Ruostuuko vähähiilinen teräs? Perusmekanismi
Kyllä. Vähähiilinen teräs ruostuu. Ruoste ei ole tietyn lämmön tai myllyn vika, vaan luonnollinen sähkökemiallinen reaktio: rauta, joka muodostaa suurimman osan kaikista hiiliteräksistä, on epävakaa sekä hapen että veden läsnäollessa. Lajit, kuten ASTM A53, ASTM A106, EN 10255 S195T ja GB/T 3091 Q235B ruostuvat kaikki samoissa olosuhteissa, koska passiivikalvon muodostavaa seosainetta ei yksinkertaisesti ole läsnä.
Vähähiilinen teräs määritellään yleensä teräkseksi, jonka hiilipitoisuus on noin 0,25 % tai vähemmän, tyypillisesti 0,05–0,25 % putkituotteissa. Tällä tasolla oleva hiili lisää lujuutta ja kovuutta, mutta sillä ei juuri ole vaikutusta korroosionkestävyyteen. Reaktio alkaa anodisista kohdista, joissa rauta liukenee Fe:nä2+; elektronit kulkevat metallin läpi katodisille alueille ja happi pelkistyy siellä. Tuloksena oleva rautahydroksidi dehydratoituu tutuksi punertavanruskeaksi hydratoiduksi rautaoksidiksi, Fe2O3·nH2O. Oksidikerros on huokoinen ja tarttumaton, joten se ei tiivistä pintaa ja prosessi jatkuu sisäänpäin.
Ruostumaton teräs vastustaa tätä hyökkäystä, koska kromi yli 10,5 % muodostaa ohuen, itsekorjautuvan passiivikalvon. Vähähiilisellä teräksellä ei ole tällaista kalvoa, minkä vuoksi sitä kuvataan enemmän korroosiolle alttiiksi kuin korroosionkestäväksi.
Olosuhteet, jotka nopeuttavat ruostumista
Ruostuminen vaatii elektrolyyttikalvon pinnalle, joten suhteellinen kosteus on tärkein yksittäinen muuttuja. Hyökkäys on merkityksetöntä kuivassa, puhtaassa ilmassa ja nopeasti, kun pinta pysyy märkänä tai kastuu toistuvasti.
| Tekijä | Vaikutus korroosion nopeuteen |
|---|---|
| Suhteellinen kosteus yli noin 60 % | Muodostuu jatkuva kosteuskalvo ja korroosiosta tulee merkittävää |
| Kloridit, merivesi, jäänpoistosuola | Hajota kaikki suojaavat oksidit ja aiheuta paikallisia kuoppia; aggressiivinen pinnoitetulle putkelle vaurioituneilla alueilla |
| Happamissa tai teollisissa ympäristöissä | NIIN2ja hapot alentavat pinnan pH:ta ja liuottavat korroosiotuotteen paljastaen tuoreen metallin |
| Valssausasteikko ja hitsausasteikko | Katodinen suhteessa paljaaseen teräkseen, joten ne ohjaavat galvaanisia kennoja ja paikallista hyökkäystä reunoihinsa |
| Pysyvä vesi, halkeamat, kosketus maaperään | Happidifferentiaalisolut muodostuvat; maaperän ilmastus ja hajavirta lisäävät hajavirtakorroosiota |
| Liuennut happi ja lämpötila | Korkeampi happipitoisuus nostaa katodista reaktionopeutta; suunnilleen joka 10 asteen lämpötilan nousu lisää nopeutta avoimessa järjestelmässä |
Kuinka nopeasti ruoste kehittyy huollossa
Sisämaassa, lämmitetyssä ja kuivassa ympäristössä näkyvän pintaruosteen ilmaantuminen suojaamattomaan hiiliteräsputkeen voi kestää kuukausia. Rannikko- tai kosteateollisuudessa oranssi värjäytyminen voi ilmaantua muutamassa päivässä, ja leikkaushäviö on mitattavissa ensimmäisen vuoden aikana. Upotettu ja maahan upotettu putki käyttäytyy jälleen eri tavalla: vesirajan alapuolella happi on rajoitettua ja hyökkäys kohdistuu yleensä hitseihin, pinnoituskohtiin ja tukiin, kun taas vakavin metallihävikki tapahtuu yleensä roiske- tai vuorotellen märkä-kuivavyöhykkeellä.
Koska nopeus riippuu niin voimakkaasti ympäristöstä, suunnittelijat käsittelevät korroosiovarat erillään putken seinämän mekaanisesta suunnittelusta. Putkilinja- ja prosessipalveluissa korroosiontorjunta on pinnoite- ja katodisuojauspäätös materiaalilaadun sijaan, ellei ruostumatonta tai metalliseosta oteta käyttöön.
Suojaa vähähiilisen teräsputken ruosteelta
Pinnan valmistelu ensin.Hankaava suihkupuhdistus ISO 8501-1 luokkaan Sa 2½ tai parempi, määritellyllä puhtaus- ja karheusprofiililla on pinnoitteen suorituskyvyn edellytys. Käsi- tai sähkötyökalujen puhdistus on hyväksyttävää vain vähiten vaativissa olosuhteissa.
Ulkoiset pinnoitteet.Kolmikerroksinen polyeteeni tai polypropeeni ja fuusioitu epoksi ovat vakiovalinnat upotetuille ja upotetuille putkilinjoille, ja niitä sovelletaan ISO 21809-1- ja ISO 21809-2 -standardien mukaisesti. Maanpäällisissä ja arkkitehtonisissa töissä nestemäiset epoksi-, polyuretaani- tai akryylijärjestelmät ovat yleisiä ISO 12944 -kestävyysluokkien mukaisesti.
