Корозионна устойчивост на промишлените стоманени конструкции в студени и влажни среди

Ниска температура, висока влажност и електрохимична корозия

В студени и влажни среди — особено при температури под 10 °C — агресивната електрохимична корозия на промишления стоманен материал представлява сериозна загриженост. Ускорените катодни реакции, предизвикани от увеличаване на разтворимостта на кислорода в тънки филми от влага, се комбинират с намаляване на йонната подвижност, което концентрира анодната активност в локализирани области и започва точкова корозия. Синергията между тези фактори обяснява защо скоростта на корозия във влажни среда с температури под нулата може да бъде 1,5–2 пъти по-висока в сравнение с други климатични условия. Освен това положението е още по-лошо при наличие на морски соли във въздуха и химикали за размразяване.

Стомана със студено формоване срещу стомана с горещо валцуване: издръжливост в корозивни крайбрежно-влажни зони

Изборът на материал за елементите на стоманената конструкция определя дългосрочната й издръжливост. Стоманата със студено формоване (CFS) е по-устойчива на корозия в крайбрежни и влажни зони, тъй като има контролирано в заводски условия и равномерно цинково покритие. В противовес на това горещовалцуваните профили имат неконтролирана милинова пелена, която води до неравномерна корозионна защита. Независими тестове със солен разпръскван спрей показват, че галванизираните CFS елементи не образуват червена ръжда 40 % по-дълго от негалванизираната горещовалцувана стомана. CFS също има по-финозърнеста структура, която улеснява намаляването на микропукнатините и по този начин намалява пътищата за корозия.

ASTM G101 Изпитания за корозия на промишлени стоманени конструкции за Тихоокеанския северозапад и Атлантическа Канада

Ускорените корозионни изпитания по ASTM G101 са предоставили доказателства за регионални промени в студените и влажни зони на Австрия:

Регион Незащитена въглеродна стомана (mpy) | Галванизирана стомана (mpy)

Увеличените скорости на корозия в Атлантическа Канада са резултат от по-високата въздушна соленост, причинена от постоянното океанско пръскане. Тези резултати изискват защитни системи с поне клас на корозионна защита ISO 12944 C5M за изложени структурни елементи и връзки. Това е най-високият клас на корозионна защита за морска и индустриална среда.

Стратегии за управление на влагата в стоманените индустриални конструкции

Контрол на точката на оросяване и кондензацията в изолирани метални облицовъчни системи

В студени и влажни индустриални стоманени сгради точният анализ на точката на оросяване е от решаващо значение за контролиране на междинната кондензация. Когато топлият и влажен въздух достигне студени повърхности, възниква кондензация и започва корозия на стеновите конструкции. Корозията се ускорява поради наличието на изолирани метални панели. Дори грешка от 5 °C при определяне на точката на оросяване може да доведе до 40 % повече натрупване на влага. Включването на климатично специфично топлинно моделиране при определяне на местоположението на изолацията представлява най-доброто решение за контролиране на кондензацията. Това се проверява чрез инфрачервена термография по време на монтажа. Добавянето на непрекъснат контрол на влагата осигурява най-ефективния подход за контролиране на корозията в сградата.

Разположение на пароизолационни бариери и механична вентилация

Адаптирането на пароизолационните бариери от строителите трябва да съответства на климатично обусловения парен натиск. В региони, определени като студени и влажни, пароизолационните бариери трябва да се монтират от вътрешната страна на строителната конструкция. Тук барьерите ще са по-топли от точката на оросяване и ще намалят вътрешната миграция на влага. Според ASTM E96 пароизолационните бариери с пропускливост 0,1 перм, които са правилно запечатани, намаляват скоростта на пренос на влага с 97 %. Това се постига най-ефективно чрез механична вентилация, съответстваща на изискванията на ASHRAE, която осигурява поне 0,3 cfm/кв. фут. Това гарантира, че относителната влажност вътре в сградата се поддържа под 45 %. Заедно с правилното уплътняване на всички проникновения и съединения това осигурява, че влагата няма да се задържи и цялостта на структурната стомана няма да бъде компрометирана.

