Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:

Corrosiebescherming staal.

Voor de volgende onderwerpen ga naar:

het roesten en de bescherming van staal tegen corrosie;
het ontroesten;
de bescherming van staal tegen corrosie m.b.v. organische deklagen;
de bescherming van staal tegen corrosie m.b.v. anorganische deklagen;
de bescherming van staal tegen corrosie m.b.v. metallische deklagen;
de bescherming van staal tegen corrosie m.b.v. duplexsystemen;


 

Het roesten en de bescherming van staal tegen corrosie:

afbeelding tekst:   publicatie Staalcentrum Nederland (1972) ijzer en staal
foto:   Wikipedia

Het roesten:

Een groot nadeel van staal is de mogelijkheid tot roesten. Dit roesten is niets anders dan het oxyderen van het metaal onder invloed van een vochtige atmosfeer.

Er zijn ook staalsoorten die min of meer tegen roesten bestand zijn, zoals:

Weervast staal:
een staalsoort (waaraan toegevoegd o.a. kleine hoeveelheden koper en nikkel) die eenmaal aan de buitenlucht blootgesteld een bruine kleur (roest) krijgt en daarna bestand is tegen verdere aantastende invloeden.
Het bij de bouwkundige meest bekende type weervast staal is bekend onder de merknaam cortenstaal.
(foto:   weervast stalen voorgevel van het Jopie Huisman museum te Workum)

Roestvast staal:
Roestvast staal bestaat uit een ijzerlegering die minimaal circa 13 % chroom bevat. Deze hoeveelheid chroom voorkomt de vorming van roest in een niet verontreinigde atmosfeer. Hieraan heeft het materiaal de (vroegere) populaire benaming 'roestvrij' te danken. Naast chroom kunnen ter verkrijging van specifieke roestvaste eigenschappen ook andere elementen worden toegevoegd zoals nikkel, molybdeen, koolstof, titaan, aluminium, koper, zwavel of selenium.
De goede corrosieweerstand is het gevolg van de vorming van een dunne oxydehuid op het oppervlak, waardoor aantasting van het onderliggende staal wordt voorkomen.
Wordt deze oxydehuid als gevolg van een mechansche of chemische behandeling aangetast en zijn de omstandigheden zodanig dat dit niet wordt hersteld, dan kan er lokaal corrosie optreden, terwijl de rest van het oppervlak onaangetast blijft.

De bescherming van staal tegen corrosie:

Gewoon staal dient men dus op n of andere wjze tegen roesten te beschermen, hetgeen op verschillende manieren kan gebeuren.

Conserveren (de bescherming van staal tegen corrosie) vindt meestal plaats door het aanbrengen van beschermende deklagen op het staaloppervlak. zoals:

  • organische deklagen;
  • anorganische deklagen;
  • metallische deklagen.

De kathodische bescherming (in combinatie met een organische bedekking) welke wordt gebruikt voor het tegengaan van corrosie van schepen, havenwerken, ondergrondse leidingen, tanks en andere in water of in de bodem aanwezige stalen constructies wordt hier verder niet besproken.
klik hier om naar boven te gaan


 

Het ontroesten:


Het is steeds nodig, welke maner van bescherming men ook wil toepassen, het staal van tevoren goed roestvrj te maken.

Voorbehandelingen:

De belangrijkste methoden van voorbehandeling zijn ontvetten, stralen, beitsen en fosfateren.

Bij het ontvetten verwijdert men over het algemeen niet alleen minerale, dierlijke en plantaardige olin, vetten en trekzepen, maar ook verontreinigingen in vaste toestand die niet aan het staaloppervlak hechten en die samen met de naam 'vuil' kunnen worden aangeduid.
De ontvettings-en reinigingsmethode moet niet alleen afgestemd zijn op het soort vet en vuil dat moet worden verwijderd, maar ook op de bewerking die daarna moet volgen.

Nieuw staal, voor het schilderen, altijd eerst ontvetten en daana laten drogen.

