Αντοχή στη διάβρωση των βιομηχανικών κατασκευών από χάλυβα σε κρύα-υγρά περιβάλλοντα

Χαμηλές θερμοκρασίες, υψηλή υγρασία και ηλεκτροχημική διάβρωση

Σε κρύα-υγρά περιβάλλοντα—ειδικά εκείνα με θερμοκρασίες κάτω των 10 °C—η επιθετική ηλεκτροχημική διάβρωση του βιομηχανικού χάλυβα αποτελεί σοβαρό πρόβλημα. Οι επιταχυνόμενες καθοδικές αντιδράσεις, λόγω αύξησης της διαλυτότητας του οξυγόνου σε λεπτά υμένια υγρασίας, συνδυάζονται με μείωση της κινητικότητας των ιόντων, γεγονός που οδηγεί σε συγκέντρωση της ανοδικής δραστηριότητας σε τοπικές περιοχές και προκαλεί εναρκτήρια διάβρωση με πόρους (pitting). Η συνεργιστική δράση αυτών των παραγόντων εξηγεί γιατί οι ρυθμοί διάβρωσης σε υγρά περιβάλλοντα με θερμοκρασίες κάτω του μηδενός μπορούν να είναι 1,5–2 φορές υψηλότεροι από εκείνους σε άλλα κλιματικά περιβάλλοντα. Επιπλέον, η κατάσταση επιδεινώνεται ακόμη περισσότερο παρουσία αιωρούμενων θαλασσίων αλάτων και χημικών ουσιών για την απόψυξη.

Χάλυβας με ψυχρή διαμόρφωση έναντι χάλυβα με θερμή κύλιση: αντοχή σε διαβρωτικές παράκτιες-υγρές ζώνες

Η επιλογή του υλικού για τα στοιχεία της χαλύβδινης κατασκευής καθορίζει τη μακροπρόθεσμη απόδοση. Ο ψυχροσχηματιζόμενος χάλυβας (CFS) παρουσιάζει μεγαλύτερη αντίσταση στη διάβρωση σε παράκτιες υγρές ζώνες, καθώς διαθέτει εργοστασιακά ελεγχόμενη και ομοιόμορφη επίστρωση ψευδαργύρου. Αντιθέτως, τα θερμοκατεργασμένα τμήματα παρουσιάζουν μη ελεγχόμενη λεπτή οξείδωση (mill scale), με αποτέλεσμα ανομοιόμορφη προστασία από τη διάβρωση. Ανεξάρτητες δοκιμές ψεκασμού αλατούχου διαλύματος δείχνουν ότι τα γαλβανισμένα στοιχεία CFS δεν σχηματίζουν κόκκινη σκουριά για 40% μεγαλύτερο χρονικό διάστημα σε σύγκριση με τον μη γαλβανισμένο θερμοκατεργασμένο χάλυβα. Ο CFS διαθέτει επίσης πιο λεπτή κρυσταλλική δομή, η οποία διευκολύνει τη μείωση των μικρορωγμών, μειώνοντας έτσι τις διαδρομές διάβρωσης.

Δοκιμή διάβρωσης ASTM G101 για βιομηχανικές χαλύβδινες κατασκευές στο Δυτικό Καναδά (Pacific Northwest) και τον Ατλαντικό Καναδά

Οι επιταχυνόμενες δοκιμές διάβρωσης ASTM G101 έχουν παράσχει στοιχεία για περιφερειακές αλλαγές στις ψυχρές και υγρές ζώνες της Αυστρίας:

Περιφέρεια | Μη προστατευμένος άνθρακας (mpy) | Γαλβανισμένος χάλυβας (mpy)

Οι αυξημένοι ρυθμοί διάβρωσης στον Ατλαντικό Καναδά οφείλονται στην αύξηση της αερομεταφερόμενης αλατότητας λόγω συνεχούς θαλάσσιας προσκρούσεως. Τα αποτελέσματα αυτά απαιτούν προστατευτικά συστήματα τουλάχιστον κατηγορίας ISO 12944 C5M για τα εκτεθειμένα δομικά στοιχεία και τις συνδέσεις. Πρόκειται για το υψηλότερο επίπεδο προστασίας από διάβρωση σε θαλάσσιο-βιομηχανικό περιβάλλον.

