Korrosjonsmotstand hos industriell stålkonstruksjon i kalde, fuktige miljøer

Lav temperatur, høy luftfuktighet og elektrokjemisk korrosjon

I kalde, fuktige miljøer – spesielt der temperaturen ligger under 10 °C – er aggressiv elektrokjemisk korrosjon av industrielt stål en alvorlig bekymring. Akselererte katodiske reaksjoner som følge av økt oksygens løselighet i tynne fuktfilmer kombineres med redusert ionmobilitet, noe som fører til at anodisk aktivitet konsentreres i lokale områder og utløser pitting. Synergien mellom disse faktorene forklarer hvorfor korrosjonshastigheten i fuktige, frostkalde miljøer kan være 1,5–2 ganger høyere enn i andre klimaer. Det blir enda verre ved tilstedeværelse av sjøsalt i luften og isoppløsningskjemikalier.

Kaldformet mot varmvalset stål: holdbarhet i korrosive kystnære, fuktige soner

Valg av materiale for elementer i stålkonstruksjoner bestemmer langsiktig ytelse. Kaldformet stål (CFS) er mer korrosionsbestandig i kystnære fuktige områder fordi det har en fabrikkskontrollert, jevn sinkdekning. I motsetning til dette har varmvalset stål ujevn mørk skorpe (mill scale), noe som fører til ujevn korrosjonsbeskyttelse. Uavhengige salt-sprøyteprøver viser at galvaniserte CFS-elementer ikke danner rød rust 40 % lengre enn ugallvanisert varmvalset stål. CFS har også en finere kornstruktur, noe som letter reduksjonen av mikrosprekker og dermed reduserer korrosjonsveier.

ASTM G101 Korrosjonsprøving av industriell stålkonstruksjon for Stillehavsregionen i Nord-Amerika og Atlanterhavskanada

ASTM G101s akselererte korrosjonsprøver har gitt bevis på regional endring i Østerrikes kalde og fuktige soner:

Region Ugallvanisert karbonstål (mpy) | Galvanisert stål (mpy)

Økte korrosjonsrater i Atlanterhavskanada skyldes økt luftbåren saltinnhold fra vedvarende havsprøyt. Disse resultatene krever beskyttende systemer med minst ISO 12944 C5M for utsatte strukturelle elementer og forbindelser. Dette er den høyeste korrosjonsbeskyttelsen for et marin-industrielt miljø.

Fukthåndteringsstrategier for industriell stålkonstruksjon

Duggpunkt- og kondenskontroll i isolerte metallkledningssystemer

I kalde og fuktige industrielle stålbygninger er nøyaktig duggpunktanalyse avgjørende for å kontrollere mellomromskondens. Når varm, fuktig luft treffer kalde overflater, oppstår kondens, og veggkonstruksjoner begynner å korrodere. Korrosjonen akselereres på grunn av tilstedeværelsen av isolerte metallpaneler. Selv en feil på 5 °C i duggpunktet kan føre til 40 % mer fuktakkumulering. Inkludering av klimaspesifikk termisk modellering ved plassering av isolasjon gir den beste tilnærmingen for kontroll av kondens. Dette kontrolleres med infrarød termografi under installasjonen. Å legge til kontinuerlig fuktkontroll gir den beste tilnærmingen for å kontrollere korrosjon i bygningen.

Plassering av dampsperrer og mekanisk ventilasjon

Tilpasningen av dampsperrer av byggere må tilsvare fukttransporten som styres av klimaet. I områder definert som kalde og fuktige må plasseringen av dampsperrer være på innsiden av bygningskonstruksjonen. Her vil sperrene være varmere enn duggpunktet og redusere innadgående fuktmigrasjon. Ifølge ASTM E96 reduserer dampsperrer med en permeabilitet på 0,1 perm – når de er riktig forseglet – fuktoverføringshastigheten med 97 %. Dette oppnås mest effektivt ved mekanisk ventilasjon i samsvar med ASHRAE-krav, som gir minst 0,3 cfm/sq ft. Dette sikrer at den relative luftfuktigheten innendørs holdes under 45 %. Sammen med riktig lufttetting ved alle gjennomføringer og ledd sikrer dette at fukt ikke fanges inne og at integriteten til konstruksjonsstål ikke kompromitteres.

