Corrosiebescherming: coating, anoden en materiaalkeuze vergeleken

Wat is corrosiebescherming en waarom één methode zelden genoeg is

Corrosiebescherming is het geheel van maatregelen dat de aantasting van een metaal vertraagt of stopt. Elke methode grijpt in op één van de schakels van het elektrochemische proces: het metaal zelf, het contact met het elektrolyt, de stroom tussen anode en kathode of de agressiviteit van het medium. Hoe dat proces werkt staat in wat is corrosie en hoe ontstaat het in koelers.

In een koeler komen meerdere corrosievormen tegelijk voor, en de omstandigheden wisselen met het seizoen, het vaargebied of het proces. Daarom wordt corrosiebestrijding in de praktijk opgebouwd uit lagen: een verstandige materiaalkeuze als basis, een coating als eerste barrière, anoden als vangnet en inhibitoren of ontwerpmaatregelen waar het medium dat toelaat. Welke combinatie zinvol is hangt af van het medium, het type koeler en de bereikbaarheid voor onderhoud.

Vijf methoden van corrosiebestrijding vergeleken

De tabel zet de vijf gangbare methoden naast elkaar, toegespitst op koelers en warmtewisselaars.

Voor een bestaande koeler vallen materiaalkeuze en ontwerp grotendeels af: die liggen vast. Inhibitoren werken alleen in een gesloten circuit. Wat overblijft zijn coating en kathodische bescherming, en die vullen elkaar aan in plaats van elkaar te vervangen.

Coating: het metaal van het medium scheiden

Een coating is de enige methode die alle schakels tegelijk raakt: hij houdt water en zuurstof van het metaal weg, isoleert elektrisch zodat galvanische stromen niet kunnen lopen, en met een glad, hydrofoob oppervlak remt hij ook afzettingen en aangroei. Daarom is coaten voor koelers in zeewater, brak water en agressieve procesmedia de eerste keuze om corrosie te voorkomen.

De werking staat of valt met twee dingen. Ten eerste moet de laag gesloten zijn over het hele oppervlak, inclusief buisinlaten, de overgang tussen buis en pijpenplaat en de ruimte tussen lamellen. Een coating met gaten is slechter dan geen coating, omdat elk gat een kleine anode wordt tegenover een groot beschermd oppervlak. Ten tweede moet de coating hechten op blank metaal, niet op oxiden of resten straalmiddel. Daarom wordt een warmtewisselaar vóór het coaten chemisch voorbehandeld, met een vloeistofproces dat ook schaduwzijden bereikt.

Voor warmtewisselaars komt daar een derde eis bij: de laag mag de warmteoverdracht niet blokkeren. Dat vraagt om een dunne-filmcoating die in meerdere dunne lagen wordt opgebouwd en toch dicht is. Phenol-epoxy inbrandcoatings voldoen daaraan; koudhardende epoxy- en vinylestercoatings zijn de keuze voor reparatie en applicatie op locatie, waar geen oven beschikbaar is. Een overzicht van beide staat op coatings.

Kathodische bescherming: opofferingsanoden en opgedrukte stroom

Kathodische bescherming draait de rolverdeling om: de constructie wordt kathode en corrodeert niet, een ander onderdeel neemt de rol van anode op zich. Bij opofferingsanoden is dat een blok zink, aluminium of magnesium dat gecontroleerd oplost. Bij opgedrukte stroom levert een gelijkrichter de beschermstroom via inerte anoden; dat wordt toegepast op scheepshuiden en grote constructies.

In koelers worden anoden vooral in waterkasten en deksels gemonteerd en aan de buitenzijde van box coolers. Ze beschermen het oppervlak dat ze elektrisch bereiken: de waterkast, de pijpenplaat en de eerste centimeters van de buizen. Dieper in de buizen reikt de stroom niet, en aan de luchtzijde van een lamellenkoeler helemaal niet. Anoden zijn daarom een aanvulling op een coating, geen vervanging: de coating beschermt het grote oppervlak, de anode vangt beschadigingen en overgangen op. In galvanische corrosie staat waarom die combinatie juist bij meerdere metalen belangrijk is.

