corrosie

Inleiding:

Het verschijnsel corrosie is te definiëren als een ongewilde aantasting van constructiematerialen door chemische of elektrochemische aantasting van het oppervlak.
Metalen hebben de neiging terug te keren naar de natuurlijke evenwichtstoestand.
Dit is de vorm waarin ze in de natuur gevonden worden, meestal oxiden die gevormd worden met zuurstof uit de lucht, waarbij de aanwezigheid van water noodzakelijk is.
Bij gewoon staal of ijzer kent men dit verschijnsel als roestvorming. Het is een elektrochemisch proces en daarom afhankelijk van het geleidingsvermogen van een elektrisch geleidende vloeistof: het elektrolyt. Het elektrolyt is in de CSA altijd water. De geleidbaarheid en daarmee de roestvorming wordt bevorderd door zuren, basen en zouten. Voor de vervaardiging van medische instrumenten en apparaten wordt bijna uitsluitend roestvast staal gebruikt. Bij dit materiaal berust de corrosiebestendigheid in de eerste plaats op de vorming van afsluitende oxidische lagen op het mataalopppervlak (passieve laag)

Sommige stoffen, met name chloorionen, tasten de beschermende chroomoxidefilm aan en verhinderen de gewenste beschermende oxidatie. Deze aantasting wordt op zijn beurt weer verminderd door bepaalde legeringelementen, bijvoorbeeld molybdeen. Verder wordt de gevoeligheid voor aantasting sterk beïnvloed door de structuur van het metaal. Een homogene metaalstructuur vermindert de corrosiegevoeligheid.
Nadelig zijn verontreinigingen in het metaal, inwendige spanningen (bij sterilisatoren door de constructie, bij instrumenten door volledig gesloten cremailliere tijdens het steriliseren) en verschillen in zuurstofconcentratie.
Toevoeging van nikkel verbetert het structuurbeeld en de mechanische eigenschappen en verbetert bovendien de bestandheid tegen zuren.
Structuur van het oppervlak is van groot belang. Hoe schoner en gladder des te beter. Een gepolijst oppervlak is beter tegen corrosie bestand dan een geslepen oppervlak.

Corrosievormen:

Men kan corrosie indelen naar de aard van het proces, of naar de plaats waar de corrosie zich voordoet. Ingedeeld naar de aard van het proces onderscheidt men:


• Elektrochemische corrosie
• Galvanische corrosie
• Corrosie door verschil in zuurstofconcentratie (bijvoorbeeld spleetcorrosie)
• Spanningscorrosie
• Puntvormige corrosie
• Vliegroest

Ingedeeld naar de plaats waarop de corrosie op het instrument zal optreden, kan onderscheid worden gemaakt in de zogenaamde:


• Transkristallijne corrosie
• Interkristallijne corrosie
• Spleetcorrosie
• Wrijvingscorrosie

 

Elektrochemische corrosie

Het ontstaan van elektrochemische corrosie kan als volgt verklaard worden. Indien men twee metalen van ongelijke “edelheid”, bijvoorbeeld zink en koper, in een elektrisch geleidende vloeistof (elektrolyt) plaatst, vormen deze metalen, tezamen met het elektrolyt, een elektrochemisch element: een batterij of accu. Er ontstaat een elektrisch potentiaal verschil tussen de beide metalen. Indien de beide metalen onderling geleidend verbonden worden, zal er een stroompje gaan lopen. Dit proces wordt elektrolyse genoemd (zie afbeelding)
Tengevolge van de elektrolyse vinden er aan het oppervlak van in de vloeistof gedompelde metalen chemische omzettingen plaats. Deze omzettingen worden, indien zij niet gewenst zijn, corrosie genoemd.
In de praktijk van de sterilisatieafdeling zal deze vorm van corrosie kunnen ontstaan wanneer een instrument van hoogwaardige kwaliteit in contact komt met een instrument van mindere kwaliteit, of met bijvoorbeeld het roestvast stalen aanrechtblad. Er moet zich dan wel vloeistof tussen de instrumentdelen of tussen het instrument en aanrechtblad bevinden. Leidingwater kan al voldoende elektrolytische elementen bevatten om op deze wijze elektrochemische corrosie te doen ontstaan. Omdat het in de praktijk vak niet te voorkomen is dat instrumenten in contact komen met andere instrumenten of met een geleidende onderlaag, verdient het aanbeveling alle instrumenten zoveel mogelijk droog weg te leggen en te bewaren.

Het hierboven beschreven proces vindt ook plaats tussen verschillende soorten roestvast staal onderling en zelfs al in hetzelfde stuk staal wanneer de homogeniteit van het materiaal te wensen overlaat. Er kunnen dan op microscopische schaal galvanische elementjes gevormd worden met corrosie als gevolg. Voor de praktijk in de CSA is op deze plaats een waarschuwing noodzakelijk. Indien ijzer in contact komt met roestvast staal, kan kit ruïneuze gevolgen hebben.

