1. Corten-Μια πλάκα υψηλής αντοχής στις καιρικές συνθήκες και αντοχής στη διάβρωση είναι η συντομογραφία της αντίστασης στις καιρικές συνθήκες, της αντοχής στη διάβρωση και του χάλυβα υψηλής αντοχής σε εφελκυσμό.
Μεταξύ όλων των μεταλλικών υλικών, ο χάλυβας είναι το πιο οικείο σε εμάς. Επειδή ο χάλυβας έχει υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και είναι εύκολο να λυγίσει, να κόψει, να τρυπήσει και να συγκολληθεί, χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορα κτίρια και βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Ωστόσο, ένα από τα προβλήματα που ενοχλεί περισσότερο τους ανθρώπους σχετικά με το χάλυβα είναι η «διάβρωση και η σκουριά». Ως εκ τούτου, ο τρόπος πρόληψης της διάβρωσης έχει γίνει ένα σημαντικό θέμα που μελετάται από ειδικούς. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για την πρόληψη της διάβρωσης. Σε γενικές γραμμές, μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους. Η πρώτη μέθοδος είναι η εφαρμογή ενός στρώματος ουσίας στην επιφάνεια του χάλυβα για να απομονωθεί η επαφή μεταξύ του χάλυβα και του περιβάλλοντος και να αποτραπεί η διάβρωση. Ο δεύτερος τύπος είναι η πιθανή αντιδιαβρωτική σκουριά. Ο τρίτος τύπος επικεντρώνεται στην αλλαγή του υλικού του χάλυβα για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα της αντίστασης στη διάβρωση. Ο χάλυβας COR-TEN που εισάγεται σε αυτό το άρθρο είναι ένα παράδειγμα της τρίτης μεθόδου κατά της σκουριάς.
Ο χάλυβας Corten-A χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε κτίρια το 1958 λόγω των αντιδιαβρωτικών ιδιοτήτων του. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε σε γέφυρες, τρένα, αυτοκίνητα, φορτηγά και βιομηχανικές εγκαταστάσεις και οι χρήσεις του έγιναν όλο και πιο διαδεδομένες. Όσον αφορά τις εφαρμογές γεφυρών, για παράδειγμα, στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία, η Χαλύβδινη Γέφυρα Arakawa που κατασκευάστηκε πρόσφατα στον κόλπο του Τόκιο της Ιαπωνίας, έχει μήκος 840 μέτρα και είναι εξ ολοκλήρου κατασκευασμένη από χάλυβα Corten-A.
2. Τύποι και χημική σύνθεση του Corten-A
Το Corten-A, ένα είδος χάλυβα που ξεπερνά τις καιρικές συνθήκες, κατασκευάζεται προσθέτοντας λίγο χαλκό, χρώμιο, φώσφορο και άλλα στοιχεία στον συνηθισμένο χάλυβα και υποβάλλεται σε ειδική επεξεργασία. Η αντοχή του στις καιρικές συνθήκες και στη διάβρωση είναι τρεις έως τρεις φορές υψηλότερη από αυτή του συνηθισμένου χάλυβα. Οκτώ φορές. Σύμφωνα με διαφορετικούς τύπους και χρήσεις, το Corten-A μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις τύπους: COR-TEN A, COR-TEN B, COR-TEN C, COR-TEN B-QT. Μεταξύ αυτών, η αντίσταση στις καιρικές συνθήκες και η αντοχή στη διάβρωση του COR-TEN A είναι πέντε έως οκτώ φορές καλύτερη από αυτή του συνηθισμένου χάλυβα, ενώ η αντίσταση στις καιρικές συνθήκες και η αντοχή στη διάβρωση του COR-TEN B είναι τέσσερις φορές καλύτερη από αυτή του κοινού χάλυβα.
