Ruostumisprosessi

Ruostumisprosessi on rautaa sisältävien materiaalien hapettumis- ja korroosioprosessi, jossa rauta reagoi hapen kanssa veden läsnä ollessa ja muodostaa rautaruostetta eli rautahydroksideja. Ruosteen koostumus on yleensä epätiivis ja huokoista rautaoksidi-hydratoitun yhdistettä, joka voi irrota pinnalta ja altistaa materiaalin edelleen korroosiolle.

Mekanismin kannalta prosessi on electrochemiallinen. Rauta toimii anodina hapettumalla: Fe → Fe2+ + 2e−. Pelkistymisreaktio tapahtuu hapen kanssa vesiliuoksessa: O2 + 2H2O + 4e− → 4OH−. Näiden reaktioiden seurauksena muodostuu Fe(OH)3, joka ajan myötä prismatisoituu ja muuttuu tavallisesti Fe2O3·nH2O- eli ruosteen muotoksi. Ruoste on yleensä huokoista ja heikentää teräksen mekaanisia ominaisuuksia, mikä voi johtaa rakenteelliseen heikkenemiseen.

Olosuhteet, joissa ruostuminen etenee, vaativat sekä hapen että veden presenciaa. Kosteus, suolat ja happamuus nopeuttavat prosessia, kun taas kuivassa ilmastossa ruostuminen on huomattavasti hitaampaa. Lisäksi lämpötila, teräksen koostumus sekä kappaleen pinnan rakennetta ja suojakerroksen olemassaoloa vaikuttavat korroosion nopeuteen ja levinneisyyteen. Päästökohteena ovat usein paikalliset syöpymät (pitting) sekä tasainen ruostuminen.

Ehkäisy ja hallinta perustuvat suojaus- ja ehkäisymenetelmiin: maalit ja muut pinnoitteet estävät hapen ja veden pääsyn pintaan, sinkitys (galvanointi) ja muut pelkistysmenetelmät parantavat suojakerroksen kestävyyttä, ruostumattomat teräkset sisältävät kromia ja muita lisäaineita, ja katodinen suojelu sekä hyvin suunnitellut rakenteet vähentävät kosteuden kertymistä ja sähköistä yhteyttä epäkelvolla tavalla. Olennaista on säännöllinen huolto ja puhdistus sekä altistumisen minimoiminen kosteudelle ja suolille.