Druhá část tohoto pojednání bude zaměřena čistě prakticky na konkrétní a technologicky nejčastější případy, kdy se ve výrobních procesech objevuje koroze ocelí. Největší pozornost bude věnována ocelovým výrobkům. Přičemž o korozi ocelových výrobních zařízeních bude také zmínka. Ale současně, budou nastíněny i některé možnosti, jak korozi zabránit, nebo ji omezit.

 

Obecně se používají, jako ochrana proti korozi, dále uvedené aktivní postupy:

 

1. Inertní povlaky s bariérou proti elektrolytům:

- Pokovení (např. chromování),

- Potažení sklem, keramikou apod.,

- Potažení polymerem (PVC, PE, PET),

- Pokrytí polymerem = natření barvou, lakem apod.

- Nanesení hydrofobizačního prostředku (např. vosk).

- Pokrytí nano částicemi.

 

2. Konverzní povlaky (pasivace):

- Anorganické = oxidy (černění), nitridace, karbidace, fosfatizace, chromátování.

- Organické.

 

3. Inhibice (posunutí reakční rovnováhy).

 

4. Vzájemná kombinace principů.

 

Vlastnosti, výhody a nevýhody těchto postupů uvádí následující tabulka.

 

princip	výhody	nevýhody
pokovení	Vysoká protikorozní odolnost, estetický vjem, nákladnější	Pracně se odstraňují, nejdou opravit, jen na finální výrobky
potažení plastem	Vysoká protikorozní odolnost, estetický vjem	Velmi obtížně se odstraňují, nejdou opravit, jen na finální výrobky
ochranný nátěr	Snadná aplikace, široká škála použití, jdou opravit	Stárnou, nezabrání progresi již probíhající koroze
hydrofobizace	Snadná aplikace, většinou lehce odstranitelné	Dočasná ochrana, omezená jen na některé korozivní procesy, nutnost odstraňovat před povrchovou úpravou
nano částice	Snadná aplikace, jdou opravit	Nesmírně obtížně se odstraňují, vhodné na výrobky bez další povrchové úpravy.
černění	Estetický vjem, mechanická odolnost	Střední stupeň ochrany, jen na finální výrobky v kombinaci s další ochranou
pasivace org. solemi	Snadná aplikace, zastavení předchozí koroze	Nižší stupeň ochrany
pasivace anorg. solemi	Snadná aplikace, zastavení předchozí koroze	Střední stupeň ochrany, ekologicky problematické
inhibice	Snadná aplikace, lehce odstranitelné	Dočasná ochrana citlivá na rozpouštědla

 

Následující text bude uspořádán tak, že se pokusí sledovat technologický tok materiálu.

 

Příjem a skladování surovin:

 

Už samotná přejímka vstupního materiálu může odhalit, jestli budou ve výrobě nějaké korozní problémy. Pokud je surovina zkorodovaná, tak neexistuje obráběcí proces, který by dokázal zastavit již započaté elektro-chemické reakce. Po odebrání povrchových zkorodovaných vrstev se opticky může výrobek jevit jako perfektní, ale korozní procesy v něm pokračují dále. Proto je vhodné provádět kontrolu dodávek a s výrobcem nebo prodejcem se dohodnout na vhodné antikorozní ochraně vstupního materiálu.

 

Skladovat tak, aby k ocelové surovině neměla přístup kapalná voda. A to nejen ve formě deště, ale nezapomínat na zkondenzovanou vzdušnou vlhkost díky teplotním změnám, zejména mezi dnem a nocí. Viz. diagram nasycenosti vzduchu vodními parami.

 

Také je vhodné povrch suroviny ochránit proti sedání prachu, protože ten tvoří kondenzační a korozní jádra. Ale pozor! Pokud je surovina zabalena do polymerní fólie a ta je dobře utěsněna, například lepicí páskou, pak je v obalu vytvořena kondenzační komora, která tvorbu koroze urychluje. Proto když se něco ocelového balí proti prachu, tak je nutné zajistit, aby obal co nejvíce dýchal a průběžně docházelo k jeho odvětrávání.

 

Také je zapotřebí věnovat pozornost tomu, jak je surovina uložena na sebe, jak je naskládána. Pokud se dotýká tak, že mezi jednotlivými kusy je štěrbina, což se nejčastěji děje u plechů, tak bude docházet k tvorbě „spárové korze“.

 

Netemperované sklady nejsou vůbec na škodu, protože při teplotách pod 4°C jsou korozní rychlosti minimální. A s každými 10°C vyšší teploty se korozní reakce zdvojnásobují. Jen je zapotřebí si pohlídat a řešit otázku orosení, když se prochladlá surovina přiveze do vyhřáté výrobní haly.

