Zpracování odpadu z antikorozní ochrany ocelových konstrukcí

Jedním ze základních konstrukčních materiálů jsou konstrukční oceli, které bez vhodné a dostatečné protikorozní ochrany při vystavení atmosférickým a dalším vlivům během svého života korodují, což může vést ke snížení životnosti konstrukce, popřípadě k poruchám a haváriím.

Předmětem pomůcky Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí je souhrn základních informací a postupů, které jsou spojené s protikorozní ochranou ocelových konstrukcí vystavených atmosférickým a dalším vlivům, které mohou působit na tyto konstrukce během jejich života a používání.

Pomůcka se věnuje návrhu a provádění protikorozní ochrany povlaky všech typů stavebních konstrukcí, například dopravních, vodohospodářských, průmyslových a zemědělských staveb, staveb pro potravinářskou výrobu, pozemních staveb, telekomunikačních staveb, energetických staveb z konstrukčních ocelí.

Zabývá se především problematikou PKO nových ocelových konstrukcí. Pomůcka ukazuje příklady nejčastěji navrhovaných a používaných systémů PKO pro atmosférickou expozici.

Text předpokládá určité technické znalosti v tomto oboru. Vzhledem k šíři problematiky nelze postihnout všechny problémy, které mohou nastat při řešení této problematiky. Pro volbu vhodného protikorozního opatření je žádoucí konzultovat problematiku s korozním odborníkem (např. s certifikovanými korozními inženýry apod.).

Čtěte také: Odpady a jejich zpracování v ČR

Základní technické požadavky na ocelovou konstrukci z hlediska jejího zhotovení a návrhové životnosti jsou uvedeny v ČSN EN 1990. Kromě technických norem jsou vydávány resortní předpisy (viz kapitola Literatura), které podrobněji specifikují požadavky jednotlivých správců stavebních konstrukcí na životnost konstrukcí a jejich protikorozních ochran, provádění a kontrolu protikorozní ochrany atd. V nich bývají specifikovány také požadavky na kvalifikaci pracovníků navrhujících, provádějících nebo kontrolujících protikorozní ochranu.

Volba vhodného způsobu protikorozní ochrany se skládá z více kroků respektujících charakteristiky konstrukce / výrobku, jeho požadovanou provozní životnost a další požadavky spojené s jeho využitím - korozní prostředí a další činitele mimo vlastní korozní systém, například cenu (náklady).

Optimální systém ochrany ocelové konstrukce je takový systém, který zabezpečuje požadovanou funkci a životnost v podmínkách odpovídající výroby, skladování, přepravy, montáže a používání. Pro hodnocení nákladů na celkovou životnost konstrukce je nutné použít hodnocení nákladů životního cyklu (LCC - Life Cycle Costing).

Analýza nákladů životního cyklu je proces ekonomické analýzy zaměřený na posouzení celkových nákladů na pořízení a vlastnictví, jakož i na vypořádání (likvidaci) produktu. Ta poskytuje důležité vstupní údaje při procesu rozhodování v etapách návrhu, vývoje, používání a vypořádání produktu. Analýza nákladů životního cyklu se nejefektivněji používá v počáteční etapě návrhu k optimalizaci základního přístupu k návrhu.

Pro optimální volbu protikorozní ochrany je důležité správné zadání návrhu se všemi požadavky, které na dílo budou kladeny. Zadání návrhu stavební konstrukce projektovou specifikací představuje technickou dokumentaci stavby (TDS), která popisuje návrh a jeho speciální požadavky.

Čtěte také: Seminář o recyklaci a odpadech

Zhotovitel musí vyhotovit technologický předpis (TePř) výroby ocelové konstrukce (OK), včetně technologického postupu (TP) prací a kontroly systému PKO. V případě stavebních konstrukcí mají některé konstrukční prvky a/nebo díly charakter certifikovaných výrobků, což zahrnuje i jejich PKO (např. svodidla, zábradlí, mostní ložiska, mostní uzávěry, tunelové portály apod.).

Na části konstrukcí, které jsou vystaveny atmosférickým podmínkám, působí všechny negativní vlivy tohoto prostředí - znečištění ovzduší, srážky, vlhkost, sluneční záření a podobně. Důsledkem tohoto působení je korozní napadení kovových materiálů a degradace organických a kovových povlaků.

