Rdza morska – rodzaje rdzy i co z nią zrobić

Gdy metale są narażone na działanie wody, zarówno słodkiej, słonej, jak i słonej, korozja wodna jest nieunikniona. Od momentu powstania niemal wszystkie stale starają się powrócić do pierwotnej formy, w jakiej istniały, gdy je wykopywaliśmy z ziemi.

Trzy rodzaje rdzy, z którymi zwykle radzą sobie łodzie, to:

Proste pogorszenie elektrochemiczne
Rdza galwaniczna
Korozja elektrolityczna/błąkająca

Wszystkie trzy rodzaje degradacji morskiej są wynikiem procesu elektrochemicznego, różnica polega na tym, jak szybko następuje degradacja. Proces ten przyspiesza, gdy zaangażowanych jest wiele metali (korozja galwaniczna), a jeszcze szybciej, gdy stosowane są niepożądane prądy elektryczne (degradacja prądem wędrującym). Chociaż rezultat każdego z tych rodzajów degradacji jest zasadniczo taki sam – uszkodzenia odsłoniętej stali – istnieje wiele przyczyn, dla których doszło do degradacji. Wyzwaniem, przed którym stoimy, jest rozpoznanie rodzaju rdzy i znalezienie jej prawdziwej przyczyny, aby zminimalizować ryzyko jej wystąpienia w przyszłości.
Elektrolityczne – degradacja środowiska morskiego przez prądy błądzące
Bezpośrednia obecność rdzy (DC) to rdza, która pojawia się, gdy prąd przepływa przez metal i wodę, szukając drogi powrotnej do uziemienia akumulatora. Szybkość pogorszenia stanu spowodowanego prądem błądzącym może być 100 razy większa niż szybkość rdzewienia galwanicznego i może spowodować znaczne uszkodzenia w ciągu dnia, a nawet godzin. W skrajnych przypadkach rdzewienia prądem błądzącym dolny układ napędowy i obudowa napędu zewnętrznego mogą zostać praktycznie całkowicie zniszczone, narażając wały i osprzęt. Chociaż to się zdarza, istnieją również inne, bardziej powszechne przypadki pogorszenia stanu istniejącego, które można łatwo – choć błędnie – przypisać korozji galwanicznej. Istnieje dość powszechny przypadek prądu błądzącego, który występuje w jednostkach pływających z wieloma silnikami. Zazwyczaj stal nierdzewna śruba napędowa ze stali nierdzewnej do Mercury 115 na jednym silniku powierzchnia jest gładka, a drugi jest nadal błyszczący i czysty.

Pierwszą wskazówką, że jest to problem wędrujący, mogą być te zdjęcia. Jeśli to była sytuacja korozji galwanicznej, stal nierdzewna Śmigło aluminiowe Mercury Black Max Nie miałoby to wpływu. Stal nierdzewna z pewnością byłaby zabezpieczona dowolnymi aktywnymi anodami lub, jeśli anody nie są aktywne, lekką aluminiową obudową dolnych elementów i brzuchów. W przypadku prądu błądzącego, prąd elektryczny próbuje znaleźć drogę powrotną do uziemienia. Tak więc, gdy prąd opuszcza jeden metal, niezależnie od jego rodzaju, z pewnością go zeroduje. Gdy prąd dotrze do kolejnego metalu na swojej drodze powrotnej do uziemienia, na powierzchni tego metalu utworzą się osady.

Druga wskazówka, jeśli sternicy łodzi są spostrzegawczy, brzmi: problem zazwyczaj występuje, gdy silniki elektryczne pracują, a nie gdy są zakotwiczone. Z pewnością wyczyszczą śruby napędowe, ale gdy następnym razem wrócą z dnia użytkowania, jedna ze śrub będzie pokryta nagromadzonym brudem. Co zatem może powodować tego rodzaju pogorszenie jakości połączenia? Zazwyczaj wynika to ze złych połączeń kabli rozruchowych. Jest to problem, ponieważ wszystkie silniki elektryczne, w zastosowaniach wielosilnikowych, powinny być zasilane tym samym potencjałem elektrycznym, ale ze względu na różnice w wynikach ładowania między pracującymi silnikami elektrycznymi oraz problemy z akumulatorem, mogą one nie być zasilane. Jeśli tak nie jest, z pewnością będą próbowały się dopasować.