 

Třískové obrábění:

Nejčastěji se obrábí pod emulzemi, méně pak pod oleji, a v některých případech pod speciálními kapalinami. Zde je zapotřebí věnovat pozornost nejen tomu, jak daná kapalina vyhovuje danému obráběcímu procesu, ale také, jaké antikorozní vlastnosti a schopnosti má. Například řada inhibitorů koroze snáší jen teploty do 70°C a pak se rozkládají. Přičemž teploty během obrábění mohou dosahovat vyšších hodnot. Nicméně je také zapotřebí mít celý proces sladěn tak, aby antikorozní prostředky v celém procesu byly kompatibilní. Tj. aby se netloukly mezi sebou předchozí a následující kapaliny.

 

Přesvědčení, že pokud se obrábí pod oleji, tak se nemůže koroze vytvořit, je pověra. Obráběcí oleje na minerální bázi obsahují 4-8% vody, přičemž u těch syntetických to bývá různé.

 

Lisování, tvarování, formování:

Jedná se o procesy, kde je použit zvýšený tlak na materiál, aby výrobek dostal žádaný tvar. Je zcela běžné, že se používají kapaliny, které snižují tření během těchto procesů. Ať už jsou olejové, nebo emulzní. Zde je zapotřebí si dát velký pozor! Řada výrobců, aby zvýšila účinnost svých kluzných prostředků do nich přidává fluor parafiny, nebo chlor parafiny. A je na korozní problém zaděláno. Navíc na takový, se kterým si běžná antikorozní chemie nedokáže poradit. Proto je výhodnější se takovým prostředkům vyhnout, než pak složitě a draze řešit problémy, které vyvolaly.

 

Pro dané procesy je vhodné používat takové kluzné prostředky, které v sobě obsahují inhibitory koroze. Ale i zde platí, nutnost kompatibility s předchozími a následujícími operacemi.

 

Svařování:

Zde dochází jednak k tepelnému namáhání, k nalepování odstřikujících kapek, a dost často také k odbrušování svaru a jeho okolí. Tepelné namáhání zvyšuje riziko tvorby koroze. Nalepené kapky nejsou jen esteticky závadné, ale také fungují jako korozní jádra. Broušením vznikají rýhy, které podporují tvorbu koroze různými principy.

 

Proto je vhodné používat při svařování separátor s antikorozní ochranou.

 

Pro daný účel existuje řada separátorů. Některé z nich nemají žádnou protikorozní ochranu. Některé s antikorozní ochranou obsahují látky, které jsou nebezpečné pro lidské zdraví. Zejména při stříkání poškozují plíce. Jen výjimečně bývají ekologické a biologicky rozložitelné. Ale najdou se výjimky.

 

Kalení, žíhání a popouštění:

Tyto procesy se provádí buď žárově, nebo indukčně. Zde je zapotřebí si dát pozor hned na několik záležitostí.

 

Jestliže byl výrobek před danými operacemi nějakým způsobem antikorozně ošetřen, pak je otázkou, co se s ním stane během termického rozkladu. Pokud jsou vytvořené zplodiny jakýmkoliv způsobem na závadu, je zapotřebí daný antikorozní prostředek z povrchu výrobku před tepelným procesem odstranit. Jednodušší je, používat takové antikorozní prostředky, které nejsou při tepelných procesech na závadu.

 

Neexistuje žádný inhibitor koroze, který by vydržel teploty používané při těchto procesech. Z toho plynou dva závěry. Výrobky je zapotřebí co nejdříve po ukončení tepelného zpracování antikorozně ochránit. Jenže inhibitory koroze v kalicích a chladicích lázních dané teploty nevydrží. Proto je vhodné, když dané lázně místo inhibitorů obsahují pasivační prostředky, které vytvoří konverzní povlak.

 

Během procesů chlazení je zapotřebí se dostat co nejrychleji, jak to žádaná krystalická struktura dovolí, pod teplotu 580°C. Protože teprve pod touto hodnotou se snižují korozní rychlosti reakce železa se vzduchem. Proto pokud se nepoužijí chladicí kapaliny, je vhodné mít ve výrobním procesu chladicí tunely, které pracují se suchým, odvodněným vzduchem. Vysušení vzduchu se dá nejlépe dosáhnout jeho vymražením před vstupem do tunelu nebo do boxu. Jedná se o levnou technologii, která je však ve většině případů opomíjena.

 

V případě, že se kalí indukčně, je daný proces komplikován ještě magnetizací. Ta zvyšuje korozní citlivost ocelí. Zmagnetované oceli korodují rychleji. Proto je zapotřebí nastavit a kontrolovat kalicí proces tak, aby ve výrobku nezůstávala zbytková magnetizace.

 

Magnetické upínání:

Ještě větší problémy s magnetizací vznikají při magnetickém upínání výrobků. Tomu nelze zabránit. Je tedy vhodné používat takové obráběcí kapaliny, které mají dobrou antikorozní ochranu. Odolnost výrobků proti další korozi lze dále zvýšit jejich odmagnetováním.