Koroze je definována jako znehodnocení kovů fyzikálně-chemickými interakcemi s prostředím zemské atmosféry. Děje probíhají na rozhraní fáze kov-prostředí. Anodická reakce odpovídá oxidaci kovu (rozpouštění, korozi) a katodická reakce odpovídá současné redukci některé z oxidujících složek prostředí a tvorbě korozních produktů. Tyto elektrochemické děje probíhají při atmosférické korozi v tenké vrstvě elektrolytu, která se vyskytuje na povrchu kovu.

Základní podmínkou pro vznik a průběh atmosférické koroze je vytvoření vrstvy elektrolytu na povrchu kovu. Kromě zadržených dešťových srážek se jedná především o adsorpci a kondenzaci vzdušné vlhkosti na povrchu kovu. Tloušťka této vrstvy se v reálných podmínkách pohybuje mezi 5 - 150 nm. V této vrstvě pak probíhají chemické reakce, v jejichž důsledku dochází ke korozi.

Ke kondenzaci vzdušné vlhkosti dochází, jestliže teplota povrchu a teplota rosného bodu je shodná, přičemž teplota rosného bodu je závislá na koncentraci vlhkosti ve vzduchu. Čím nižší hodnota vlhkosti, tím nižší hodnota teploty rosného bodu. V běžných atmosférách se uvádí jako kritická hodnota pro vznik korozního napadení relativní vlhkost 80 %.

Čtěte také: Práce v ochraně přírody a krajiny

Hodnota kritické relativní vlhkosti je ovlivněna vlastnostmi atmosféry (teplota, relativní vlhkost, tlak vzduchu atd.) a znečištěním ovzduší. Tato hodnota se mění se znečištěním prostředí a s kvalitou, především čistotou a drsností povrchu. Při rychlých změnách teploty je další možností vzniku vrstvy elektrolytu kondenzace vlhkosti (orosení).

Při reálném korozním procesu v atmosférických podmínkách se vždy projevuje současně vliv několika faktorů. Doba ovlhčení povrchu je závislá na teplotě, relativní vlhkosti vzduchu, množství a druhu srážek, rychlosti větru, intenzitě slunečního záření, tvaru povrchu, jeho drsnosti a čistotě, stupni zakrytí povrchu a dalších.

Složení elektrolytu je závislé na povaze a koncentraci nečistot v ovzduší i na charakteru povrchu kovu. Korozní rychlost je silně ovlivňována koncentrací nečistot ve vzduchu, na některých typech konstrukcí se může projevit vliv chloridů z chemických rozmrazovacích solí.

Znalost podmínek působícího prostředí je důležitá pro odhad i posouzení vznikajícího znehodnocení i pro volbu účinného ochranného opatření. Při atmosférické korozi se většinou jedná o rovnoměrnou korozi.

Stupeň korozní agresivity je technický údaj, který je základní informací pro výběr materiálů a systému ochrany proti působení atmosférického prostředí s přihlédnutím ke způsobům použití a k požadované životnosti systému ochrany či výrobku. Základem pro odvození stupně korozní agresivity jsou korozní úbytky standardních vzorků čtyř základních konstrukčních kovů (uhlíková ocel, zinek, měď, hliník) po prvém roce expozice, nebo průměrné roční hodnoty nejvýznamnějších činitelů prostředí, které působí na atmosférickou korozi, tedy teploty, relativní vlhkosti, depozice oxidu siřičitého nebo chloridů.

Na základě environmentálních parametrů jsou formulovány rovnice znehodnocení umožňující výpočty korozních rychlostí, respektive korozních úbytků, viz ČSN EN ISO 9223. Podle této normy je korozní agresivita atmosféry klasifikována stupni C1 až CX.

Korozní agresivita atmosfér v průmyslově rozvinutých zemích rostla od konce 19. století se znečištěním ovzduší, maxima dosahovala v padesátých a šedesátých letech 20. století. Od roku 1995 v souvislosti s uplatněním mnoha opatření na snížení znečištění ovzduší i změnou struktury průmyslové činnosti výrazně poklesla. V současné době je průměrná roční koncentrace SO2 na více než 80 % území ČR nižší než 10 µg/m3 (atmosféra s korozní agresivitou stupně C2 pro ocel); vyšší průměrná roční koncentrace SO2 se vyskytuje v severních Čechách a na Ostravsku (stupeň C3).

V těchto atmosférických podmínkách se může korozně projevit i určitý synergický efekt ostatních složek znečištění ovzduší, přestože samotné plyny neovlivňují korozní chování materiálu. Nejvýznamnější je synergický vliv kombinace znečištění SO2, NO2 a O3.

