Corrosion protection of elevator components
Ukkonen, Maria (2025)
2025
Materiaalitekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Materials Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2025-12-12
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-2025121211574
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-2025121211574
Tiivistelmä
Corrosion is an electrochemical or chemical reaction between a metal and its environment. It causes material degradation and can be a costly issue. Elevator components are subjected to corrosion not only during use, but also in transportation and storage processes. This affects the quality of the product as well as customer satisfaction, which is why sufficient corrosion protection is important.
There are plenty of different corrosion protection methods such as material selection and design, coatings, corrosion inhibitors and packaging. The most common methods used for el-evators are painting and electroplating. In addition, some components are put into VCI packag-ing for additional protection. The thickness of the coating is chosen based on the corrosivity category of the location where the elevator is going to be used. Corrosivity categories range from C1 to CX, where C1 is the least corrosive and CX is the highest corrosivity class.
The current dry film thickness has been set to at least 80 µm for both low carbon steel and cast-iron components based on C1-C2 corrosivity categories. According to ISO 12944-5, the DFT for C1 category can be chosen based on any higher corrosivity category. However, re-evaluation of the dry film thickness is necessary after discovering corrosion issues in ship-ments originating from Kunshan, China. The goal of this study is to determine, whether the current coating thickness is sufficient for corrosion protection. In addition, this study investi-gates what kinds of corrosion categories are present in the transport and storage processes and how VCI packaging (Zerust®) affects the corrosion rate of the components.
It was found that the corrosivity category of Kunshan is mostly C3 with a big proportion of C4. Therefore, the corrosion protection according to C2 category is not sufficient for these conditions. For category C3, the paint thickness should be 100 µm. The effectivity of the cur-rent corrosion protection methods was evaluated by condensation testing, in which the cast-iron and low carbon steel samples were put into a climate chamber. The steady-state conden-sation conditions were 55 °C with 95 % relative humidity. The duration of the testing was 720 hours. After the testing, samples were visually analysed based on the ISO 8501-1 rust grades A-D. Rust grade A equals to no visible rust, whereas D has pitting throughout the surface.
As a result of condensation testing, the 100-120 µm paint thickness of low carbon steel samples is sufficient for corrosion protection with no visible corrosion on the painted surfaces. Zinc electroplated steel samples were also unharmed after 720 hours of testing. Both belong into rust grade A. Cast iron samples had two different paint thicknesses, 40-80 µm and 80-120 µm. Testing revealed, that on average the Zerust® packaging lowered the rust grade by one grade. Without the packaging, cast iron samples of both thickness categories belonged to rust grade C with some visible pitting. With the packaging, the rust grade was B.
As a conclusion, the paint thickness of cast iron components should be raised to 100-140 µm when shipped from China. Zerust® packaging provides additional corrosion protection. Further testing is required before applying the change into practise, since the paint coating of the cast iron samples used in the condensation testing was porous. Korroosio on sähkökemiallinen tai kemiallinen reaktio metallin ja sen ympäristön välillä. Korroosio voi aiheuttaa mittavia kuluja materiaalin kulumisen takia. Hissin komponentit altistuvat korroosiolle sekä käytön, että kuljetuksen ja varastoinnin aikana. Korroosio voi vaikuttaa komponenttien laatuun ja asiakastyytyväisyyteen, minkä takia riittävä korroosiosuojaus on tärkeää.
Korroosiota voidaan estää mm. oikeanlaisella materiaalivalinnalla ja suunnittelulla, pinnoitteilla, korroosionestoaineilla ja pakkauksilla. Hissikomponenttien korroosionsuojaus tehdään tyypillisesti maalaamalla tai sähkösinkityksellä. Lisäksi osa komponenteista pakataan VCI-pakkauksiin. Pinnoitteiden paksuus valitaan korroosiokategorioiden mukaan sen lopullisen käyttökohteen mukaisesti. C1 on alin korroosiokategoria, kun taas CX on todella korkea korroosiokategoria.
Nykyinen maalipinnan paksuus jota käytetään sekä valurautaisiin että niukkahiilisiin hissikomponentteihin on vähintään 80 µm. Tämä paksuus perustuu C1 ja C2 korroosiokategorioille suunnattuihin suosituksiin ISO 12944-5 mukaisesti. C1 korroosiokategorialle sovelletaan sitä ylempien kategorioiden suosituksia. Korroosio-ongelmien ilmettyä Kiinasta lähtevissä toimituksissa suosituksia tulee tarkastella uudelleen. Tämän työn tarkoituksena on tarkastella, onko nykyinen maalipinnan paksuus riittävä komponenttien suojaukseen. Lisäksi kartoitetaan toimitus- ja säilytysvaiheen korroosioluokkia sekä VCI-pakkausten vaikutusta korroosionopeuteen.
