De levensduur van epoxy coatings, volgens de vermelde normen, wordt geschat op ongeveer 15 jaar. Gedurende deze periode worden geen reparaties verwacht, mits de coating correct wordt aangebracht en de omgevingsomstandigheden geschikt zijn. Dit maakt epoxy coatings een van de meest geschikte keuzes voor gebruik in kust- en offshore-structuren. Bij het onderzoeken van drie-laags epoxy coatings volgens de NORSOK M-501 norm, blijkt dat deze coatings een levensduur van meer dan 15 jaar hebben. Reparaties die nodig zijn, zijn echter niet het gevolg van inherente gebreken in de coating zelf, maar eerder van onjuiste onderhoudspraktijken van zowel de structuur als de coating.

De focus van verf- en coatingfabrikanten ligt vaak op het produceren van coatings die voldoen aan de juiste specificaties, wat zorgt voor een eindkwaliteit die normaal gesproken voldoet aan de vereiste normen. Toch kunnen er tijdens het aanbrengen van deze coatings fouten optreden. Dergelijke fouten kunnen leiden tot defecten in de coating, zelfs nadat deze correct is aangebracht. Wanneer de aangebrachte coating wordt blootgesteld aan een corrosieve omgeving, kan deze omgeving de eigenschappen van de coating nadelig beïnvloeden en de levensduur van de coating verkorten, zelfs als de coating zelf op de juiste manier is aangebracht. Dit is een van de redenen waarom de ISO 12944-5 norm is opgesteld: om coatingbedrijven te helpen bij het identificeren van potentieel schadelijke invloeden van omgevingen die coatings kunnen verzwakken.

Onderzoek door Knudsen et al. heeft verschillende fouten in de toepassing van coatings geïdentificeerd, waaronder blazen en schilfering van de coating. Ze ontdekten dat de zwakke plekken in de applicatie van drie-laags beschermende coatings zich vaak bevinden bij de randen van de structuren en bij de laspunten. Om deze problemen te verhelpen, werd de TSZ-vervangingscoating geïntroduceerd, die een hogere flexibiliteit biedt dan drie-laags epoxy coatings. Dit toont aan dat de keuze van het type coating en het zorgvuldig aanbrengen ervan cruciaal is om defecten in de bescherming van structuren te voorkomen.

Er zijn echter ook recente ontwikkelingen op het gebied van coatings die zelfherstellende eigenschappen hebben. Coatings met zelfherstellende eigenschappen kunnen zichzelf repareren wanneer er defecten ontstaan door impact, krassen of andere fysieke schade. Dit type coating creëert een naadloze bescherming zonder defecten of gaten, wat de levensduur van de coating aanzienlijk verlengt en tegelijkertijd de onderhoudskosten vermindert. Dergelijke coatings zijn van bijzonder belang voor metalen structuren die vaak aan fysieke schade worden blootgesteld. In het algemeen zijn zelfherstellende materialen ontworpen met het oog op het verminderen van de schade die optreedt door het gebruik en de blootstelling van de structuur aan invloeden van buitenaf.

Zelfherstellende eigenschappen kunnen aan polymeren worden toegevoegd door bijvoorbeeld polymeren met genezende ketens toe te voegen of door gebruik te maken van kern-schil materialen die genezende agentia bevatten. Andere benaderingen omvatten het gebruik van vezels die gevuld zijn met genezende agentia. Een interessant voorbeeld zijn elektrospinning vezels die zijn gebaseerd op aromatische disulfiden. Deze vezels kunnen zich automatisch herstellen wanneer ze boven hun glasovergangstemperatuur (Tg) worden verhit, waardoor ze schade aan de coating kunnen herstellen door de onderlinge ketenverbindingen opnieuw te laten versmelten. Dit is een veelbelovende techniek, vooral bij coatings die micro-scheurtjes bevatten die niet zichtbaar zijn voor het blote oog, maar die wel leiden tot corrosie en schade aan de onderliggende metalen structuren.

Microcapsules zijn een andere veelbelovende technologie voor zelfherstellende coatings. Deze capsules bevatten genezende agentia die pas vrijkomen wanneer er schade optreedt, zoals een scheur of kras. Zodra de schelp van de microcapsules breekt, wordt het genezende middel afgegeven om de coating te herstellen. Bij sommige systemen wordt het genezende middel gecombineerd met een katalysator in afzonderlijke capsules, zodat bij beschadiging van de coating beide stoffen vrijkomen en het defect ter plaatse wordt gerepareerd.

