Varmförzinkat stål i kombination med rostfritt stål i infrastrukturen. Bror Sederholm

Transkript

1 Varmförzinkat stål i kombination med rostfritt stål i infrastrukturen Bror Sederholm

2 Presentation av Swerea KIMAB 2

3 FoU-projekt: Rostfria ståls galvaniska inverkan på varmförzinkade ståldetaljer i olika miljöer Bakgrund Ökad användning av rostfritt stål och rostfritt stål tillsammans med varmförzinkat stål. Risk för galvanisk korrosion. Saknas riktlinjer hur rostfritt stål och varmförzinkat stål bör användas tillsammans Presentation av Swerea KIMAB 3

4 Rostfritt stål ihopkopplat med varmförzinkat stål Presentation av Swerea KIMAB 4

5 Risk för galvanisk korrosion Stor skillnad i elektrokemisk potential i den aktuella elektrolyten hos de metaller som skall kopplas ihop. Areaförhållandet mellan anod- (oädel metallyta) och katodyta (ädel metallyta). Elektrolytens ledningsförmåga. De ingående metallernas polariserbarhet Presentation av Swerea KIMAB 5

6 Elektrokemisk potential rel. Cu/CuSO 4 -elektrod för zink och rostfritt stål i olika miljöer (mv) Rostfritt stål (sötvatten): Rostfritt stål (saltvatten): Zink (i ej härdad betong): < Zink (i härdad betong): Zink (i luftad kloridlösning): volt Presentation av Swerea KIMAB 6

7 Korrosivitetsklasser och korrosionshastigheter för zink enligt SS-ISO 9223 Korrosivitetsklass Typiska miljöexempel Korrosionshastighet för zink, µm/år C1 Inomhus i uppvärmda lokaler. Utomhus i öknar, arktiska områden 0,1 C2 C3 C4 C5 Inomhus i ej uppvärmda lokaler. Utomhus i områden med låga mängder luftföroreningar och torra områden. Inomhus i fuktiga produktionslokaler med måttlig mängd luft föroreningar. Kustområden med låg saltdeposition. Måttligt förorenat stads- och industriatmosfär Kemiska produktionslokaler, simhallar. Förorenad stads- och industriatmosfär. Kustområden med måttlig saltdeposition Industriatmosfär med hög föroreningsgrad och hög fuktighet. Kust- och offshoreområden med hög saltdeposition > 0,1 till 0,7 > 0,7 till 2,1 > 2,1 till 4,2 > 4,2 till 8, Presentation av Swerea KIMAB 7

8 Provplatser, korrosivitetsklasser och korrosionshastigheter för zink i olika miljöer uppmätt år 2006 Riksväg 40 (Borås), C5, 5,9 µm/år Tunnel under Öresund, C4, 3,6 µm/år Högakustenbron, C4, 3,4 µm/år Öresundsbron, järnvägsbro, C3, 0,9 µm/år Svinstall utanför Kristianstad, C3, 0,8 µm/år Vägbro över Svartnorasundet, C2, 0,4 µm/år Presentation av Swerea KIMAB 8

9 Fästelement: A4 = EN (SS 2347) Sexkantskruv: Beteckning A4-M6S-H Sexkantlåsmutter: Beteckning A4-LM Stor rundbricka: Beteckning A4-RBS Vridmoment: 20 Nm Provram med provplåtar Zinkplåtar (150x50x1 mm) Kemisk sammansättning, mass-% Pb Cd Al Cu Fe Zn 0,010 0,001 0,001 0,002 0,009 rest Presentation av Swerea KIMAB 9

10 1 års utomhusexponering av zinkplåtar (nedersta provnivån) Öresundsbron Tunnel under Riksväg 40, Svinstall utanför Högakustenbron (järnvägsbro) Öresund Borås Kristianstad Bro över Svartnorasundet Presentation av Swerea KIMAB 10

11 2 års utomhusexponering av zinkplåtar (nedersta provnivån) Öresundsbron Vägtunnel under Riksväg 40, Svinstall utanför Högakustenbron Bro över (järnvägsbro) Öresund Borås Kristianstad Svartnorasundet Presentation av Swerea KIMAB 11

