Antykorozja

Transformacja przemysłowa przełomu XX/XXI wieku zamieniająca manufakturalny przemysł chemiczny na wręcz laboratoryjną technikę procesów wysokiej czystości, przy jednoczesnych osiągnięciach naukowych ze skutkiem w postaci nowych materiałów ochronnych o własnościach chemoodpornych porównywalnych z metalami szlachetnymi, stworzyły nowe relacje na styku korozji i antykorozji, praktycznie wykluczające zjawisko destrukcyjnych zniszczeń aparatury, cystern transportowych i urządzeń technologicznych. Dziś, na przednówku trzeciej dekady XXI stulecia, można stwierdzić, iż dzięki sukcesom materiałowo-inżynieryjnym oraz – co bardzo ważne – uznaniem rachunku kosztów ciągnionych jako podstawy obliczeń opłacalności inwestycyjnej obraz antykorozji radykalizuje się na tyle, że dla przypadkowej korozji nie ma już miejsca. Owszem, trzeba i należy uwzględniać jej wpływ na stalowe konstrukcje wolno stojące, na betony czy to w powietrzu, czy w wodzie, ale poza dyskusją pozostaje, czy wnętrze reaktora do redukcji nitrozwiązków lepiej gumować, laminować, a może wyłożyć go ceramiką kwasoodporną. Dzisiejszy reaktor musi być konstrukcją nietolerującą starzenia się gumy, rozwarstwiania laminatu czy też wykruszania ceramiki. Jednogłośnie przyjmuje się, że w zasadzie powinien być monolitem z materiału odpornego na działanie medium, a jeśli już z powłoką ochronną, to tylko taką, która, oprócz najwyższej wytrzymałości i przyczepności, nie zanieczyści produktu, będzie pewna eksploatacyjnie oraz całkowicie bezpieczna dla obsługi i środowiska naturalnego.