Het is echter belangrijk te benadrukken dat de zelfherstellende capaciteiten van deze coatings beperkingen kennen. Ze kunnen geen grote oppervlakten herstellen, maar zijn vooral nuttig bij kleinere schadegebieden, zoals micro-scheurtjes die anders moeilijk te detecteren zijn. Het proces van zelfherstellen omvat verschillende stadia: het benaderen en natmaken van het beschadigde gebied, het vullen van de ontstane scheur en het herstellen van de schade, maar het is niet in staat om grote defecten of structurele schade te repareren.

Naast het gebruik van zelfherstellende coatings is ook de keuze van het juiste legeringmateriaal van essentieel belang voor kust- en offshore-structuren. Deze structuren worden immers blootgesteld aan omgevingen met een hoog corrosiepotentieel. Vanwege de enorme hoeveelheid structuren wereldwijd is het economisch niet verantwoord om dure legeringen en metalen te gebruiken. Daarom is het noodzakelijk om legeringen te ontwikkelen die zowel betaalbaar zijn als voldoende weerstand bieden tegen corrosieve omgevingen. De afgelopen 50 jaar hebben verschillende bedrijven geprobeerd geschikte legeringen te ontwikkelen voor deze industrie. Bijvoorbeeld, de toevoeging van chroom aan staal heeft geleid tot de ontwikkeling van verschillende roestvrijstalen legeringen, zoals martensitisch roestvrij staal en 3RE60, die beide hoge corrosieweerstand bieden.

In de olie- en gasindustrie worden vaak staalsoorten met 12% chroom gebruikt, hoewel deze staalsoorten weinig weerstand bieden tegen scheurvorming. Daarom zijn er andere legeringen ontwikkeld, zoals 904L of nikkel-gebaseerde legeringen (625, 825), die vooral bekend staan om hun sterkte en corrosieweerstand. De ontwikkeling van duaal-laags pijpen, waarbij minder corrosiebestendige legeringen worden gecoat met roestvrijstalen coatings van hogere corrosiebestendigheid, is een ander veelgebruikte techniek in deze industrie.

Bij het selecteren van geschikte legeringen voor kust- en offshore-structuren moeten verschillende factoren in overweging worden genomen, zoals temperatuur en druk, debiet, chemische samenstelling, gasinhoud, chloor- en zwavelgehalte, zuurgraad en microbiologische activiteit. Alle deze factoren hebben een invloed op de keuze van materialen die optimaal bestand moeten zijn tegen de specifieke omstandigheden van de maritieme en offshore-omgevingen.

Hoe detecteren en beheren we corrosie in de luchtvaartindustrie?

In de luchtvaartindustrie wordt het onzichtbare maar destructieve fenomeen van corrosie met uiterste precisie aangepakt door gebruik te maken van geavanceerde niet-destructieve testmethoden (NDT). Methoden zoals ultrasoon testen (UT), wervelstroomtesten (ECT), magnetische deeltjesinspectie (MPT) en radiografisch testen (RT) zijn onmisbaar voor het waarborgen van de structurele integriteit van vliegtuigcomponenten zonder ze te beschadigen. Deze technieken benutten uiteenlopende fysische principes: geluidsgolven, elektromagnetische inductie, magnetische velden en röntgenstraling, waarmee zowel oppervlaktebarrières als interne corrosieschades kunnen worden opgespoord.

Het belang van deze inspectiemethoden ligt niet alleen in het detecteren van bestaande defecten, maar ook in het kwantificeren van de ernst en verspreiding van corrosie, waardoor onderhouds- en reparatiebeslissingen op een onderbouwde manier kunnen worden genomen. Door recente innovaties in sensortechnologie en data-analyse zijn er bovendien systemen ontwikkeld die corrosie in realtime monitoren via draadloze sensoren en cloud-gebaseerde platforms. Deze systemen registreren continu cruciale parameters zoals temperatuur, luchtvochtigheid, pH en corrosiepotentiaal in de uitdagende omgeving van de luchtvaart. Dankzij deze constante datastroom kunnen predictief onderhoud en condition-based monitoring effectief worden toegepast, wat leidt tot een proactieve aanpak van corrosiebeheer.

