Vai zema{0}}oglekļa tērauds nerūsē? Pamatmehānisms
Jā. Zema-oglekļa tērauda rūsa. Rūsa nav noteikta siltuma vai dzirnavu defekts, bet gan dabiska elektroķīmiska reakcija: dzelzs, kas veido lielāko daļu jebkura oglekļa tērauda, ir nestabila gan skābekļa, gan ūdens klātbūtnē. Tādas kategorijas kā ASTM A53, ASTM A106, EN 10255 S195T un GB/T 3091 Q235B rūsē vienādos apstākļos, jo leģējošā satura, kas veidotu pasīvo plēvi, vienkārši nav.
Tērauds ar zemu-oglekļa saturu parasti tiek definēts kā tērauds ar oglekļa saturu aptuveni 0,25 % vai mazāk, parasti 0,05–0,25 % cauruļu izstrādājumos. Ogleklis šajā līmenī palielina izturību un cietību, bet gandrīz neietekmē izturību pret koroziju. Reakcija sākas anodiskās vietās, kur dzelzs izšķīst kā Fe2+; elektroni pārvietojas caur metālu uz katoda zonām, un tur tiek samazināts skābeklis. Iegūtais dzelzs hidroksīds dehidrē par pazīstamo sarkanbrūno-brūno hidratēto dzelzs oksīdu Fe2O3·nH2O. Oksīda slānis ir porains un ne-lipīgs, tāpēc tas nenoblīvē virsmu un process turpinās uz iekšu.
Nerūsējošais tērauds pretojas šim uzbrukumam, jo hroma saturs, kas pārsniedz aptuveni 10,5 %, veido plānu, pašlabojošu pasīvo plēvi. Tēraudam ar zemu-oglekļa saturu šādas plēves nav, tāpēc tas tiek raksturots kā korozijizturīgs-, nevis korozij{5}}izturīgs.
Apstākļi, kas paātrina rūsēšanu
Rūsēšanai uz virsmas ir nepieciešama elektrolīta plēve, tāpēc relatīvais mitrums ir vienīgais vissvarīgākais mainīgais. Uzbrukums ir niecīgs sausā, tīrā gaisā un strauji, kad virsma paliek mitra vai tiek atkārtoti mitrināta.
| Faktors | Ietekme uz korozijas ātrumu |
|---|---|
| Relatīvais mitrums virs aptuveni 60 % | Veidojas nepārtraukta mitruma plēve, un korozija kļūst nozīmīga |
| Hlorīdi, jūras ūdens,{0}}atkausēšanas sāls | Noārdīt jebkuru aizsargājošo oksīdu un izraisīt lokālu bedrīšu veidošanos; Agresīva pret caurulēm ar pārklājumu bojātajās vietās |
| Skāba vai rūpnieciska atmosfēra | SO2un skābes pazemina virsmas pH un izšķīdina korozijas produktu, pakļaujot svaigu metālu |
| Frēzēšanas skala un metinājuma skala | Katodiski attiecībā pret tukšu tēraudu, tāpēc tie vada galvaniskās šūnas un lokālu uzbrukumu to malām |
| Stagnējošais ūdens, plaisas, saskare ar augsni | veidojas skābekļa diferenciālās šūnas; augsnes aerācija un izkliedētā strāva palielina izkliedētās{0}}strāvas koroziju |
| Izšķīdušais skābeklis un temperatūra | Lielāks skābekļa saturs palielina katoda reakcijas ātrumu; aptuveni ik pēc 10 grādiem temperatūras paaugstināšanās palielina ātrumu atvērtā sistēmā |
Cik ātri rūsa attīstās ekspluatācijas laikā
Iekšzemes, apsildāmā un sausā vidē redzama virsmas rūsa uz neaizsargātas oglekļa tērauda caurules var parādīties mēnešiem ilgi. Piekrastes vai mitrā rūpniecībā apelsīnu traips var parādīties dažu dienu laikā, un sekcijas zudums kļūst izmērāms pirmajā gadā. Iegremdēta un iegremdēta caurule atkal uzvedas atšķirīgi: zem ūdens līnijas skābekļa līmenis ir ierobežots, un uzbrukums mēdz lokalizēties metinātajās šuvēs, pārklājuma vietās un balstos, savukārt vislielākie metāla zudumi parasti notiek šļakatām vai mainīgā mitrā{2}}sausajā zonā.
Tā kā ātrums ir ļoti atkarīgs no vides, dizaineri pretkorozijas pielaidi apstrādā atsevišķi no caurules sienas mehāniskās konstrukcijas. Cauruļvadu un procesu apkalpošanai korozijas kontrole ir pārklājuma un katodaizsardzības lēmums, nevis materiāla kvalitātes lēmums, ja vien netiek pieņemta nerūsējošā tērauda vai sakausējuma kategorija.
Zema{0}}oglekļa tērauda caurules aizsardzība pret rūsu
Vispirms virsmas sagatavošana.Pārklājuma veiktspējas priekšnoteikums ir abrazīvā strūklas tīrīšana līdz ISO 8501-1 pakāpei Sa 2½ vai labākai ar noteiktu tīrības un raupjuma profilu. Tīrīšana ar rokām vai elektroinstrumentu ir pieņemama tikai vismazāk prasīgās vidēs.
Ārējie pārklājumi.Trīs-slāņu polietilēns vai polipropilēns un sapludināts-epoksīds ir standarta izvēle ieraktiem un iegremdētiem cauruļvadiem, un tos piemēro saskaņā ar ISO 21809-1 un ISO 21809-2. Virszemes un arhitektūras darbiem parasti tiek izmantotas šķidrās epoksīda, poliuretāna vai akrila sistēmas atbilstoši ISO 12944 izturības kategorijām.