3. Αρχή κατά της διάβρωσης
Η εξαιρετική αντοχή στην ατμοσφαιρική διάβρωση οφείλεται στο σχηματισμό ενός πυκνού στρώματος σκουριάς στην επιφάνεια του χάλυβα, το οποίο απομονώνει τη μήτρα του χάλυβα από τον αέρα και εμποδίζει αποτελεσματικά τη συνεχή ανάπτυξη της σκουριάς. Τα ειδικά στοιχεία που περιέχονται στο COR-TEN σχηματίζουν ένα φιλμ οξειδίου μετά την επαφή με την ατμόσφαιρα. Αυτό το ισχυρό φιλμ απομονώνει το COR-TEN από τον έξω κόσμο και δεν επηρεάζεται πλέον από το κλίμα, επιτυγχάνοντας τον σκοπό της αντοχής στις καιρικές συνθήκες και αντοχής στη διάβρωση. Όταν το Corten-A ή ο συνηθισμένος χάλυβας εκτεθεί στην ατμόσφαιρα και έρθει σε επαφή με την υγρασία και το οξυγόνο, θα συμβούν οι ακόλουθες χημικές αντιδράσεις:
Fe+0.502+H2O→Fe(OH)2
2Fe(OH)2+0.502+H2O→2Fe(OH)3
Υπάρχει ένα ισχυρό φιλμ στο εξωτερικό του υλικού χάλυβα Corten-A, το οποίο εμποδίζει την υγρασία, το οξυγόνο και τις χημικές αντιδράσεις με το υλικό χάλυβα. Όσο για το γιατί το Corten-A περιέχει μικρή ποσότητα χαλκού, χρωμίου, φωσφόρου κ.λπ., μπορεί να σχηματίσει ένα προστατευτικό φιλμ. Μέχρι στιγμής, η κριτική επιτροπή είναι ακόμα εκτός, αλλά μπορούμε να αντλήσουμε κάποια έμπνευση από τα ακόλουθα σημεία:
(1) Δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου FeOOH (ο πειραματικός τύπος του Fe2O3.H2O) στο βασικό στρώμα του Corten-A και σχηματίζεται ένα στερεό φιλμ οξειδίου μεταξύ του στρώματος FeOOH και πολλών στρωμάτων βάσης. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει με τα συνηθισμένα υλικά χάλυβα. Το FeOOH δημιουργείται ακόμη και απευθείας στο βασικό στρώμα, προκαλώντας έτσι ρωγμές και επακόλουθο ξεφλούδισμα.
(2) Το φιλμ οξειδίου μεταξύ του στρώματος FeOOH και του στρώματος βάσης είναι ραδιογραφικά άμορφο. (3) Ο χαλκός, το χρώμιο και ο φώσφορος συγκεντρώνονται στο άμορφο στρώμα, ενώ το θείο κατανέμεται ομοιόμορφα σε αυτό το φιλμ οξειδίου με τη μορφή θειικών ριζών. Η σύγκριση του ρυθμού διάβρωσης του υλικού χάλυβα Corten-A και του γενικού υλικού χάλυβα μπορεί να εκφραστεί με δύο δοκιμές έκθεσης. Το πρώτο πείραμα έγινε στο Kenney, New Jersey, ΗΠΑ και το δεύτερο πείραμα έγινε στο Hyogo Prefecture της Ιαπωνίας (και οι δύο πειραματικές τοποθεσίες είναι βιομηχανικές περιοχές). Η διάβρωση Corten-A (corten steel) σταμάτησε μετά από τρία έως τέσσερα χρόνια δοκιμών, ενώ άλλα πειραματικά υλικά χάλυβα συνέχισαν να διαβρώνονται. Ο σχηματισμός μεμβράνης οξειδίου σχετίζεται με κλιματικούς παράγοντες. Σε γενικές γραμμές, οι κλιματικοί παράγοντες περιλαμβάνουν: θερμοκρασία, χρόνο ηλιοφάνειας, υγρασία, βροχόπτωση, ταχύτητα ανέμου, περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα και αλάτι στην ατμόσφαιρα κ.λπ. Συνήθως αυτοί οι παράγοντες είναι ευθέως ανάλογοι με το ρυθμό διάβρωσης. Σύμφωνα με πειράματα που έγιναν στο ακρωτήριο Ashizuri, στο Σικόκου της Ιαπωνίας, η θερμοκρασία, η υγρασία και η αλατότητα είναι όλα υψηλά. Ο ρυθμός διάβρωσης του γενικού χάλυβα φτάνει τα 0,75 mm ετησίως, ενώ ο ρυθμός διάβρωσης του Corten-A είναι 0,75 mm ετησίως. Μόνο 0.25 χλστ. Το πείραμα διήρκεσε οκτώ χρόνια, αλλά μετά από πέντε χρόνια, ο ρυθμός διάβρωσης του Corten-A μειώθηκε σημαντικά, ενώ ο συνηθισμένος χάλυβας συνέχισε να διαβρώνεται. Γενική εκτίμηση. Στην Ιαπωνία, χρειάζονται περίπου πέντε έως οκτώ χρόνια για να σχηματιστεί ένα σταθερό φιλμ οξειδίου, ενώ στην Ταϊβάν χρειάζονται περίπου οκτώ χρόνια.
επομένως. Λόγω των διαφορών στην περιοχή, το περιβάλλον και τους κλιματικούς παράγοντες, ο χρόνος που χρειάζεται για να σχηματιστεί μια μεμβράνη στερεού οξειδίου στην επιφάνεια του Corten-A ποικίλλει επίσης πολύ. Προκειμένου να σχηματιστεί αυτό το σταθερό φιλμ οξειδίου όσο το δυνατόν νωρίτερα, συνήθως όταν χρησιμοποιείται COR-TEN σε νησιωτικές χώρες, απαιτείται επεξεργασία με επίστρωση καιρού για να διευκολύνει το COR-TEN να ασκήσει τις ανθεκτικές και αντιδιαβρωτικές του ιδιότητες. .