Aby utrzymać wszystkie silniki elektryczne i akumulatory w jednakowej wydajności, potrzebne są solidne, schludne połączenia kablowe i kable akumulatorowe o odpowiednich wymiarach. Przewód rozruchowy, łączący zaciski uziemienia wszystkich akumulatorów, jest szczególnie ważny, aby umożliwić wyrównanie napięcia. Jeśli połączenia między akumulatorami i silnikami są słabe, prąd wędrujący może przepływać z jednego silnika do drugiego przez wodę, próbując wyrównać pojemność. Częstym czynnikiem tego typu przypadkowego pogorszenia stanu technicznego jest brak lub zbyt mały przewód rozruchowy pomiędzy akumulatorem rozruchowym a akumulatorem domowym. Taka sytuacja zazwyczaj nie powoduje znacznych uszkodzeń w krótkim czasie, ale klienci często wspominają o tym, że jeden śmigło różni się wyglądem od drugiego.

Istnieje jednak jeszcze jedna porównywalna sytuacja z kablami akumulatorowymi, która może wystąpić i spowodować znaczne uszkodzenia w bardzo krótkim czasie: nieprawidłowo połączone kable akumulatorowe. Wszystkie przeciwne zaciski akumulatora powinny być ze sobą połączone. Co się jednak stanie, gdy dodatni zacisk akumulatora jednego silnika elektrycznego zostanie podłączony do ujemnego zacisku akumulatora innego silnika elektrycznego?

Można by pomyśleć, że to spowoduje natychmiastowe zwarcie. Ale nie do końca. W rzeczywistości jeden silnik elektryczny będzie miał dodatnie napięcie 12 V na wszystkich metalach, a prąd wędrujący będzie przepływał z tego silnika elektrycznego do drugiego. Nieprawidłowe połączenie może wystąpić, gdy właściciele jednostek pływających, niewykwalifikowany technik serwisowy lub ogrodnik montują nowe akumulatory lub je ponownie instalują podczas przygotowywania jednostki pływającej do użytku po okresie postoju poza sezonem. Należy spodziewać się takich scenariuszy – łatwo je zidentyfikować i skorygować, gdy wie się, dokąd prowadzą dowody.

Elektrochemiczna rdza morska
Korozja elektrochemiczna, nazywana również samokorozją, wymaga jedynie kontaktu kawałka metalu z elektrolitem. W tym przypadku metal pełni zarówno funkcję anody, jak i katody, a także ścieżki przewodzącej. Jak pojedynczy kawałek stali może być jednocześnie anodą i katodą? Wiele metali to w rzeczywistości stopy, co oznacza, że składają się z wielu metali nieszlachetnych i zanieczyszczeń. W stopie jeden metal bazowy pełni funkcję anody, a drugi – katody. Elektrolitem może być po prostu powietrze, ciecz lub mieszanina obu. Zazwyczaj obserwujemy korozję stali lub warstwę tlenku na gołym lekkim aluminium. Proces ten, choć wyjątkowo powolny, rozpoczyna się już w momencie produkcji wielu gatunków stali i może być najskuteczniejszym sposobem na spowolnienie rdzy. Powłoka ochronna, taka jak odpowiedni rodzaj farby, może spowolnić ten proces.

Anody są montowane w silnikach elektrycznych zaburtowych jako zabezpieczenie przed naturalnym procesem, który dotyka stal, próbując powrócić do pierwotnego kształtu. Poza wizualnym wyglądem zużycia, jak możemy stwierdzić, czy jest wystarczająco dużo anod, aby zabezpieczyć silnik i inne metalowe elementy?