Прилагане на защитни покрития и проблеми с техните експлоатационни характеристики при студени и влажни условия

Има сериозни опасения относно ефективността на защитните покрития, ако те се нанасят при температури под 5 °C. В тези случаи покритията имат висок риск от неуспех, тъй като не могат да изсъхнат и да образуват защитен слой върху метала. Освен това високата вискозитет на защитните покрития ще попречи на формирането на равномерен слой. При строителството на промишлени стоманени конструкции такова нанасяне няма да осигури защита срещу корозия, тъй като под покритието ще се образува конденз. Върху повърхността на стоманата ще се образуват реактивни замръзвания, които водят до появата на мехури под покритието. Това води до провал на корозионната защита. За да се избегне това, обектът трябва да бъде контролиран чрез създаване на затоплено ограждане при температури на мястото от 10 °C до 27 °C (50 °F до 80 °F). Също така трябва да се контролира влажността, както и подготовката на повърхността, която трябва да включва премахването на всякакъв иней или влага преди нанасянето на покритията.

Адаптации за термичната ефективност на основите на стоманени промишлени конструкции и за намаляване на въздействието от замръзване и издуване на почвата

В студените и влажни климатични зони крайбрежните глинести пояси правят поддържането на промишлени стоманени конструкции особено предизвикателно върху наситени с вода основи. Тези трудни, наситени и разширяващи се почвени условия изискват основи, устойчиви на издуване при замръзване. Дълбоките основи проникват под местната дълбочина на замръзване, предотвратявайки възникването на изтласкващи сили. Грануларните дренажни слоеве и напълно обвитият водонепроницаем мембранен дренажен слой около основата намаляват хидростатичното налягане, причинено от сезонните колебания на нивото на подпочвените води. Изравняването на терена, за да се осигури повърхностен отток на водата далеч от периметъра на сградата, намалява наситеността на почвата и подобрява устойчивостта на основата към въздействието на издуване при замръзване и циклите замръзване-размразяване.

Непрекъсната топлоизолация и намаляване на топлинните мостове

Топлинното мостово пренасяне чрез големи стоманени елементи е особено вредно за топлинната ефективност на сградите в студени и влажни климатични зони, което води до увеличение на топлинните загуби с 30–50 %. При стоманени конструкции използването на непрекъсната външна топлоизолация е от решаващо значение за топлинната ефективност на сградата и за предотвратяване на корозията. Структурните топлинни прекъсвачи и компресионните уплътнителни ленти с различна проницаемост, разположени в критичните точки на поддържане и свързване на външната обвивка на сградата, помагат за контролиране на пренасянето на влага и топлинна енергия.

Често задавани въпроси

Защо студените и влажни климатични зони са особено корозивни за стоманата?

Студените и влажни климатични зони ускоряват корозията на стоманата поради намалената подвижност на йоните и увеличената разтворимост на кислорода, както и поради образуването на тънки филми от влага, които благоприятстват корозионните процеси.

Каква е предимството на студеноформованата стомана (CFS) пред горещовалцована стомана при посочените условия?

Благодарение на контролираното в завода цинково покритие и усъвършенстваната кристална структура на студеноформованата стомана (CFS), която осигурява по-малко пътища за проникване на влага, студеноформованата стомана е по-устойчива на корозия.

Какви са най-добрите практики за контролиране на междинната кондензация в стоманените конструкции?

Най-добрата практика включва моделиране на точката на оросяване, правилно разположение и избор на пароизолационни материали и топлоизолация, проверка чрез инфрачервена термография, както и мониторинг на влажността в кухината.

Какви са някои от условията и недостатъците при използването на защитни покрития при студено време?

При нанасяне на защитни покрития при температури под 5 °C възникват предизвикателства като висока вискозитетност и ниска адхезия поради замръзване/влага, което води до увеличаване на образуването на мехури и повреди по покритието.

Какви са някои методи за намаляване на замръзнатото издуване през зимните месеци?

Намаляването на замръзнатото издуване през зимните месеци може да се постигне чрез проектиране на дълбоки фундаменти, които се простират под линията на замръзване, както и чрез използване на дренаж, хидроизолация и правилно оформяне на терена.