Kiinasta lähtevät toimitukset, joissa korroosiota ilmeni, paikannettiin Kunshaniin. Kunshan on pääosin korroosiokategoriaa C3, mutta suuri osuus alueesta on myös C4 kategoriaa. Aiemmin C2 kategorian mukaan määritetty maalipinnan paksuus ei ole riittävä näihin olosuhteisiin, sillä C3 kategoriassa paksuuden suositellaan olevan 100 µm. Nykyisen maalipinnan paksuuden riittävyyden selvittämiseksi tehtiin 720 tunnin kondensaatiotesti, jossa valuraudasta ja niukkahiilisestä teräksestä valmistetut näytteet laitettiin olosuhdekaappiin. Kondensaatiotestauksen lämpötila oli 55 °C ja suhteellinen kosteus 95 %. Testin jälkeen näytteille tehtiin visuaalinen analyysi ISO 8501-1 ruosteluokittelun mukaisesti. Ruosteluokitus A tarkoittaa, ettei näytteessä ole havaittavissa ruostumista, kun taas luokassa D pinnassa on säännöllisiä jälkiä pistekorroosiosta.
Kondensaatiotestauksen tuloksena voidaan todeta, että 100-120 µm maalipinta riittää suojaamaan niukkahiilisestä teräksestä valmistettuja komponentteja. Myöskään sinkityssä teräslevyssä ei ollut merkkejä korroosiosta. Edellä mainitut näytteet kuuluivat ruosteluokkaan A. Testissä käytettiin kahta eri maalipaksuuden omaavaa valurautakomponenttia, joiden maalipaksuudet olivat 40-80 µm ja 80-120 µm. Testin perusteella Zerust® pakkaus alentaa ruosteluokitusta keskimäärin yhdellä luokalla; ilman pakkausta testatut näytteet olivat luokkaa C, kun taas pakkauksessa olleet näytteet olivat luokkaa B.
Työn lopputulemana Kiinasta lähtevien valurautakomponenttien maalipinnan paksuutta pitäisi nostaa 100-140 µm. Zerust® pakkaus antaa lisäsuojaa korroosiota vastaan. Lisätutkimusten tekeminen on tarpeen ennen kuin maalipinnan paksuus päivitetään, sillä kondensaatiotestauksessa käytettyjen valurautakomponenttien maalipinta oli huokoinen, mikä saattaa vaikuttaa tuloksiin.
There are plenty of different corrosion protection methods such as material selection and design, coatings, corrosion inhibitors and packaging. The most common methods used for el-evators are painting and electroplating. In addition, some components are put into VCI packag-ing for additional protection. The thickness of the coating is chosen based on the corrosivity category of the location where the elevator is going to be used. Corrosivity categories range from C1 to CX, where C1 is the least corrosive and CX is the highest corrosivity class.
The current dry film thickness has been set to at least 80 µm for both low carbon steel and cast-iron components based on C1-C2 corrosivity categories. According to ISO 12944-5, the DFT for C1 category can be chosen based on any higher corrosivity category. However, re-evaluation of the dry film thickness is necessary after discovering corrosion issues in ship-ments originating from Kunshan, China. The goal of this study is to determine, whether the current coating thickness is sufficient for corrosion protection. In addition, this study investi-gates what kinds of corrosion categories are present in the transport and storage processes and how VCI packaging (Zerust®) affects the corrosion rate of the components.
It was found that the corrosivity category of Kunshan is mostly C3 with a big proportion of C4. Therefore, the corrosion protection according to C2 category is not sufficient for these conditions. For category C3, the paint thickness should be 100 µm. The effectivity of the cur-rent corrosion protection methods was evaluated by condensation testing, in which the cast-iron and low carbon steel samples were put into a climate chamber. The steady-state conden-sation conditions were 55 °C with 95 % relative humidity. The duration of the testing was 720 hours. After the testing, samples were visually analysed based on the ISO 8501-1 rust grades A-D. Rust grade A equals to no visible rust, whereas D has pitting throughout the surface.