Při stanovení stupně agresivity atmosféry v případě rozměrných konstrukcí a staveb je nutné vzít v úvahu rozdílné podmínky, které mohou působit na jednotlivé části konstrukce a které vyplývají z konstrukčního řešení a způsobu jejich používání, například část konstrukce mostu nad vodní hladinou, konstrukčně podmíněné nedostatečně provětrávané prostory, duté prostory konstrukcí, povrchy pod přístřeškem nebo částečně chráněné povrchy ve styku s agresivními látkami, povrchy vystavené kondenzaci, abrazivním vlivům, pohledové plochy a podobně.

Významně se projevuje i orientace jednotlivých ploch vzhledem ke směru působení větru, slunečního záření nebo dešťových srážek. Velmi specifické podmínky z hlediska korozní agresivity nastávají u tunelů, kde se často projevuje vliv průsaku vody a vneseného znečištění posypových solí a dalšího znečištění. Zvláštní pozornost je dále nutné věnovat částem konstrukcí, které jsou ponořené nebo částečně omývané vodou nebo uložené v půdě.

V souladu se změnami korozní agresivity atmosféry se mění i rychlost koroze kovů a slitin a pochopitelně i složení a další vlastnosti povrchových vrstev korozních produktů. Kromě atmosférické expozice může být část konstrukcí uložena v půdě nebo částečně ponořená ve vodě. Stupně korozní agresivity těchto částí konstrukcí jsou velmi obtížně definovatelné, neboť koroze je obvykle lokalizována na malé části konstrukcí.

Pro účely PKO jsou normou ČSN EN ISO 12944-2 stanoveny 4 stupně korozní agresivity. Základní informace o korozních rychlostech konstrukčních kovů ve vztahu ke korozní agresivitě jednotlivých atmosfér jsou uvedeny v ČSN EN ISO 9224 a tabulkách 2, 3, 5 a 6. Tyto směrné hodnoty jsou charakteristické pro standardní plochy kovových materiálů ve vztahu k působení běžného atmosférického prostředí a pro rovnoměrné korozní napadení.

Nejdůležitějším konstrukčním materiálem je ocel. Oceli jsou slitiny železa s uhlíkem a dalšími prvky, které se do oceli dostaly jednak při výrobě (Mn, Si, P, S, Cu), nebo s prvky, které byly přidány do oceli úmyslně (např. Cr, Ni aj.), takzvanými prvky přísadovými, legujícími. Podle toho se oceli rozdělují na oceli uhlíkové a oceli slitinové. Tyto oceli jsou nejrozšířenějším konstrukčním materiálem.

V ČR je pro ocelové konstrukce pozemních staveb přednostně doporučováno použití konstrukčních ocelí uvedených v tabulce 3.1 normy ČSN EN 1993-1-1. Národní příloha k této normě stanoví, že použití ocelí v této tabulce neuvedených není pro nosné OK v ČR vhodné. Jestliže se uvažuje o jejich použití, musí se spolehlivě prokázat, že jsou splněny všechny požadavky na jejich pevnost, plasticitu a svařitelnost podle ostatních článků ČSN EN 1993-1-1.

Z korozního hlediska patří konstrukční oceli k materiálům málo odolným a bez povrchové úpravy mají omezené použití. V atmosféře korodují za vzniku rzi. Ta zhoršuje nejen vzhled oceli, ale i jeho elektrický odpor a tepelnou vodivost, hladkost, ztěžuje rozebíratelnost spojů a podobně. Korozní napadení je obvykle rozloženo po celé ploše, i když v jednotlivých částech postupuje do hloubky různou rychlostí.

Korozi ocelí do určité míry ovlivňuje druh a obsah legur, například se stoupajícím obsahem síry roste mírně i korozní rychlost oceli, a naopak se stoupajícím obsahem uhlíku se rychlost koroze snižuje. Technický význam má přítomnost Cu, která v koncentraci 0,2 až 0,3 % zvyšuje korozní odolnost. Na dlouhodobý průběh atmosférické koroze nemá význam způsob tváření a stav povrchu, který může do jisté míry ovlivnit pouze kinetiku koroze v počátečním období.

Korozní rychlost konstrukční oceli není během prvních deseti let konstantní, postupně se snižuje se vznikem vrstvy korozních produktů.