Het stralen van staal dient hoofdzakelijk voor het verwijderen van roest, walshuid, gloeihuid en dergelijke, in het algemeen dus verontreinigingen die uit het metaal zelf zijn ontstaan en daarmee verankerd zijn.
Het stralen kan worden uitgevoerd met uiteenlopende middelen zoals staalkorrels, korund, koperslak en zirkoonzand. In veel gevallen, in het bijzonder bij stationaire straalinstallaties, kan men het straalmiddel na gebruik weer opvangen, reinigen en opnieuw gebruiken.

Beitsen van staal, met als doel roest, walshuid en andere typen gloeihuid te verwijderen wordt uitgevoerd met verdunde zuren, waarvan zoutzuur, zwavelzuur en fosforzuur de voornaamste zijn.

Fosfateren wordt vooral uitgevoerd voor het aan brengen van lak- en verflagen.
Een fosfaatlaag verbetert de hechting van de verf en verkleint de kans op het optreden van onderroest.
klik hier om naar boven te gaan



 

De bescherming van staal tegen corrosie m.b.v. organische deklagen:

Voor men met het schilderen van staal begint moet dit volkomen droog zijn. Droog wrijven alleen:    helpt niet.
Daarom s'morgens vroeg ook niet schilderen i.v.m. dauw.

Deklagen van lak en verf:
Van alle op staal toegepaste deklagen zijn lak en verf het meest veelzijdig.
Verf wordt op staal in de meeste gevallen niet in n laag aangebracht, maar in verschillende lagen die veelal ook een verschillende functie hebben. Het totaal van deze lagen noemt men het verfsysteem.
Een volledig verfsysteem op staal kan uit de volgende lagen bestaan:
  • grondlagen, die als voornaamste functies hebben een goede hechting van het gehele systeem op de ondergrond en corrosiewering; Grondlagen vervullen een uiterst belangrijke functie bij de opbouw van een verfsysteem. Samen met de voorbehandeling vormen zij het fundament waarop de overige verf lagen rusten en de levensduur van de totale bescherming wordt voor een groot deel bepaald door de kwaliteit van de grondlaag.
    De hechting van grondlagen op de ondergrond wordt enerzijds verkregen door de voorbehandeling, zoals opruwen van het oppervlak door het te stralen of door vooraf een fosfaatlaag aan te brengen, maar er zijn ook grondlagen die zonder voorbehandeling kunnen worden aangebracht. De voornaamste daarvan zijn de fosforzuurhoudende grondverven die, terwijl zij drogen, het metaaloppervlak licht aanetsen en zich daarop zeer goed hechten.
  • tussenlagen; Tussenlagen dienen vooral als vullagen om de oneffenheden in de ondergrond op te vullen en zo een glad en strak uiterlijk te krijgen.
  • toplagen. De verfraaiende functie van een verfsysteem komt uitsluitend voor rekening van de toplaag.
    De gewenste kleur, de mate van glans of matheid en eventueel een speciaal oppervlakte-effect, zoals bij hamerlak, etc. , zijn samen met de noodzakelijke mechanische, fysische en chemische eigenschappen eisen waaraan de toplaag moet voldoen.
    Daarnaast moet de toplaag bestand zijn tegen invloeden van buiten en daarmee tevens de onderliggende lagen tegen deze invloeden beschermen.

Coil coating:
Door middel van 'coil coating' kan men in een continu proces bandstaal voorbehandelen, lakken en moffelen. Van deze voorgelakte band kunnen dan later allerlei voorwerpen worden vervaardigd.
Karakteristiek voor dit materiaal is dat de laklaag kan worden vervormd zonder dat deze scheurt of loslaat.

ijzer en staal
afbeelding:   publicatie Staalcentrum Nederland (1972)

Bitumen:
Beschermende coating op basis van bitumineuze grondstoffen.

Deklagen van kunststof en rubber:
Samen met verf en bitumen vormen de bedekkingen met thermoplastische en thermohardende kunststoffen en de bekledingen met rubber het uitgebreide terrein van de organische deklagen op staal.

De scheiding tussen de verschillende groepen is niet scherp omdat veel verfbindmiddelen in feite thermoplastische of thermohardende kunststoffen zijn en omdat een aantal methoden voor het aanbrengen van plastic deklagen is ontleend aan de verftoepassingen.
In het algemeen kan men echter stellen dat de aangebrachte lagen kunststof en rubber belangrijk dikker zijn dan verfsystemen en dat ze gebruikt worden op die plaatsen waar een grotere weerstand tegen chemische invloeden, slijtage of beschadiging vereist is.
klik hier om naar boven te gaan



 

De bescherming van staal tegen corrosie m.b.v. anorganische deklagen:

Onder de verzamelnaam anorganische deklagen wordt een aantal soorten bekleding van staal van sterk uiteenlopende aard samengevat. De belangrijkste anorganische bedekking is zonder twijfel email.