Bruk av beskyttende belegg og ytelsesproblemer i kalde og fuktige forhold

Det er alvorlige bekymringer for ytelsen til beskyttende belegg hvis de påføres ved temperaturer under 5 °C. I slike tilfeller har belegg en høy risiko for å mislykkes, da de ikke kan tørke og danne et beskyttende lag over metallet. Videre vil den høye viskositeten til beskyttende belegg hindre dannelse av et jevnt lag. Ved bygging av industriell stålkonstruksjon vil dette påføringsforholdet ikke gi beskyttelse mot korrosjon, siden kondens vil danne seg under belegget. Reaktive frostflater vil dannes på ståloverflaten og føre til blærer under belegget. Dette fører til at beskyttelsen mot korrosjon svikter. For å unngå dette må arbeidsstedet kontrolleres ved å sikre en oppvarmet innhegning der temperaturen på stedet ligger mellom 10 °C og 27 °C (50 °F–80 °F). Fuktigheten må også kontrolleres, samt overflateforberedelsen, som må inkludere fjerning av all frost eller fuktighet før påføring av beleggene.

Tilpasninger for termisk ytelse av fundamenter for industriell stålkonstruksjon og tiltak mot frostheving

I kaldt-fuktige klimaer gjør kystlige leiregner det spesielt utfordrende å støtte industrielle stålkonstruksjoner på mettede undergrunnsfundamenter. Disse utfordrende, mettede og utvidbare undergrunnsforholdene krever fundamenter som er motstandsdyktige mot frostheving. Dype fundamenter går under den lokale frostgrensen og forhindrer oppdrift forårsaket av frysing. Granulære dreneringslag og en fullstendig innpakket, vannettet dreneringsmembran ved foten av fundamentet reduserer hydrostatiske trykk som skyldes sesongmessige svingninger i grunnvannsnivået. Terrengformning for å fremme overflateavledning bort fra bygningens omkrets reduserer metting av undergrunnen og forbedrer stabiliteten til fundamentet mot effekter av frostheving og fryse-tine-sykluser.

Kontinuerlig isolasjon og reduksjon av termisk bro

Termisk brodannelse gjennom store stålelementer er spesielt skadelig for bygningers termiske ytelse i kalde, fuktige klimaer og fører til en økning i varmetap på 30–50 %. For stålkonstruksjoner er bruken av kontinuerlig ytre isolasjon avgjørende for bygningens termiske ytelse og for å forebygge korrosjon. Strukturelle termiske avbrytere og kompresjonspakninger med ulik permeabilitet plassert ved kritiske støtte- og forbindelsespunkter på bygningens ytre hjelper til å regulere transporten av fuktighet og termisk energi.

Ofte stilte spørsmål

Hvorfor er kalde, fuktige klimaer spesielt korrosive for stål?

Kalde, fuktige klimaer akselererer stålkorrosjon på grunn av redusert ionmobilitet og økt oksygens løselighet, samt fuktighetsfilm som fremmer korrosjon.

Hva er fordelen med kaldformet stål (CFS) sammenlignet med varmvalset stål under de gitte forholdene?

På grunn av fabrikkskontrollert sinkbelægning og den forbedrede CFS-kornstrukturen som gir færre fuktveier, er kaldformet stål mer motstandsdyktig mot korrosjon.

Hva er de beste praksisene for å kontrollere mellomromskondens i stålkonstruksjoner?

Beste praksis består av modellering av duggpunktet, riktig plassering og valg av dampsperrer og isolasjon, verifisering ved hjelp av infrarød termografi samt fuktmåling i hulrommet.

Hva er noen av betingelsene og ulempene med beskyttende belægninger i kaldt vær?

Når beskyttende belægninger påføres ved temperaturer under 5 °C, oppstår utfordringer som høy viskositet og lav adhesjon på grunn av frost/fuktighet, noe som øker risikoen for bobler og feil i belægningen.

Hva er noen metoder som brukes for å redusere frostheving i løpet av vintermåneder?

Frostheving kan reduseres i løpet av vintermåneder ved hjelp av dypfundamentdesign som går under frostgrensen, samt bruk av drenering, vannavvisende belegg og riktig terrengformning.