Corrosieve aantasting ontstaat wanneer een materiaal door een chemische of elektrochemische reactie met zijn omgeving wordt aangetast. Hierdoor kan materiaal verloren gaan. In bepaalde situaties kan corrosie daarnaast leiden tot scheurvorming of andere schade die de constructieve eigenschappen beïnvloedt. Bij constructies is vooral van belang dat corrosie de beschikbare constructieve capaciteit kan verminderen. Dat kan geleidelijk gebeuren, maar plaatselijke aantasting kan ook veel sneller tot een kritieke situatie leiden.
Corrosie tast het materiaal aan
Bij corrosie reageert het materiaal met zijn omgeving. Bij staal kan bijvoorbeeld roest ontstaan wanneer het materiaal onder invloed van vocht en zuurstof wordt aangetast. Door deze aantasting kan materiaal verdwijnen. Een plaat, profiel, as of ander onderdeel krijgt daardoor een kleinere effectieve doorsnede. Maar corrosie hoeft niet altijd alleen tot materiaalverlies te leiden. Onder bepaalde omstandigheden kunnen ook beschadigingen of scheuren ontstaan die de constructieve toestand verder beïnvloeden.
Niet iedere corrosievorm ziet er hetzelfde uit
Corrosie kan zich op verschillende manieren ontwikkelen. Soms wordt een oppervlak over een groot gebied geleidelijk dunner. In andere gevallen ontstaat de aantasting juist plaatselijk. Een onderdeel kan er daardoor op het eerste gezicht nog redelijk goed uitzien, terwijl op één bepaalde plaats al een aanzienlijke materiaalafname aanwezig is. Daarom is niet alleen de hoeveelheid corrosie van belang. Ook de vorm, plaats en diepte van de aantasting kunnen bepalend zijn voor de resterende capaciteit.
Zichtbare corrosieve aantasting zegt niet alles
Een corrosieproduct zoals roest maakt aantasting vaak goed zichtbaar. Toch is aan het oppervlak niet altijd direct te zien hoeveel materiaal daadwerkelijk verloren is. Ook kan corrosie optreden op plaatsen die moeilijk toegankelijk of slecht zichtbaar zijn. Denk bijvoorbeeld aan aansluitingen, spleten en contactvlakken tussen verschillende onderdelen. Bij een constructieve beoordeling moet daarom niet alleen worden gekeken naar wat aan de buitenkant zichtbaar is. De werkelijke toestand van het materiaal en de resterende doorsnede zijn bepalend.
Welke vormen van corrosieve aantasting zijn er zoal?
Corrosieve aantasting kan op verschillende manieren optreden. De vorm waarin de corrosie ontstaat is mede afhankelijk van het materiaal en de omstandigheden waaraan het onderdeel wordt blootgesteld. Sommige vormen leiden vooral tot geleidelijk materiaalverlies. Andere vormen kunnen juist plaatselijk zeer diep aantasten of onder bepaalde omstandigheden scheurvorming veroorzaken.
Gelijkmatige corrosieve aantasting
Bij gelijkmatige corrosie wordt het materiaal over een groter oppervlak ongeveer gelijkmatig aangetast. De wand of plaat wordt daardoor geleidelijk dunner. Deze vorm van corrosie is vaak redelijk goed zichtbaar en de resterende dikte kan meestal relatief eenvoudig worden vastgesteld.
Putcorrosie
Bij putcorrosie ontstaat de aantasting juist plaatselijk. Er kunnen kleine maar relatief diepe putten in het materiaal ontstaan. Hoewel het totale materiaalverlies beperkt kan lijken, kan een diepe corrosieput lokaal een belangrijke verzwakking veroorzaken. Ook kan een dergelijke put een spanningsconcentratie vormen.
