejen na vliv obsahu uhlíku, ale hlavně jako prví i na význam hraničního obsahu chromu (10,5%) pro korozní odolnost.
Prvé pokusy s praktickými aplikacemi a průmyslovým zpracováním korozivzdorných ocelí spadají do let 1910 až 1915. V této době Angličan Brearley, při hledání erozně odolné oceli pro hlavně pušek, zjišťuje, že vyhozený slitek slitiny ve venkovní atmosféře nezrezavěl a dochází k návrhu i realizaci na použití martenzitických ocelí pro nože, Američan Dansitzen navrhuje praktické využití feritických ocelí pro turbiny, Haynes pro žiletky (břitvy?), a Němci Maurer a Strauss navrhují využití austenitických ocelí pro chemické zařízení (výroba amoniaku). V této souvislosti je třeba zmínit, že i v tehdejším Rakousku-Uhersku, v kladenské Poldině huti, byla v roce 1912 nezávisle vyvinuta austenitická korozivzdorná ocel Rakušanem Franzem Hummelbergerem [10]. Ten vyšel ze slitiny FeNi10, vyvinuté Poldinou hutí v roce 1910 pod názvem Poldi Anticorro pro hlavně loveckých pušek. Velmi zajímavá osobnost Franze Hummelbergera, pozdějšího generálního ředitele kladenských hutí, je neprávem v zahraniční literatuře opomíjena. Do období okolo roku 1912 spadá i aktivita Rakušana Mauermanna (narozeného na území nynějšího Polska), který je firmou Böhler označován za vynálezce korozivzdorných ocelí. I ve Švédsku je v roce 1913 publikována anonymní práce o praktickém použití korozivzdorných ocelí. Američan Becket navrhuje roku 1914 použití slitiny železa s obsahem chromu 25-27% pro tunelovou pec.
Záhadou v historii praktického využití korozivzdorných ocelí je stále jachta Germania, jejíž trup byl údajně postaven z korozivzdorné oceli firmou Krupp v roce 1908. Jachta byla na počátku prvé světové války 1914 zabavena rodině Kruppů ve Velké Britanii a měla i následný osud pohnutý. Změnila jméno na Half Moon, prodělala pod různými majiteli několik ztroskotání i přestaveb. Od roku 1930 leží na mořském dně, těsně u východního pobřeží Floridy v nynější mořské archeologické rezervaci a potvrzení, zda skutečně jsou některé původní části z oceli s obsahem chromu nad 10,5%, není k dispozici.
Modifikací patentovaných austenitických chromniklových ocelí dospěl W.A.Hatfield k složení dosud nejoblíbenější korozivzdorné oceli FeCr18Ni8 až v roce 1924. Tentýž autor objevil stabilizaci korozivzdorných ocelí titanem. Prvá precipitačně vytvrditelná korozivzdorná ocel byla objevena 1929 a prvá dvoufázová feriticko-austenitická ocel v roce 1933. Období prvotního vynalézání se tak z větší části uzavřelo a vývoj i rozsah užití se pak rychle ubíraly kupředu. Revoluční změnou ve vývoji korozivzdorných ocelí bylo až zavedení nových rafinačních metalurgických procesů v 70. letech (AOD, VOD).
V současné době jsou korozivzdorné oceli po uhlíkových ocelích a slitinách hliníku třetím nejvyráběnějším kovovým materiálem (34 milionů tun v roce 2012).
Druhy korozivzdorných ocelí
Korozivzdorné oceli jsou slitiny železa a chromu s minimálním obsahem 12%hm. Cr (10,5%), který zaručuje snadnou pasivovatelnost v elektrolytech. Aby se jednalo ještě o oceli, musí být ve slitině nejvíce železa. Dalšími legurami v korozivzdorných ocelích je nikl, molybden, mangan, dusík, křemík, titan, niob, vanad, měď, uhlík, (hliník, zirkonium, wolfram, tantal). Množství dalších prvků a jejich poměr zejména k chromu je pak příčinou tvorby ocelí s odlišnou strukturou, čímž dojde k ovlivnění jak mechanických tak korozních vlastností.
Podle strukturního kritéria rozlišujeme čtyři skupiny korozivzdorných ocelí, a to martenzitické, feritické, feriticko-austenitické (dvoufázové) a nejvíce používané oceli austenitické. Kromě strukturní odlišnosti vykazují jednotlivé typy ocelí i významnější rozdíly v mechanických vlastnostech, korozní odolnosti a náchylnosti k jednotlivým druhům korozních poruch.
Každý uživatel korozivzdorných ocelí by si měl uvědomit, že se jedná o velkou skupinu kovových materiálů, lišících se nejen užitnými vlastnostmi, ale i vlastnostmi technologickými a samozřejmě i cenou. Poslední verze EN 10088-1 uvádí 110 typů korozivzdorných ocelí (50 austenitických, 21 feritických, 9 feriticko-austenitických, 30 martenzitických a precipitačně vytvrditelných), a uživatel tak má široký výběr a může optimalizovat volbu vhodného typu.
70% podíl na současném objemu produkce korozivzdorných ocelí: zaujímají oceli austenitické a dvoufázové, 30% jsou oceli martenzitické a feritické.
