Bájný ostrov Kalymnos
Určitě jsem vám tu chyběl, ale prostě i já musím relaxovat. A jak jinak než lezením po skalách. A tak jsem si odskočil na týdenní pobyt v horolezeckém ráji jménem Kalymnos. Za týden jsme vylezli 27 cest, nastoupali více jak 600 m, snědli 6 vepřových steaků k večeři a vypili pár piv. Skvělá výprava na oslavu mých 75 let. A můj parťák, tomu bylo 77.
Obr. č. 1 – Moje maličkost
Obr. č. 2 – Hospoda Kaptain Kostas v Emporii
Jenže ani tady jsem se nezbavil své profese. Je to měsíc, co se zde zabil kamarád, turnovský horolezec, který už na Kalymnosu pobýval natrvalo. A důvod? Upadly s ním 3 šrouby na štandu cesty, když slaňoval. 2 přímo na jistícím bodě a další nýt vytrhnul, když padal dolů (Obr. č. 3)
Obr. č. 3 – Ilustrativní obrázek způsobu jištění na Kalymnos
Pravděpodobnost, že se to stane je téměř nulová. A přeci…. A protože jsme se v hospodě u Kapitána Kostase potkali s naším starým kamarádem Joskou Nežerkou, dostalo se na řeč i o tomto problému. Joska se rovněž natrvalo už na Kalymnosu usadil, byl součástí nejen řecké, ale i té české komunity, a docela ho to vzalo. Byli sousedé. A tak mi řekl – hele ty jsi napsal ten článek o těch kruzích od Běliny, nechceš napsat něco i tomto problému?
Obr. č. 4 – Joska Nežerka na Nanga Parbat, kam vylezl spolu s Joskou Rakoncajem
Obr. č. 5 – Jurassic Park s cestou č. 10, St. Savvas, 7b+,
Obr. č. 6 – https://www.8a.nu/news/kalymnos-safety-first-3u15k
Nýty jsou z oceli 316L, od firmy Peztl, a vypadaly asi takto (Obr. č. 6). Jak je vidět z lomové plochy, trhlina se vyvinula během času tak, že na dolomení zbývaly pouze milimetry. To se mu stalo osudným. Jak je to ale možné, když nýty jsou od renomované firmy Peztl a jsou z certifikované oceli AISI 316 L?
Inu platí pravidlo, že i nerez rezaví. Problém je ale komplexnější, a je potřeba se věnovat koroznímu mechanismu za podmínek, kdy sice na začátku máme ideální materiál, po letech už tomu ale tak být nemusí. Velmi dobře je to ale popsáno s ohledem na jiný případ v článcích, jejichž autorem je Dave Reeve, technický poradce UIAA. (Cabo da Roca je mys v Portugalsku). Našel jsem ho na FB, ale s omezeným přístupem. Podle webu, David Reeve je významný odborník na bezpečnost lezeckých kotev a analýzu koroze. To, co píše, má smysl a smekám před jeho detailností.
Obr. č. 7 – Hromada poškozených šroubů z Cabo da Roca
https://cragchemistry.com/2020/07/04/corrosion-at-cabo-da-roca-1/
https://cragchemistry.com/2020/07/16/corrosion-at-cabo-da-roca-2-a/
https://cragchemistry.com/2021/06/07/corrosion-at-cabo-da-roca-3/
https://cragchemistry.com/2021/08/21/corrosion-at-cabo-da-roca-4/
Jak ve skutečnosti nýt vypadá je vidět z obrázku č. 8. Aby se vyloučil jakýkoli korozní potenciál, všechny díly nýtu musí být ze stejné oceli. Musí tedy mít galvanickou kompatibilitu. To je základní předpoklad. Galvanická kompatibilita určuje schopnost různých kovů odolat korozi, pokud jsou v přímém kontaktu s elektrolytem jako je vlhkost, voda. Při nevhodné kombinaci (např. AISI 316L, uhlíková ocel) vzniká galvanický článek, kde méně ušlechtilý kov rychleji koroduje. Klíčem je tedy volit materiály s blízkým elektrochemickým potenciálem nebo použít izolaci mezi nimi, což v našem případě nejde.
Obr. č. 8 – Nákres s vizí důvodu poškození šroubů v Cabo da Roca od David Reeve
V našem případě budeme tedy vycházet z toho, že všechny díly nýtu byly z totožné oceli AISI 316L. Jedná se nerezovou austenitickou ocel, která má minimální množství uhlíku. Převažujícími prvky jsou chrom, molybden a nikl.
