Zo werkt het!
Roestvast is niet roestvrij!

15 november 2021

In koelinstallaties wordt veel gebruikgemaakt van roestvast staal. De grootste mythe rond RVS is dat het niet kan roesten. Het wordt vaak ‘roestvrij staal’ genoemd, maar de juiste term is ‘roestvast staal’. In deze editie van Zo werkt het! wordt ingegaan op de verschillende soorten RVS en corrosie, en manieren om corrosie te voorkomen.

RVS is een legering van ijzer, nikkel, chroom en koolstof. Om van roestvast staal te kunnen spreken, moet de legering minimaal 10,5% chroom en maximaal 1,2% koolstof bevatten. Het chroom zorgt voor een flinterdun ondoordringbaar oxidelaagje dat het onderliggende metaal beschermt tegen agressieve invloeden. Dit laagje wordt in stand gehouden door zuurstof van buitenaf. Als het laagje wordt beschadigd, herstelt het zichzelf. Als een beschadigde plaats wordt afgesloten van zuurstof, bijvoorbeeld door ophoping van vuil, wordt het onderliggende metaal actief en zet dit het corrosieproces in werking.

Verschillende soorten RVS
Er zijn vele soorten roestvast staal, elk met eigen toepassingsgebied(en) en beperkingen. De volgende roestvast-staalsoorten worden over het algemeen toegepast in de koudetechniek:
• 304: Voor algemene doeleinden in voedingsmiddelen- en procesindustrie
• 316 en 316L: Heeft een betere corrosieweerstand dan 304. De 316L-kwaliteit (low carbon) heeft een lagere hoeveelheid koolstof dan de 316-kwaliteit. Hierdoor is 316L beter bestand tegen interkristallijne corrosie na het lassen
• 254SMO: Ook bekend onder de handelsnaam Avesta; zeer goede corrosieweerstand en goede spanningscorrosie-bestendigheid.

Veelvoorkomende soorten corrosie
Hieronder wordt een aantal veelvoorkomende soorten corrosie toegelicht:

• Vliegroest
Vliegroest ontstaat als ijzerdeeltjes of verontreinigingen op het RVS-oppervlak terechtkomen. De toetreding van zuurstof wordt op die plaatsen belet en de ijzerdeeltjes gaan roesten, waardoor het lijkt alsof het RVS roest. Mogelijke oorzaken van vliegroest zijn dat het RVS in aanraking komt met bijvoorbeeld staalborstels, ijzerdeeltjes uit vonkenregens of slijpstof tijdens het bewerken van koolstofstaal. RVS mag daarom niet in aanraking komen met gereedschap dat eerder is gebruikt voor het bewerken van (koolstof)staal en moet worden beschermd als in dezelfde ruimte staalbewerking plaatsvindt.

• Putcorrosie (pitting)
Putvormige corrosie, ook wel bekend als ‘pitting’, is een veel voorkomende corrosievorm (zie afb. 1, bovenaan). Hij is zeer gevaarlijk omdat de aantasting plaatselijk en niet gelijkmatig plaatsvindt. Putvormige corrosie treedt vooral op bij contact met oplossingen die halogeenverbindingen bevatten, zoals chloor, broom, jodium en fluor. Zelfs gewoon leidingwater kan al een voldoende hoge concentratie aan chloor-ionen hebben waardoor putvormige corrosie ontstaat. Op plaatsen waar de oxidehuid plaatselijk is doorbroken, ontstaan putjes in het materiaal die snel dieper kunnen worden. Die plekken worden geleidelijk gevuld met corrosieproducten die de aantasting verder versterken.

Afb. 2: Spanningscorrosie.