Στρατηγικές Διαχείρισης της Υγρασίας στη Βιομηχανική Χαλύβδινη Κατασκευή

Έλεγχος Σημείου Δρόσου και Συμπύκνωσης σε Μονωμένα Μεταλλικά Επενδύσεις

Σε κρύα και υγρά βιομηχανικά κτίρια από χάλυβα, η ακριβής ανάλυση του σημείου δρόσου είναι κρίσιμη για τον έλεγχο της διαστρωματικής συμπύκνωσης. Όταν ο ζεστός, υγρός αέρας έρχεται σε επαφή με κρύες επιφάνειες, προκαλείται συμπύκνωση και οι τοιχοποιίες αρχίζουν να διαβρώνονται. Η διάβρωση επιταχύνεται λόγω της παρουσίας μονωτικών μεταλλικών πλακών. Ακόμη και ένα σφάλμα 5°C στο σημείο δρόσου μπορεί να οδηγήσει σε 40% μεγαλύτερη συσσώρευση υγρασίας. Η συμπερίληψη θερμικής προσομοίωσης ειδικής για το κλίμα στον καθορισμό της θέσης της μόνωσης αποτελεί την καλύτερη προσέγγιση για τον έλεγχο της συμπύκνωσης. Αυτό ελέγχεται με θερμογραφία υπερύθρων κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης. Η προσθήκη συνεχούς ελέγχου της υγρασίας αποτελεί την καλύτερη προσέγγιση για τον έλεγχο της διάβρωσης στο κτίριο.

Τοποθέτηση Φραγμάτων Ατμού και Μηχανικού Εξαερισμού

Η εφαρμογή αντιυγρασιακών μεμβρανών από τους κατασκευαστές πρέπει να αντιστοιχεί στην υγρασιακή πίεση που προκαλείται από το κλίμα. Σε περιοχές που χαρακτηρίζονται ως ψυχρές και υγρές, οι αντιυγρασιακές μεμβράνες πρέπει να τοποθετούνται στην εσωτερική πλευρά της δομής του κτιρίου. Εκεί, οι μεμβράνες θα βρίσκονται σε υψηλότερη θερμοκρασία από το σημείο δρόσου και θα μειώνουν τη μετανάστευση υγρασίας προς τα μέσα. Σύμφωνα με το πρότυπο ASTM E96, οι αντιυγρασιακές μεμβράνες με διαπερατότητα 0,1 perm, όταν είναι σωστά κατασφραγισμένες, μειώνουν το ρυθμό μετάδοσης υγρασίας κατά 97%. Αυτό επιτυγχάνεται πιο αποτελεσματικά με μηχανικό εξαερισμό που συμμορφώνεται με τις προδιαγραφές της ASHRAE και παρέχει, τουλάχιστον, 0,3 cfm/τ.μ. Με αυτόν τον τρόπο διασφαλίζεται ότι η σχετική υγρασία στο εσωτερικό διατηρείται κάτω του 45%. Αυτό, σε συνδυασμό με την κατάλληλη στεγάνωση του αέρα σε όλες τις διαπεράσεις και τις συνδέσεις, εξασφαλίζει ότι η υγρασία δεν παγιδεύεται και ότι η ακεραιότητα του δομικού χάλυβα δεν διακυβεύεται.

Εφαρμογή προστατευτικών επιστρώσεων και προβλήματα απόδοσης σε ψυχρές και υγρές συνθήκες

Υπάρχουν σοβαρές ανησυχίες για την απόδοση των προστατευτικών επιστρώσεων εάν εφαρμοστούν σε θερμοκρασίες κάτω των 5°C. Σε αυτές τις περιστάσεις, οι επιστρώσεις διατρέχουν υψηλό κίνδυνο αποτυχίας, καθώς δεν μπορούν να στεγνώσουν και να σχηματίσουν προστατευτικό στρώμα για το μέταλλο. Επιπλέον, η υψηλή ιξώδες των προστατευτικών επιστρώσεων θα εμποδίσει τη δημιουργία ομοιόμορφου στρώματος. Κατά την κατασκευή βιομηχανικού χάλυβα, αυτή η εφαρμογή δεν θα προστατεύσει αποτελεσματικά από τη διάβρωση, καθώς θα σχηματιστεί υγρασία (συμπύκνωση) κάτω από την επίστρωση. Θα δημιουργηθούν αντιδραστικοί παγετοί στην επιφάνεια του χάλυβα, οδηγώντας στον σχηματισμό φυσαλίδων κάτω από την επίστρωση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αποτυχία της προστασίας από τη διάβρωση. Για να αποφευχθεί αυτό, ο χώρος εργασίας πρέπει να ελέγχεται, προκειμένου να διασφαλιστεί θερμαινόμενο περιβάλλον με θερμοκρασία χώρου μεταξύ 10°C και 27°C (50°F έως 80°F). Επίσης, πρέπει να ελέγχεται η υγρασία, καθώς και η προετοιμασία της επιφάνειας, η οποία πρέπει να περιλαμβάνει την αφαίρεση οποιουδήποτε παγετού ή υγρασίας πριν από την εφαρμογή των επιστρώσεων.