Jedná se sice o nerezovou ocel, ta ale má omezenou odolnost proti chloridům v dlouhodobém cyklu. V přímořském prostředí může dojít k lokální depasivaci (odstranění pasivační vrstvy oxidu chromu) a následném jevu SCC (Stress Corrosion Cracking). To je jedna možnost.
Druhá, studovaná právě David Reeve, je známá jako sulfidově řízené poškození SSCC (Sulfide Stress Corrosion Cracking).
V tom prvním případě potřebujeme chloridy, tahové napětí a teplotní cykly v kombinaci s vlhkostí, vedoucí k mikrotrhlinám bez plastické deformace. Současně lze vzít v úvahu i únavové zatěžování, např. od slaňování. Primárně ale stačí, když matici na šroubu dotáhneme příliš velkým kroutícím momentem, nebo u expanzivního nýtu, když šroub v zadním kuželu přetáhneme.
V druhém případě potřebujeme sulfidy a napětí. Na tomto typu poškození staví David Reeve. Vyloučit ho zcela nelze, ale je zde problém v tom, že potřebujeme H2S. Existuje teorie o tzv. SRB (Sulfate-Reducing Bacteria). Tato bakterie je schopna redukovat sulfáty (SO₄²⁻) na sulfidy (S²⁻, H₂S). Tyto bakterie se ale vyskytují v anaerobní prostředí (bez kyslíku), v prostředí se stálou vlhkostí, s organickým uhlíkem jako donorem elektronů, při teplotě 20–40 °C, a v uzavřeném prostor (bahno, sediment, potrubí, nádrže). Obvykle je lze najít v důlních vrtech, bahně, kanalizaci apod. Vzpomínáte na slavný film Ropáci?
Jenže tady máme suchý vápenec, pokud nýt není lepený, pak i přístup vzduchu je zajištěn, organická hmota je téměř nulová. Vápenec (CaCO₃) může obsahovat malé inkluze CaSO₄ (sádrovec, anhydrit), ale jejich obsah bude stopového charakteru. Navíc sulfáty jsou velmi stabilní sloučeniny, a obvykle nejsou zdrojem redukovatelné síry pro bakterie, a nejsou tedy ani zdrojem H2S. Ocel AISI 316L je navíc korozně odolná proti H2S. Samozřejmě i mořská voda obsahuje sírany (~2,6 g/l SO₄²⁻), pro vlastní SSCC musí být ale splněny i biologické podmínky, tedy přirozený zdroj uhlíku pro bakterie. A ten tu není. To platí jak pro expanzní nýty, tak i pro lepené. Samotný tmel je epoxid / vinylester / polyester → nemá žádný biologicky dostupný uhlík. SRB tedy nemá z čeho žít 😊
Protože tedy mechanismus SSCC můžeme téměř s jistotou vyloučit, vrátíme se zpátky k SCC. Na obrázku je efekt SCC na maticích M64 z offshore větrných elektráren. Matice se rozpadly několik týdnů po instalaci. Tady ale máme nýty, které byly ve skále 24 let.
Praskání matic na obrázku se projevuje jako fyzikální separace materiálu v důsledku vodíkové křehkosti. Nikoli tedy anodickým nebo elektrochemickým rozpouštěním kovů. Výchozím bodem je (lokální) korozní útok. Výrazná tvorba červené rzi není nutná – často stačí minimální elektrochemická aktivita, například při zvýšené vlhkosti. Korozní složka působí především jako zdroj tvorby atomárního vodíku H+, a ten se pak difuzně dostává do oceli. Přednostně v oblastech s maximálním tahovým napětím, jako jsou zářezy, drážky nebo defekty. Tedy v našem případě závit šroubu nýtu je nejvíce ohroženou oblastí sestavy.
Z analýzy David Reeve je ale vidět ještě jedna zajímavá skutečnost. Ta může být stejně významná jako SCC. Část nýtů nebo borháků je magnetická. To je vidět na tomto videu.
Opět jsou z nerezové oceli AISI 316 L, ta je ale plně austenitická a tedy nemagnetická. Jak je to tedy možné? Teoreticky, protože ocel má jen 0,030 % uhlíku, martenzit se tepelnými transformačními procesy nemůže tvořit. Předpokladem ale je, že je ocel správně legovaná, správně tepelně zpracována a bez deformací. Pokud ale začne být magnetická, znamená to, že část austenitu se transformovala na martenzit (α’-martenzit). To je tzv. deformační martenzit – vzniká mechanicky, nikoli tepelně, fázovou transformací.