Materiaalkeuze, inhibitoren en ontwerp

Materiaalkeuze is de basis van corrosiebescherming bij nieuwbouw. Cupronikkel voor zeewaterbundels, roestvast staal of titanium voor chemisch agressieve media, aluminium voor lichte luchtkoelers: elk materiaal heeft een milieu waarin het van nature passief blijft. Maar geen enkel materiaal is overal bestendig, zoals koper, messing, cupronikkel en aluminium in koelers laat zien, en een koeler bestaat vrijwel altijd uit meerdere metalen. Bovendien stijgt de prijs van edele materialen snel. Materiaalkeuze beperkt het probleem, maar lost het niet op.

Inhibitoren zijn chemicaliën die aan het koelwater worden toegevoegd en een beschermende film op het metaal vormen of de kathodereactie remmen. In gesloten koelcircuits met gedeïoniseerd of behandeld water zijn ze effectief en gangbaar. In open systemen die zeewater, brak water of rivierwater innemen en weer lozen, is doseren onmogelijk en milieutechnisch ongewenst. Voor box coolers en zeewatergekoelde installaties vallen inhibitoren dus af.

Ontwerpmaatregelen voorkomen de omstandigheden waarin corrosie begint: geen spleten en dode hoeken waar water stilstaat, voldoende maar niet te hoge stroomsnelheid, afdoende ontluchting, isolatiestukken tussen verschillende metalen en bereikbaarheid voor inspectie en reiniging. Bij een bestaande koeler zijn die keuzes gemaakt. Wat je dan nog kunt doen is de zwakke plekken kennen en ze met coating en inspectie afdekken.

Wanneer is een inbrandcoating de beste keuze?

Een phenol-epoxy inbrandcoating is de beste keuze als de koeler aan drie voorwaarden voldoet: hij komt in aanraking met een agressief of wisselend medium, hij moet warmte blijven overdragen, en hij kan naar een werkplaats met een oven. In de praktijk gaat het om:

• Box coolers en zeewatercondensors: permanent in zeewater, brak water of rivierwater, vaak met meerdere metalen in één bundel.
• Shell and tube warmtewisselaars en pijpenbundels in de chemie, olie en gas en de voedingsmiddelenindustrie, met media van pH 3 t/m pH 14.
• Lamellenkoelers en charge air coolers in een zoute of chemische atmosfeer, waar de luchtzijde beschermd moet worden tot in de kern van het blok.
• Koelers in gesloten circuits met gedeïoniseerd water, dat koperlegeringen uitloogt.
• Een refit van een bestaande koeler, als alternatief voor vervanging.

Wat de inbrandcoating onderscheidt van koudhardende systemen is de thermische uitharding: na elke laag wordt de coating in de oven uitgehard, waardoor de moleculen volledig vernetten tot één homogene, glasachtige laag. Die laag is chemisch resistent, elektrisch isolerend, warmtegeleidend en bestand tegen corrosie, ook bij hoge temperaturen. Novocoatings brengt deze inbrandcoatings aan als gecertificeerd applicateur van Novotherm coatings, met 25 jaar ervaring in het coaten van warmtewisselaars. Kan de koeler niet naar de werkplaats, of gaat het om een plaatselijke reparatie, dan zijn koudhardende coatings het alternatief.

Wat betekent dit voor jouw installatie

Begin bij het medium en de bereikbaarheid. Gesloten circuit met behandeld water: materiaalkeuze plus inhibitoren, en een coating waar koperlegeringen of gedeïoniseerd water in het spel zijn. Open systeem met zeewater, brak water of rivierwater: coating over het hele oppervlak, anoden op de bereikbare plekken en een anti-fouling toplaag waar aangroei een rol speelt. Luchtkoelers in een agressieve atmosfeer: coating aan de luchtzijde, aangebracht tot in de kern van het lamellenpakket.

Twijfel je welke bescherming bij jouw koeler past, dan helpt een inspectie van de huidige staat: waar zit de corrosie, welke metalen zitten erin en wat is het medium. Het refit programma van Novocoatings begint met reiniging, ontlakken en inspectie, waarna het passende coatingsysteem volgt. Meer achtergrond staat op de themapagina corrosie en bescherming en in de levensduur van een koeler verlengen.