Spleetcorrosie
Spleetcorrosie kan ontstaan in nauwe spleten of slecht toegankelijke ruimten waarin de omstandigheden voor corrosie anders zijn dan aan het vrij blootgestelde oppervlak. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen tussen aansluitende onderdelen of in een overlapverbinding. De aantasting kan daardoor aan het zicht worden onttrokken en pas later worden ontdekt.
Galvanische corrosie
Galvanische corrosie kan optreden wanneer verschillende metalen met elkaar in elektrisch contact staan en tegelijkertijd aan een elektrolyt worden blootgesteld. Door het potentiaalverschil tussen de metalen kan één van de materialen versneld worden aangetast. Vooral de combinatie van verschillende metaalsoorten kan daarom constructief aandacht vragen.
Spanningscorrosie
Bij spanningscorrosie ontstaat schade door de combinatie van een gevoelig materiaal, een corrosieve omgeving en trekspanning. Plaatselijke corrosie en zeer kleine scheurtjes kunnen daarbij een wisselwerking aangaan. Corrosie aan de scheurtip kan de scheur verder laten groeien, terwijl de scheur op zijn beurt nieuwe corrosieve aantasting mogelijk maakt.
Hoe leidt corrosieve aantasting tot verzwakking?
Corrosieve aantasting kan de constructieve capaciteit op verschillende manieren verminderen. Het effect hangt niet alleen af van de hoeveelheid materiaal die verloren gaat. Ook de plaats en vorm van de aantasting en eventuele scheurvorming spelen een belangrijke rol.
Afname van de effectieve doorsnede door corrosieve aantasting
Door corrosie kan materiaal verloren gaan. Een plaat, profiel, as of ander onderdeel wordt daardoor plaatselijk of over een groter oppervlak dunner. Bij gelijkmatige corrosie kan de resterende dikte redelijk eenvoudig worden vastgesteld. Bij plaatselijke aantasting kan een klein gebied echter veel sterker zijn aangetast dan het omliggende materiaal.
Plaatselijk materiaalverlies
Voor de constructieve capaciteit is vooral van belang waar het materiaal verloren gaat. Een plaatselijk dun geworden gedeelte kan bijvoorbeeld bepalend zijn voor de sterkte van een onderdeel. Ook kan corrosie rondom een gat, aansluiting of verbinding de beschikbare doorsnede sterk verminderen. Daarom is alleen het gemiddelde materiaalverlies niet altijd een goede maat voor de resterende capaciteit.
Scheurvorming
Bepaalde vormen van corrosieve aantasting kunnen leiden tot scheurvorming. Dit geldt bijvoorbeeld voor spanningscorrosie. Een scheur kan de effectieve belastbare doorsnede verder verminderen en kan bovendien een plaatselijke spanningsconcentratie veroorzaken. Hierdoor kan een relatief kleine aantasting toch een grote invloed hebben op het constructieve gedrag.
Spanningsconcentraties
Een corrosieput, scherpe overgang of andere plaatselijke aantasting kan de spanning lokaal verhogen. De werkelijke spanning in zo’n gebied kan daardoor aanzienlijk hoger zijn dan de gemiddelde spanning die op basis van de oorspronkelijke doorsnede wordt berekend. Dit kan vooral van belang zijn wanneer de aantasting zich bevindt op een plaats waar al hoge spanningen optreden. Bij een vermoeiingsgevoelig materiaal kan een dergelijke spanningsconcentratie bij dynamische belasting het risico op vermoeiingsscheurvorming verhogen. Een plaatselijke corrosieaantasting kan daardoor niet alleen de doorsnede verkleinen, maar ook de vermoeiingssterkte van een onderdeel nadelig beïnvloeden.
Corrosieve aantasting bij bestaande constructies
Bij een bestaande constructie is het belangrijk om vast te stellen hoeveel corrosieve aantasting daadwerkelijk aanwezig is. De oorspronkelijke toestand is daarbij niet altijd meer representatief voor de huidige constructieve capaciteit.