Při výrobě korozivzdorných ocelí umožňují současné technologie (AOD, VOD, a další) dosažení vysoké čistoty (nízký obsahu uhlíku, síry a fosforu aj.) a udržení obsahu legur v poměrně úzkém rozmezí, což umožňuje vyrábět oceli s vyváženými vlastnostmi. Základním prvkem, který je ve většině případů bez významnějšího vlivu na mechanické vlastnosti a zhoršuje korozní odolnost korozivzdorných ocelí, je uhlík. Naopak možnost legování oceli dusíkem vedla k prudkému rozvoji korozivzdorných ocelí legovaných dusíkem. Tato možnost je klíčovým faktorem, umožňujícím rozvoj dobře svařitelných ocelí dvoufázových. Strukturotvorný účinek dusíku (stabilizace austenitu) je doprovázen i zvýšením odolnosti k lokalizované korozi.
Legurou, která dominantně ovlivňuje cenu korozivzdorných ocelí je nikl, zhruba 70% roční produkce niklu je spotřebováno pro výrobu korozivzdorných ocelí. Jeho vysoká a kolísající cena je důvodem, proč jsou hledány různé alternativy s ocelí s nízkým resp. nulovým obsahem niklu (úsporné austenitické oceli, dvoufázové a feritické oceli).
Mechanické vlastnosti korozivzdorných ocelí jsou dány zejména jejich strukturou. Z hlediska pevnosti lze dosáhnout maximálních hodnot u ocelí chromových martenzitických. V tomto stavu však mají oceli minimální houževnatost a také poměrně malou korozní odolnost. Opačný poměr mezi pevností a houževnatostí lze dosáhnout u běžných austenitických ocelí, které mají sice nejnižší pevnostní vlastnosti, avšak nejvyšší zásobu plasticity a nevykazují přitom přechodovou teplotu (přechod ke křehkému porušení při nízkých teplotách). U těchto ocelí, které jsou dosud nejvíce používány, lze dosáhnout vyšších pevnostních charakteristik, při zachování alespoň průměrné houževnatosti precipitačním vytvrzením, deformací zastudena, popř. významnou úpravou poměru legujících prvků (Al, Ti, Ni), které přispějí ke vzniku zpevňujících intermetalických sloučenin. Zpravidla základní austenitickou strukturu (popř. i s podílem martenzitu) mají korozivzdorné oceli s vysokou pevností (např. precipitačně vytvrditelné). Zlepšení mechanických vlastností povrchu, zejména tvrdosti a odolnosti vůči opotřebení lze dosáhnout postupy chemicko-tepelného zpracování.
Aplikace korozivzdorných ocelí
Vysoká korozní odolnost, atraktivní vzhled a přitom dobrá zpracovatelnost a svařitelnost činí zejména z austenitických, popř. i dvoufázových a nyní již i feritických korozivzdorných ocelí velmi atraktivní a široce používaný konstrukční materiál v mnoha odvětvích lidské činnosti. Patří mezi ně zařízení pro energetiku, chemický a petrochemický průmysl, potravinářský a farmaceutický průmysl, těžební průmysl, výrobky spotřebního průmyslu (nádobí, příbory, myčky, pračky), dopravní prostředky, stavebnictví (ocelové konstrukce, pláště budov, výztuže betonu, městský nábytek), zdravotnický materiál, implantáty, nástroje, přístroje vakuové techniky, kryogenní aparatury, konstrukce restaurovaných památek, umělecká díla, atd.
K aplikacím jsou využitelné korozivzdorné oceli ve všech výrobních hutních sortimentech, ve formě kompaktní či ve formě plátovaných polotovarů. Další lákavou volbou je možnost různorodé úpravy povrchu finálních výrobků, které jsou v současné době dosažitelné v poměrně širokém sortimentu u plochých výrobků (tenké plechy, pásy). Vzhledově nejkvalitnější povrchy je možné připravit u výrobků tvářených či dokončovaných zastudena.
Vliv složení a struktury na korozní odolnost
Ve většině aplikací korozivzdorných ocelí je jejich korozní odolnost závislá na stabilitě pasivní vrstvy, která zaručí jejich dlouhodobou stálost při minimálním korozním úbytku. Nerespektování podmínek stability pasivní vrstvy, může vést k poškození těchto materiálů buď aktivací, nebo lokalizovaným napadením, a to v čase kratším, než by za daných podmínek mohlo být pozorováno v daném prostředí u oceli nelegované. Nejistota v předpovědi životnosti korozivzdorných ocelí je dána především možným výskytem lokalizovaných forem koroze (bodová a štěrbinová koroze, korozní praskání, korozní únava), které nelze v mnoha případech zcela vyloučit.