Metalliset pinnoitteet.Kuumasinkitys standardin EN ISO 1461 mukaan antaa esteen ja uhraussuojan, ja sitä käytetään laajasti EN 10255 -putkissa, telineissä ja rakenneputkissa. Pinnoitemassa määritellään seinämän paksuusluokan mukaan; termisesti ruiskutettua alumiinia ja sinkki-alumiiniseoksia käytetään korkeissa lämpötiloissa ja merenkulussa.
Sisäinen suojaus.Vesiputkissa käytetään sementtilaastivuorausta, epoksivuorausta ja polyeteenivuorattua putkia; aggressiivisia nesteitä varten metalliseos tai ruostumaton putki on parempi kuin vuorausratkaisu.
Katodinen suojaus.Suoja-anodit tai painetut virtajärjestelmät täydentävät pinnoitetta ja suojaavat paljaaa terästä pinnoituspyhinä, mekaanisia vaurioita ja hitsausliitoksia.
Suunnittelu- ja käsittelykuri.Tyhjennä ja tuuleta matalat kohdat, vältä vesilukot, pidä putki poissa märästä maasta varastoinnin aikana, käytä asianmukaisia tiivisteitä ja päätytulppia ja korjaa pinnoitevauriot ennen täyttöä.
Tarkastuspisteet ja yleiset virheet
Toimitetun putken ruostearviointi kirjataan tavallisesti ISO 8501-1:n visuaalisiin luokkiin (ruosteluokat A–D) ja valokuviin, jotka on otettu samasta paikasta, jotta pinnoitteen kuntoa voidaan verrata ajan kuluessa. Seinän paksuuden tarkastus ultraäänimittauksella, lomailmaisu suurjännitetestauslaitteilla ja pinnoitteen paksuusmittarit ovat tavallisia kenttätarkastuksia.
Yleisimmät virheet ovat seuraavat: valssihilseen tai kevyen ruosteen päällystäminen sen sijaan, että se puhaltaa pois; pinnoitteen käyttäminen, joka ei kestä suunnittelulämpötilaa; jätetään viiste ja sisäinen hitsausalue pinnoittamatta, mistä linjakorroosio yleensä alkaa; ja ruostumattoman ja hiiliteräksen liitososien sekoittaminen eristämättä niitä, mikä luo epäsuotuisan pinta-alan suhteen ja nopeuttaa hyökkäystä hiiliteräkseen.
FAQ
K: Ruostuuko vähähiilinen teräs nopeammin kuin korkeahiilinen teräs?
Ei millään mielekkäällä tavalla. Hiilipitoisuudella on vain vähän vaikutusta ilmakehän korroosioon. Korkeahiiliset ja matalaseosiset säänkestolaadut eroavat seosaineiden, kuten kuparin ja kromin, vuoksi, eivät hiilipitoisuuden vuoksi.
K: Sulaako vähähiilinen teräs ennen kuin se ruostuu?
Ei. Ruostuminen on matalan lämpötilan sähkökemiallinen prosessi, joka etenee jatkuvasti ympäristön lämpötilassa. Vähähiilisen teräksen sulaminen tapahtuu noin 1 427–1 538 asteen alueella, mikä on paljon korkeampi kuin kaikki käyttöolosuhteet, joissa esiintyy korroosioongelmia.
K: Voidaanko ruoste poistaa hiiliteräsputkesta vahingoittamatta sitä?
Kyllä. Mekaaniset menetelmät, kuten hiontapuhallus, teräsharjaus ja hionta poistavat ruostetta ja hilsettä, kun taas happopeittaus poistaa ne kemiallisesti. Puhallus on parempi, koska se poistaa epäpuhtaudet ja jättää ankkuriprofiilin, johon pinnoite voi sitoutua. Pintojen esikäsittelystandardi ISO 8501-1 määrittelee ostospesifikaatioissa käytettävät puhtausasteet.
K: Pysäyttääkö hiiliteräsputken maalaus sen ruostumisen pysyvästi?
Pinnoite pysäyttää ruosteen vain, kun se pysyy yhtenäisenä ja ehjänä. Käytännössä pinnoitteet valitaan ISO 12944 -standardin mukaisesti määritellyllä kestävyydellä ja pinnoitettu putki haudattuna on yleensä yhdistetty katodisuojaukseen, jotta vaurioituneet alueet pysyvät suojattuna.
K: Sopiiko galvanoitu hiiliteräsputki ulkokäyttöön?
Kyllä, moniin tehtäviin. Kuumasinkitys standardin EN ISO 1461 mukaan tarjoaa sinkkipinnoitteen, joka suojaa sekä esteenä että uhrautuvasti naarmuilta. Sitä käytetään laajalti EN 10255 vesi- ja kaasuputkissa, ja sen käyttöikä riippuu pinnoitemassasta ja kohteen syövytysluokista.
K: Ruostuuko vähähiilinen teräs kuivassa sisävarastossa?
Se ruostuu paljon hitaammin. Alle noin 60 % suhteellisessa kosteudessa pinta ei pidä jatkuvaa kosteuskalvoa, joten korroosio on merkityksetöntä. Hiiliteräsputken sisävaraston tulee kuitenkin olla kuiva, tuuletettu ja poissa lattiasta.