Galvanische corrosie:

Bij het samenstellen van instrumenten uit twee verschillende metalen ontstaat het risico van galvanische corrosie. Dit is een veel voorkomende corrosievorm. Plaatst men twee verschillende metalen in een elektrolytoplossing, dan vormt zich daar bij onderling metallisch contact het reeds besproken elektrochemische of galvanische element. In de praktijk zal het minder edele metaal van de samenstelling zich oplossen in de vloeistof. Dat uit zich meestal in de vorm van aanvreting van het onedele instrumentdeel.

 
Corrosie door verschil in zuurstofconcentratie:

Het ontstaan van deze vorm van corrosie kan als volgt worden voorgesteld.
Indien een plaatje van een niet-edel metaal rechtop in een elektrolyt geplaatst wordt, zal het diepst in de vloeistof stekende deel van dit plaatje sneller aangetast worden dan het meer bij het oppervlak liggende deel. De oorzaak hiervan ligt in het feit dat door het hogere zuurstofgehalte in de bovenste laag van de vloeistof de potentiaal van het staal minder negatief is dan in de onderste laag. Deze vorm van corrosie is dus ook een vorm van elektrochemische corrosie. Indien er een druppel vloeistof op een metalen oppervlak ligt, zal het metaal onder de druppel op gelijke aard en wijze reageren als zojuist omschreven. In het binnenste deel van de druppel heerst een lagere zuurstofconcentratie dan aan de oppervlakte en aan de rand. Het metaal wordt daarom in het midden van de druppel aangetast. Niet alleen het verschil in zuurstofconcentratie beïnvloedt het corrosieverloop, maar in het algemeen ieder concentratieverschil van zuurstof en/of metaaldeeltjes. Omdat in en langs de naden van een instrument het vocht zich vaak kan handhaven en zich daardoor ook op die plaatsen vaak concentratieverschillen van zuurstof en metaaldeeltjes voordoen, ontstaat daar de zogenaamde spleetcorrosie.

Spanningscorrosie:

Het aanwezig zijn van een spanningscorrosie in een instrument uit zich door scheurvorming of breuk.  Schade tengevolge van spanningscorrosie zal zich vooral voordoen wanneer een instrument onder mechanische spanning bij 70 ˚C of meer in een agressieve omgeving geplaatst wordt. De splijting kan in de interne structuur van het staal langs de korrelgrens verlopen (interkristallijn), of dwars door de korrels (transkristallijne splijting) optreden. Het mechanisme waardoor deze vorm van corrosie ontstaat, is mede afhankelijk van de samenstelling van de legering en het milieu waarin het instrument verkeert. Een corrosieput vormt vaak het begin van een spanningscorrosiescheur. Door de vorming van chroomcarbiden kan er door chroomverarming langs de kristalgrenzen corrosie ontstaan. Wordt materiaal vervolgens aan een trekspanning blootgesteld, dan kan er langs de naden spanningscorrosie optreden.

Puntvormige corrosie:

Puntvormige corrosie treedt op bij zwakke plekken aan het instrument, indien deze in aanraking komt met chloride houdende vloeistoffen. Ander halogeen-ionen, zoals van broom en jodium, kunnen het proces eveneens bevorderen door zich met metalen tot zouten te verbinden.
Puntvormige corrosie is een van de meest voorkomende en tevens een van de meest schadelijke corrosiesoorten bij roestvast staal. Het is zoals gezegd mogelijk dat de samenstelling van het roestvast staal niet geheel homogeen is. Hierdoor kunnen er zwakke plekken in de oppervlaktelaag voorkomen. Deze zwakke plekken zijn uitermate gevoelig voor het ontstaan van puntvormige corrosie.
Puntvormige corrosie is in wezen een vorm van elektrochemische corrosie. Plaatsen waar de beschermende oxidelaag op het roestvast staal zwakker is, lopen het risico door chloorhoudende oplossingen te worden aangetast.
De schade die ontstaat, zal zich dan ook plaatselijk voordoen. De exacte oorzaak van puntvormige corrosie is niet altijd te achterhalen. In het algemeen kan men stellen dat halogeen-ionen (chloride, bromide en jodide) dit corrosieproces bevorderen. Door aan het roestvast staal molybdeen toe te voegen, ontstaat een legering met een geringere corrosiegevoeligheid.

Vliegroest

Als roestige instrumenten niet vervangen worden, is de kans op vliegroest groot. Deze ontstaat bij het wassen en steriliseren van instrumenten waarbij de roestdeeltjes gaan zweven en op de andere instrumenten neerslaan en corrosie veroorzaken (deposit attack). Dit kan ook gebeuren door stoom die roestdeeltjes bevat vanuit de leiding vanaf het ketelhuis. Na het sterilisatieproces kan men roestneerslag constateren op het instrumentarium en de verpakking. Tevens kan deze roest ook worden waargenomen aan de wand van de sterilisatieketel.