• Spanningscorrosie
Een spanningscorrosiescheur is te herkennen aan het rivierdeltavormige uiterlijk. Afbeelding 2 toont er een voorbeeld van. De scheur begint aan het oppervlak met enkele hoofdscheuren, waarvan er zich in het algemeen een aantal zal afsplitsen na in de wand te zijn doorgedrongen. De scheuren zullen uiteindelijk tot een breuk leiden. Het gevaar van spanningscorrosie is vaak aanwezig wanneer chloride- of zwavelwaterstofhoudende oplossingen in contact met het roestvast staal komen. Een veel voorkomende vorm van spanningscorrosie is het zogeheten chloride cracking. Dit kan optreden als het milieu voldoet aan twee voorwaarden:
• Het moet chloriden bevatten
• De temperatuur moet hoog genoeg zijn
Spanningscorrosie komt meestal voor op plaatsen waar (chloorhoudend) water wordt opgewarmd, zoals in warmtewisselaars. Bij gebruik van moderne, goed lasbare, ferritisch-austenitische roestvaste staalsoorten (duplex types, 254SMO) is de kans op spanningscorrosie kleiner.

Afb 3: Interkristallijne corrosie.

• Interkristallijne corrosie
Eén van de meest beruchte aantastingsverschijnselen bij roestvast staal is interkristallijne corrosie. Bij deze corrosievorm wordt het materiaal plaatselijk op de korrelgrenzen aangetast. Bij roestvast staal zijn korrelgrenzen corrosiegevoelig als zich hierop chroomcarbiden bevinden. Deze chroomcarbiden ontstaan gemakkelijk in de door warmte beïnvloede zone van het roestvast staal tijdens het lassen. Interkristallijne corrosie manifesteert zich in de vorm van aantasting aan weerszijden van de las. In de praktijk komen we deze vorm van aantasting niet zo vaak tegen, omdat materiaal en lasprocedure op elkaar zijn afgestemd.

• Biologische corrosie
Gelokaliseerde corrosie door microbiële organismen kan een groot probleem opleveren. Het kan voorkomen in allerlei milieus: in de bodem, in pijpleidingen of in warmtewisselaars. Bio-organismen kunnen een corrosieproces versnellen door hun fysische aanwezigheid (ontstaan van zuurstofarme spleten), metabolische activiteit (agressieve afvalstoffen) of directe betrokkenheid bij de corrosiereactie (oplossen van specifieke elementen). Veel metalen blijken hier gevoelig voor te zijn, en roestvast staal vormt geen uitzondering. Onder de beschermende biofilm van microbiële kolonies is de zuurstofconcentratie zeer laag, zodat een zone ontstaat die onderhevig is aan corrosie.

Waterkwaliteit meten
In warmtewisselaars kan corrosie worden versterkt door afzetting van kalk of andere (vaste) stoffen op het roestvast staal in de warmtewisselaar. Hierdoor kunnen plaatselijk concentraties van stoffen ontstaan die veel hoger zijn dan de toelaatbare concentraties. Voldoende doorstroming, waterbehandeling en periodiek (chemisch) reinigen kunnen noodzakelijk zijn. Wateranalyse geeft een beeld van de waterkwaliteit, maar is een momentopname. Het spreekt voor zich dat één wateranalyse niet representatief is voor een langere periode. Bij ontwerp, bouw en onderhoud van het systeem moet rekening worden gehouden met het feit dat roestvast staal niet altijd roestvrij staal is.

Belang van goede analyse
Vanuit een breed spectrum moet worden gekeken of er mogelijk factoren aanwezig zijn die de levensduur van het roestvast staal negatief beïnvloeden. Waar nodig, moeten maatregelen worden getroffen om corrosie tegen te gaan. Het is moeilijk om voor al deze factoren richt- of grenswaarden op te geven. Er zijn ook combinaties mogelijk die uiteindelijk een negatieve werking hebben. Vaak zijn er al mogelijke problemen bekend, zoals gebieden met hard water, vervuiling in het systeem of toepassing van een corrosief product. De incidenten die bekend zijn, hadden achteraf vaak voorkomen kunnen worden wanneer vooraf een goede analyse was gemaakt en de materiaalkeuze en het systeem daarop waren afgestemd.