Korroosio tarkoittaa materiaalien tuhoutumista ympäristön vaikutuksesta, ja se on suuri huolenaihe, koska se heikentää erityisesti metallisten materiaalien ominaisuuksia ja voi lopulta tuhota materiaalit kokonaan. Korroosio aiheuttaa suuria taloudellisia menetyksiä, joten sen hallinta ja minimointi on tärkeää. Korroosiotutkimus auttaa arvioimaan eri materiaalien alttiutta korroosiolle, ja sen avulla voidaan kehittää korroosiota kestäviä materiaaleja, jotka parantavat tuotteiden ja rakenteiden elinikää.
Erilaisten metallisten materiaalien ja tuotteiden korroosionkestävyyttä tutkitaan kiihdytetyillä korroosiotesteillä. Luotettavimmat tulokset saataisiin todellisissa olosuhteissa pitkissä ulkokenttätesteissä, mutta varsinkin erinomaisin korroosio-ominaisuuksin suojattujen tuotteiden kesto ulkona voi olla vuosia tai vuosikymmeniä. Uusia tuotteita markkinoille tuotaessa ei voida odottaa näin pitkään, ja sen vuoksi on kehitetty erilaisia kiihdytettyjä korroosiotestejä. Näissä pyritään saamaan aikaan mahdollisimman hyvin samoja korroosioreaktioita kuin mitä ulkotesteissä tapahtuisi, mutta nopeammin.
Millaisia korroosiotestit ovat?
Kaikkein perinteisin ja yleisin korroosiotesti on jatkuva suolasumu, jossa näytteitä sumutetaan viisiprosenttisella natriumkloridiliuoksella eli suolalla 35 °C:een lämpötilassa. Tässä testissä ei ole lainkaan luonnollisia kostean ja kuivan vaiheen syklejä, joita luonnossa tietenkin on. Paremmin ulko-olosuhteita vastaavatkin erilaiset sykliset korroosiotestit, joissa näytteet altistetaan erilaisille toistuville olosuhdemuutoksille. Yksikertaisemmasta päästä on proheesiotesti, jossa näytteitä vuorotellen sumutetaan ja kuivataan tunti. Monimutkaisemmissa testeissä syklit koostuvat erilaisista ja eripituisista vaiheista: sumutuksesta, kostutuksesta ja kuivauksesta erilaisissa lämpötiloissa. Erityisesti autoteollisuudessa on kehitetty lukuisia erilaisia testausstandardeja ja eri automerkeillä on omat testinsä. Testistä riippuen niissä näytteet altistetaan toistuville suolasumun, suuren kosteuden, matalan kosteuden ja kuivatuksen sekä erilaisten lämpötilojen sykleille.
Korroosiotutkimuksiin käytettäviä laitteistoja löytyy Suomesta lukuisia niin tutkimuslaitoksilta, yliopistoilta, ammattikorkeakouluilta kuin suuremmilta yrityksiltä. Korroosiokaappeja on monenlaisia: hyvin yksinkertaisista vain jatkuvaan suolasumuun soveltuvista kaapeista aina markkinoiden edistyksellisimpiin kaappeihin, joilla onnistuvat kaikki mahdolliset testit. Tyypillisesti korroosionkestävyyden tutkimus on monivaiheinen prosessi, jossa ensin mietitään, mitä halutaan saavuttaa ja miten testauksella parhaiten voitaisiin simuloida todellisia olosuhteita ja materiaaleissa tapahtuvia muutoksia. Kun suunnitelmat ovat valmiina, päästään toteuttamaan varsinainen korroosiotestaus. Näytteitä analysoidaan usein myös jo testauksen aikana, ja jos tarpeen on esimerkiksi seurata mekaanisten ominaisuuksien muutoksia, verrataan tuloksia altistamattomien näytteiden tuloksiin. Testauksen jälkeen näytteet analysoidaan ja tutkitaan tarkemmin, tehdään johtopäätökset ja mahdolliset jatkosuunnitelmat sekä raportoidaan tulokset.
Sopivan testin valinta
Sopivan korroosiotestin valinta ei ole aina helppoa. Eri materiaalit käyttäytyvät testeissä eri tavoin ja joutuvat elinkaarensa aikana erilaisiin olosuhteisiin. Joillekin materiaaleille ja tuotteille on omat vakiintuneet testikäytännöt, joillekin ei. Lyhimmillään korroosiotestit saattavat kestää vain joitakin minuutteja tai tunteja, kun toisten tuotteiden testit kestävät viikkoja tai kuukausia. Testin kesto voidaan päättää myös materiaalien keston mukaan ja lopettaa esimerkiksi, kun siinä alkaa näkyä punaruostetta.
Korroosiotestit ovat olennainen osa kaikkien metallisten materiaalien kestävyyden tutkimusta. Niitä käytetään kaikilla teollisuudenaloilla, joissa metalleja käytetään: perinteisemmästä kone- ja metalliteollisuudesta aina avaruustutkimukseen. Korroosiotutkimuksen tavoitteena on parantaa tuotteiden kestävyyttä, turvallisuutta ja taloudellisuutta vähentämällä korroosion aiheuttamia riskejä ja vaurioita.
Kirjoittaja:
Tiina Vuorio, tutkimuspäällikkö, HAMK Tech, pitkäaikaiskestävyyden tutkimusryhmä