 

Mytí, praní a odmaštění:

Pokud na obrobku zůstanou třísky z obrábění, tvoří korozní jádra. Současně zbytky použitých obráběcích kapalin mohou představovat nějaký uživatelský problém, nebo bránit finální povrchové úpravě. Proto je obvyklé, že je nutné výrobky po obráběcích procesech umýt. K tomu existují různá zařízení, ale také se provádí i ručně.

 

Nejčastěji se myje ve vodních prostředcích, ale také se v menší míře používají organické rozpouštědla. Ta však vyžadují speciální a drahá zařízení. Navíc pokud se používají chlor deriváty jako je například trichloretylen (perchlor), tak ten se časem rozkládá a chlór dokáže na železe nadělat pěknou paseku. Zastavit korozi vyvolanou chloridy železa je velmi náročné. A také se jedná o toxické prostředky. Častěji se používají alkany, které však vyžadují kontrolu čistoty a jsou hořlavé, mohou se vzduchem tvořit výbušné páry. Organické rozpouštědla mají také zvýšené nároky na ochranu životního prostředí a na likvidaci.

 

Ve většině případů se tedy pro mytí používají vodní prostředky. Velkou a častou chybou je, že málokdo zná křivku závislosti účinnosti povrchově aktivních látek (PAL) na koncentraci. Ta vypadá takto:

 

 

Takže doma do pračky lidé sypou víc prášku, protože věří, že to bude lépe prát a do průmyslových praček raději dávkují méně, aby je to moc nestálo. Jenže křivka účinnosti má jen úzkou oblast, kde je daný prostředek nejúčinnější. A pokud se nadávkuje víc, nebo míň, než je dané rozpětí, tak účinnost strmě klesá.

 

Ale situace je ještě komplikovanější. Křivka účinnosti jakéhokoliv inhibitoru koroze vypadá úplně jinak.

 

 

Z této křivky je vidět, že existuje určitá spodní prahová hodnota, kdy inhibitor koroze začíná fungovat a současně, že existuje určitá horní hodnota, kdy jeho větší dávkování nepřináší téměř žádné zvýšení účinnosti, jen zvýšení nákladů.

 

Vodní mycí prostředky jsou projektovány tak (aspoň ty solidní), že doporučené ředění odpovídá optimálním hodnotám účinnosti, přičemž obsahují tolik inhibitoru koroze, co odpovídá zhruba polovině křivky jeho největší účinnosti.

 

Z toho vyplývá několik závěrů. Koncentrace v pračkách by měla být taková, jak je prostředek vyprojektován. Tuto koncentraci je zapotřebí hlídat.

 

Každý inhibitor koroze má nějakou horní hranici odolnosti, kdy dochází k jeho termickému rozkladu. Pokud se pracuje s vyšší teplotou, tak rychle přestane fungovat. Běžné průmyslové vodní pračky mají zákonem stanovený limit 60°C, který však řada uživatelů překračuje, aby jim to pralo lépe. Ale už neberou do úvahy, že si tím zlikvidují inhibitor.

 

Také je zapotřebí si hlídat znečištění lázně. Některé nečistoty a zbytky obráběcích kapalin mohou blokovat funkci inhibitoru koroze.

 

Nejhodnější mycí postup je takovýto. První - hrubé praní, pak přerušovací lázeň (oplach), nebo ofouknutí vzduchem, druhá - čistá mycí lázeň, znovu přerušovací lázeň (oplach), nebo ofouknutí vzduchem, a nakonec konzervační lázeň.

 

Pokud někdo používá stejné mycí zařízení na praní ocelových výrobků, pak do toho vsune šarži výrobků ze slitin mědi, nebo ze slitin hliníku, má na velký korozní problém zaděláno. Ionty Cu nebo Al průmyslová zařízení neumí z lázní odstranit a ty pak startují galvanickou korozi. Nejjednodušším řešením je, mít tolik mycích zařízení, kolik slitin se používá. Prostředků, které dokáží zvládnout a uchránit i kombinace ocel/měď, nebo ocel/hliník není mnoho a chvíli trvá, než je člověk vypátrá a pak odzkouší.

 

Expediční konzervace a balení:

Vždy záleží na tom, po jakou dobu má být výrobek chráněný, jak bude transportován a skladován, co se s ním bude dít v dalších krocích. Podle toho se volí i druh expediční konzervace.

 

Všeobecně platí, že čím je povrchová úprava rozpuštěna před jejím nanesením, tak tím je možné ji poškodit. Například vodní barvy je možné zas narušit vodou. Ve vodě rozpustné inhibitory koroze déšť umyje. Olejové prostředky jdou snadno umýt benzínem. Atd.

