UVOD: Konstrukcijski materijali podložni su nenamjernim (štetnim) promjenama, koje smanjuju njihovu uporabnu vrijednost. Konstrukcijski materijali izloženi su korozijskim reakcijama u obliku sirovine, poluproizvoda, proizvoda, skladištenja prijevoza, ugradbe popravka. Štetno djelovanje okoline na konstrukcijski materijala nastoji se usporiti ili spriječiti i postupcima zaštite materijala koja se obično naziva površinska zaštita.

Najrašireniji (štetni ) proces je djelovanje kapljevine na metal (konstrukcijski materijal) pretvarajući ga u drugu tvar. Pojam “Zaštita od korozije” odnosi se na kočenje i sprečavanje tog procesa pri čemu se i u tehničkom smislu često upotrebljava i izraz Antikorozivna zaštita (AKZ), koji je proturječan pa se ne bi smio koristiti. Pojmovno bliski su još inženjerstvo površina, tehnologija površina.

Slika 1. Vizuelni dojam dobrog održavanja

Slika 2. Estetska komponenta površinske zaštite

Da bi došlo do procesa oštećivanja konstrukcijskog materijala, mora postojati praktička sila ( kemijska, mehanička, biološka) Brzina oštećivanja razmjerna je pokretačkoj sili a obrnuto razmjerna fizikalnim i kemijskim spojevima. Veličina pokretačke sile i otpora ovise o unutarnjim i vanjskim činiteljima oštećenja.

Unutarnji činitelji oštećenja: ● elementi i fazni sustav konstrukcijskog materijala ● prostorni raspored, veličina oblik kristalita ● vrsta defekta rešetke ● zaostala mehanička naprezanja (napetosti) ● oblik predmeta ● stanje površine, onečišćenja, hrapavost

Vanjski činitelji oštećenja: ● sastav medija ● temperatura, tlak ● mehanička opterećenja ● relativna brzina gibanja materijala i medija ● stupanj turbulencije ● čistoća fluida - ( udio krutih čestica ) ● prisutnost hrđe, okujine ● taloga i naslaga ( kamenca)

Slika 3. Produkti korozije na konstrukcijskom materijalu

U koliko su unutarnji i vanjski činioci u kombinaciji pokretačke sile se značajno povećavaju - što čini oštećenja materijal tehnički opasnih. Mjere i postupci površinske zaštite primjenjuje se na načelima: - smanjenje ili poništenje pokretačkih sila - povećanje otpora

- promjena unutarnjih činitelja oštećenja Tehnički opis ovih načela - promjena unutarnjih činitelja oštećenja - promjena vanjskih činitelja oštećenja - odvajanje konstrukcijskog materijala od medija prevlakom

Pojave i procesi oštećenja konstrukcijskih čelika mogu biti: fizikalni i kemijski Kemijsko oštećenje: - korozija - izgaranje - truljenje - toplinski raspad

Fizikalna oštećenja: napetosti (zaostale napetosti uslijed - mehaničke pojave i procesi (abrazija, erozija, kavitacije, adhezijsko trošenje) Još su interesantni napetosti (zaostale napetosti uslijed zavarivanja,oblikovanja plastičnom deformacijom) umor materijala puzanje bubrenje fizikalno otapanje

Slika 4. Pukotina u području zavara korozijski produkti?

Slika 5. Bubrenje prevlake, što je uzrok?

Mjere i postupci zaštite materijala djelovanjem na materijal: - zaštita korozije zamjenom čelika – obojenim metalima i njihovim legurama - zaštita Fe – legiranjem Cr, Ni, Mo, Al, Si, Co cilj: pasivnost ili sklon pasivnosti

- zaštita bimetalne korozije u elektrolitima izborom kombinacije metala - zaštita od abrazije ugradnjom kliznih ležaja - zaštita od erozije i kavitacije izmjenom oblika i dimenzije predmeta

Slika 6. Nanošenje premaza na terenu

Mjere i postupci zaštite materijala djelovanjem na medij: - zaštita metala od oksidacije primjenom inertnog plina (atmosfere) Ar, He amonijak , vakum - uklanjanje kisika iz vode pare (hidrazin) - katodna zaštita

- pH vrijednost – zaštićuje se korozija u elektrolitu - zaštita metala uklanjanjem vlage iz zraka (sušenje i grijanje) - zaštita od erozije - filtracijom - zaštita od abrazije podmazivanjem

Slika 7. Neutralizacija - ovisnost brzine korozije željeza o pH vrijednosti otopine

Slika 8. Dijagram uklanjanje kisika - termičkim postupkom

Slika 9. Katodna zaštita vanjskim izvorom struje

Mjere i postupci zaštite materijala primjenom zaštitnog sloja : - zaštita materijala od korozije prevlačenjem s Cu, Ag, emajliranjem, gumiranje,ličenje, keramika, bitumenom, katranske smole i plastične smjese - zaštita nemetala – drvo protiv truljenja gumiranje statičkog elektriciteta.