Προσαρμογές για τη Θερμική Απόδοση των Θεμελίων Βιομηχανικών Κατασκευών Από Χάλυβα και Για την Αντιμετώπιση της Ανύψωσης Λόγω Παγετού

Σε κρύα και υγρά κλίματα, οι παράκτιες ζώνες αργιλικού εδάφους καθιστούν ιδιαίτερα δύσκολη τη στήριξη βιομηχανικών κατασκευών από χάλυβα επάνω σε υπερκορεσμένα υπόγεια εδάφη. Αυτές οι δύσκολες, υπερκορεσμένες και διογκωτικές συνθήκες υποβάθρου απαιτούν θεμέλια ανθεκτικά στην ανύψωση λόγω παγετού. Τα βαθιά θεμέλια διαπερνούν το τοπικό βάθος παγετού, αποτρέποντας έτσι την ανυψωτική άνωση. Στρώματα αδρανών υλικών για αποστράγγιση και μια πλήρως περιτυλιγμένη, υδροστεγής μεμβράνη αποστράγγισης στη βάση του θεμελίου μειώνουν τις υδροστατικές πιέσεις που προκαλούνται από τις εποχιακές διακυμάνσεις του υπόγειου νερού. Η κλιμάκωση του οικοπέδου για τη διευκόλυνση της επιφανειακής αποστράγγισης μακριά από την περίμετρο του κτιρίου μειώνει τον κορεσμό του υποβάθρου και βελτιώνει τη σταθερότητα της βάσης έναντι των επιδράσεων της ανύψωσης λόγω παγετού και των κύκλων παγετού-απόψυξης.

Συνεχής Απομόνωση και Μείωση Θερμικής Γέφυρας

Η θερμική γέφυρα μέσω μεγάλων στοιχείων από χάλυβα είναι ιδιαίτερα επιζήμια για τη θερμική απόδοση των κτιρίων σε κρύες και υγρές κλιματικές συνθήκες, με αποτέλεσμα αύξηση των θερμικών απωλειών κατά 30–50%. Για τις χαλύβδινες κατασκευές, η χρήση συνεχούς εξωτερικής μόνωσης είναι κρίσιμη για τη θερμική απόδοση του κτιρίου και την πρόληψη διάβρωσης. Οι δομικές θερμικές διακοπές και οι γάσκετ συμπίεσης με διάφορες τιμές διαπερατότητας, τοποθετημένες σε κρίσιμα σημεία στήριξης και σύνδεσης του εξωτερικού κελύφους του κτιρίου, βοηθούν στον έλεγχο της ροής υγρασίας και θερμικής ενέργειας.

Συχνές Ερωτήσεις

Γιατί οι κρύες και υγρές κλιματικές συνθήκες είναι ιδιαίτερα διαβρωτικές για τον χάλυβα;

Οι κρύες και υγρές κλιματικές συνθήκες επιταχύνουν τη διάβρωση του χάλυβα λόγω της μειωμένης κινητικότητας των ιόντων, της αυξημένης διαλυτότητας του οξυγόνου και των υμενίων υγρασίας, τα οποία ευνοούν τη διάβρωση.

Ποιο είναι το πλεονέκτημα του ψυχροσχηματιζόμενου χάλυβα (CFS) σε σύγκριση με τον θερμοκατεργασμένο χάλυβα στις δεδομένες συνθήκες;

Μεταξύ της ελεγχόμενης στο εργοστάσιο γαλβάνισης με ψευδάργυρο και της εξελιγμένης δομής κόκκων CFS, η οποία προσφέρει λιγότερες διαδρομές για την υγρασία, το ψυχροσχηματιζόμενο χάλυβα είναι πιο ανθεκτικό στη διάβρωση.

Ποιες είναι οι καλύτερες πρακτικές για τον έλεγχο της διαστημικής συμπύκνωσης στην κατασκευή με χάλυβα;

Η καλύτερη πρακτική περιλαμβάνει τη μοντελοποίηση του σημείου δρόσου, την κατάλληλη τοποθέτηση και επιλογή φραγμών ατμού και μονωτικών υλικών, την επαλήθευση μέσω θερμογραφίας με υπέρυθρη ακτινοβολία και την παρακολούθηση της υγρασίας εντός του κενού.

Ποιες είναι ορισμένες από τις συνθήκες και οι μειονεκτήματα των προστατευτικών επιστρώσεων σε κρύο καιρό;

Όταν οι προστατευτικές επιστρώσεις εφαρμόζονται σε θερμοκρασίες κάτω των 5°C, προκύπτουν προβλήματα όπως υψηλή ιξώδες και χαμηλή πρόσφυση λόγω παγωμάτων/υγρασίας, με αποτέλεσμα την αύξηση των φυσαλίδων και των αποτυχιών των επιστρώσεων.

Ποιες είναι ορισμένες από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση της ανύψωσης λόγω παγωμάτων κατά τους χειμερινούς μήνες;

Η αντιμετώπιση της ανύψωσης λόγω παγωμάτων κατά τους χειμερινούς μήνες μπορεί να επιτευχθεί μέσω σχεδιασμού βαθιών θεμελίων που εκτείνονται πέραν του ορίου παγωμάτων, καθώς και με τη χρήση αποστράγγισης, υδροπροστασίας και κατάλληλης κλίσης του εδάφους.