เหล็กผุกร่อน – การใช้และการเตรียมในสภาวะที่ไม่เคลือบผิวและเคลือบ

เหล็กผุกร่อน – การใช้และการเตรียมในสภาวะที่ไม่เคลือบผิวและเคลือบ

เหล็กผุกร่อนเป็นโลหะผสมเหล็กประเภทหนึ่งที่มีลักษณะเฉพาะโดยการก่อตัวของชั้นที่ทนทานและต้านทานการกัดกร่อน-บนพื้นผิวของมันหลังจากการผุกร่อนนานหลายปี ทำให้ไม่จำเป็นต้องทาสีในสภาพแวดล้อมต่างๆ US Steel (USS) เป็นเจ้าของเครื่องหมายการค้าจดทะเบียน COR-TEN ซึ่งเป็นชื่อที่แสดงถึงคุณลักษณะสำคัญสองประการของเหล็กประเภทนี้: ความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงสูง

การผุกร่อนหมายถึงองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กเหล่านี้ ซึ่งทำให้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศได้ดีกว่าเหล็กชนิดอื่น เนื่องจากสภาพอากาศทำให้เหล็กสร้างชั้นสนิมป้องกันบนพื้นผิว ผลการยับยั้ง-ของชั้นป้องกันนี้ถูกกำหนดโดยการกระจายตัวและความเข้มข้นขององค์ประกอบโลหะผสมในองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก (ดังแสดงในรูปที่ 1) ชั้นป้องกันนี้เกิดขึ้นจากการผุกร่อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง เหล็กจำเป็นต้องขึ้นสนิมเพื่อสร้างชั้นป้องกันนี้

การใช้เหล็กผุกร่อนในการก่อสร้างทำให้เกิดความท้าทายหลายประการ อาจต้องใช้เทคนิคหรือวัสดุการเชื่อมแบบพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่ารอยเชื่อมจะทนต่อสภาพอากาศเช่นเดียวกับวัสดุอื่นๆ เหล็กที่ผุกร่อนนั้นไม่สามารถกันสนิมได้อย่างสมบูรณ์-; หากน้ำสะสมอยู่ภายในเหล็กหรือยังคงชื้นอยู่เป็นเวลานาน การกัดกร่อนจะเกิดขึ้นในบริเวณเหล่านี้เร็วขึ้น ทำให้ต้องมีมาตรการระบายน้ำหรือทำให้แห้ง เหล็กที่ผุกร่อนมีความไวสูงต่อสภาพอากาศกึ่งเขตร้อนชื้น ซึ่งชั้นออกไซด์ที่ใช้ป้องกันอาจไม่เสถียรและยังคงสึกกร่อนต่อไป เหล็กผุกร่อนยังทำงานได้ไม่ดีในพื้นที่ที่มีการสัมผัสกับคลอไรด์สูง การผุกร่อนของเหล็กที่ผุกร่อนตามปกติยังอาจทำให้เกิดสนิมบนพื้นผิวใกล้เคียงได้

อัตราที่เหล็กที่ผ่านการผุกร่อนบางชนิดจะก่อตัวเป็นชั้นสนิมที่ต้องการนั้นจะได้รับอิทธิพลอย่างมากจากมลภาวะในชั้นบรรยากาศ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการกัดกร่อน แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วกระบวนการเกิดสนิมนี้จะดำเนินไปได้ดีในเมืองใหญ่ แต่ในสภาพแวดล้อมในชนบทจะดำเนินได้ช้ากว่ามาก

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น เหล็กที่ผุกร่อนจะสร้างชั้นสนิมที่แข็งแกร่งและป้องกันได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม และยับยั้งการกัดกร่อนต่อไป จากข้อมูลของ SteelConstruction.info เหล็กผุกร่อนมีอัตราการกัดกร่อนต่ำมาก ดังนั้นสะพานที่สร้างด้วยเหล็กผุกร่อนที่ไม่ทาสีจึงสามารถมีอายุการออกแบบ 120- ปีโดยมีการบำรุงรักษาน้อยที่สุด ดังนั้น ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม สะพานเหล็กที่ได้รับการออกแบบอย่างดี-จึงเป็นโซลูชันที่คุ้มค่าและมีต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำมาก

ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและมีบรรยากาศ เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ-ทั้งหมดจะเกิดสนิม อัตราการเกิดสนิมขึ้นอยู่กับระดับของออกซิเจน ความชื้น และมลภาวะในบรรยากาศที่สัมผัสกับพื้นผิวโลหะ ในขณะที่กระบวนการเกิดสนิมดำเนินไป ชั้นของสนิมจะก่อตัวเป็นอุปสรรค ป้องกันการแทรกซึมของออกซิเจน ความชื้น และสิ่งปนเปื้อน จึงทำให้อัตราการเกิดสนิมช้าลง

ชั้นสนิมที่ก่อตัวบนพื้นผิวของเหล็กกล้าคาร์บอนรีดร้อน-ธรรมดานั้นมีรูพรุนและจะหลุดออกจากพื้นผิวในที่สุด และเริ่มต้นวงจรการกัดกร่อนอีกครั้ง อัตราการกัดกร่อนเปลี่ยนแปลงเป็นชุดของเส้นโค้งที่เพิ่มขึ้นเชิงเส้นโดยประมาณ ความชันซึ่งขึ้นอยู่กับการกัดกร่อนของสภาพแวดล้อม

กระบวนการเกิดสนิมของเหล็กผุกร่อนนั้นคล้ายคลึงกับเหล็กธรรมดา แต่องค์ประกอบโลหะผสมเฉพาะในเหล็กทำให้เกิดชั้นสนิมที่มั่นคงซึ่งเกาะติดกับโลหะฐานอย่างแน่นหนาและมีความพรุนน้อยกว่า ชั้นสนิมนี้ก่อตัวขึ้นภายใต้สภาวะเปียกและแห้งสลับกัน ก่อตัวเป็นเกราะป้องกันที่ป้องกันการแทรกซึมของออกซิเจน ความชื้น และสิ่งปนเปื้อนเพิ่มเติม ซึ่งช่วยลดการสูญเสียโลหะเพิ่มเติมได้อย่างมาก สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าชั้นสนิมจะต้องสามารถแห้งตัวได้ หากพื้นผิวยังคงชื้น เหล็กที่ผุกร่อนจะยังคงสึกกร่อนต่อไป ในทำนองเดียวกัน หากสภาพแวดล้อมมีการปนเปื้อนคลอไรด์อย่างรุนแรง (เช่น อาคารใกล้มหาสมุทรหรือพื้นที่ที่สัมผัสกับเกลือละลาย-และความชื้นที่คงอยู่) ชั้นสนิมจะไม่สามารถก่อตัวได้อย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม อัตราการกัดกร่อนของเหล็กที่ผุกร่อนจะต่ำกว่าเหล็กโครงสร้างทั่วไปมาก