Metāla pārklājumi.Karstā cinkošana atbilstoši EN ISO 1461 nodrošina barjeru, kā arī aizsardzību pret upuriem, un tiek plaši izmantota EN 10255 caurulēm, sastatnēm un konstrukcijas caurulēm. Pārklājuma masu nosaka pēc sieniņu biezuma klases; termiski izsmidzināts alumīnijs un cinka{4}}alumīnija sakausējumi tiek izmantoti augstas temperatūras{5}} un jūras vajadzībām.
Iekšējā aizsardzība.Cementa javas oderējums, epoksīda oderējums un polietilēna{0}}caurule tiek izmantota ūdensvadiem; Agresīviem šķidrumiem priekšroka dodama sakausējuma vai nerūsējošā tērauda caurulēm, nevis oderējuma šķīdumam.
Katoda aizsardzība.Uguns anodi vai spēcīgas strāvas sistēmas papildina pārklājumu un aizsargā tukšu tēraudu pārklāšanas brīvdienās, mehāniskiem bojājumiem un metinātām šuvēm.
Dizaina un apstrādes disciplīna.Iztukšojiet un iztukšojiet zemākos punktus, izvairieties no ūdens slazdiem, uzglabāšanas laikā turiet cauruli no slapjas zemes, izmantojiet atbilstošus blīvējumus un gala vāciņus un salabojiet pārklājuma bojājumus pirms aizbēršanas.
Pārbaudes punkti un izplatītākās kļūdas
Piegādātās caurules rūsas novērtējums parasti tiek reģistrēts atbilstoši ISO 8501-1 vizuālajām pakāpēm (rūsas pakāpes no A līdz D) un fotoattēliem, kas uzņemti tajā pašā vietā, lai pārklājuma stāvokli varētu salīdzināt laika gaitā. Sienas biezuma pārbaude ar ultraskaņas mērījumiem, brīvdienu noteikšana ar augstsprieguma testeriem un pārklājuma biezuma mērītāji ir standarta lauka pārbaudes.
Biežākās kļūdas ir šādas: pārklāšana virs dzirnavu nogulsnēm vai viegla rūsa, nevis nospridzināšana; izmantojot pārklājumu, kas nevar izturēt projektēto temperatūru; atstājot slīpu un iekšējo metinājuma zonu nepārklātu, kur parasti sākas līnijas korozija; un nerūsējošā un oglekļa tērauda veidgabalu sajaukšana, tos neizolējot, kas rada nelabvēlīgu laukuma attiecību un paātrina uzbrukumu oglekļa tēraudam.
FAQ
J: Vai zema-oglekļa tērauds rūsē ātrāk nekā tērauds ar augstu-oglekļa saturu?
Ne kādā jēgpilnā veidā. Oglekļa saturam ir neliela ietekme uz atmosfēras koroziju. Augsta-oglekļa un zema-sakausējuma atmosfēras iedarbības pakāpes atšķiras sakausējuma elementu, piemēram, vara un hroma, dēļ, nevis oglekļa līmeņa dēļ.
J: Vai zema{0}}oglekļa tērauds izkūst pirms rūsas?
Nē. Rūsēšana ir zemas-temperatūras elektroķīmisks process, kas nepārtraukti notiek apkārtējās vides temperatūrā. Zema -oglekļa tērauda kušana notiek aptuveni 1427–1538 grādu diapazonā, kas ir daudz augstāks par visiem ekspluatācijas apstākļiem, kuros rodas korozijas problēmas.
J: Vai no oglekļa tērauda caurules var noņemt rūsu, to nesabojājot?
Jā. Ar mehāniskām metodēm, piemēram, abrazīvo strūklu, stiepļu suku un slīpēšanu, tiek noņemta rūsa un katlakmens, savukārt kodināšana ar skābi to noņem ķīmiski. Priekšroka tiek dota spridzināšanai, jo tā noņem piesārņotājus un atstāj enkura profilu, ar kuru pārklājums var piestiprināties. Virsmas sagatavošanas standarts ISO 8501-1 nosaka iepirkuma specifikācijās izmantotās tīrības pakāpes.
J: Vai oglekļa tērauda caurules krāsošana apturēs tās neatgriezenisku rūsēšanu?
Pārklājums apturēs rūsu tikai tad, ja tas paliek nepārtraukts un neskarts. Praksē pārklājumus izvēlas ar noteiktu ilgmūžības periodu saskaņā ar ISO 12944, un pārklājuma caurule, kas tiek izmantota apraktā, parasti tiek apvienota ar katoda aizsardzību, lai bojātās vietas paliktu aizsargātas.
J: Vai cinkota oglekļa tērauda caurule ir piemērota ārpus telpām?
Jā, daudziem pienākumiem. Karstā cinkošana atbilstoši EN ISO 1461 nodrošina cinka pārklājumu, kas aizsargā gan kā barjeru, gan aizsargā pret skrāpējumiem. To plaši izmanto EN 10255 ūdens un gāzes caurulēm, un tā kalpošanas laiks ir atkarīgs no pārklājuma masas un vietas korozijas kategorijas.
J: Vai zema{0}}oglekļa tērauds nerūsē sausā iekštelpu noliktavā?
Tas rūsē daudz lēnāk. Ja relatīvais mitrums ir mazāks par 60%, virsma neuztur nepārtrauktu mitruma plēvi, tāpēc korozija ir niecīga. Oglekļa tērauda cauruļu uzglabāšanai telpās tomēr jābūt sausai, vēdināmai un brīvai no grīdas.