Deformační martenzit se může vytvářet při tváření závitu nebo při ohýbání borháku, a pokud nenásleduje rekrystalizační žíhání, tento martenzit v oceli zůstává. Z videa je vidět, jak to jednoduchým způsobem zjistit. Může k tomu ale dojít i tehdy, pokud matici na šroubu příliš dotáhneme, až tak, že začne vznikat plastická deformace například na roztaženém kuželu. Možná ale i stačí, že do toho mlátíme kladivem. Zkusit si to může každý, aby si ověřil, kde je mez tohoto materiálu.
V každém případě, pokud tento mechanický martenzit vznikne, výrazně posílí SCC. Martenzit v austenitické nerezovce je velmi špatná zpráva:
- Zvyšuje tvrdost → zvyšuje křehkost, → trhlina se šíří snáze
- Snižuje korozní odolnost → pasivní vrstva je méně stabilní.
- Zvyšuje citlivost na SCC → martenzit + chloridy + tah = ideální podmínky pro křehké praskání.
Zvyšuje citlivost na vodíkovou křehkost (HE – Hydogen Embrittlement → i malé množství vodíku (z pittingu, z korozních stop) může způsobit křehký lom.
Obr. č. 10 – Expozice sírany v jednotlivých oblastech Kalymnos
David ve svých zprávách uvádí tento graf (Obr. č. 10) zatížení jednotlivých oblastí ostrova Kalymnos sírany, a tento graf i používá jako argument pro teorii SSCC. Domnívám se ale, že je to zavádějící. Stejně jako se šíří sírany od moře, šíří se i chloridy. Ty ale, na rozdíl od síranů, nepotřebují významné koncentrace. Sírany samy o sobě nerezovou ocel 316 neničí, sírany nejsou spouštěčem SCC a sírany nejsou problém bez SRB. Bakterie SRB ale nejsou aktivní na suchých, větraných, převislých stěnách, což je přesně Jurassic Park, kde se nehoda stala. Ten je převislý, nevystavený dešti, dobře větraný, bez trvalé vlhkosti, bez organické hmoty, bez anaerobních kapes. To je prostředí, kde SRB nemohou fungovat.
Naopak chloridová SCC + štěrbinová koroze + tahové napětí probíhá i tam, kde: není déšť, není voda, není viditelná koroze, není vysoké síranové zatížení. Stačí: chloridy z aerosolu, mikrovlhkost ve štěrbině mezi nýtem a skálou, trvalé napětí v expanzním nýtu, nestabilní austenit (martenzit), absence rekrystalizačního žíhání, pitting v závitu.
Protože k nýtům z roku 2002 není žádná historie, není nic známo o výchozí materiálové struktuře. To pro jakoukoliv analýzu je nesmírně důležité, protože konečný stav musíme porovnat se stavem výchozím. Pak teprve můžeme pochopit co se vlastně stalo. Tady bych chtěl upozornit ještě na jeden zdánlivě minoritní problém. U oceli AISI 316L se může vyskytovat tzv. δ‑ferit. Je to fáze, která je magnetická, a která se vyskytuje především ve svarech či odlitcích, nebo v případě, že nikl je na spodní hranici legování, anebo, pokud je provedeno nesprávným způsobem rozpouštěcí žíhání. A právě o těchto procesech nic nevíme.
Protože nýty a borháky jsou bezpečnostní prvky, měly by mít každý individuálně svůj „rodný list“. Ten by měl obsahovat ID, které dokáže identifikovat výrobní proces od vzniku oceli až po její dodání. Že to ení možné? Ale je, jen nikdo to ještě nedotáhnul do konce. V leteckém průmysl je to u kritických dílů již dávno zavedené. Pokud jste viděli plášť letadla a tisíce nýtů, které jej fixují na kostru, pak každý tento nýt musí mít svůj rodný list, kdy, kdo a jak ho vyrobil, a kdy, kdo a jak ho na trup nanýtoval. A to vše v digitální podobě. Nýty nebo borháky jsou proti tomu triviální problém.