De luchtvaartsector staat echter voor diverse uitdagingen die de integratie en toepassing van dergelijke technologieën bemoeilijken. Het combineren van nieuwe materialen, alternatieve voortstuwingssystemen en autonome technologieën met bestaande platformen vereist niet alleen technische innovatie maar ook strikte naleving van complexe regelgeving en veiligheidseisen. Daarnaast dwingt de toenemende digitalisering de industrie om beveiligingsrisico’s tegen cyberaanvallen grondig aan te pakken. De druk om milieuvriendelijker te opereren is eveneens immens, aangezien de luchtvaart een aanzienlijke bijdrage levert aan wereldwijde uitstoot van broeikasgassen. Het vinden van duurzame brandstoffen, het optimaliseren van vliegtuigontwerpen en operationele procedures zijn cruciaal om de ecologische voetafdruk te verkleinen.

Verder kampt de industrie met kwetsbaarheden in de wereldwijde toeleveringsketens, zichtbaar geworden tijdens verstoringen zoals die tijdens de COVID-19-pandemie. Het versterken van deze ketens door diversificatie, redundantie en flexibiliteit is van levensbelang om de productie- en onderhoudsprocessen veilig te stellen. Tegelijkertijd is het aantrekken, behouden en ontwikkelen van een hoogopgeleide en diverse beroepsbevolking een voortdurende uitdaging, gezien de vergrijzing en het tekort aan gespecialiseerd technisch personeel.

Voor een diepgaand begrip van corrosiebeheer in de luchtvaart is het essentieel te beseffen dat de technische en operationele maatregelen altijd verweven zijn met bredere industriële, economische en ecologische contexten. Corrosiepreventie is niet louter een kwestie van detectie en reparatie; het is een integraal onderdeel van een holistische benadering waarin innovaties, regelgeving, duurzaamheid en menselijke factoren samenkomen. De succesvolle implementatie van monitoringtechnologieën en onderhoudsstrategieën vereist daarom een synergie tussen multidisciplinaire kennis, samenwerking tussen diverse belanghebbenden en voortdurende investering in onderzoek en ontwikkeling. Alleen door dit alles in samenhang te benaderen, kan de luchtvaartindustrie de veiligheid, betrouwbaarheid en duurzaamheid waarborgen die nodig zijn voor haar toekomst.

Wat is de invloed van corrosie op materialen in de luchtvaartindustrie?

Corrosie is een belangrijk probleem in de luchtvaartindustrie, waar het de structurele integriteit van vliegtuigen kan aantasten en daardoor de veiligheid kan beïnvloeden. Het begrijpen van de corrosie-eigenschappen van verschillende legeringen en de manieren waarop ze kunnen worden beschermd, is cruciaal voor het waarborgen van de lange levensduur van luchtvaartmaterialen. Dit artikel bespreekt de verschillende benaderingen van corrosie in de luchtvaart, met een focus op materialen zoals aluminium, roestvrij staal, titanium en magnesium legeringen, die veel worden gebruikt in luchtvaarttoepassingen.

Aluminiumlegeringen, vooral de 2xxx en 7xxx series, worden vaak gebruikt in de luchtvaart vanwege hun lage dichtheid en goede sterkte-gewichtsverhouding. Echter, deze materialen zijn gevoelig voor pittingcorrosie en spanningscorrosie, vooral in omgevingen met hoge luchtvochtigheid en zoutgehalte. Bijvoorbeeld, de studie van Han et al. (2024) toont aan dat de corrosie-eigenschappen van 2219 aluminiumlegering significant verschillen van die van 2319 aluminiumlegering die via additive manufacturing (3D-printen) wordt geproduceerd. Dit onderzoek biedt een diepgaande analyse van de veranderingen in de microstructuur van aluminiumlegeringen en de effecten van verschillende corrosiebeschermingsmethoden.