As a result of condensation testing, the 100-120 µm paint thickness of low carbon steel samples is sufficient for corrosion protection with no visible corrosion on the painted surfaces. Zinc electroplated steel samples were also unharmed after 720 hours of testing. Both belong into rust grade A. Cast iron samples had two different paint thicknesses, 40-80 µm and 80-120 µm. Testing revealed, that on average the Zerust® packaging lowered the rust grade by one grade. Without the packaging, cast iron samples of both thickness categories belonged to rust grade C with some visible pitting. With the packaging, the rust grade was B.
As a conclusion, the paint thickness of cast iron components should be raised to 100-140 µm when shipped from China. Zerust® packaging provides additional corrosion protection. Further testing is required before applying the change into practise, since the paint coating of the cast iron samples used in the condensation testing was porous.
Korroosiota voidaan estää mm. oikeanlaisella materiaalivalinnalla ja suunnittelulla, pinnoitteilla, korroosionestoaineilla ja pakkauksilla. Hissikomponenttien korroosionsuojaus tehdään tyypillisesti maalaamalla tai sähkösinkityksellä. Lisäksi osa komponenteista pakataan VCI-pakkauksiin. Pinnoitteiden paksuus valitaan korroosiokategorioiden mukaan sen lopullisen käyttökohteen mukaisesti. C1 on alin korroosiokategoria, kun taas CX on todella korkea korroosiokategoria.
Nykyinen maalipinnan paksuus jota käytetään sekä valurautaisiin että niukkahiilisiin hissikomponentteihin on vähintään 80 µm. Tämä paksuus perustuu C1 ja C2 korroosiokategorioille suunnattuihin suosituksiin ISO 12944-5 mukaisesti. C1 korroosiokategorialle sovelletaan sitä ylempien kategorioiden suosituksia. Korroosio-ongelmien ilmettyä Kiinasta lähtevissä toimituksissa suosituksia tulee tarkastella uudelleen. Tämän työn tarkoituksena on tarkastella, onko nykyinen maalipinnan paksuus riittävä komponenttien suojaukseen. Lisäksi kartoitetaan toimitus- ja säilytysvaiheen korroosioluokkia sekä VCI-pakkausten vaikutusta korroosionopeuteen.
Kiinasta lähtevät toimitukset, joissa korroosiota ilmeni, paikannettiin Kunshaniin. Kunshan on pääosin korroosiokategoriaa C3, mutta suuri osuus alueesta on myös C4 kategoriaa. Aiemmin C2 kategorian mukaan määritetty maalipinnan paksuus ei ole riittävä näihin olosuhteisiin, sillä C3 kategoriassa paksuuden suositellaan olevan 100 µm. Nykyisen maalipinnan paksuuden riittävyyden selvittämiseksi tehtiin 720 tunnin kondensaatiotesti, jossa valuraudasta ja niukkahiilisestä teräksestä valmistetut näytteet laitettiin olosuhdekaappiin. Kondensaatiotestauksen lämpötila oli 55 °C ja suhteellinen kosteus 95 %. Testin jälkeen näytteille tehtiin visuaalinen analyysi ISO 8501-1 ruosteluokittelun mukaisesti. Ruosteluokitus A tarkoittaa, ettei näytteessä ole havaittavissa ruostumista, kun taas luokassa D pinnassa on säännöllisiä jälkiä pistekorroosiosta.
Kondensaatiotestauksen tuloksena voidaan todeta, että 100-120 µm maalipinta riittää suojaamaan niukkahiilisestä teräksestä valmistettuja komponentteja. Myöskään sinkityssä teräslevyssä ei ollut merkkejä korroosiosta. Edellä mainitut näytteet kuuluivat ruosteluokkaan A. Testissä käytettiin kahta eri maalipaksuuden omaavaa valurautakomponenttia, joiden maalipaksuudet olivat 40-80 µm ja 80-120 µm. Testin perusteella Zerust® pakkaus alentaa ruosteluokitusta keskimäärin yhdellä luokalla; ilman pakkausta testatut näytteet olivat luokkaa C, kun taas pakkauksessa olleet näytteet olivat luokkaa B.
Työn lopputulemana Kiinasta lähtevien valurautakomponenttien maalipinnan paksuutta pitäisi nostaa 100-140 µm. Zerust® pakkaus antaa lisäsuojaa korroosiota vastaan. Lisätutkimusten tekeminen on tarpeen ennen kuin maalipinnan paksuus päivitetään, sillä kondensaatiotestauksessa käytettyjen valurautakomponenttien maalipinta oli huokoinen, mikä saattaa vaikuttaa tuloksiin.