Jednocześnie – według różnych szacunków – klasyka antykorozji, tak w odniesieniu do materiałów, jak i sposobów ich aplikacji, nie odda i nie musi oddawać swego pola, a jej przyszłościowa sytuacja jest w miarę klarowna. W podstawowych rozwiązaniach guma i żywice w elektrownianych kanałach i instalacjach odsiarczania spalin, cegła kwasoodporna w liniach produkcji i przeróbki kwasu siarkowego, ceramika żaroodporna w obiektach wysokotemperaturowych jeszcze przez długie lata będą w powszechnym użyciu. I bez narażania się na błąd szacowania można stwierdzić, że wykaz głównych odbiorców „ciężkiej antykorozji przemysłowej” przez najbliższe dziesięciolecia nie ulegnie poważniejszym zmianom. Oni będą wciąż konsumentami gumy, żywic i cegły, przy czym na tyle znaczącymi, że tylko ich potrzebom będzie podporządkowana produkcja tradycyjnych materiałów ochronnych. 
Równocześnie, z powodu wysokich i wciąż rosnących wymagań dotyczących czystości półproduktów i produktów finalnych chemii, farmacji, kosmetyki, przemysłu spożywczego oraz – co niezmiernie istotne – z obowiązku wykluczenia jakichkolwiek awaryjnych wycieków substancji chemicznych, wzrastają kryteria przydatności materiałów stosowanych w eksploatowanych urządzeniach. Skończył się bowiem okres, gdy podstawowym warunkiem zastosowania wykładziny gumowej w aparacie dla produkcji spożywczej czy barwników był niebrudzący jej biały kolor. Dzisiaj producent gumy dla wymienników jonitowych musi zagwarantować, że ilość emitowanych przez powłokę mikroelementów w postaci jonów wapnia i magnezu i innych zanieczyszczeń nie przekroczy 50 ppb, co jest wielkością wręcz abstrakcyjną, jeśli uwzględnić choćby zwykłe i nieuniknione ścieranie powłoki żywicą jonowymienną. Odbiorca powłok dla chemii spożywczej musi mieć prawną gwarancję, że na zamawianym gatunku nie będą się rozwijały kolonie bakterii i pleśni grzybowych. Stąd wynika konieczność zmian stosowanych jeszcze do niedawna technik antykorozyjnych i to, co niedawno było gumowane, laminowane czy wykładane płytkami ceramicznymi, musi być powłokowane szkłem, teflonem i stalami szlachetnymi albo wręcz wykonywane z tych materiałów.
Historycznie rzecz biorąc, to właśnie dekoracyjne emalie były prekursorem powłok szklistych, znanych choćby z naczyń kuchennych czy urządzeń sanitarnych. Emalie pojawiły się już w starożytności, we wczesnym średniowieczu były przedmiotem kunsztu artystycznego, a będąc stopem minerałów typu glinokrzemianowego z dodatkiem topników i pigmentów przez około tysiąc lat pozostawały tajemnicą emalierów eksperymentujących z różnymi wynikami. Ten fakt zasługuje na uwagę o tyle, że praktyczne zastosowanie emalii glinokrzemianowych jako powłok o znacznej chemoodporności do ostatnich lat ich masowego stosowania, czyli do schyłku XX wieku, było rezultatem pracy bardziej „magów” niż „techników” zestawiających w sobie tylko znane proporcje kaolin, skalenie, mikę, piasek, kredę i barwiące tlenki metali, a później wypalających je w najrozmaitsze, wręcz półtajemnicze sposoby. 
Powłokowana w ten sposób aparatura na pewno górowała wytrzymałością chemiczną nad innymi konstrukcjami, ale jej ciężar powodowany żeliwnym podłożem, nadzwyczajna wrażliwość na uderzenia, z brakiem możliwości naprawy odprysków oraz mała odporność na szoki termiczne wyeliminowały „emaliowane żeliwiaki” z praktyki przemysłowej, ustępujące miejsca urządzeniom stalowym z powłoką o znamionach czystego szkła. O znamionach, bo ta nowoczesna metoda ochrony antykorozyjnej też jest osnuta wielką tajemnicą zawodową. Ogólnie wiadomo, że współczesne powłoki szklane, wytwarzane w trzech podstawowych rodzajach: do użytku ogólnego, z dopuszczeniem spożywczym i farmakologicznym oraz antystatyczne, zapewniają najwyższe wymagane stopnie czystości oraz trwałość eksploatacyjną. Normatywne wskaźniki odporności hydrolitycznej i kwasoodporności lokują je w najwyższych klasach trwałości, a szokowy zakres wytrzymałości termicznej w zakresie -50/+230°C pozwala na ich stosowanie w większości procesów technologicznych. Informacyjnie: uśredniony wskaźnik odporności chemicznej powłok szklanych (skala: 1 – bardzo odporny; 2 – odporny; 3 – nieodporny) liczony dla około 150 mediów przemysłowych wynosi 1,11, przy czym na końcówkę po przecinku mają wpływ praktycznie i wyłącznie media fluorkowe wymagające, w przypadku kontaktu z powłokami szklanymi, stabilizowania związkami krzemowymi. 
Drugie – po szkle – miejsce w rankingu nowoczesnych materiałów ochronnych zajmuje szeroka „rodzina teflonów”, z powłokowaniem metodą napylania proszków lub nakładania emulsji z równoczesnym lub późniejszym ich stapianiem. Tak wykonane, bezszwowe pokrycia ochronne, eliminują wiele wad powszechnie znanych teflonów płytowych z kaszerowanym spodem, naklejanych na metalowe podłoża przy użyciu klejów epoksydowych. 
Teflony charakteryzują się równie wysoką odpornością chemiczną (uśredniony wskaźnik odporności chemicznej dla typowego PVDF = 1,4), natomiast mało znaną i niekorzystną cechą tego tworzywa jest samorzutna degradacja strukturalna powodująca – po około 20 000 godzinach eksploatacji w temperaturze roboczej rzędu 150°C – spadek własności fizykomechanicznych i chemoodpornościowych o połowę. Rzecz o tyle ważna, że bardzo ogranicza możliwości naprawcze powłok teflonowych, stosujące łaty z materiałów formalnie tego samego gatunku, a w rzeczywistości własnościowo bardzo odległe od siebie. 
Wolne od nielicznych wad szkła i teflonów, a jednocześnie zasługujące na miano produktu, którego korozja nie dotyczy, są stopy wysokoniklowe stosowane jako samodzielne materiały konstrukcyjne albo w postaci wykładzin z blach mocowanych do stalowego podłoża. Mowa o tzw. alloy, czyli stopach zawierających ok. 60% niklu, 22% chromu, 16% molibdenu i max. 2% żelaza wraz ze śladowymi dodatkami innych pierwiastków. Jako ciekawostka, były one odkryte blisko sto lat temu, ale dopiero w 1990 roku znalazły pełne rozwinięcie wytwórcze 
i aplikacyjne. I to było to, na co czekali zarówno użytkownicy aparatury i urządzeń przemysłowych, jak i antykorozjoniści, którym „alloye” chleb odebrały. Nie mogło być inaczej przy ich średniej odporności chemicznej równej „1”, tylko nieznacznie obniżanej w środowisku gorących, stężonych kwasów mineralnych. 
Oczywiście, do pełnego zdominowania antykorozji przez szkło, teflon i alloye droga jeszcze daleka. Farmacja, przemysł nuklearny, chemia w wydaniach specjalnych, biologia i im pokrewne z tych nowoczesności już w pełni korzystają. Dla innych – rzecz w perspektywie, głównie za sprawą cen i dostępności warunkowanej możliwościami aplikacyjnymi. Tym niemniej perspektywa cieszy, a w podsumowaniu można sformułować korzystny dla branży antykorozyjnej wniosek końcowy. 
Bez wątpliwości przyszłość pozbywa się znanej z lat dawnych zmory „antykorozyjnego oklejania” polegającego na tym, że z powodu braku środków, dostępności materiałów, a także za przyzwoleniem wynikającym z braku przepisów, na ściany szło to, co w danej chwili było pod ręką i co można było położyć. Obecna selekcja techniczna materiałów dyktowana wymaganiami eksploatacyjnymi urządzeń, w tym wymaganymi wieloletnimi okresami bezawaryjnej pracy urządzeń, jednoznacznie preferuje materiały ochronne o znamionach wyrobów szlachetnych. I jeśli już dziś wiadomo, że na dziesięć lat trzeba przeciwstawić się rdzy, to prosty rachunek wskaże, że drogi teflon, droga stal nierdzewna, drogie i trudne eksploatacyjnie szkło są zawsze tańsze od wątpliwych powłok z taniej gumy, kompozycji laminatowych czy żywicznych mieszanek chemoodpornych. I dlatego ciężka antykorozja z pędzlem, szpachlą, kitem i klejem musi odejść w zapomnienie. 

Jarosław Święcki