Slika 10. Nanošenje emajla suhim ili mokrim postupkom

Slika 11. Gumiranje ( oblaganje i lijepljenje)

Cilj optimalne zaštite materijal je: - produženje vijeka trajanja opreme i proizvoda - smanjenje učestalih kvarova opreme - povećanje pouzdanosti opreme i sigurnosti na radu - povećanje prihoda zbog boljeg iskorištenja proizvodnih kapaciteta - smanjenje troškova popravka i zamjene oštećene opreme - smanjenje zagađivanja okoliša.

Korozija Korozija se može klasificirati prema mehanizmima procesa - prema razdiobi na površini metala - prema vremenskom tijeku - prema materijalu koji korodira - prema korozivnom mediju Slika 12. Vremenski uvjeti

Najvažnija je podjela prema mehanizmu procesa: - kemijska korozija metala (u nevodljivim fluidima ) - elektrokemijska korozija metala ( teče u električko vodljivim - elektrolitima) - korozija - degradacija nemetala u fluidima

- napetost korozije uz statičko vanjsko ili unutarnje vlačno naprezanje (SCC) Stress Corrosion Cracking - korozijski umor (dinamičko opterećenje) - erozijska korozija u fluidima i krutim česticama - kavitacijske korozije u turbulentnim strujnim kapljevinama

Slika 13. Stress Corrosion Cracking

- tarna korozija - habanje dosijednih ploha koje vibriraju - biološka korozija - fotokemijska degradacija nemetala - korozija uslijed lutajućih struja (električno polje i izvor električne struje )

Slika 14. Biološka korozija

Geometrijska klasifikacija (prema obliku korozije i tijeku procesa ) - opća, ravnomjerna korozija i neravnomjerna korozija - lokalna (mjestimična) korozija koja zahvaća dio izložene površine - jamičasta (rupičasta) - interkristalna (interkristalna korozija koja napreduje uzduž granice zrna kristala - selektivan korozija

- linearni ( brzina korozije konstantna) Po tijeku procesa valja razlikovati - linearni ( brzina korozije konstantna) - usporeni ( brzina korozije sve sporija) - ubrzana ( brzina korozije sve brža ) - miješana korozija - diskontinuirana korozija

Slika 15. Opća korozija

Slika 16. Lokalna korozija (pjegasta)

Slika 17. Selektina korozija grafitizacija SL

Slika 18. Pitting (rupičasta) korozija

Korozija nemetalnih konstrukcijskih materijala (degradacijsko stanje) - degradacija kemijskim djelovanjem medija - Anorganski materijali: - kamen - cement beton - keramika, staklo, ugljik, grafit - Organski materijali: - drvo celulozni derivati - plastične mase - gume

Slika 19. Korozija betona

Izbor konstrukcijskog materijala i dimenzioniranja prostora valja voditi računa ne samo o mehaničkim svojstvima nego i o korozijskom ponašanju oslanjanja? o otpornosti materijala na oštećenje. Ako materijal mehanička i druga oštećenja i ekonomski zadovoljava mjerodavna je brzina korozije materijala.

Primjenjivosti materijala s obzirom na prosječnu brzinu Tablica 1. Primjenjivosti materijala s obzirom na prosječnu brzinu prodiranja opće korozije. postojanost metala primjenjivost metala v̅p / mm a-1 potpuna postojanost uvijek primjenjiv < 0,001 vrlo postojan gotovo uvijek primjenjiv 0,001 - 0,01 postojan obično primjenjiv 0,01 - 0,1 smanjena postojanost katkad primjenjiv 0,1 – 1 slaba postojanost kratkotrajno primjenjiv 1 -10 Nepostojana neprimjenjiv > 10

Zaštitne prevlake Nanošenjem prevlake na površinu najraširenijih je metala, zaštite od korozije i nekih drugih vrsta oštećenja materijala poput trošenja i trenja Prevlake se obično dijele na metalne i nemetalne a sa druge strane na organske i anorganske. U grubo prevlake dijelimo na: - metalne - anorganske prevlake - organske prevlake

