Hrdza, korózia, oxidácia
Korózia môže spôsobiť značné problémy, keď eroduje oceľové mosty alebo iné konštrukcie. Miliardy dolárov sa ročne vynakladajú na prevenciu korózie a ďalšie problémy súvisiace s koróziou-.
Korózia je chemická reakcia, ktorá prebieha medzi dvoma látkami, z ktorých aspoň jedna je kov, pri ktorej dochádza k výmene elektrónov. Hrdza je to isté ako korózia, ale len keď k tejto reakcii dôjde na oceli, nazýva sa hrdza. Táto transformácia zvyčajne zahŕňa reakciu s kyslíkom, pri ktorej sa čistý kov premení na chemicky stabilnejší oxid kovu.
Termín "oxidácia" sa často používa a znamená, že vždy reaguje s kyslíkom. Nie je to však vždy tak a termín „oxidácia“ sa dnes používa na označenie všetkých chemických reakcií, pri ktorých dochádza k výmene elektrónov.
Napríklad sa to často vyskytuje v batériách alebo akumulátoroch a nazýva sa to redukčná oxidačná reakcia.
Čo je poveternostná oceľ?
Odkedy človek spracováva železo, zohráva svoju úlohu korózia a účinná protikorózna ochrana. Okrem iného sa nanáša tak, že vrstva oxidu sa tak zhustne, že už neprepúšťa kyslík k podkladovému materiálu, čím sa proces oxidácie zastaví. Dobrým príkladom je nehrdzavejúca oceľ, v ktorej chróm reaguje s kyslíkom za vzniku oxidov chrómu, ktoré poskytujú povrchu kyslík-tesnú vrstvu. Nevýhodou je, že kombinácia chrómu a široko používaného niklu v nerezovej oceli vedie k vysokým cenám materiálu.
Už v roku 1932 vynálezca Byramji D. Saklatwalla vyvinul oceľový variant, ktorý vytváral kyslík-tesný povrch. Tento variant bol ďalej vyvinutý spoločnosťou United Steel Corporation a nazvaný COR-TEN steel. Toto je skratka pre "CORrosion-proof" a "TENsile sila". Oceľ-odolná voči poveternostným vplyvom je nízkolegovaná-oceľ pozostávajúca zo železa, do ktorého boli pridané malé množstvá medi, fosforu, kremíka, niklu a chrómu. Pevnosť v ťahu (medza klzu) materiálu je približne 355 MPA (N/mm²). Corten je teda obchodná značka pre oceľ Weathering, ktorú dodáva iba US Steel Corporation.
Oceľ odolná voči poveternostným vplyvom zhrdzavie ako bežná konštrukčná oceľ. Vytvorí však veľmi hustú oxidovú vrstvu, ktorá zabraňuje prenikaniu kyslíka.
Použitie poveternostnej ocele
Poveternostná oceľ je široko používaná v umeleckých výtvoroch, preto jej prezývka „umelecká oceľ“. Používa sa tiež v architektonických štruktúrach, ako sú prepravné kontajnery, mosty a komíny. V posledných rokoch sa jeho uplatnenie ako strešného alebo obkladového materiálu v stavebníctve zvyšuje. Oceľ odolná voči poveternostným vplyvom je tiež často vnímaná ako zvuková bariéra pozdĺž diaľnic. Okrem toho sa tento materiál bežne vyskytuje v rôznych záhradníckych produktoch, ako sú kvetinové záhony, kvetináče, ploty, lamelové podlahy alebo záhradné brány. Ohniská a záhradné krby sa tiež často vyrábajú z poveternostnej ocele. Vysoké teploty spôsobujú, že zvetraná oceľ rýchlejšie oxiduje a rýchlejšie vytvára vrstvu hrdze. Vďaka svojej odolnosti voči hrdzi môžu tieto položky zvyčajne trvať dlho.
Otázky, ktoré je potrebné zvážiť pri navrhovaní a konštrukcii
Aj keď oceľ odolná voči poveternostným vplyvom je-nepriepustná pre kyslík, stále je náchylná na opotrebovanie. To všetko môže spôsobiť kyslý dážď, krupobitie alebo piesková abrázia. Opotrebenie odhaľuje podkladový materiál a reštartuje oxidačný proces. Oceľ vystavená poveternostným vplyvom preto môže po určitom čase používania prehrdzavieť. Prostredia s vysokým-solením (ako sú pobrežné oblasti alebo miesta, kde sa soľ používa v zime) môžu tiež zhoršiť povrchovú oxidovú vrstvu.
Oceľ vystavená poveternostným vplyvom vyžaduje striedanie mokrých a suchých podmienok na vytvorenie dobrého ochranného náteru. Ak je oceľ dlhší čas uchovávaná vo vlhkom prostredí, nakoniec prehrdzavie. Preto je počas projektovania a výstavby nevyhnutné zabezpečiť, aby žiadne medzery neumožňovali hromadenie vody. Problémy môže spôsobiť aj vlhké lístie ponechané na materiáli.
Zváranie ocele odolnej voči poveternostným vplyvom vyžaduje použitie prísad s rovnakým zložením ako samotná oceľ. To znamená, že pevnosť prídavného kovu neprekročí pevnosť základného materiálu. To sa výrazne líši od prísad používaných pri zváraní konštrukčnej ocele. Ďalej musí byť zvar hladký, aby sa zabránilo presakovaniu vody do dutín alebo medzier.
Spojovacie prvky, ako sú skrutky alebo čapy, by mali byť vyrobené z ocele odolnej voči poveternostným vplyvom, ale tento materiál je často ťažké získať. Ďalšou možnosťou je použiť spojovacie prvky vyrobené z nehrdzavejúcej-ocele, čo však zvyšuje náklady na spracovanie.
Počas procesu hrdzavenia môže dažďová voda zanechať stopy hrdze na podkladovom materiáli. Tento proces hrdzavenia môže trvať niekoľko mesiacov.