V této souvislosti, a to nemíním zle vůči těm co jistící prostředky vyrábí, podle Občanského zákoníku platí odpovědnost výrobce za skryté vady po dobu 2 let. Pokud ale dojde k újmě na zdraví, podle směrnice EU 2024/2853 – Prekluzivní lhůta pro nárok na náhradu škody způsobené vadným výrobkem je 10 let od uvedení výrobku na trh. Pokud ale poškozený nemohl zahájit řízení do deseti let ode dnů uvedených v odstavci 1 z důvodu latence újmy na zdraví, pozbude nárok na náhradu škody podle této směrnice po uplynutí doby 25 let. To se mi zdá jako docela velká hrozba pro výrobce jistícího materiálu. A že výrobce může namítnout, že nevěděl, že nýty budou u moře? Na to je jednoduchá odpověď v OZ:
Řádné plnění
§1914
(1) Kdo plní za úplatu jinému, je zavázán plnit bez vad s vlastnostmi vymíněnými nebo obvyklými tak, aby bylo možné použít předmět plnění podle smlouvy, a je-li stranám znám, i podle účelu smlouvy.
Co z toho vyplývá? Protože za nýty i borháky musíme platit, platí výše uvedený paragraf.a výrobce musí plnit bez vad. A pokud daný jistící prostředek nemůže být instalován v Jurassic park, musí to být u výrobku výslovně uvedeno – např. nevhodné pro prostředí s mořskou vodou, pro prostředí s obsahem Cl, síranů atd. V opačném případě bude nucen nejen vrátit peníze za vadné zboží, ale především zaplatit újmu na zdraví. A to bude dosti velký balík peněz, měřený v milionech.
Celý problém je shrnut do této tabulky.
Obr. č. 11 – Porovnáni vlivů na SCC a SSCC
Co k tomu říci? Všechny šrouby odpadly najednou. Tedy byly ze stejné série, byly instalovány a přetrvávaly v cestě 24 let za stejných podmínek. Zdánlivě shoda okolností, ve skutečnosti ale logický výsledek. Jen to bohužel stálo život našeho kamaráda.
Na Kalymnosu nyní zavládla truchlivá nálada a snaha o přeboltování kritických oblastí. Ano, má to smysl. Ale jak dlouho to opět vydrží? Životnost nýtů z oceli 316 L lze v tomto prostředí odhadnout na 10 let. Těch cest je zde ale už téměř 5 000. Každá z nich má 10-15 nýtů včetně horních slaňovacích bodů. Jedná se tedy o výměnu odhadem 50 až 75 tisíc nýtů každých 10 let. To je strašná představa.
Jsou i jiné možnosti? Ano, jednou z nich je duplexní ocel Duplex 2205, ta se jeví jako lepší než AISI 316L, prokazatelně ale Petzl z tohoto materiálu bolty nevyrábí. Druhou možností je pak Titan Grade 2, komerčně čistý titan (cca 99,2 % Ti), který nabízí vynikající rovnováhu mezi pevností, tažností a korozní odolností. Vyznačuje se vysokou biokompatibilitou a odolností vůči mořské vodě i chemikáliím. Tento typ materiálu má prakticky neomezenou životnost.
Když ale nejlevnější bolt od firmy Peztl stojí 4 €, v tomto případě se budeme pohybovat v ceně kolem 10 až 30 € za kus
Obr. č. 12 – Fotka z minulého týdne, upozornění na web www.reboltkalymnos.org
Obr. č. 13, 14, 15, 16 – Další příklady SSC na nýtech
Co říci závěrem? Horolezci jsou zvláštní rasa. Adrenalin a riziko je součástí jejich života. Dobrý horolezec je ten, který žije. Není to ale známka jen sportovního výkonu, ale je to především známka štěstí. A tak jsem rád, že jsem to štěstí měl a že jsem se dožil tohoto věku. A všem na Kalymnosu velké díky za úsilí, které dne věnují tomu, aby to štěstí zůstala pro všechny, kdo do tohoto ráje si přijel něco vylézt.
A ještě poučení:
- Když si koupíte nýty, přečtěte si k nim návod. Třeba je tam něco, co byste dělat neměli.
- Pokud nýty instalujete, nikdy nepoužívejte násilí. Pokud ho použijete, pak urychlíte SCC
- Přímo v průvodci na Kalymnos se píše, že máte lézt s klíčem 17 a případně dotáhnout uvolněné matky. Pamatujte na to, že příliš velká dotahovací síla může paradoxně druhým ublížit
- Pokud nýt instalujete, ujistěte se, že uvnitř v díře není žádný biologický materiál (myš, váš prst apod.), může to být potenciální potrava pro SRB.
Váš
Jirka Stanislav