Základní údaje o vlastnostech korozivzdorných ocelí, korozní odolnosti, je možné odhadnout pouze na základě chemického složení. Chrom je základním prvkem vnášejícím do korozivzdorných ocelí snadnou pasivovatelnost a stabilitu pasivního stavu. Ostatní legující prvky mohou pouze ovlivnit tento děj. Snadnější pasivovatelnost než železa se u slitin Fe - Cr začínají projevovat od 10,5 % hm. Cr ve slitině. Zpravidla se za korozivzdorné oceli považuji slitiny, v nichž je více než 12 % hm. chromu. Zvýšení obsahu chromu na hodnotu 17 až 20 % hm., jak je běžné ve feritických chromových nebo austenitických ocelích, popř. až na 29 % hm. v nových typech feritických korozivzdorných ocelích, vede k podstatnému zvýšení stability pasivní vrstvy a zlepšení korozní odolnosti, zejména k lokalizované korozi. Další zvyšování obsahu chromu v matrici vede pouze ke zhoršení mechanických vlastností, zpracovatelnosti a svařitelnosti. Dalšího zlepšení korozní odolnosti je proto dosahováno většinou jinými legujícími prvky (Ni, Mo, N, Cu, Si). Nikl usnadňuje pasivaci, molybden a dusík zvyšují odolnost proti štěrbinové a bodové korozi, měď usnadňuje samovolnou pasivaci v kyselém prostředí, křemík zvyšuje odolnost v prostředí horké a silně koncentrované kyseliny sírové.
Možnost výroby korozivzdorných ocelí s nízkým obsahem uhlíku odstranila nebezpečí mezikrystalové koroze po svařování u austenitických ocelí. Nyní běžné korozivzdorné oceli s nízkým obsahem uhlíku také nahradily oceli stabilizované titanem, které nyní patří mezi zastaralé typy. Stabilizované oceli navíc neodolávají v silně oxidačním prostředí a při dvojím ohřevu při svařování mohou podléhat nožové korozi.
Se zdánlivě nečekanými korozními problémy se setkáváme v poměrně mírných korozních podmínkách, např. v atmosféře nebo neutrálních vodných prostředích. V atmosférických podmínkách bývá příčinou napadení nevhodný stav povrchu oceli, v silně kondenzujících atmosférách nebo ve vodných prostředích se k tomu ještě může přidat přítomnost aktivujících chloridových iontů. U běžných typů austenitických ocelí (FeCr18Ni10) bývá pozorováno napadení již při koncentracích w(Cl) 100 až 500mg.dm-3. Charakter korozních poruch je dán provozními podmínkami. Poměrně nízká teplota média upřednostňuje vznik štěrbinové koroze. Jako štěrbiny mohou velmi efektivně fungovat jak konstrukční stíněná místa, tak úsady, biofilm apod. Při teplotách vody vyšších než 60°C a více může dojít k výskytu korozního praskání. Rozhodujícím kritériem při vzniku a šíření tohoto napadení je současná přítomnost chloridů a kyslíku v roztoku. U nejběžněji používaných austenitických ocelí je obsah niklu od 8 do 10%hm. což je koncentrační oblast, kdy je pozorována minimální odolnost k porušení korozním praskáním za napětí v prostředích obsahujících chloridové ionty.
Vliv stavu povrchu na korozní odolnost
Korozivzdorné oceli jsou určeny podle úrovně legování nejen do korozně velmi náročných podmínek, ale pro svou korozní odolnost a zejména atraktivní vzhled jsou i častou alternativou uhlíkových ocelí opatřených povlakem v mírných korozních podmínkách. Jejich očekávané bezproblémové použití může však být často znehodnoceno výskytem neočekávaných korozních poruch. Velice často je to v důsledku zanedbání zásad pro práci s nimi.
Dosažení optimální korozní odolnosti korozivzdorných ocelí a slitin je závislé nejen na jejich základním chemickém složení, ale i na stavu povrchu. Snížená korozní odolnost povrchové vrstvy korozivzdorných materiálů se může negativně projevit již za poměrně mírných korozních podmínek (atmosféra, neutrální vodné roztoky atp.) výskytem povrchové nebo lokalizované koroze. Ke zhoršení odolnosti povrchu legovaných materiálů může dojít nevhodným ovlivněním chemického a fyzikálního stavu povrchu.
K nejčastějším chybám, které se mohou projevit zhoršením vzhledu oceli v atmosférických podmínkách („povrchové rezivění“) až ke štěrbinové korozi ve vodných prostředích, patří kontaminace povrchu korozivzdorné oceli ocelí nelegovanou (otěrem, pilinami apod.), intenzivní broušení / leštění povrchu (lokální ohřev a oxidace), vytvoření nevhodné povrchové morfologie (zhrubnutí, přemoření oceli), nedokonalé ošetření svarového spoje (pouhé obroušení náběhových oxidů). Žíhání nebo svařování oceli s kontaminovaným povrchem (organické látky, chloridy apod.) může být příčinou zcitlivění povrchu k mezikrystalové korozi a jeho ochuzení o chrom. Čistota povrchu korozivzdorné oceli je základním kritériem, které je nutné dodržet ve všech obdobích „života“ korozivzdorné oceli, tj. při výrobě a zpracování polotovaru, během provozu a meziprovozních režimů [11].
Směry vývoje a aplikací
• Úsporné varianty korozivzdorných ocelí (feritické místo austenitických, legování austenitických a duplexních ocelí manganem, dusíkem a mědí místo niklu).
• Vývoj nových feritických ocelí s lepšími technologickými vlastnostmi.
