Ржавчина, коррозия, окисление
Коррозия может вызвать серьезные проблемы, когда разрушает стальные мосты или другие конструкции. Ежегодно миллиарды долларов тратятся на предотвращение коррозии и другие проблемы,-связанные с коррозией.
Коррозия – это химическая реакция, происходящая между двумя веществами, по крайней мере одно из которых является металлом, при которой происходит обмен электронами. Ржавчина — это то же самое, что коррозия, но только когда эта реакция возникает на стали, она называется ржавчиной. Это преобразование обычно включает реакцию с кислородом, в которой чистый металл превращается в более химически стабильный оксид металла.
Термин «окисление» используется часто и подразумевает, что оно всегда реагирует с кислородом. Однако это не всегда так, и термин «окисление» теперь используется для обозначения всех химических реакций, связанных с обменом электронами.
Например, это часто происходит в батареях или аккумуляторах и называется реакцией восстановительного окисления.
Что такое атмосферостойкая сталь?
С тех пор, как человек начал обрабатывать железо, свою роль сыграла коррозия и эффективная защита от коррозии. Помимо прочего, он наносится таким образом, что оксидный слой становится настолько плотным, что больше не пропускает кислород к нижележащему материалу, что останавливает процесс окисления. Хорошим примером этого является устойчивая к ржавчине сталь, в которой хром реагирует с кислородом с образованием оксидов хрома, которые образуют на поверхности кислород-непроницаемый слой. Недостатком является то, что сочетание хрома и широко используемого никеля в нержавеющей стали приводит к высоким ценам на материалы.
Уже в 1932 году изобретатель Байрамджи Д. Саклатвалла разработал стальной вариант, обеспечивающий кислородонепроницаемую-поверхность. Этот вариант получил дальнейшее развитие в United Steel Corporation и получил название COR-TEN Steel. Это аббревиатура от «КОРРОЗИОННО-стойкий» и «ТЕНСИЛЬНЫЙ ПРОЧНОСТЬ». Атмосферостойкая-сталь – это низколегированная-сталь, состоящая из железа с добавлением небольших количеств меди, фосфора, кремния, никеля и хрома. Предел прочности (предел текучести) материала составляет примерно 355 МПа (Н/мм²). Таким образом, Corten — это торговая марка стали Weathering, которую поставляет только US Steel Corporation.
Атмосферостойкая сталь ржавеет, как обычная конструкционная сталь. Однако он образует очень плотный оксидный слой, препятствующий проникновению кислорода.
Использование атмосферостойкой стали
Атмосферостойкая сталь широко используется в художественных произведениях, отсюда и ее прозвище «художественная сталь». Он также используется в архитектурных конструкциях, таких как транспортные контейнеры, мосты и дымоходы. В последние годы его применение в качестве кровельного или облицовочного материала в строительной отрасли расширилось. Устойчивая к атмосферным воздействиям сталь также часто рассматривается как звуковой барьер на автомагистралях. Кроме того, этот материал обычно встречается в различных садовых изделиях, таких как клумбы, цветочные горшки, заборы, решетчатые полы или садовые ворота. Ямы для костра и садовые камины также часто изготавливаются из атмосферостойкой стали. Высокие температуры приводят к более быстрому окислению атмосферостойкой стали и более быстрому образованию слоя ржавчины. Благодаря устойчивости к ржавчине эти предметы обычно могут прослужить долгое время.
Вопросы, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве
Хотя атмосферостойкая сталь-непроницаема для кислорода, она все равно подвержена износу. Это могут быть кислотные дожди, град или абразивное воздействие песка. Износ обнажает основной материал, возобновляя процесс окисления. Поэтому атмосферостойкая сталь может проржаветь после определенного периода использования. Среда с высоким-солевым содержанием (например, прибрежные районы или места, где соль используется зимой) также может привести к разрушению поверхностного оксидного слоя.
Устойчивая к атмосферным воздействиям сталь требует чередования влажных и сухих условий для образования хорошего защитного покрытия. Если сталь хранить во влажной среде в течение длительного времени, она со временем проржавеет. Поэтому при проектировании и строительстве крайне важно следить за тем, чтобы никакие зазоры не позволяли скапливаться воде. Влажные листья, оставленные на материале, также могут стать причиной проблем.
Сварка атмосферостойкой стали требует использования добавок того же состава, что и сама сталь. Это означает, что прочность присадочного металла не будет превышать прочность основного материала. Это существенно отличается от добавок, используемых при сварке конструкционных сталей. Кроме того, сварной шов должен быть гладким, чтобы вода не просачивалась в полости и зазоры.
Крепежные детали, такие как винты или болты, должны быть изготовлены из атмосферостойкой стали, но этот материал часто трудно достать. Другой вариант — использовать крепеж из -стойкой к ржавчине стали, но это увеличивает затраты на обработку.
В процессе ржавления дождевая вода может оставить следы ржавчины на основном материале. Этот процесс ржавления может занять несколько месяцев.