Een andere veelgebruikte legering in de luchtvaartindustrie is roestvrij staal, dat zijn corrosieweerstand dankt aan de toevoeging van chroom en nikkel. Echter, zelfs roestvrij staal kan gevoelig zijn voor corrosie onder specifieke omstandigheden, zoals wanneer het in contact komt met agressieve omgevingen, zoals zeewater of sterk zure oplossingen. Sharma et al. (2024) onderzochten de corrosie- en slijtage-eigenschappen van SS-304 roestvrijstalen coatings die zijn versterkt met titaniumdioxide en nickelverbindingen. Dit soort coatings kan de corrosieweerstand verbeteren, maar hun prestaties zijn sterk afhankelijk van de toegepaste technologieën en omgevingsfactoren.

Titanium en titaniumlegeringen, zoals Ti-6Al-4V, worden steeds vaker gebruikt in de luchtvaart vanwege hun uitstekende sterkte, lage dichtheid en uitzonderlijke weerstand tegen corrosie. Qin et al. (2024) onderzochten de corrosiegedragingen van laserpoederbedfusion geproduceerde Ti-6Al-4V onder verschillende mechanische belastingstoestanden. De resultaten gaven aan dat de mate van plastische vervorming vóór corrosie significante invloed had op de passiveringsgedragingen van het materiaal, wat belangrijk is voor toepassingen waarbij het materiaal onder dynamische belastingen staat.

Verder werd in het werk van Haque et al. (2024) het effect van magnesiumtoevoegingen op de mechanische en corrosie-eigenschappen van aluminiumlegeringen onderzocht. De toevoeging van magnesium kan de sterkte van de legering verbeteren, maar kan tegelijkertijd leiden tot een verhoogde gevoeligheid voor galvanische corrosie, vooral wanneer het in contact komt met andere metalen zoals staal of koper.

De bescherming tegen corrosie in de luchtvaart wordt verder versterkt door het gebruik van verschillende coatings en oppervlaktebehandelingen. Hydrofobe coatings, zoals sol-gel coatings, kunnen de erosie- en corrosieweerstand van aluminiumlegeringen aanzienlijk verbeteren. Hegde et al. (2023) toonden aan dat sol-gel coatings de weerstand tegen cavitatie-erosie en corrosie verbeterden, wat resulteerde in een langere levensduur van componenten die aan de lucht worden blootgesteld.

Het is belangrijk om de invloed van de omgevingsfactoren op de corrosie van materialen te begrijpen. Vliegtuigen worden vaak blootgesteld aan verschillende atmosferische omstandigheden, zoals wisselende temperaturen, hoge luchtvochtigheid en de aanwezigheid van agressieve chemicaliën, zoals zout. De interactie van deze omgevingsfactoren met de materialen kan leiden tot verschillende soorten corrosie, zoals pittingcorrosie, spanningscorrosie, en interkristallijne corrosie. Het juiste kiezen van materialen en beschermingssystemen is essentieel om de prestaties en veiligheid van vliegtuigen te waarborgen.

Naast de technologieën en behandelingen die momenteel beschikbaar zijn, moeten ingenieurs ook rekening houden met de opkomende trends in de materiaalkunde, zoals de toepassing van additive manufacturing (3D-printen) in de luchtvaartindustrie. Deze technologie stelt de productie van complexere geometrieën mogelijk, maar introduceert ook nieuwe uitdagingen met betrekking tot de corrosieweerstand van de geproduceerde onderdelen. Het is van cruciaal belang dat verder onderzoek naar de invloed van 3D-printtechnieken op de corrosie-eigenschappen van materialen wordt uitgevoerd, zodat ingenieurs beter voorbereid zijn op de toekomstige vereisten in de luchtvaart.

Tot slot is het essentieel dat de luchtvaartindustrie zich niet alleen richt op de ontwikkeling van nieuwe materialen en technologieën, maar ook op het implementeren van robuuste onderhoudsstrategieën die de corrosie in bestaande luchtvaartsystemen kunnen beheersen. Dit vereist een holistische benadering waarbij zowel de materialen als de omgevingsomstandigheden in overweging worden genomen. Het is een continu proces van monitoring, evaluatie en aanpassing van de strategieën om de veiligheid en levensduur van luchtvaartsystemen te garanderen.

Hoe ontwerp je robuuste en efficiënte event consumers en event processors in event-gedreven architecturen?
Hoe kan de toepassing van twee-fotonen 3D-printen bijdragen aan de vooruitgang in nanofabricage?
Hoe Kleuren van Ruis de Dynamiek van Predatoren-Prooi Ecosystemen Beïnvloeden