Litina (šedá a bílá) jsou tvrdé, křehké materiály s hrubým a pórovitým povrchem. Pro zlepšení zpracovatelnosti i korozní odolnosti proti některým prostředím (chemický průmysl) se litiny legují - Cr, Si, Al, Ni, Mo aj. Pro odhad jejich korozního napadení lze vycházet z údajů pro konstrukční a nízkolegované oceli. Korozní napadení má rovnoměrnější charakter než u ocelí, protože grafitová kostra ve struktuře materiálu zůstává nenapadena. Litiny jsou v mnoha případech korozně odolnější než nízkolegované oceli a vyznačují se zejména menším sklonem k důlkové korozi.

Specifickým projevem koroze litiny je takzvaná spongióza, tedy selektivní koroze železa ve slitině, kdy korozně napadený materiál má křehkou strukturu obohacenou o uhlík.

Tyto oceli jsou také označovány jako patinující nízkolegované oceli (weathering steel), popř. výrobním označením (Atmofix, Corten). Kvalita ocelí je specifikována normou ČSN EN 10025-5. Obsah legujících prvků nepřesahuje 2 %. Důležitá je vyváženost jednotlivých legujících prvků - kombinace Cu-P-Cr.

Ve vhodných atmosférických podmínkách vzniká postupně pevná a přilnavá vrstva korozních produktů - patina, která zpomaluje korozní proces. Struktura, barva i ochranná funkce patiny závisí na klimatických faktorech a konstrukčním uspořádání. Rez-patina tvoří vysoce adherentní, omezeně propustnou vrstvu, která však není barierou proti průniku prostředí ani pasivní povrchovou vrstvou na kovu.

Počáteční korozní rychlost těchto ocelí je přibližně stejná jako nelegovaných ocelí a vyšší odolnost se projeví až po určité době. Vrstva patiny se vyvíjí postupně a ustálených vlastností dosahuje cca po 3 - 5 letech. Pro vznik ochranné vrstvy je nezbytné periodické střídání doby ovlhčení a vysušení povrchu. Na trvale vlhkých místech nedochází ke vzniku této patiny.

Pro zkorodované předměty volíme jiný postup úpravy povrchu nežli pro plochy nekorodované. Zatímco u nekorodovaných povrchů použijeme barvu (bariérová ochrana), tak u korodovaných kovových ploch je v hodné nejprve zastavit korozivní proces (inhibiční ochranou) a po té použít nátěr kovového povrchu (bariérová ochrana).

• Inhibiční povrchová ochrana kovu - provádí se na již rezavém kovu a používají se nátěry při kterých dochází k chemické reakci - tato chemická reakce zpomalí a nebo úplně zastaví korozivní proces.
• Bariérová ochrana kovu - je nepropustná vrstva která ochrání povrch kovu, aplikuje se buď na nepoškozený kov a nebo na korodovaný kov u kterého byla provedena inhibiční povrchová ochrana.

Jak funguje antikorozní ochrana Cortec? Inhibitory koroze VpCI® (Vapor phase Corrosion Inhibitors) jsou mikroskopické částice, které ve formě iontu migrují prostředím a jsou přitahovány všemi kovovými povrchy. Zde vytvoří tenkou monomolekulární ochrannou vrstvu, a to i v obtížně přístupných místech a spolehlivě tak chrání železné i neželezné kovy proti korozivnímu vlivu vlhkosti, SO2 a H2S.

Inhibitory koroze poskytuji ochranu před korozí, nemění strukturu materiálu ani jeho vlastnosti. Chráněný díl je možno dále libovolně povrchově upravovat, nebo beze změn používat (není potřeba inhibitory odstraňovat). Po odstranění antikorozního VpCI® obalu nebo jiného nosného média z chráněného povrchu pozvolna vyprchají. Látky VpCI® jsou aktivní minimálně po dobu 24 měsíců. Kvalitním uzavřením obalu lze dosáhnout účinné ochrany až po dobu 5 let.

Používáním produktů Cortec můžete významně zefektivnit, zlevnit a zjednodušit boj proti korozi. V případě použití VpCI® (VCI) antikorozních obalů dochází k vyloučení mnoha procesních kroků: odpadá nutnost konzervace oleji, tuky, vosky a následné odmašťování, čištění, otryskávání nebo obnova povrchové úpravy, žádná spotřeba čistidel a rozpouštědel, žádná likvidace nebezpečných odpadů.

Antikorozní obaly jsou v průmyslovém světě stále častěji vnímány jako technologický prostředek s vysokou přidanou hodnotou. Už dávno neslouží pouze k ochraně výrobku před poškozením během přepravy. Dnes se na ně kladou nároky nejen z hlediska účinnosti, ale také z pohledu ekologie, uhlíkové stopy, oběhového hospodářství a sledovatelnosti celého životního cyklu výrobku.

