Bedömning av korrosionstillstånd i
armering med elektrokemiska
mätmetoder
Johan Ahlström
[email protected]
1
Innehåll
• Kort teori
• Potentialkartering
• Linjär polarisationsresistansteknik
2
Teori
Jonledare: Betongens porlösning
Elektronledare: Armering
3
Katodreaktionen beror av det
korrosiva mediets sammansättning
4
Sur lösning:
2H+ + 2e-  H2
Luftad sur lösning:
1/2O2 + 2H+ + 2e-  H2O
Neutral eller basisk
lösning:
1/2O2 + H2O + 2e-  OHSyrgasreduktion 
Ansätts som katodreaktion vid
korrosion på stål i betong. Är ofta
hasighetsbegränsande.
Korrosion
• Allmän korrosion = Jämn korrosion, anges ofta som µm/år
• Lokal Korrosion = t.ex. Spaltkorrosion, Gropfrätning, lokalt höga
korrosionshastigheter.
Ursprunglig stålyta
x
Gropfrätning (ofta på armering)
y
stål
Jämt fördelade anod och katodytor
som byter plats över tid
5
Separerade anod och
katodytor som inte byter
plats över tid
Korrosionspotential
Elektroner attraheras till metallens yta. Positivt
laddade joner attraheras till metallens yta.
Elektrisk potential
Joner i elektrolyten är
jämt fördelade
Elektrolyt
+
+
+
+
+
+
- Me - +
- +
- +
- +
- +
- - - -- +
+ + +
Men+
Men+ + ne-
6
Me
Jämvikt
Mätning av korrosionspotential. (Elektrodpotential)
V
Potentiometer
(högohmig)
Referenselektrod
+
+
+
+
+
+
7
- 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
Referenselektroder
Typ av
referenselektrod
Elektrodpotential
angiva i väteskalan,
mV
Normalvätgaselektrod
0
Cu/CuSO4
+318
Ag/AgCl
+197
Mn/MnO2
+450 (pH-beroende)
•Koppar/kopparsulfat: placeras på betongytan
•Mn/MnO2 : Gjuts in i betong, viss pH beroende
8
9
Tillståndsbedömning med elektrokemiska metoder.
Metodik
Preliminär analys av konstruktion
(Typ, historia, miljödata)
Visuell inspektion
Hitta t.ex. sprickor, delaminering
Potentialkartering
Hitta korrosionsområden som ej
är uppenbara
Linjär polarisationsresistans (LPR)
korrosionsström
Kemisk analys av betong:
Karbonatisering, kloridhalt
Inspektion av armering
10
Planering av
utvärdering
Uppskatta korrosionshastighet
Uppskatta orsak
Uppskatta nuvarande skada.
Potentialkartering
Ex, potentialkartering av en
betongväg.
Flera referenselektroder kopplade till
en logger.
11
•
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/CuSO4)
Korrosionsrisk
-200 och mera positiv
10 %
-200 till -350
Osäkert 50/50 %
-350 och mera negativt
90 %
12
Viktigt att
känna till
fukttillståndet
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
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
B= 26 mV för korroderande armering
B= 52 mV för passiv armering
15
Linjär polarisationsresistans (LPR)
korrosionsström
Polarisering = Avvikelse från jämvikt
βa
i,anod
Ekorr
i,katod
βc
16
Strömkartering
17
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
Ölandsbron
Till vänster (Mätningar innan bilning):
Överst: Korrosionspotential
Mellersta: Resistivitet (kOhm.cm)
Nederst: Täckskikt (mm)
Till höger: Inspektion av armering
19
Slutsats: Så mycket information som möjligt.
Preliminär analys av konstruktion
(Typ, historia, miljödata)
Visuell inspektion
Hitta t.ex. sprickor, delaminering
Potentialkartering
Hitta korrosionsområden som ej
är uppenbara
Linjär polarisationsresistans (LPR)
korrosionsström
Kemisk analys av betong:
Karbonatisering, kloridhalt
Inspektion av armering
20
Planering av
utvärdering
Uppskatta korrosionshastighet
Uppskatta orsak
Uppskatta nuvarande skada.
Corrowatch (force): För nya konstruktioner
Anod: ”armering”
Katod: Ädelt material
• Mäta korrosionsström med en
noll-resistans ampere mätare.
• LPR-teknik
21
CorroRisk (Force): För existerande konstruktioner
• Mäta korrosionsström med en
noll-resistans ampere mätare.
• LPR-teknik
22
Vi arbetar på vetenskaplig grund
för att skapa industrinytta.
www.swerea.se
23
Scientific Work for Industrial Use
www.swerea.se
24