• Superferitické, superaustenitické a superduplexní oceli odolné i mořské vodě za zvýšených teplot.
• Široké využívání dvoufázových korozivzdorných ocelí.
• Širší využívání precipitačně zpevněných ocelí a jejich vývoj.
• Nové typy ocelí legovaných křemíkem (5 až 6% Si) pro horkou koncentrovanou kyselinu sírovou (Zecor, Saramet, Sandvik SX).
• Nové oblasti aplikace – např. pro výztuže betonu.
• Barvené korozivzdorné oceli pro stavební aplikace.
• Biocidní účinky ocelí legovaných mědí.
Pavel Novák a Jaroslav Bystrianský
Literatura a zdroje
[1] Lacombe P., Baroux B., Beranger G. (Eds.) Stainless steels, Les Editions de Physique, Les Ulis 1993
[2] Cobb H.M.: The History of Stainless Steel, ASM International 2010
[3] Brenner O.: MM Průmyslové spektrum 2003, 2008
[4] Fremunt P., Podrábský T.: Konstrukční oceli. CERM Brno 1996
[5] Číhal V.: Korozivzdorné oceli a slitiny, Academia Praha 1999
[6] Materiály ISSF (International stainless steel forum)
[7] Materiály Euroinox (The European Stainless Steel Development Association)
[8] http://www.stainlesssteelcentenary.info/ (leden 2013)
[9] http://www.stainlesssteel.me/stainless-steel-news/stainless-steel-100-years-invented-1307 (leden 2013)
[10] Kovařík J.: Slánský obzor, ročník 11, 63-73, Slaný 2004
[11] Bystrianský, J.; a kol.: Příčiny snížené korozní odolnosti korozivzdorných ocelí a slitin. Koroze a ochrana materiálů 2000, 44 (3), 57–61. / Bystrianský, J.; et al. Causes of reduced corrosion resistance of stainless steels and alloys. Koroze a ochrana materiálů 2000, 44 (EN), 2–6.
Díky laskavému svolení redakce Slánského Obzoru i autora si můžete stáhnout celý článek o Dr. Hummelbergerovi přes odkaz pod tímto článkem.
Knižní novinky
V tomto kratičkém příspěvku bych rád upozornil na zajímavý webový portál „Euro-Inox“ (www.euro-inox.org). Na webu je zpřístupněno velké množství informací jak o teorii korozní odolnosti, technologii výroby a zpracování i aplikacích korozivzdorných ocelí. Jsou zde rovněž k dispozici názorná videa. Portfolio informací je doplněno i odbornými příspěvky z odborných konferencí. Většina materiálů je k dispozici v mnoha evropských jazycích, včetně češtiny. Přístup je zdarma, neváhejte tedy a prozkoumejte obsah stránek. S velkou pravděpodobností zde nejdete podporu pro svoje odborné působení, i kdyby jen jako multimediální názorné pomůcky.
Jan Stoulil
Stránka nabitá informacemi.
Informace o konferencích
V současné době lidstvo spotřebovává mnoho nejrůznějších druhů energie. Jeden z největších podílů má elektrická energie získávaná z fosilních paliv či jaderného zdroje. Existence soudobé společnosti je postavena na využívání těchto zdrojů, přičemž rozvoj spotřeby roste. Tento rozvoj spotřeby elektrické energie je spojen jak s pozitivními tak i s negativními problémy, které se snažíme maximálně potlačit. Společnost proto klade na výrobce energetických zařízení a zvláště pak na jejich provozovatele čím dál vyšší technické, ekologické a bezpečnostní požadavky.
Ke zlepšování součinnosti mezi výrobci energetických zařízení, jejich provozovateli, akademickou sférou a výzkumnými organizacemi slouží velice úspěšná konference „Zvyšování životnosti komponent energetických zařízení v elektrárnách“. V říjnu letošního roku se konal již VII. ročník. Hlavním pořadatelem je společnost Výzkumný a zkušební ústav Plzeň s.r.o. a spolupořadateli jsou ČEZ, a.s., FS ZČU v Plzni, FS ČVUT v Praze, ÚJV Řež a.s. a IA ČR.
Za svoji dobu si konference získala dostatečné renomé, takže si pořadatelé mohou vybírat z předkládaných příspěvků a i mezi účastníky je značný zájem o účast na tomto setkání. Konference se pravidelně zúčastňují odborníci z celé republiky od Plzně až po Ostravu a to na všech pozicích. Ředitelé významných firem (A. John - ÚJV Řež a.s., F Říšský - ETD Transformátory a.s., M Štajgl - TES s.r.o. Třebíč, M. Boháček - UE Komořany), prorektoři a děkani strojních fakult technických univerzit (M. Šimandl - ZČU v Plzni, J. Staněk - FS ZČU v Plzni, F. Hrdlička - FS ČVUT v Praze). VŠB byla zastoupena panem R. Portužákem. Společnost ČEZ, a.s. se účastnila v hojném počtu – zástupci Centrálního inženýringu a správců zařízení z elektráren. Pozitivem akce byla účast šesti pracovníků z VÚJE Trnava, kteří taktéž vystupovali s aktivnímu příspěvky. Velký podíl na dlouhodobém úspěchu akce má tým pořadatelské společnosti v čele s Ing. Václav Liškou, CSc. a odborní garanti akce prof. Petr Zuna, FS ČVUT v Praze a prof. Miroslav Balda ÚT AV ČR. Taktéž je nezanedbatelná pomoc Mgr. Aleše Lacioka ze společnosti ČEZ, a.s.
