Hrđa, korozija, oksidacija
Korozija može uzrokovati značajne probleme kada nagriza čelične mostove ili druge strukture. Milijarde dolara troše se godišnje na prevenciju korozije i druga-problema povezana s korozijom.
Korozija je kemijska reakcija koja se događa između dvije tvari, od kojih je barem jedna metal, u kojoj se izmjenjuju elektroni. Hrđa je isto što i korozija, ali samo kada se ova reakcija dogodi na čeliku naziva se hrđa. Ova transformacija obično uključuje reakciju s kisikom, u kojoj se čisti metal pretvara u kemijski stabilniji metalni oksid.
Izraz "oksidacija" često se koristi i podrazumijeva da uvijek reagira s kisikom. Međutim, to nije uvijek slučaj, a izraz "oksidacija" sada se koristi za označavanje svih kemijskih reakcija koje uključuju izmjenu elektrona.
Na primjer, to se često događa u baterijama ili akumulatorima i naziva se reakcija reduktivne oksidacije.
Što je otporni čelik?
Od kada čovjek obrađuje željezo, korozija i učinkovita zaštita od korozije igraju važnu ulogu. Između ostalog, nanosi se na način da oksidni sloj postane toliko gust da više ne propušta kisik do temeljnog materijala, čime se zaustavlja proces oksidacije. Dobar primjer za to je čelik otporan na hrđu, u kojem krom reagira s kisikom stvarajući kromove okside, koji površini daju sloj -nepropusni za kisik. Nedostatak je što kombinacija kroma i široko korištenog nikla u nehrđajućem čeliku dovodi do visokih cijena materijala.
Već 1932. izumitelj Byramji D. Saklatwalla razvio je čeličnu varijantu koja je proizvodila površinu nepropusnu-za kisik. Ovu je varijantu dalje razvio United Steel Corporation i nazvala ju je COR-TEN steel. Ovo je kratica za "otporan-na koroziju" i "čvrstoća na zatezanje". Čelik-otporan na vremenske uvjete je nisko{9}}legirani čelik koji se sastoji od željeza kojemu su dodane male količine bakra, fosfora, silicija, nikla i kroma. Vlačna čvrstoća (granica tečenja) materijala je približno 355 MPA (N/mm²). Corten je stoga robna marka za Weathering steel, koji isporučuje samo US Steel Corporation.
Čelik otporan na atmosferilije će hrđati poput običnog konstrukcijskog čelika. Međutim, formirat će vrlo gusti sloj oksida koji sprječava prodiranje kisika.
Upotreba čelika otpornog na vremenske prilike
Čelik otporan na vremenske uvjete naširoko se koristi u umjetničkim kreacijama, otuda i njegov nadimak "čelik umjetnika". Također se koristi u arhitektonskim strukturama kao što su brodski kontejneri, mostovi i dimnjaci. Posljednjih godina sve je veća njegova primjena kao krovnog ili obložnog materijala u građevinskoj industriji. Čelik otporan na atmosferilije također se često smatra zvučnom ogradom duž autocesta. Nadalje, ovaj se materijal obično nalazi u raznim vrtlarskim proizvodima, kao što su cvjetne gredice, žardinjere, ograde, letvičasti podovi ili vrtna vrata. Jame za vatru i vrtni kamini također su često izrađeni od čelika otpornog na vremenske prilike. Visoke temperature uzrokuju bržu oksidaciju čelika i stvaranje sloja hrđe. Zbog svoje otpornosti na hrđu, ovi predmeti obično mogu dugo trajati.
Pitanja koja treba razmotriti u projektiranju i izgradnji
Iako je čelik otporan na atmosferske utjecaje -nepropustan za kisik, ipak je osjetljiv na habanje. Kisela kiša, tuča ili abrazija pijeska mogu uzrokovati ovo. Trošenje izlaže temeljni materijal, ponovno pokrećući proces oksidacije. Zbog toga čelik koji je izložen atmosferilijama može zahrđati nakon određenog razdoblja uporabe. Visoko-slano okruženje (kao što su obalna područja ili mjesta gdje se sol koristi zimi) također može degradirati površinski oksidni sloj.
Čelik otporan na atmosferilije zahtijeva izmjenične mokre i suhe uvjete kako bi se stvorio dobar zaštitni premaz. Ako se čelik dulje vrijeme drži u vlažnom okruženju, na kraju će zahrđati. Stoga je tijekom projektiranja i izgradnje bitno osigurati da nema praznina koje dopuštaju nakupljanje vode. Vlažno lišće koje ostane na materijalu također može uzrokovati probleme.
Zavarivanje čelika otpornog na vremenske utjecaje zahtijeva upotrebu aditiva istog sastava kao i sam čelik. To znači da čvrstoća dodatnog materijala neće premašiti čvrstoću osnovnog materijala. Ovo se značajno razlikuje od aditiva koji se koriste u zavarivanju konstrukcijskog čelika. Nadalje, zavar mora biti gladak kako bi se spriječilo prodiranje vode u šupljine ili praznine.
Spojni elementi kao što su vijci ili vijci trebaju biti izrađeni od čelika otpornog na atmosferilije, ali taj je materijal često teško nabaviti. Druga je mogućnost korištenje pričvrsnih elemenata od čelika-otpornog na hrđu, ali to povećava troškove obrade.
Tijekom procesa hrđanja, otjecanje kišnice može ostaviti tragove hrđe na materijalu ispod. Ovaj proces hrđanja može trajati nekoliko mjeseci.