Interkristallijne corrosie:

Deze vorm van schade ontstaat meestal bij austenitische roestvast staalsoorten met een voldoende hoog koolstofgehalte op plaatsen die een verhitting tot een temperatuur tussen de 400 en 800 ˚C hebben ondergaan. De schade wordt veroorzaakt door het feit dat op de korrelgrens door de vorming van chroomcarbiden, chroomverarming optreedt. Er ontstaat een zone met verhoogde corrosiegevoeligheid. Een veel voorkomende plaats voor dit type corrosie is langs de naadgrenzen van bijvoorbeeld een puntlas. De belangrijkste methoden voor het tegengaan van inter-kristallijne corrosie zijn de volgende:

  • Het materiaal dusdanig hoog te verhitten dat het chroomcarbide oplost, waarna er snelle afkoeling dient plaats te vinden. Het materiaal verblijft dan slechts korte tijd in het gevaarlijke temperatuurgebied tussen de 400 en 800 ˚C
  • Door vermindering van het koolstofgehalte in het staal wordt de mogelijkheid tot vorming van chroomcarbide verminderd. Bij een koolstofgehalte van 0,03% of minder wordt het staal gevoelig voor deze corrosie.
  • Door toevoeging van titaan of niobium wordt verhinderd dat er chroomverarming optreedt. Het titaan of het niobium verbindt zich met de koolstof zodat het chroom in de staallegering vrij blijft.
  • Er kan een austenitische structuur gemaakt worden met daarin een verhoging van het chroomgehalte. Door deze verhoging van het chroomgehalte zal bij de chroomuitscheiding in het kritische temperatuurgebied nog zoveel vrij chroom in de legering achterblijven dat het staal beschermd blijft tegen inter-kristallijne corrosie.

Wrijvingscorrosie:

Wrijvingscorrosie treedt op bij instrumenten waar de delen over of langs elkaar heen bewegen. Door slijtage scheiden zich fijne metaaldeeltjes af waardoor er krassen ontstaan. Dit wordt veroorzaakt door slecht instrumentariumonderhoud, bijvoorbeeld het niet-smeren van de scharnierpunten van een schaar.

Richtlijnen ter voorkoming van corrosie:

Zoals al uiteen is gezet, is roestvast staal door zijn beschermende oxidelaag bestand tegen corrosie. Deze oxidelaag bestaat uit delen ijzer, chroom en nikkeloxiden. Men zegt daarom wel dat het roestvast staal zichzelf beschermt. Omdat er ondanks dit alles toch corrosieschade bij instrumenten kan optreden, dient men het volgende in acht te nemen:

  1. roestvast stalen instrumenten mogen niet onnodig nat ergens worden weggelegd
  2. men moet zoveel mogelijk vermijden dat instrumenten van verschillende staalsoort (kwaliteitsoort) bij het reinigen en steriliseren met elkaar in contact komen. Op de plaatsen waar instrumenten van verschillende staalkwaliteiten met elkaar in contact komen, is er kans op het ontstaan van galvanische corrosie. Dit wordt verergerd als de instrumenten nat zijn.
  3. bij voorkeur dient het materiaal waaruit de autoclaafketel is vervaardigd niet “hoogwaardiger” te zijn dan het materiaal waaruit de instrumenten doorgaans vervaardigd zijn.
  4. men dient de instrumenten in speciale roestvast stalen netten te reinigen en te steriliseren.
  5. het moet voorkomen worden dat de instrumenten in contact komen met chloor- en broomverbindingen, alsmede jodiumoplossingen, daar hierdoor de mogelijkheid ontstaat dat de instrumenten ernstig worden aangetast.
  6. bij het reinigen en steriliseren van roestvast stalen instrumenten dient men er op toe te zien dat er zich in deze instrumenten geen mechanische spanningen bevinden. Klemmen moeten in geopende toestand gereinigd en gesteriliseerd worden. Mechanische spanning kan aanleiding geven tot een “spontane” breuk (spanningscorrosie).
  7. praktische tips aangaande mogelijke oorzaken van verkleuringen:
    • geen goede mechanische reiniging
    • achtergebleven reinigings- / desinfectiemiddelen
    • het zich niet houden aan de doseervoorschriften van het wasmiddel
    • verkeerd reinigings-/desinfectie-/smeermiddel
    • slechte oppervlaktekwaliteit van het instrument
    • metaal-ionen in het water (van ijzer, koper, mangaan) geven kleuren (bruin-blauw/regenboog), dit is geen corrosie.
 
Banner

Inloggen



We hebben 1 gast online