Najskuteczniejszą metodą jest użycie elektrody referencyjnej ze srebra/chlorku srebra do pomiaru pojemności kadłuba. Instrukcja dołączona do elektrody referencyjnej ze srebra/chlorku srebra poprowadzi Cię przez proces leczenia. Podstawowym krokiem w procesie leczenia jest połączenie ujemnego wyniku woltomierza z elektrodą referencyjną.

Następnie umieść elektrodę odniesienia w wodzie w pobliżu zanurzonych elementów stalowych. Po podłączeniu dodatniego przewodu woltomierza do uziemienia lub połączenia wyrównawczego prądu stałego jednostki pływającej, z pewnością zaobserwujesz bardzo niskie napięcie między elektrodą odniesienia a jednostką pływającą. Napięcie, zazwyczaj w zakresie od -750 do -1100 mV, odpowiada pojemności kadłuba. Istnieją ustalone układy dla różnych materiałów kadłuba i układów napędowych, które należy uwzględnić, gdy występuje odpowiednia ochrona anodowa. Zawsze, gdy masz do czynienia z szybko rozwijającą się rdzą, konieczne jest zbadanie pojemności kadłuba, aby dotrzeć do źródła problemu. Wymiana skorodowanych elementów bez rozwiązania rzeczywistego problemu doprowadzi jedynie do dalszych problemów z rdzą.

Galwaniczna rdza morska
Rdza galwaniczna zazwyczaj dotyczy dwóch różnych metali: aluminium i stali nierdzewnej. Stale te są ze sobą połączone albo poprzez bezpośredni kontakt, albo za pomocą układu elektrycznego, a następnie zanurzone w elektrolicie – wodzie, w której znajduje się łódź. Zestaw tych elementów tworzy w zasadzie ogromny akumulator z ogniwami mokrymi.

Co dzieje się w akumulatorze, gdy następuje połączenie między biegunami dodatnimi i ujemnymi? Elektrony przepływają między płytkami akumulatora, czyli anodami i katodami. Na łodzi bez zabezpieczenia przed korozją, lekkie aluminium, będące metalem o największej energii, stanie się anodą, a stal nierdzewna, metal o mniejszej energii, będzie katodą. Elektrony będą płynąć z anody do katody, powodując utratę produktu anodowego, widoczną jako korozja na elementach lekkiego aluminium.

Rdza galwaniczna zazwyczaj wygląda jak odpryski farby z białym, drobnoziarnistym osadem na odsłoniętej stali. Narożniki i krawędzie elementów, takie jak przednia krawędź dolnej części jednostki oraz boki płyty antywentylacyjnej, są zazwyczaj pierwszymi miejscami, na które oddziałuje. Zniszczenie galwaniczne jest znacznie bardziej destrukcyjne niż korozja elektrochemiczna, ale można je kontrolować i ograniczać, rozpoznając proces korozji.

Należy sprawdzić, czy nie ma żadnych braków i zastosować procedury zapobiegawcze. Najskuteczniejszą pierwszą linią ochrony jest zastosowanie warstwy wysokiej jakości farby, która ochroni stal przed elektrolitem. Inną metodą jest wprowadzenie do układu metalu alternatywnego, innego niż lekkie aluminium. Metal o większej aktywności z pewnością stanie się anodą protektorową i zapewni ochronę zarówno lekkim częściom aluminiowym, jak i stalowym. Metoda polega na zainstalowaniu odpowiedniej ilości anody protektorowej, aby chronić wszystkie lekkie części aluminiowe i stalowe, podłączone bezpośrednio lub poprzez połączenie z instalacją elektryczną łodzi.