Podloge: - metalne, anorganski i organski nemetalni konstrukcijski materijali Debljina prevlake obloge - debele prevlake bitumenom prevlake od 100 -1000 μm filmovi do 10 μm

Svrha prevlačenja metala: - zaštita od korozije (antikorozijske prevlake: cink, nikl olovo kositar na ugljičnom čeliku) - oksidi na aluminiju i ugljičnom čeliku i ostale kombinacije metala i oksida koji štite metal od korozije. - boje lakovi ,plastične mase, gume, bitumeni, katranske smole na ugljičnom čeliku sivom lijevu. - zaštitne prevlake od mehaničkog brušenja - tvrdi krom, na ugljičnom čeliku oksid na aluminiju, ležajne legure

- dekorativne prevlake: galvanski nikal, dekorativni krom,aluminij, emajli lakovi boje, plastične mase - funkcionalne prevlake: zbog primjene proizvoda električne i toplinske izolacije (keramika, emajl, plastične mase guma) - dobra električna vodljivost: prevlake, bakra, srebra, zlata rodij - reperaturne prevlake popravljanje proizvoda (podmjera ) na radnu dimenziju zbog habanja i drugih razloga. (podmjera - nastaje zbog habanja i trošenja u eksploataciji )

Slika 20. Dekorativna prevlaka

Slike 21,22,23,24. Pjeskarenje i temeljno ličenje rezervoara operacije pjeskarenja i temeljnog ličenja u terenskim uvjetima

Slika 22.

Slika 23.

Slika 24

Slika 25. Segmenti mosta u fazi montaže

Priprema površine za prevlačenje - čišćenje podloge - kondicioniranje površine konstrukcijskog materijala Čišćenje: - uklanjanje labavih i rahlih onečišćenja (masne tvari, korozijski predmeti, oštećenja prevlake prašina koks pepeo) Kondicioniranje prevlake: - kakvoća površine: hrapavost, glatkoća

Pred obrada površine - ovisi o stanju i vizualnom pregledu moguća je: - operacija odmašćivanja - mehanička priprema podloga - serijska priprema podloge Odmašćivanje - je uklanjanje mineralnih i bioloških masnih tvari, sredstava za hlađenje i podmazivanje konzerviranje itd.

Moguća je upotreba - benzina - petroleja - triklorietilena (halaogenirani alifatski ugljikovodici ) - kiseline, lužine Problemi: - zapaljivost, regeneracija, ekološko zbrinjavanje - narkotičnost - ekološki problemi nastajanja ozonske rupe što se pripisuje Cl , Br itd)

Zbog tih problema sve češće se upotrebljavaju: - vodena otopala - detergenti - emulgiranje - parno odmašćivanje

U procesu odmašćivanja koristi se sva raspoloživa tehničko dostignuće : ultrazvuka vibracije magnetsko polje visokofrekventni Način odmašćivanje: - uranjanje, miješanje - prskanje - ispiranje

Proces odmašćivanja je nužan, razvoj tehnologije ide u pravcu primjene: površinski aktivnih tvari tenzidi bečko vapno Trend: Ekološko odmašćivanje: eliminacija , Cl Br, fosfata, obrada otpadnih voda, masnih tvari, praonice, čistionice

Slika 26. Postrojenje za čišćenje, pranje

Mehanička priprema podloge: - skidanje korozijskih produkata - druga onečišćenja - stupanj hrapavosti površine Mehanička pred obrada: - brušenje - poliranje Alati za brušenje i poliranje

Slika 27. Tehnologija brušenja

Slika28. Tehnologija poliranja

Slika 29. Alati za brušenje i poliranje

Abrazivi za brušenje - α Al2O3 - elektrokorund (umjetni ) - S, C - korund - C dijamant - α Al2O3 + Fe (smirak) - Si kremen kristal SiO2 - staklo - glinica - bečko vapno (CuO, MgO ) - B4C bor karbid Bitna je tvrdoća po Morh - ljestvici - bečko vapno 4 - 5 - kremen 7 - staklo i glinica 8 – 9 - dijamant 10

Fino brušenje i poliranje ( priprema metalografskog izbruska ) fino brušenje i poliranje pasta za poliranje abrazivna pasta papiru filcu pomoćno platno pločaste smjese abraziva s mastima parafinima, voskom itd poželjna je obrada uz hlađenje ili podmazivanje

