Ръжда, корозия, окисляване
Корозията може да причини значителни проблеми, когато разяжда стоманени мостове или други конструкции. Милиарди долари се изразходват годишно за предотвратяване на корозия и други проблеми,-свързани с корозия.
Корозията е химическа реакция, протичаща между две вещества, поне едното от които е метал, при което се обменят електрони. Ръждата е същата като корозията, но само когато тази реакция настъпи върху стоманата, тя се нарича ръжда. Тази трансформация обикновено включва реакция с кислород, при която чист метал се превръща в по-химически стабилен метален оксид.
Терминът "окисляване" се използва често и предполага, че винаги реагира с кислорода. Това обаче не винаги е така и терминът "окисляване" сега се използва за обозначаване на всички химични реакции, включващи обмен на електрони.
Например, това често се случва в батерии или акумулатори и се нарича редуктивна окислителна реакция.
Какво е атмосферна стомана?
Откакто човекът обработва желязо, корозията и ефективната защита от корозия играят роля. Освен всичко друго, той се нанася по такъв начин, че оксидният слой става толкова плътен, че вече не позволява на кислорода да преминава през основния материал, което спира процеса на окисление. Добър пример за това е устойчивата на ръжда стомана, в която хромът реагира с кислорода, за да образува хромни оксиди, които осигуряват на повърхността -непроницаем за кислород слой. Недостатъкът е, че комбинацията от хром и широко използвания никел в неръждаемата стомана води до високи цени на материала.
Още през 1932 г. изобретателят Byramji D. Saklatwalla разработи стоманен вариант, който произвежда-непроницаема за кислород повърхност. Този вариант е доразработен от United Steel Corporation и е наречен COR-TEN стомана. Това е съкращение за „Устойчив-на корозия“ и „Якост на опън“. Устойчивата-на атмосферни влияния стомана е ниско{9}}легирана стомана, състояща се от желязо, към което са добавени малки количества мед, фосфор, силиций, никел и хром. Якостта на опън (граница на провлачване) на материала е приблизително 355MPA (N/mm²). Следователно Corten е търговска марка за Weathering стомана, която се доставя само от US Steel Corporation.
Изветрената стомана ще ръждясва като обикновената структурна стомана. Въпреки това, той ще образува много плътен оксиден слой, който предотвратява проникването на кислород.
Използване на устойчива на атмосферни влияния стомана
Изветрящата стомана се използва широко в художествени творения, откъдето идва и прякорът й „стомана на художника“. Използва се и в архитектурни структури като транспортни контейнери, мостове и комини. През последните години се увеличи приложението му като покривен или облицовъчен материал в строителната индустрия. Стоманата, устойчива на атмосферни влияния, също често се разглежда като звукова бариера покрай магистралите. Освен това, този материал обикновено се среща в различни продукти за градинарство, като цветни лехи, саксии, огради, решетъчни подове или градински порти. Огнища и градински камини също често са изработени от атмосферна стомана. Високите температури карат стоманата да се окислява по-бързо и да образува слой ръжда по-бързо. Поради своята устойчивост на ръжда, тези елементи обикновено могат да издържат дълго време.
Въпроси, които трябва да се вземат предвид при проектирането и строителството
Въпреки че устойчивата на атмосферни влияния стомана е-непропусклива за кислород, тя все още е податлива на износване. Киселинният дъжд, градушката или пясъкът могат да причинят това. Износването излага основния материал, като рестартира процеса на окисление. Поради това атмосферната стомана може да ръждясва след период на употреба. Среда с високо-соленост (като крайбрежни райони или места, където се използва сол през зимата) също може да разруши повърхностния оксиден слой.
Стоманата, устойчива на атмосферни влияния, изисква редуване на мокри и сухи условия, за да се образува добро защитно покритие. Ако стоманата се държи във влажна среда за продължителни периоди, тя в крайна сметка ще ръждясва. Следователно, по време на проектирането и строителството е важно да се гарантира, че няма пропуски, позволяващи натрупване на вода. Влажните листа, останали върху материала, също могат да причинят проблеми.
Заваряването на устойчива на атмосферни влияния стомана изисква използването на добавки със същия състав като самата стомана. Това означава, че здравината на добавъчния метал няма да надвишава тази на основния материал. Това е значително различно от добавките, използвани при заваряване на конструкционна стомана. Освен това заваръчният шев трябва да е гладък, за да се предотврати проникването на вода в кухини или пролуки.
Крепежни елементи, като винтове или болтове, трябва да бъдат изработени от устойчива на атмосферни влияния стомана, но този материал често е труден за получаване. Друга възможност е да използвате крепежни елементи от устойчива-на ръжда стомана, но това увеличава разходите за обработка.
По време на процеса на ръждясване дъждовната вода може да остави следи от ръжда върху основния материал. Този процес на ръждясване може да отнеме няколко месеца.