Lze konstatovat, že záměr organizátorů konference se podařil naplnit a doufají, že i příští VIII. ročník (22. – 24.října 2013) bude stejně úspěšný, jako letošní.
Ve dnech 16. - 18. 10. 2012 se konal již 15. ročník korozní konference AKI - Koroze a protikorozní ochrana kovů pořádaná Asociací Korozních Inženýrů a Ústavem kovových materiálů a korozního inženýrství VŠCHT Praha. Konference probíhala v přednáškovém sále hotelu Černý Orel v Jindřichově Hradci. Na letošní konferenci se sešlo 86 hostů, mezi nimiž byly známé osobnosti české a slovenské korozní scény i studenti z Centra materiálového výzkumu VUT Brno a z VŠCHT Praha. Vzácným hostem konference byl Antoine Pourbaix, syn Marcela Pourbaix, z belgické asociace CEBELCOR. V přednáškové sekci zaznělo 29 odborných příspěvků a v posterové sekci bylo prezentováno 16 studentských posterů, oboje doplněno zajímavou a bohatou diskuzí. Účast studentů rok od roku stoupá, což vypovídá o zájmu o korozi v řadách mladší generace. První den přednášek byl zahájen příspěvky z restaurátorské oblasti, které byly vyhrazeny oproti minulému ročníku dvě samostatné sekce. V jedné z nich se objevil zajímavý příspěvek o obnově technické památky Šlakhamr v Hamrech nad Sázavou (Dr. Merta). V brzkých odpoledních hodinách byl vyhrazen čas pro firemní prezentace. O způsobu protikorozní ochrany železných i neželezných kovů vypařovacími inhibitory informoval zástupce firmy TART, s. r. o. (Ing. Čefelín). Přednáškové sekce uzavíraly prezentace věnující se materiálům pro medicinské aplikace. Posledním bodem bohatého programu byla posterová sekce. Studenti nejprve krátce představili svou práci a poté následovala diskuze u plakátů, kde si mohli vyzkoušet diskuze i na další odborná témata. Středeční ranní blok byl zahájen přehledovou přednáškou s názvem 100 let korozivzdorných ocelí (prof. Novák). Poté byli posluchači seznámeni s novinkami týkajících se známých ale i nových typů povlaků. Odpolední hodiny byly tradičně věnovány kulturnímu účelům. Početnější část účastníků zavítala do místního Národního muzea fotografií situovaného do prostor bývalé jezuitské koleje. Kromě hojného počtu zajímavých snímků byl k vidění i němý film s T.G. Masarykem. Skromnější část navštívila nedaleké Energetické centrum, využívající biomasu k výrobě elektřiny a tepla kombinovaným způsobem. V závěrečný den konference vystoupil Antoine Pourbaix (problematika úložných zařízení), dále zazněly odborné přednášky o korozních problémech v energetice a přednesena byla i případová studie na téma koroze hliníkových výměníků tepla u automobilových klimatizačních jednotek (Ing. Anděl). I přes náročný a bohatý program konference, zůstávala účast posluchačů stále velká. Na závěr je potřeba poděkovat všem hostům, jejichž počet oproti loňsku vzrostl, a organizátorům za hladký průběh a vysokou úroveň konference. Další ročník konference AKI zavítá do Chrudimi, konkrétně do hotelu Bohemia. Za rok na shledanou.
Hynek Moravec
Vzácná návštěva - pan Antoine Pourbaix
Samozřejmostí konfernce AKI je chutný raut ...
Dne 12. a 13. listopadu 2012 se již po druhé v tomto roce otevřely brány hotelu Gustav Mahler pro odborníky nejen z oblasti technologie, legislativy a výzkumu povrchových úprav, ale i z oblasti korozního inženýrství. Listopad v horácké Jihlavě byl svědkem konání workshopu: Protikorozní ochrana a její provázanost v průmyslu. Nad touto odbornou akcí, jak již bývá dobrým zvykem v prostorách malebného hotelu Gustav Mahler, převzala taktovku Česká společnost pro povrchové úpravy. Společnost zde pravidelně pořádá první únorová úterý konferenci Aktiv galvanizérů, určenou pro odborníky z teorie i praxe povrchových úprav. Mohu potvrdit, že prostory a obsluha hotelu vždy spolehlivě poskytnou aktérům společensky náročných konferencí veškeré nezbytné zázemí, nejinak tomu bylo i při konání workshopu.