Fakty dotyczące anod ofiarnych
Fabrycznie zainstalowane anody muszą znajdować się w wodzie, aby zapewnić ochronę.
Anody trymera mogą nie znajdować się w wodzie, gdy zredukowany system jest pochylony do góry.
Anody wsporników pawęży nie mogą pozostawać w wodzie w przypadku silników elektrycznych montowanych w zastosowaniach wymagających wyjątkowo wysokiego montażu.
Dodatkowe anody są potrzebne, gdy w systemie znajdują się inne metalowe części: lekkie aluminiowe kadłuby, płyty podnoszące, trymery*, elektryczne silniki trollingowe itp. Anody silnika elektrycznego nie tylko nie będą w stanie zabezpieczyć innych elementów, ale również samego silnika. Z pewnością ulegną one bardzo szybkiemu zużyciu. Dodatkowe anody mogą być potrzebne w silniku, gdy jest on używany w zastosowaniach innych niż te, do których został pierwotnie zaprojektowany. Przykład: silniki SHO®, głównie silniki elektryczne do łodzi basowych w wodach słodkich, mogą wymagać większej liczby anod, gdy są używane na głębokim morzu, w wodzie słonawej, a nawet gdy są często kotwiczone w wodzie słodkiej.

Anody muszą być czyste i wolne od farby, aby mogły prawidłowo działać.
Anody powinny być przewodzące prąd elektryczny i podłączone do uziemienia łodzi oraz silnika. Przewodność w obrębie anody oraz między anodą a instalacją elektryczną łodzi pogarsza się z czasem i pod wpływem czynników zewnętrznych.
Z założenia anody słabną, ponieważ zapewniają bezpieczeństwo i powinny być regularnie wymieniane. Wymieniaj anody, gdy zużyją się do 2/3 swojego pierwotnego rozmiaru. Uważaj, wygląd może być mylący. Anody mogą tracić masę (ciężar), nie wydając się widocznie mniejsze. Czy widziałeś kiedyś taką, która wyglądała, jakby miała tunele czasoprzestrzenne?
Cyrkulacja wody wokół zacumowanej łodzi może zakłócać przepływ elektronów z anody do katody. Jeśli elektrony z anody nie dotrą do katody, anoda będzie tracić jeszcze więcej elektronów w znacznie szybszym tempie, próbując zabezpieczyć katodę.

Łodzie podłączone do zasilania z lądu mogą być elektrycznie podłączone do innych łodzi, a także do systemów doków, za pomocą standardowego przewodu uziemiającego (ekologicznego) w systemie zasilania prądem zmiennym, tworząc jeden duży system. Anody na jednej łodzi będą chronić inne łodzie lub zanurzone systemy doków, które nie posiadają własnej, wystarczającej ochrony anodowej. Izolator galwaniczny zainstalowany w pobliżu gniazda zasilania z lądu łodzi w przewodzie uziemiającym (ekologicznym) prądu zmiennego blokuje przepływ prądu galwanicznego między łodziami a systemami doków podłączonymi do systemu zasilania z lądu.
Nie tylko niewystarczająca ochrona anodowa stanowi problem, ale również zbyt duża ochrona jest niekorzystna. Zbyt duża liczba anod lub nieodpowiedni rodzaj anody może powodować nieprawidłową reakcję elektrochemiczną, która powoduje powstawanie wodoru na powierzchni metalu. To z pewnością spowoduje pękanie farby i całkowite złuszczanie się nadmiernie zabezpieczonych powierzchni. Elementy metalowe, elektrycznie oddzielone od reszty jednostki pływającej, nie są ze sobą połączone. Komponenty te mogą wymagać własnej, niezależnej ochrony anodowej, aby zminimalizować degradację elektrochemiczną. Anody cynkowe, magnezowe, a także aluminiowe są dostępne z wielu źródeł. W jaki sposób lekkie aluminium może chronić lekkie aluminium? Stop aluminium używany do anod jest znacznie bardziej wytrzymały niż stopy aluminium powszechnie stosowane do silników zaburtowych, napędów i kadłubów. Najczęściej stosuje się anody cynkowe i aluminiowe. Magnez jest doskonałym materiałem anodowym do wody słodkiej, ale nigdy nie powinien być stosowany w wodach głębinowych lub słonawych, ponieważ magnez będzie nadmiernie chronił i bardzo szybko erodował w wodzie słonej.