12 Utseendet hos rostfria fästelement efter 2 års utomhusexponering Riksväg 40, Borås Högakustenbron Vägtunnel under Öresund Bro över Svartnorasundet Öresundsbron (järnvägsbro) Svinstall, Kristianstad Presentation av Swerea KIMAB 12

13 Tunnel under Öresund Korrosionshastighet (µm/år) Okopplad zinkplåt, 1 år Zinkplåt ihopkopplad med rostfritt stål, 1 år Okopplad zinkplåt, 2 år Zinkplåt ihopkopplad med rostfritt stål, 2 år mm 390 mm 480 mm 580 mm Provhöjd över körbana Presentation av Swerea KIMAB 13

14 Bro över Svartnorasundet Korrosionshastighet (µm/år) Okopplad zinkplåt, 1 år Zinkplåt ihopkopplade med rostfritt stål, 1 år Okopplad zinkplåt, 2 år Zinkplåt ihopkopplad med rostfritt stål, 2 år 0 20 mm 110 mm 200 mm 300 mm Provhöjd över körbana Presentation av Swerea KIMAB 14

15 Tunnel under Öresund Korrosionshastighet (µm/år) Okopplade zinkplåtar jämn korrosionshastighet, 1 år Ihopkopplade zinkplåtar, maximal korrosionshastighet, 1 år Okopplade zinkplåtar, jämn korrosionshastighet, 2 år Ihopkopplade zinkplåtar, maximal korrosionshastighet, 2 år ,6 2,9 3,5 2,7 3,2 2,6 3,1 2,5 300 mm 390 mm 480 mm 580 mm Provhöjd över körbana Presentation av Swerea KIMAB 15

16 Bro över Svartnorasundet Okopplade zinkplåtar jämn korrosionshastighet, 1 år Ihopkopplade zinkplåtar, maximal korrosionshastighet, 1 år Okopplade zinkplåtar, jämn korrosionshastighet, 2 år Ihopkopplade zinkplåtar, maximal korrosionshastighet, 2 år Korrosionshastighet (µm/år) ,4 0,4 0,4 0,12 0,3 0,06 0,3 0,04 80 mm 170 mm 260 mm 370 mm Provhöjd över körbana Presentation av Swerea KIMAB 16

17 FUD-projekt initierat av Vägverket Inventering av korrosionstillståndet hos varmförzinkade räckesståndare på fotplatta, med undergjutning, fastskruvade på uppstickande fastgjutna skruvar av rostfritt stål. KI Rapport 2002:2 - Vägledning för kontrollmätning av förekomst av elledande kontakter (gäller för varmförzinkade räckesståndare delvis ingjutna i betong) Presentation av Swerea KIMAB 17

18 Förekomst av elledande kontakter mellan fastgjuten rostfria skruv och armering Varje enskild fastgjuten skruv skall kontrolleras före montering av räckesståndare/räcke. Idag mäts likspänningsskillnaden mellan rostfria skruv och armering Svårtolkade resultat Presentation av Swerea KIMAB 18

19 Bakgrund till FUD-projektet Vanligt med likspänningsvärden mellan 1 och 100 mv vid kontaktmätningar mellan Vfz-räckesståndare på fotplatta med rostfria skruvar och armering. Inga riktlinjer hur likspänningsvärden mellan 1 och 100 mv ska tolkas Presentation av Swerea KIMAB 19

20 Presentation av Swerea KIMAB 20

21 Utförande Totalt 21 vägbroar valdes ut för undersökningar. 12 broar är placerade längs med E6:an, 7 broar korsar över E6:an, 2 broar korsar över riksväg 40 vid Borås. Broarna vid E6:an ligger mellan Håby och Småröd samt mellan Ske och Hogdal i norra Bohuslän Presentation av Swerea KIMAB 21

