Vattensidig korrosion i pannanläggningar – Grundorsaker, exempel och motåtgärder Matarvattenkonferensen 2014, Stockholm Peter Viklund Haveri- och Materialteknik, Stockholm peter.viklund@dekra.com 010-455 17 56 Slide 1 Sida 1 © 2011 DEKRA

Slide 2 Sida 2 © 2011 DEKRA

Allmänt om korrosion Jag ska prata lite allmänt om korrosion Mer specifikt om ett par olika korrosionstyper Men också nämna hur man angriper dessa. Metallen vill återgå till sitt termodynamiskt mest stabila tillstånd Skyddas framförallt genom passivering av skyddande oxid Peter Viklund

Allmänt om korrosion Jag ska prata lite allmänt om korrosion Mer specifikt om ett par olika korrosionstyper Men också nämna hur man angriper dessa. Anodreaktion (upplösning av metall): M → Mn+ + ne- Katodreaktion: O2 + H2O + 4e- → 4OH- (dominerar vid högt pH) (2H+ + 2e- → H2) (endast vid lågt pH) Stål/järn: 2Fe2+ + 4e- + O2 → 2Fe(OH)2 Kontroll på pH! - pH reglerar katodreaktionen Kontroll på syrehalten! - Tillgången på syre hastighetsbestämmande Peter Viklund

Allmänt om korrosion Olika korrosionsprodukter stabila vid olika pH I basiska lösningar bildas skyddande korrosionsprodukter OBS! Havsvatten och rumstemperatur! http://www.power-chemicals.com/ Peter Viklund

Allmänt om korrosion Korrosion en kombination av konstruktion, miljö och material Respektera riktvärden Korrosionsproblem ofta orsakade av oönskade/okända händelser eller lokala förhållanden Peter Viklund

Spaltkorrosion Alkalisk korrosion Galvanisk korrosion Selektiv korrosion Punktkorrosion Spaltkorrosion Spänningskorrosion Kavitationskorrosion Erosionskorrosion Interkristallin korrosion Alkalisk korrosion Läckströmskorrosion Galvanisk korrosion Avlagringskorrosion Peter Viklund

Spaltkorrosion Varmvattencistern konstruerad av sammansvetsade plåtar Inga större avvikelser vad gäller vattenkvalité Läckage vid längsgående svets mellan två plåtar Olycklig fogning av överlappande plåtar ger spalt på insidan! Peter Viklund

Spaltkorrosion Uppstår i vätskefyllda spalter Koncentrationsändringar i spalten, ex sjunkande pH, ökad kloridhalt -> korrosiviteten ökar! Anodreaktion (upplösning av metall) i syrefattiga delen längst in i spalten Indunstningsfenomen också vanligt förekommande

Spaltkorrosion Korrosionsangrepp längst in i spalten och dessutom ytterligare accelererat angrepp i svetsen Peter Viklund

Spaltkorrosion Fogning (svetsning) måste ske på ett sätt så att spalter undviks Rätt konstruktioner eller åtgärder sparar tid och pengar Peter Viklund

Elektrodpotential [V]1 Galvanisk korrosion Galvanisk korrosion vanligt förekommande i alla typer av applikationer Blandning av metaller med olika ädelhet ger upphov till galvanisk korrosion Elektrodpotential [V]1 Guld +0,42 Silver +0,19 Rostfritt stål +0,09 Koppar +0,02 Bly  -0,31 Stål  -0,46 Aluminium  -0,51 Zink  -0,86 ädlare metaller 1jämfört med normalvätgaselektrod

Galvanisk korrosion Ska jag ta upp exemplet med plåtar/detaljer av olika ädelhet. Korrosionsproblem på den oädlare detaljen. Vi ytbelägger!!!! Och självklart beläggs den oädla, det är ju faktiskt den som rostar. Men effekten blir ofta att beläggningen inte är perfekt och vi har porer eller delar som flagar av. Effekten blir lite anodyta där hela korrosionsprocessen koncentreras. Det går snabbt!!! Blandning av metaller med olika ädelhet ger upphov till galvanisk korrosion Skillnad i potential ->drivkraft för korrosion Syrehalt -> hastighetsbestämmande Anod och katodytornas storlek avgörande http://www.wikipedia.com

Galvanisk korrosion Galvanisk korrosion även i panntubernas beläggning Korrosion av exempelvis värmeväxlare i systemet ger koppar i vattnet Utfällning av koppar på panntubens insida ger metallisk koppar i beläggning och accelererad (galvanisk) korrosion Problem vid svetsning (försprödning) Peter Viklund

Alkalisk korrosion Nämn något om att spänningskorrosion ofta förekommer i närvaro av klorid. Men höga pH och förhöjda temperaturer (100°C) kan också ge en form av spänningskorrosion. Förklara hur alkalisk korrosion med godsförtunning sker. Med ett pH på 9-10 och låg syrehalt är korrosion normalt inte ett problem Alkalisk korrosion kan förekomma genom lokal uppkoncentrering - sprickbildning/spänningskorrosion - godsförtunning/korrosionsangrepp http://www.power-chemicals.com/ Peter Viklund

Alkalisk korrosion Jag pratade tidigare om spaltkorrosion och hur en dålig/felaktig konstruktion kan ge spaltkorrosion pga lokala förhållanden som uppkommer I spalten. I det fallet var det en pH-sänkning tillsammans med en allmän koncentrationsförändring i spalten. På samma sätt kan tjocka vattensidiga beläggningar ge upphov till spaltfenomen. Ett annat exempel är där tjocka beläggningar ger upphov till….. Och alkalisk korrosion uppkommer. Avlagringar och tjocka magnetitskikt ger upphov till en form av spaltfenomen Lokal förhållanden råder under avlagringen, framförallt kan man få sk ”hot spots” med exempelvis högt pH Lokala korrosionsangrepp med upplösning av magnetitskiktet -> Na2FeO2 / NaFeO2 - korrosionsprodukter Peter Viklund

Alkalisk korrosion Höga pH ger också upphov till risk för en form av spänningskorrosion Kräver materialspänningar, framförallt dragspänning Kräver en korrosiv miljö Peter Viklund

Motåtgärder Ett antal kända faktorer: - Material - Temperatur - Övergripande konstruktion Ett antal okända faktorer som kräver utredning och analys: - Konstruktionen utformning i detalj - Hur ser skadan ut? - Metallografi - Magnetitskiktets tjocklek och sammansättning - Vattenkemi och flöden - Svetstyp och kvalité - Spänningskoncentrationer Effektiva åtgärder kräver en grundorsaksanalys - Material? - Svets? - Vattenkvalité? - Konstruktion? Multidiciplinärt. Kunskap om vattenkvalité, konstruktion, materialegenskaper, process etc. Ge ett exempel på hur en sprickbildning kan undersökas. Hur spricker den Peter Viklund

Sammanfattning Korrosionsskador ett återkommande problem i pannor och matarvattensystem En kombination av material, konstruktion och miljö Många möjliga korrosionstyper I vissa fall tvärvetenskapligt och komplext, flera aktörer/kompetenser för att kunna identifiera bestämma vilka motåtgärder som krävs Peter Viklund

Tack! Slide 20