Bedömning av korrosionstillstånd i armering med elektrokemiska mätmetoder. Johan Ahlström Johan.ahlstrom@swerea.se

Transkript

1 Bedömning av korrosionstillstånd i armering med elektrokemiska mätmetoder Johan Ahlström Johan.ahlstrom@swerea.se 1

2 Innehåll Kort teori Potentialkartering Linjär polarisationsresistansteknik 2

3 Teori Jonledare: Betongens porlösning Elektronledare: Armering 3

4 Katodreaktionen beror av det korrosiva mediets sammansättning Sur lösning: 2H + + 2e - H 2 Luftad sur lösning: 1/2O 2 + 2H + + 2e - H 2 O Neutral eller basisk lösning: 1/2O 2 + H 2 O + 2e - OH - Syrgasreduktion Ansätts som katodreaktion vid korrosion på stål i betong. Är ofta hasighetsbegränsande. 4

5 Korrosion Allmän korrosion = Jämn korrosion, anges ofta som µm/år Lokal Korrosion = t.ex. Spaltkorrosion, Gropfrätning, lokalt höga korrosionshastigheter. Ursprunglig stålyta Gropfrätning (ofta på armering) x y stål Jämt fördelade anod och katodytor som byter plats över tid Separerade anod och katodytor som inte byter plats över tid 5

6 Korrosionspotential Elektroner attraheras till metallens yta. Positivt laddade joner attraheras till metallens yta. Elektrisk potential Joner i elektrolyten är jämt fördelade Elektrolyt Me n Me Me n+ + ne - Me Jämvikt 6

7 Mätning av korrosionspotential. (Elektrodpotential) V Potentiometer (högohmig) Referenselektrod Me Ger ett mått på om en metall vill korrodera i en miljö. En elektrodpotential mäts relativt en annan elektrods potential Referenselektrod har alltid samma potential 7

8 Referenselektroder Typ av referenselektrod Normalvätgaselektrod 0 Cu/CuSO Ag/AgCl +197 Mn/MnO 2 Elektrodpotential angiva i väteskalan, mv +450 (ph-beroende) Koppar/kopparsulfat: placeras på betongytan Mn/MnO 2 : Gjuts in i betong, viss ph beroende 8

9 9

10 Tillståndsbedömning med elektrokemiska metoder. Metodik Preliminär analys av konstruktion (Typ, historia, miljödata) Visuell inspektion Planering av utvärdering Hitta t.ex. sprickor, delaminering Potentialkartering Linjär polarisationsresistans (LPR) korrosionsström Kemisk analys av betong: Karbonatisering, kloridhalt Hitta korrosionsområden som ej är uppenbara Uppskatta korrosionshastighet Uppskatta orsak Inspektion av armering Uppskatta nuvarande skada. 10

11 Potentialkartering Ex, potentialkartering av en betongväg. Flera referenselektroder kopplade till en logger. 11

12 Lokalisera riskområden För betongkonstruktioner i luft: En låg potential Hög risk för pågående korrosion. Betong i havsvatten (Vattenmättad) betong: Ger låg potential. Liten tillgång till syre Låg korrosionshastighet ASTM C976-09: Gäller för relativt torra betongkonstruktioner Potential mv (Cu/CuSO 4 ) Korrosionsrisk -200 och mera positiv 10 % -200 till -350 Osäkert 50/50 % Viktigt att känna till fukttillståndet -350 och mera negativt 90 % 12

13 För- och nackdelar Potentialkartering Metoden är snabb (stora ytor kan mätas snabbt). Ger information om korrosion pågår i framförallt torra konstruktioner. Resultat svårtolkat vid höga fukthalter i betongen. Olika typer av referenselektroder används (svårigheter vid tolkning). Resultat svårtolkade om armeringen är i elektrisk kontakt med andra metaller (t ex delvis ingjutna varmförzinkade räckesstolpar). 13

14 Linjär polarisationsresistans (LPR) korrosionsström Kan utföras på två sätt: Potentiostatiskt: Skicka en liten potential och sedan mäta ström (Gecor 6) Galvanostatiskt: Skicka en ström och sedan mäta potential. (Galvapulse) 14

15 15 B= 26 mv för korroderande armering B= 52 mv för passiv armering

16 Linjär polarisationsresistans (LPR) korrosionsström Polarisering = Avvikelse från jämvikt Ekorr β a i,anod i,katod β c 16

17 17 Strömkartering

18 För- och nackdelar LPR Metoden är icke förstörande och relativt snabb. Mäter jämn korrosionshastighet (svårigheter att mäta loka korrosionsangrepp). Mäter ögonblicksvärden (beroende av yttre förhållanden vid mättillfället) Kan både underskatt och överskatta korrosionshastighet Svårigheter att fastställa polariserad yta. Gissar B-konstanten (tafelkonstanter) 18

19 Ölandsbron Till vänster (Mätningar innan bilning): Överst: Korrosionspotential Mellersta: Resistivitet (kohm.cm) Nederst: Täckskikt (mm) Till höger: Inspektion av armering 19

20 Slutsats: Så mycket information som möjligt. Preliminär analys av konstruktion (Typ, historia, miljödata) Visuell inspektion Planering av utvärdering Hitta t.ex. sprickor, delaminering Potentialkartering Linjär polarisationsresistans (LPR) korrosionsström Kemisk analys av betong: Karbonatisering, kloridhalt Hitta korrosionsområden som ej är uppenbara Uppskatta korrosionshastighet Uppskatta orsak Inspektion av armering Uppskatta nuvarande skada. 20

21 Corrowatch (force): För nya konstruktioner Anod: armering Katod: Ädelt material Mäta korrosionsström med en noll-resistans ampere mätare. LPR-teknik 21

22 CorroRisk (Force): För existerande konstruktioner Mäta korrosionsström med en noll-resistans ampere mätare. LPR-teknik 22

23 23 Vi arbetar på vetenskaplig grund för att skapa industrinytta.

24 24 Scientific Work for Industrial Use