22 Vitrost och begynnande rödrost Vatten Presentation av Swerea KIMAB 22

23 Vatten Zinkskikt Vitrost Presentation av Swerea KIMAB 23

24 Tolkning av mätvärden vid likspänningsmätning Elledande kontakt: <1 mv Stor risk för galvanisk korrosion Ej elledande kontakt: 100 mv Ej risk för galvanisk korrosion Vid mätvärden mellan 1 och 100 mv finns för närvarande inga riktlinjer för hur mätvärdena ska tolkas Presentation av Swerea KIMAB 24

25 Mätmetoder för kontaktmätning Likspänningsmätning RRA-mätning (ResistansRäckeArmering-mätning) EKP-mätning Presentation av Swerea KIMAB 25

26 Resultat från kontaktmätningar utförda på vägbroar utefter E6:an mellan Ske och Hogdal Brobeteckning Namn O-1728 Bro på E6 (räcke östra sidan) Bro på E6 (räcke västra sidan) Bro på E6 (mitträcke öster) Bro på E6 (mitträcke väster) O-1729 Bro på E6 (räcke östra sidan) Bro på E6 (räcke västra sidan) Bro på E6 (mitträcke öster) Bro på E6 (mitträcke väster) O-1727 Bro över E6 (räcke norra sidan) Bro över E6 (räcke södra sidan) O-1726 Bro på E6 (räcke östra sidan) Bro på E6 (räcke västra sidan) O-1724 Bro över E6 (räcke norra sidan) Bro över E6 (räcke södra sidan) O-1795 Bro över E6 (räcke norra sidan) Bro över E6 (räcke södra sidan) O-1723 Bro på E6 (räcke östra sidan) Bro på E6 (räcke västra sidan) O-1793 Bro på E6 (räcke östra sidan) Bro på E6 (räcke västra sidan) O-1791 Bro på E6 (räcke östra sidan) Bro på E6 (räcke västra sidan) O-1794 Bro på lokal väg vid E6(räcke östra sidan) Bro på lokal väg vid E6 (räcke västra sidan) Absolutbelopp av uppmätt likspänning mellan rostfri skruv och armering mv Uppmätt resistans mellan rostfri skruv och armering Ω Uppmätt elektrokemisk potential hos armering mv (Cu/CuSO 4 ) Uppmätt elektrokemisk potential hos delvis ingjuten rostfri skruv mv (Cu/CuSO 4 ) Presentation av Swerea KIMAB 26

27 Likspänningsmätning Enkel att använda, svårt att förstå. Ej lämplig pga liten skillnad i elektrokemisk potential mellan rostfritt stål och stål i betong. Uppmätta mätvärden hamnar ofta mellan 10 och 100 mv. Olika tolkningar av mätresultat beroende av material. ej bra!!! Presentation av Swerea KIMAB 27

28 EKP-mätning Relativt komplicerad. Kräver skötsel av referenselektroder. Mätningar bör göras av specialist Presentation av Swerea KIMAB 28

29 RRA-mätning = ResistansRäckeArmeringsmätning Enkel att utföra, lättbegriplig. Enkelt att tolka mätvärden. Tolkning av mätvärde är oberoende av material Presentation av Swerea KIMAB 29

30 Rekommendation Vid mätning av förekomst av elledande kontakt mellan vfz-räckeståndare/rostfria skruvar och armering använd alltid RRA-metoden Presentation av Swerea KIMAB 30

31 Tolkning av mätvärden enligt RRAmetoden Vid resistansväden > 100 Ω, ej elektrisk kontakt Ej risk för galvanisk korrosion. Vid resistansvärden Ω, elledande kontakt Stor risk för galvanisk korrosion Presentation av Swerea KIMAB 31

32 Bro över elektrifierad järnväg Krav Potentialutjämning, dvs ihopkoppling av räcke och armering, för att inte utsättas höga beröringsspänningar i räcket vid en nedfallen kontaktledning. Idag används massiva rostfria räckesståndare för broräcken över elektrifierad järnväg för att undvika galvanisk korrosion Presentation av Swerea KIMAB 32

33 Presentation av Swerea KIMAB 33

34 Rekommendation Bro över elektrifierad järnväg Använd varmförzinkade räckesståndare på fotplatta, utan undergjutning, fastskruvade med fastgjutna rostfria skruvar Presentation av Swerea KIMAB 34