 

Pokud je výrobek transportován po moři, kde navíc hrozí kondenzace vlhkosti, tak je zapotřebí volit takovou expediční konzervaci, která má hydrofobní vlastnosti. Pokud bude výrobek vystaven vysokým teplotám, pak je zapotřebí volit takovou ochranu, která těmto teplotám odolává. A podobně.

 

S tím také souvisí otázka, co se s výrobkem bude dít, až jej obdrží zákazník. Jestli použitá konzervace nějakým způsobem nezablokuje nebo neomezí další operace. Existují případy, kdy konzervace byla velmi účinná, ale když chtěl zákazník výrobek použít, tak ji jen s velkými problémy dostal dolů.

 

K danému účelu existuje hned několik základních skupin expedičních konzervací. Tzv. olejová, kdy je antikorozní prostředek rozpuštěný v nějakém oleji, minerálním nebo syntetickém, nebo v nějakém jiném vhodném organickém rozpouštědle, jako jsou například alkany.

 

Ty alkanové mívají tu výhodu, že se odpaří, na povrchu výrobku zůstane jen mikro vrstva inhibitoru koroze, a výrobek pak není mastný.

 

Další velkou skupinou jsou pak vodorozpustné kontaktní a kontaktně-výparné inhibitory koroze. Jejich výhodou je to, že povrch při jejich použitím není mastný. Nevýhodou, že je kapalná voda může umýt.

 

Ale platí jedna důležitá zásada. Nikdy nekombinovat nebo nepoužívat obě skupiny dohromady.

 

Třetí skupinou jsou konverzní povlaky - pasivace. U těch je naopak zapotřebí je kombinovat, kvůli poréznosti ocelí i poréznosti vytvořeného povlaku, s dalším prostředkem z jiné skupiny.

 

Pokovení nebo potažení polymerem patří mezi nejúčinnější antikorozní metody finální úpravy výrobků.

 

V posledních letech se pomalu začínají uplatňovat i nano úpravy. Proč pomalu? Jednak setrvačnost průmyslových postupů je vysoká. Nano prostředky jsou „drahé“. Úmyslně byly použity uvozovky. Například: Olejová konzervace stojí 120 Kč/kg. A má spotřebu 40 g/m². Tj. 1 m² vyjde na 3 Kč. Nano prostředek stojí 250 Kč/kg. Jeho spotřeba je 10 g/m². Tedy 1 m² vyjde na 2,50 Kč. Jenže nákupčí vidí jen tu dvojnásobnou nákupní cenu. Dalším důvodem je to, že mnoho výrobků, které se dodávají jako nano, vůbec nano prostředky nejsou. Jen se jedná o obchodní trik, jak nalákat zákazníka.

 

Několik málo výrobců v Evropě nicméně opravdové nano vyrábí. A ono funguje. Chce to jen nevěřit tomu, jak to prodejce nazývá a nebát se věrohodný prostředek odzkoušet.

 

Poměrně důležitou roli z hlediska koroze hrají obaly výrobků. Ty by měly z hlediska antikoroze splňovat dále uvedená kritéria. Nejen výrobek mechanicky ochránit, ale zabránit usazování prachových částic ze vzduchu, vytvořit dielektrikum, vytvořit bariéru proti přístupu kapalné vody zvenčí, ale také umožnit odvětrávání zabaleného výrobku.

 

Fóliové materiály, ať už s výparným inhibitorem nebo bez něj, jsou rizikové, pokud neumožní větrání výrobku. Jinak totiž dojde ke tvorbě kondenzační komory.

 

Čistě papírové materiály, i s inhibitorem koroze, mají tu nevýhodu, že nasají do sebe případnou vodu, dlouhodobě ji zadržují a rozvádí ji ve své ploše - fungují jako piják. Čili dojde ke zkrácení ochrany, kterou inhibitor poskytuje.

 

Naštěstí existuje celá řada lakovaných nebo laminovaných papírů. S tím, že lakované lépe dýchají, kdežto laminované mají větší odolnost vůči průrazu kapalné vody. Je tedy zapotřebí volit takový materiál, který svojí bariérou vůči kapalné vodě bude odpovídat podmínkám, za jakých bude výrobek transportován a skladován.

 

Kovové obaly v žádném případě ne, pokud nejsou v nich a od nich výrobky dielektricky odděleny!

 

Lisované plasty se použít dají, pokud zajistí odvětrávání.

 

Obráběcí stroje:

Jen málokdo věnuje pozornost samotným obráběcím strojům, které pak svým stavem mohou způsobovat vážné korozní problémy. Obráběcí kapaliny je zapotřebí měnit. Obráběcí stroje je zapotřebí pravidelně čistit. Zbavit je nejen třísek z obrábění, ale i vytvořené koroze v nich samých, ale také případných usazenin, včetně vody.

 

 

Ing. Peter Stuchlík, CSc., CTex ATI