1. Korroosionesto: Perusteet

Korroosioparit ja niiden toiminta
Korroosio perustuu korroosioparien eli galvaanisten paikallisparien toimivuuteen. Käytännössä korroosiota tapahtuu sähkökemiallisina liukenemisreaktioina olosuhteissa, joissa vettä on läsnä. Tällöin korroosioparin epäjalompi (liukenemisalttiimpi) metalli tai samankin metallin epäjalompi osa (termodynaamisesti enemmän energiaa sisältävä) pyrkii liukenemaan, ja jalompi osa pysyy suojattuna. Kuva 1 esittää klassista rauta-kupari-korroosioparia suolaliuoksessa. 

Kuva 1. Galvaaninen korroosiopari rauta-kupari suolaliuoksessa.

 
Rauta (teräs) ja kuparielektrodi ovat sähköä johtavassa suolaliuoksessa (ruokasuola NaCl + vesi H₂O) eli elektrolyytissä. Kupari on jalompana katodi ja rauta epäjalompana anodi eli syöpyvä elektrodi, josta liukenee ferroioneja (Fe²⁺). Elektrodit on yhdistetty toisiinsa johtimella, ja elektrolyytissä ionit (H+, OH–, Na+, Cl–) huolehtivat sähkövirran kuljetuksesta. 

Erot kappaleen eri osien potentiaaleissa johtuvat muun muassa seuraavista seikoista:

• Metallin rakenteen epähomogeenisuudesta, joka teräksessä on jo rakenteesta johtuen tavanomaista; koostuuhan teräs yleensä ferriitistä, perliitistä ja erilaisista karbideista, joiden jakautuma saattaa vaihdella. Seosaineiden mukaantulo vielä lisää mahdollisuutta eroihin. Rakenteen eri osien muokkaus jättää pintaan erilaisia energiatiloja, samoin lämpökäsittelyt erilaisina eri osille. 
• Upotuksessa syntyneen pintakalvon (kaksoiskerros) rikkoutumisesta hankauksien, virtauksien tms. vaikutuksesta tai vedenalaiseen pintaan saostuneista vieraista aineosasista, jotka ovat joko peräisin vedestä itsestään tai muodostuneet korroosiotuotteista. 
• Rakenteiden valmistukseen tai käyttöön liittyvistä jännitystiloista. 

Korroosioreaktio eli raudan (teräksen) liukeneminen vedessä tapahtuu yleensä seuraavasti:

anodireaktio 2Fe° = 2Fe²⁺ + 4e^-              (1)

katodireaktio H₂O + O₂ + 4e^- = 4 OH -     (2)

joka näkyy liuoksen alkalisuutena (OH-ioneja runsaasti) eli pH-arvo nousee. 
Liuoksessa liuennut rauta ja hydroksyyli-ioni reagoivat edelleen ruosteeksi

2Fe²⁺ + 4OH^- = Fe(OH)₂                           (3)

jolloin kokonaisreaktiona (1) + (2) + (3) = (4)

Fe° + H₂0 + 1/2 O₂ = Fe (OH)₂                 (4)

Muodostunut ferrohydroksidi muodostaa liuoksessa olevan hapen kanssa ruskeaa ruostetta:

4Fe(OH)₂ + O₂ > 4FeOOH + 2H₂O            (5)

tai edelleen

Fe(OH)₂ + 2FeOOH > Fe₃O₄ + 2H₂O         (6)

Korroosion tapahtumisen ehtoina ovat reaktion kineettiset edellytykset. Seuraavien tekijöiden on siis toteuduttava: 

1. Metallien tai jopa metallin eri osien välillä on jännite-ero, joka toimii kyseisen korroosioreaktion ajavana sähkömotorisena voimana (emf). Voiman on oltava riittävän suuri, jotta reaktio pääsee alkuun; sen ylläpitämiseen riittää pienempikin energia 
2. Metallit ovat sähköisessä kosketuksessa toisiinsa joko suoraan tai sähköisen johtimen välityksellä. 
3. Metallikappaleet ovat sähköä johtavassa liuoksessa eli elektrolyytissä, joka on siten korroosioympäristönä. Tällaiseksi elektrolyytiksi riittää ilmasta tiivistyvä kosteuskalvo 
4. Happea on saatavilla. 

 
Korroosioympäristö eli rasitusluokat
Metallien korroosionopeus riippuu ratkaisevasti ympäristöstä, jossa metallinen rakenne on. Ilmastollisessa korroosiossa määräävänä tekijänä on aika, jonka metalli on kosteana. Tämä taas riippuu ilman suhteellisesta kosteudesta. Käytännössä jo suhteellisen kosteuden arvolla 55 % metallipintaan tiivistyy vettä ja korroosio alkaa.
Suhteellisen kosteuden arvoon vaikuttaa oleellisesti lämpötila, joka sekin vaikuttaa merkittävästi korroosioreaktioiden nopeuteen. Reaktionopeus kaksinkertaistuu aina 10 °C:n välein. Pakkasella ei tapahdu korroosioreaktioita.
Konepajaolosuhteissa joudutaan kylminä vuodenaikoina erityisesti korroosiovaaraan. Kun kylmät metallikappaleet tuodaan ulkoa sisätiloihin, ne ovat pitkään ympäristöään kylmempiä, ja niiden pintaan tiivistyy kosteutta. Siksi niitä ei voi käsitellä ilman korroosiovaaraa, ennen kuin ne lämpenevät. 
Ilmasta tiivistyvän veden syövyttävyyttä lisäävät siinä olevat epäpuhtaudet. Näitä ovat savukaasuista peräisin olevat rikkiyhdisteet (rikkihappo) ja merivedestä roiskeina ilmaan tulevat suolat (kloridit). 
Korroosioympäristön aiheuttaman korroosiorasituksen voimakkuus ilmaistaan rasitusluokkina. Tällöin käytetään prosessiteollisuudessa ja nyttemmin myös rakennusalalla pohjoismaista käytäntöä SFS-standardien muodossa. Eri rasitusluokat on selvitetty standardissa SFS 4596. Metallien korroosio. Ympäristöolosuhteiden luokitus 1980.