elektrolytische/galvanische corrosie

Wat is elektrolytische/galvanische corrosie?
Elk metaal heeft een normaalpotentiaal (spanning) ten opzichte van waterstof. Plaatsen we de metalen in volgorde van oplopende potentiaalgrootte dan ontstaat de elektrochemische spanningsreeks van de elementen.

Na Mg Al Zn Cr Fe Sn Pb H Cu Ag Au
-2,7 -2,4 -1,7 -0,76 -0,56 -0,44 -0,14 -0,12 0 +0,34 +0,8 +1,36
onedele metalen edele metalen

onedele metalen edele metalen
Elektrochemische spanningsreeks van de elementen.
Kalium-Barium-Calcium-Natrium-Magnesium-Aluminium-Zink-Chroom-IJzer-
Nikkel-Tin—Lood-Waterstof-Koper-Zilver-Kwik-Platina-Goud
Twee verschillende metalen of metaalverbindingen die in aanraking komen met een elektrolyt vormen een galvanisch element. Een elektrolyt is een waterige oplossing die ionen bevat. Dit kan water of condens zijn waarin ionen zijn opgelost. Regenwater kan ook ionen opnemen uit het materiaal en daardoor een elektrolyt vormen. Bij een galvanisch element gaat het onedelste metaal in oplossing. Dit kan leiden tot elektro-chemische corrosie. Naarmate de twee metalen verder uit elkaar liggen in de elektrochemische spanningsreeks, neemt het galvanische effect en daarmee de snelheid van de corrosie toe.

Hoe is dat met onze schepen in de haven

Vergelijk het met een accu, het water is het accuzuur, de schepen onderling en ook andere metalen delen bijvoorbeeld een damwand zijn de plus en min platen in de accu.
Als voorbeeld nemen we een aluminium schip en een ijzeren schip welke betrekkelijk dicht bij elkaar in het water liggen en beide zijn aangesloten op walstroom. Hierdoor zijn de metalen delen van beide schepen middels de walstroomleidingen met elkaar doorverbonden. De 230V wisselstroom vormt geen bedreiging, deze leidingen zijn ten 1e geïsoleerd van de aardleiding en 2e niet verbonden met de metalen delen van beide schepen. Bovendien veroorzaakt een wisselspanning over het algemeen geen elektrolytische corrosie.
Gelijkstromen vormen wel een bedreiging en deze kunnen optreden doordat er een verbinding tussen de metalen delen van beide schepen aanwezig is. Het water waarin de schepen liggen vormt een elektrisch geleidende verbinding evenals de aardleiding van de walstroom waardoor een gesloten stroomkring ontstaat. Aluminium heeft een normpotentiaal van -1,7V en staat in de spanningsreeks links van ijzer met een normpotentiaal van -0,44V. het spanningverschil is 1,7-0,44= 1,26V. Het aluminium zal via het water elektronen gaan afstaan aan het ijzer c.q. het aluminium oxydeert.

Is galvanische corrosie door walstroomverbinding te voorkomen

Door het volledig isoleren van fase, nul en aarde ten opzichte van de romp is de gelijkstroom te voorkomen maar dan moet je alle apparaten aan boord wel volledig elektrisch isoleren van de romp en dat is vaak lastig, zo niet onmogelijk. Bovendien werkt het niet als veiligheids aarde wanneer je met je handen aan de spanning hang en met je voeten in het bilge water staat.

Een andere oplossing is alleen de fase en nul draad gebruiken en zelf aarde maken via de romp. Maar ook hier kunnen er corrosiestromen gaan lopen als er een lekje naar aarde is. De nul draad is namelijk ook ergens met aarde verbonden (in het transformatorhuisje). Met name zwemmers kunnen hierdoor bij een kortsluiting gevaar lopen.

Een echt goede oplossing is een scheidingstrafo. Je boordnet wordt daarmee volledig gescheiden van het elektriciteitsnet. De scheepsromp is de enige aarde en er kunnen geen corrosie veroorzakende gelijk-/wisselstromen gaan lopen. Een flinke scheidingstrafo is echter groot, zwaar en duur en kost zo’n 500 tot 1200 Euro.

Er is echter een heel goedkoop alternatief. Plaats in de aardleiding een kortgesloten diodebrug. De 2 diodes in serie zorgen voor een spanningsval van 2,4 Volt. De elektrolytische gelijk spanning is over het algemeen lager dan 2,4 Volt, dus loopt er vrijwel geen stroom en wordt galvanische corrosie grotendeels voorkomen. Pas bij een hogere spanning dan 2,4 Volt gaan de diodes geleiden. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren bij een kortsluiting of blikseminslag. Een condensator vorm voor gelijkstroom een isolator, maar wisselstroom wordt wel doorgelaten. De optredende wisselstroom bij kortsluiting loopt via de condensator naar de walaansluiting.
Er is een geringe kans dat de diodes en/of de condensator defect raken door een te hoge spanning en/of stroom bijvoorbeeld bij een kortsluiting of blikseminslag. Het is dus wel zaak om zo af en toe met een Ohm-meter te controleren of de diodes en condensator hun werk nog doen.
Een dergelijk apparaat is ook te koop voor ca. 160 Euro kun je een Galvanic Diode Isolator GDI.16 van Victron kopen. Je kan het ook zelf maken zoals je ziet hieronder en dan ben je bij elkaar ongeveer € 7,50 kwijt aan onderdelen.