De actuele toestand vaststellen
Corrosie kan zich gedurende de levensduur van een constructie geleidelijk ontwikkelen. De huidige toestand kan daardoor sterk afwijken van de toestand waarin de constructie oorspronkelijk is ontworpen. Een visuele inspectie geeft belangrijke informatie over de plaats en aard van de aantasting. Voor het bepalen van de resterende capaciteit is echter vaak ook een meting van de werkelijke materiaal- of wanddikte nodig.
Wanddikte en materiaalverlies meten
Bij plaatwerk, tanks, profielen en andere onderdelen kan de resterende materiaaldikte worden vastgesteld met diktemetingen. Daarmee kan worden bepaald hoeveel materiaal door corrosie verloren is gegaan. Bij plaatselijke aantasting is het belangrijk om niet alleen een gemiddelde dikte te bepalen. Juist de dunste of zwaarst aangetaste plaatsen kunnen bepalend zijn voor de constructieve capaciteit.
Plaats en omvang van de corrosieve aantasting
Niet iedere corrosie heeft dezelfde invloed op een constructie. De plaats van het materiaalverlies ten opzichte van de belasting en de krachtsafdracht speelt een belangrijke rol. Daarom moet bij een beoordeling niet alleen worden vastgesteld hoeveel materiaal verloren is gegaan, maar ook waar en over welk gebied de aantasting aanwezig is.
Onzichtbare of moeilijk zichtbare aantasting
Corrosie kan zich ook bevinden op plaatsen die tijdens een normale inspectie moeilijk bereikbaar of niet zichtbaar zijn. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen in spleten, verbindingen of aan de binnenzijde van constructiedelen. Wanneer de visuele inspectie onvoldoende informatie geeft, kan aanvullend onderzoek nodig zijn om de werkelijke toestand vast te stellen.
Corrosieve aantasting meenemen in een sterkteberekening
Wanneer een constructie door corrosie is aangetast, moet bij een sterkteberekening worden uitgegaan van de werkelijke toestand van de constructie. De oorspronkelijke afmetingen zijn dan niet zonder meer representatief voor de beschikbare capaciteit.
Rekenen met de resterende doorsnede
Wanneer door corrosie materiaal verloren is gegaan, moet worden bepaald welke doorsnede nog daadwerkelijk beschikbaar is om de belasting te dragen. Bij een gelijkmatige aantasting kan de resterende dikte relatief eenvoudig worden meegenomen in de sterkteberekening. Bij plaatselijke corrosie moet worden beoordeeld of de aangetaste zone bepalend is voor de sterkte van het onderdeel.
Lokale aantasting beoordelen
Een kleine plaatselijke aantasting kan constructief belangrijk zijn wanneer deze zich bevindt op een plaats waar hoge spanningen optreden. Daarom moet bij de sterkteberekening niet alleen worden gekeken naar de gemiddelde resterende dikte. Ook de vorm, diepte en locatie van de corrosie kunnen van invloed zijn op het constructieve gedrag.
Aantasting van verbindingen
Corrosie kan ook de capaciteit van verbindingen verminderen. Bouten, lassen, aansluitplaten en andere onderdelen van een verbinding kunnen worden aangetast. Wanneer daardoor de krachtsafdracht verandert, moet dit in de beoordeling worden meegenomen. Een verbinding kan daardoor maatgevend worden terwijl de aangrenzende constructiedelen nog voldoende capaciteit hebben.
Onzekerheden in de beoordeling
Bij een bestaande constructie zijn de exacte omvang en diepte van corrosieve aantasting niet altijd volledig bekend. Metingen geven belangrijke informatie, maar ook de meetmethode en de gekozen meetlocaties kunnen invloed hebben op de beoordeling. Wanneer onvoldoende zekerheid bestaat over de resterende doorsnede of materiaaleigenschappen, kan aanvullend onderzoek nodig zijn voordat een betrouwbare sterkteberekening kan worden uitgevoerd.