Cílem workshopu, jak uvádí samotný název, bylo vytvoření a prohloubení spojných můstků mezi ryzí teorií protikorozní ochrany a následnou aplikací průmyslem. Ovšem mezi další důležité cíle patřila snaha o zvýšení zájmu o tuto problematiku mezi vysokoškolským studentstvem a konečně rovněž důležité stmelování vzájemných pracovních a odborných vztahů jednotlivých aktérů. Za akademickou obec účast akce podpořila ostravská Vysoká škola báňská technická univerzita, brněnské Vysoké učení technické a konečně Univerzita v Pardubicích. Samozřejmě byli přítomni i odborníci z různých firem jako Enthone s.r.o. Brno, Galvan CZ s.r.o. Ostrava, LISS a.s. Rožnov pod Radhoštěm a další, z výzkumných a zkušebních ústavů byli přítomni odborníci Výzkumného centra Nové technologie ZPČU v Plzni.
Workshop byl zahájen pondělního rána v 9:00 krátkou registrací jednotlivých účastníků v prvním patře hotelu a přípravou na dopolední blok přednášek. Z důvodu nepřítomnosti akademických pracovníků a studentů z VŠB-TU Ostrava byla zahájena konference kolem jedenácté hodiny, kdy už byl konferenční sál zcela zaplněn a všichni hosté netrpělivě čekali na první přednášející. Zahájení workshopu obstaral prezident České společnosti pro povrchové úpravy ing. Ladislav Obr a tajemnice společnosti PhDr. Drahomíra Majerová. Úvodní přednášku v bloku nazvaném Koroze v průmyslu, spadající do oblasti korozního inženýrství, uvedl nejpovolanější odborník na tuto problematiku profesor Pavel Novák z VŠCHT Praha. Přednášku detailně popisující příčiny koroze, jednotlivá korozní napadení a doporučující jejich klasifikaci na základě logických úvah příčiny a následku nazval „Druhy koroze kovů“. Prof. Novák byl následně vystřídán doc. Jaroslavem Bystrianským rovněž z VŠCHT Praha, který na workshop zvolil přednášku „Postupy protikorozní ochrany“ a pokračoval v problematice spadající do oblasti korozního inženýrství. Následovala přednáška inženýrky Kateřiny Kreislové o problematice „Atmosférické koroze kovů a kovových povlaků“ a konečně dopolední blok ukončil příspěvkem Koroze a protikorozní opatření na karosériích automobilů RNDr. Jiří Sikač.
Odpolední blok přednášek v kategorii Protikorozní ochrana povlaky zahájil prezident České společnosti pro povrchové úpravy inženýr Ladislav Obr, přednáškou zvanou „Vstup do technologie povrchových úprav“. Příspěvek nás záměrně a zcela účelně zavedl do samotné historie počátků elektrotechniky a tedy i elektrochemie, tedy vědní disciplíny nezbytné pro galvanotechniky a oslavil jména jejích průkopníků, jako byli L. Galvani, A. Volta, G.S. Ohm a opravdového teoretika experimentu, který položil základy technickému oboru vylučování kovů z roztoků elektrolytů, Michaela Faradaye. Po přednášce inženýra Strzyže o žárovém zinkovaní následovala opět velice poutavá přednáška inženýra Petra Szelaga, tentokrát na téma „Obtížně odmastitelné látky“. Přednáška upozornila na významnou skupinu látek, ulpívající na površích kovů z jejich předúprav, schopných odolávat standartnímu kroku odmaštění v alkalických přípravcích. Tyto látky tedy mohou zabránit vyloučení jakostní povrchové úpravy. Pan Szelag tyto látky přehledně rozdělil, upozornil na jejich možnou identifikaci a samozřejmě vymezil možné alternativní předúpravné operace, které povedou k jejich odstranění. Mezi poutavé přednášky pondělního odpoledního bloku bych ještě zařadil např. „Galvanické pokovení plastových dílů“ pana Lubomíra Šuberta a „Povrchovou úpravu hliníkových slitin anodickou oxidací inženýra Michala Palka.
Po vyčerpávajícím bloku odpoledních přednášek končícím jen chvilku před osmnáctou hodinou odpolední, se všichni odebrali na vydatnou večeři do prostor restaurace hotelu a po večeři byl pro hosty připraven ještě večírek nabízející dostatek času k rozebrání proběhlých přednášek a případných problémů z oboru.
Úterní blok přednášek byl zaměřen na Zkušebnictví, legislativu a ochranu životního prostředí. Ačkoli netlumené veselé hlasy účastníků pondělního večírku utichaly jen pozvolna v průběhu celé noci, úterní brzká účast již na prvních přednáškách byla velice slušná. Mezi zajímavé přednášky tohoto dne určitě patřila ta inženýra Miroslava Valeše: “Protikorozní ochrana a související zkušebnictví“ a opět velice zajímavý příspěvek inženýrky Kreislové: „Technická normalizace“, který mohl usnadnit pozorným posluchačům plavání v rozbouřených alias složitých vodách českých norem. S ohledem na tématiku životního prostředí uvedl poslední dvě znovu velice fundované přednášky inženýr Tomáš Fuka, byly to přednášky: „Vodní hospodářství povrchových úprav“ a „Zpracování odpadních vod z procesů předúprav“. Pan Fuka, odborník na slovo vzatý v problematice čištění odpadních vod a to nejen z procesů galvanických, vymezil problematiku čištění vod z povrchářských lázní nejen technologicky ale i legislativně.