Emaileren:
Een email is een laag, samengesteld uit anorganische stoffen - meestal oxyden -, die door smelten op een metalen ondergrond wordt aangebracht. De massa, samengesteld uit o.a. kwarts, veldspaat, borax, soda etc., wordt, na innig gemengd te zijn, bij ca. 1300 C gesmolten en daarna in water uitgegoten. De korrels, die hierdoor ontstaan, worden samen met klei, kleurstoffen, water etc. tot een pap gemalen en dan op de ondergrond gespoten.
Het staal dient vooraf gebeitst en ontvet te zijn. Bij een temperatuur van 400 tot 800 C ontstaat in een oven na koeling een harde, dichte laag.
De totale bescherming bestaat meestal uit twee of drie lagen. De eerste laag, het grondemail, dient voor de hechting op het staal en als ondergrond voor de gekleurde deklagen.

Email is in hoge mate bestand tegen chemische inwerking, slijt-en krasvast en bovendien kleurecht.
Email kan een hoge drukbelasting weerstaan, maar de treksterkte en buigvastheid zijn gering.
klik hier om naar boven te gaan



 

De bescherming van staal tegen corrosie m.b.v. metallische deklagen:

afbeelding:   Bouwstoffen HTO (Ploos van Amtel 1973)

Metallieke deklagen op staal kunnen op verschillende manieren worden aangebracht. De voornaamste typen deklagen zijn:

  • thermische deklagen, aangebracht door onderdompeling in een gesmolten metaal;
    (b.v. sendzimir verzinkt staal)
  • galvanisch aangebrachte metaallagen, verkregen langs elektrolytische weg ;
    (Tot de bekendste galvanisch aangebrachte metaallagen behoort de bekleding met nikkel en chroom. ln de wandeling spreekt men vaak van verchroomd staal.)
  • gespoten metaallagen, aangebracht door middel van een vlamspuitproces;
  • diffusielagen, verkregen door het bedekkende metaal bij hoge temperatuur in het staal te laten binnendringen;
  • plateerlagen, die men verkrijgt door op het staal een laag van een ander metaal te walsen of die laag door middel van een explosie aan te brengen.
ijzer en staal Bekleding met een laag metaal wordt toegepast ter bescherming tegen corrosie (zink) en tevens voor verfraaiing (nikkel, chroom). Ten aanzien van de corrosiewering is de vraag belangrijk of het bedekkende metaal edeler of onedeler is dan de ondergrond, het staal.
Is de bedekking onedeler, dan zal op de plaats waar porin of beschadigingen in de deklaag aanwezig zijn, of op onbeschermde snijranden, kathodische bescherming van het staal worden verkregen (de deklaag offert zich op). Het bekendste voorbeeld daarvan is bekleding van staal met een laag zink.
Is echter de deklaag edeler dan het staal, dan zal bij een onderbreking van de bedekking de ondergrond worden aangetast, waarbij veelal putvormige corrosie optreedt. Dit is het geval bij vernikkeld-verchroomde autobumpers.

thermisch verzinken   Staal van constructie onderdelen dat thermisch wordt verzinkt moet aan een aantal uitvoeringsvoorwaarden voldoen.
klik hier om naar boven te gaan



 

Duplexsystemen:

Door een combinatie toe te passen van een metallieke deklaag samen met een bekleding met verf of kunststof, kan een bescherming worden verkregen, waar van de duur anderhalf tot tweemaal zo groot is als de gezamenlijke duur van de afzonderlijke bedekking (synergisch effect).
 

Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
dd: 22-02-2017

 

 
klik hier om naar boven te gaan


 

 

 extra informatie behorende bij:
De bescherming van staal tegen corrosie m.b.v. metallische deklagen:
klik hier om naar boven te gaan

Verzinken:

ijzer en staal
klik hier om naar boven te gaan