Slika 30. Alati za strojno čišćenje

Slika 31. Paste za poliranje ( ovisno o namjeni postoje različite paste i podloge na kojima se nalaze abrazivna zrnca)

Slika 32. Izvedbe brusnih papira primjenjiva za strojnu i ručnu primjenu

Uređaj za brušenje i poliranje rotacijski i vibracijski bubnjevi za predmete poput vijaka, matica, čavlića Ovisno o namjeni - četkanje (grebanje) može biti: - ručno - strojno Tehnologije četkanja postoji: - suho - mokro Četke se izrađuju od različitih materijala: - čelika - mjedi - najlona - biljnih i životinjskih vlakana

Slika 33. Primjer čišćenja sa četkama strojna obrada

Slika 34. Alati za strojno čišćenje , rotacione četke

Slika 35. Alati za ručno čišćenje

Pjeskarenje - sačmarenje - obrada mlazom pijeskom U praksi najvažnije postupak čišćenja površine je prskanje mlazom kremenog pijeska koji se dobiva pneumatičkim ili centrifugalnim raspršivanjem čestica veličine 0,2 – 3 mm Kakvoća površine SA 2,5 ST 3 Ocjena izvedivosti

Slika 36. Mobilni uređaji za pjeskarenje na terenu

Slika 37. Pjeskarenje u zatvorenom prostoru uz kontroliranu atmosferu

Slika 38. Pjeskarenje u zatvorenom prostoru s mogućnošću automatskog pjeskarenja

Organske prevlake Organske prevlake se dobiju: - nanošenjem organskih premazanih sredstava - plastificiranjem - gumiranjem - bitumenizacijom Sva premazna sredstava sadrže: vezivo ( opna prevlake), razrjeđivač (koji otapa vezivo), pigment. Punila ( netopljivi praškovi koji daju nijansu, neprozirnost ) i aditivi Lakovi mogu biti premazi ili neobojeni i imaju glatkoću sjaj tvrdoću prevlake

Boje se nanose najčešće u više slojeva a svrha im je zaštita metala I dekorativna uloga (izgled,) Podjela premaza: - prema sastavu ( vrsta veziva, pigmenta ,otapala) prema svrsi ( zaštita od korozije mehanička oštećenja dekoracije i td.) prema izgledu ( bezbojni, različito obojene) prema podlogama ( obojeni metali, crni metali, drvo beton) prema ulozi u premaznom sredstvu ( temeljna, među slojna i pokrivna premazna sredstva itd.) prema načinu skrućivanja sloja ( fizikalno isparavanje razrjeđivača otapalo, kemijsko potvrđivanje reakcijom u vezivu ili s vezivom.

Slika 39. Prikaz premaznih slojeva

Ima još dosta parametara koji objašnjavaju pojmove kao što su kvaliteta boje i lakova premazna sredstva se proizvode na osnovu formulacije( recepture) i propisa za miješanje veziva, pigmenata, punila otapala i aditiva u različitim omjerima što najčešće spada u tvorničku tajnu i čini boju originalnom i kvalitetnijom odnosno konkurentnijom na tržištu-

Nanošenje boje i lakova više slojno uz djelomično i potpuno prethodnog sloja veziva sloja moraju biti kompatibilna ( međusobna snošljivost) kompatibilnost podloge i temeljnog premaza kompatibilnost veziva i otapala pigmenta cjelokupni čini premazni sustav koja je određena tehnologijom primjene Uobičajno je: - nanijeti radionički temelj - nanijeti 1- 3 temeljna premaza - nanijeti 1-2 među sloja - nanijeti 2 pokrivna premaza

Sve skupa moguće je da bude 2- 6 slojeva čija ukupna debljina (uobičajno ) je 60 - 300 μm Primjena i nanošenje boja i lakova Čišćenje: - odmašćivanje - dekapiranje - brušenje - pjeskarenje sačmarenje - fosfatiranje kromatiranje

Nanošenje može biti: Ručno : - četke - valjci Slika 40. Nanošenje zaštite četkom

Strojno: - prskanje - bezračno praskanje - elektrostatičko prskanje - uranjanje Slika 41 i 42. Tehnologija ličenja uranjanjem

Izbor tehnologije radionički: - ručno - poluautomatski - automatski terenski : - ručna i - strojna oprema

Slika 43. Uobičajeni postupak nanošenja boje