Ačkoli byl workshop zaměřen především na protikorozní ochranu povlaky, v této problematice poskytnul široký záběr velice poučných a tedy hodnotných přednášek. O kvalitě a zajímavosti jednotlivých přednášek nelze z ohlasů zúčastněných vůbec pochybovat. Hotel Gustav Mahler a samotná Jihlava se se zármutkem loučili v úterý odpoledne 13. listopadu s účastníky Workshopu „Protikorozní ochrana a její provázanost v průmyslu.“ Ovšem loučení s povrcháři nebylo natolik smutné, protože již 5.2. 2013 se právě jim Hotel Gustav Mahler v Jihlavě znovu otevře při konání akce Aktiv galvanizérů 2013.
Zaplněný sál workshopu.
Změny v legislativě a normalizaci
V tomto dílu se budeme zabývat českými technickými normami vydanými od července do září 2012. Ve sledovaném oboru bylo v této době vydáno šestnáct norem, z toho deset přejímá příslušné evropské normy překladem a šest převzetím originálu (při tomto způsobu zavedení je zpracována národní předmluva a obvykle i překlad některých úvodních částí normy, např. předmětu normy a termínů a definic). Jistou zajímavostí je, že všech šestnáct norem spadá do třídy 03. Všechny uvedené normy jsou revizemi dřívějších vydání se stejným nebo podobným označením.
Nejvýznamnější z norem vydaných v tomto čtvrtletí je čtveřice věnovaná korozní agresivitě atmosférického prostředí. Jsou to ČSN EN ISO 9223 (03 8203) Koroze kovů a slitin – Korozní agresivita atmosfér – Klasifikace, stanovení a odhad, ČSN EN ISO 9224 (03 8208) Koroze kovů a slitin – Korozní agresivita atmosfér – Směrné hodnoty pro stupně korozní agresivity, ČSN EN ISO 9225 (03 8209) Koroze kovů a slitin – Korozní agresivita atmosfér – Měření činitelů prostředí ovlivňujících korozní agresivitu atmosféry a ČSN EN ISO 9226 (03 8210) Koroze kovů a slitin – Korozní agresivita atmosfér – Stanovení korozní rychlosti standardních vzorků pro určení korozní agresivity. Tyto normy kromě předchozích vydání navíc společně nahrazují ČSN EN 12500 (03 8202).
Nejvýznamnější změny v obsahu se týkají norem ČSN EN ISO 9223 a ČSN EN ISO 9224 [1, 2].
Oproti předchozí ČSN ISO 9223 rozděluje revidovaná norma ČSN EN ISO 9223 korozní agresivitu do šesti kategorií a zavádí nově kategorii korozní agresivity CX. Stávající rozdělení korozní agresivity na základě ročních korozních úbytků konstrukčních kovů pro kategorie C1 až C5 je stejné, pouze byla doplněna nová kategorie (Tabulka 1). Vzhledem k tomu, že jednotlivé hodnoty pro stupně korozní agresivity C1 až C5 jsou převzaty do celé řady jiných technických norem, nedošlo ke zvýšení horní hodnoty intervalu korozních úbytků pro stupeň korozní agresivity C5, ale byl zaveden nový stupeň CX (Tabulka 2) definovaný jako:
- prostředí s téměř trvalou kondenzací nebo dlouhodobým působením vysoké vlhkosti a/nebo s vysokou úrovní znečištění z výrobního procesu, např. neprovětrávané přístřešky ve vlhkých tropických oblastech s průnikem vnějšího znečištění včetně aerosolu chloridů a korozně stimulujících látek,
- subtropické nebo tropické oblasti (velmi vysoká doba ovlhčení), atmosférické prostředí s velmi vysokým znečištěním SO2 (nad 250 µg.m-3) a/nebo zahrnující i intenzivní vliv chloridů, např. velmi průmyslové oblasti, pobřežní a přímořské oblasti, s občasným postřikem solnou mlhou,
- kategorie CX se nevztahuje na podmínky průmyslových specificky znečištěných prostředí.
Další změny se týkají odvození korozní agresivity na základě výpočtu z rovnic znehodnocení. I když je přesnost tohoto odvození nižší než přesnost stanovení korozní agresivity na základě ročních korozních úbytků exponovaných kovů, přesto je vyšší než pouhé přiřazení stupně korozní agresivity podle odhadu klasifikovaných intervalů tří sledovaných parametrů (doby ovlhčení, koncentrace SO2 a depozice salinity) jak bylo popsáno v ČSN ISO 9223. Podle tohoto postupu bylo možné určité kombinaci klasifikovaných intervalů přiřadit dva stupně korozní agresivity.
Údaje o korozní agresivitě atmosférického prostředí, resp. o ročních korozních úbytcích standardních kovů, publikované v posledních cca 5 letech, ukazují, že korozní namáhání v atmosférickém prostředí může být vyšší, než je specifikováno v ČSN EN ISO 9223.
Významná změna se týká také revidované normy ČSN EN ISO 9224, kdy pro dlouhodobé korozní úbytky standardních kovů byla zavedena nová rovnice. Nejpřesnější určení dlouhodobých korozních úbytků patinující oceli umožňuje tato rovnice v případě, že je hodnota korozního úbytku po prvém roce expozice stanovená expozicí standardních vzorků [3 – 4].