Koroze je neviditelný, ale zásadní problém při globálním pohybu zboží. Zvláště v exportně orientovaných odvětvích, jako je automobilový nebo strojírenský průmysl, může poškození součástek vlhkostí nebo kondenzací způsobit nákladné ztráty, zpoždění dodávek a zbytečné emisní i materiálové zatížení.

Moderní antikorozní balení využívá nejčastěji princip tzv. VCI technologie - těkavé inhibitory koroze se uvolňují z obalu a vytvářejí ochrannou atmosféru, která pasivuje povrch kovu a zabraňuje jeho degradaci.

Vysoký důraz na udržitelnost nutí výrobce obalových systémů inovovat jak receptury materiálů, tak jejich výrobní i logistické cykly. Moderní antikorozní fólie jsou navrhovány tak, aby při menší tloušťce dosahovaly stejných nebo lepších mechanických vlastností. Pomocí pokročilých aditiv a kvalitnějších granulátů se dosahuje vysoké pevnosti v tahu, lepší odolnosti proti protržení a vyšší těsnosti obalu.

Zavádění PIR recyklátu, tedy postindustriálního recyklovaného polyetylénu, přináší další pozitivní efekt. Tento recyklát je kvalitativně stabilní, protože pochází z výrobního odpadu, nikoliv ze směsného spotřebitelského sběru. Díky tomu lze dosahovat konstantních výsledků při zachování účinnosti inhibitoru. V některých případech firmy zavádějí i uzavřené cykly, kdy se použité fólie sbírají, regranulují a využívají v nových zakázkách pro stejného klienta.

Vedle recyklace se hledají i alternativní materiály na biologické bázi. Kompostovatelné fólie na bázi PLA se testují jako možná budoucí náhrada u vybraných aplikací. Jejich hlavní výhodou je možnost rozkladu v průmyslové kompostárně. Nevýhodou však zůstává vyšší cena a problematická dostupnost vhodné infrastruktury pro likvidaci ve většině exportních destinací. V zemích mimo EU je navíc kontrola nad tříděním odpadu stále nízká.

Rostoucí tlak zákazníků i auditorů na doložení udržitelnosti vede ke změně přístupu ke každému prvku výrobního procesu. Antikorozní obal se stále častěji dostává do hledáčku environmentálních oddělení firem. Výrobci obalů dnes dodávají nejen výrobek, ale také data, například o množství ušetřeného plastu díky optimalizaci tloušťky fólie, o objemu zpětně recyklovaného materiálu nebo o emisní stopě daného obalu.

Významnou roli hraje také edukace. Mnoho firem má dosud rigidní balicí předpisy, které brání rychlému přijetí efektivnějších nebo ekologičtějších řešení. Některá odvětví zavádějí systémy sledování integrity obalu v reálném čase. Pomocí senzorů uvnitř obalu lze měřit teplotu, vlhkost nebo změnu tlaku. Tyto informace jsou cenné při reklamaci, optimalizaci logistiky nebo validaci dlouhodobé skladovatelnosti. Kromě samotné ochrany se proto klade důraz na důslednou evidenci balicích postupů.

Průmysloví odběratelé často požadují kompletní protokoly. Od specifikace použitého materiálu přes typ inhibitoru až po dobu garantované účinnosti. Antikorozní balení se v příštích letech bude dále vyvíjet pod vlivem tří hlavních faktorů. Prvním z nich je tlak na snižování emisní stopy. Druhým je zvyšující se kvalita a důslednost požadavků na udržitelnost ze strany klientů, certifikačních autorit i regulatorních struktur. Zároveň se prosazují vícestupňová balení, která kombinují antikorozní ochranu s dalšími funkcemi. Patří sem například bariéry proti UV záření, antistatická úprava nebo ochrana proti nárazům.

Antikorozní obal dnes není jen součástí technické dokumentace, ale aktivním nástrojem pro zajištění kvality výrobku i plnění environmentálních cílů. Český průmysl, jehož konkurenceschopnost závisí na exportu technicky náročných výrobků, má v této oblasti silnou tradici i know-how.

tags: #zpracovani #odpadu #z #antikorozni #ochrany

Oblíbené příspěvky:

• Objevte svět přírody s Janem Kranichem
• Likvidace autovraků v Libereckých Kateřinkách
• Čistička odpadních vod pro domácnost
• Poplatek za komunální odpad
• Vidlice a rozměry