Další normy vydané v tomto období tvoří dva soubory. Jedním z nich je čtyřdílná ČSN EN ISO 8503 (03 8223) se společným názvem Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků – Charakteristiky drsnosti povrchu otryskaných ocelových podkladů. Do tohoto souboru patří
– Část 1: Specifikace a definice pro hodnocení otryskaných povrchů s pomocí ISO komparátorů profilu povrchu;
– Část 2: Hodnocení profilu povrchu otryskané oceli komparátorem;
– Část 3: Postup kalibrace ISO komparátorů profilu povrchu a stanovení profilu povrchu mikroskopem;
– Část 4: Postup kalibrace ISO komparátorů profilu povrchu a stanovení profilu povrchu profilometrem.
ISO komparátory profilu povrchu jsou určeny pro vizuální a kontaktní porovnávání ocelových podkladů, které byly otryskány buď kulovitými, nebo ostrohrannými otryskávacími prostředky. Část 1 stanoví požadavky na tyto komparátory, obsahuje definice termínů používaných v souboru ČSN EN ISO 8503 a požadavky na ošetřování komparátorů. Část 2 popisuje vizuální a kontaktní metodu posouzení stupně drsnosti profilu, který vznikl jedním z postupů otryskání popsaných v ČSN EN ISO 8504-2. Části 3 a 4 popisují dva postupy kalibrace ISO komparátorů profilu povrchu.
Všechny čtyři části byly převzaty překladem.
Druhý soubor se skládá ze sedmi částí ČSN EN ISO 11127 (03 8237) vydaných pod společným názvem Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků – Metody zkoušení nekovových otryskávacích prostředků. Jednotlivými částmi tohoto souboru jsou
– Část 1: Vzorkování;
– Část 2: Stanovení distribuce velikosti částic;
– Část 3: Stanovení zdánlivé hustoty;
– Část 4: Hodnocení tvrdosti pomocí podložního skla;
– Část 5: Stanovení vlhkosti;
– Část 6: Stanovení ve vodě rozpustných nečistot měřením konduktivity;
– Část 7: Stanovení ve vodě rozpustných chloridů.
Tento soubor se zabývá vzorkováním a zkoušením nekovových otryskávacích prostředků. ČSN EN ISO 11127-1 stanoví metodu vzorkování nekovových otryskávacích prostředků z dodávek a dále stanoví postup dělení vzorků na množství vhodná k provedení příslušných zkoušek stanovených v ostatních částech.
Část 1 byla převzata překladem, ostatní jsou převzetím originálu.
Do sledovaného oboru patří i ČSN EN ISO 12696 (03 8340) Katodická ochrana oceli v betonu. Norma specifikuje požadavky na vlastnosti katodické ochrany v betonu na bázi cementu, a to jak u nových, tak u stávajících staveb. Platí i pro ocelovou výztuž (včetně předpjaté) jak bez povlaku, tak s organickým povlakem. Vztahuje se na části budov a staveb jak vystavených působení atmosféry, tak uložených v půdě, ve vodě a v přílivových oblastech.
Zpracovatelem této normy je CTN Pragoprojekt ve spolupráci s JEKU, s. r. o.
Informace o vydání nových ČSN jsou průběžně zveřejňovány na webových stránkách ÚNMZ (www.unmz.cz). Podrobnější informace o jednotlivých normách z oboru koroze a ochrany proti korozi mohou případní zájemci získat v Centru technické normalizace SVÚOM, s.r.o. (www.svuom.cz), popř. u zpracovatele příslušné normy.
Pavel Dušek
Literatura
1. K. Kreislová, Změny v klasifikaci korozní agresivity atmosfér - revize norem ČSN ISO 9223 – 9226, sborník 38. konference PROJEKTOVÁNÍ A PROVOZ POVRCHOVÝCH ÚPRAV, 7. - 8. března 2012, Praha, ISBN 978-80-260-1034-0, pp. 47-52
2. J. Tidblad, K. Kreislova, New developments in the classification of corrosivity of atmospheres, Corrosion News, KIMAB Swerea, 2012
3. D. Knotková, K. Kreislová, Korozní agresivita atmosfér a metody predikce atmosférické koroze, SVÚOM.Praha, 2010, ISBN 978-80-87444-03-0
4. D. Knotková, K. Kreislová, Korozní chování kovů a kovových povlaků v atmosférickém prostředí, SVÚOM.Praha, 2010, ISBN 978-80-87444-01-6
5. K. Kreislová, A. Koukalová, D. Knotková, Trendy korozní agresivity atmosféry a korozních úbytků uhlíkové oceli v atmosférických podmínkách, Koroze a ochrana materiálů, ISSN 1804-1213, 54 (1), 2010, pp. 3 – 6
6. K. Kreislová, A. Koukalová, D. Knotková, Trendy korozní agresivity atmosféry a korozních úbytků zinku v atmosférických podmínkách, Koroze a ochrana materiálu, ISSN 1804-1213, 2011, 55 (1), pp. 19 – 22
Text zahrnující i rovnice a obrazovou dokumentaci si můžete stáhnout v PDF souboru. Klikněte na ikonu pod článkem.