Korrosionsmotstånd hos industriell stålkonstruktion i kallt-fuktiga miljöer

Låg temperatur, hög luftfuktighet och elektrokemisk korrosion

I kallt-fuktiga miljöer – särskilt där temperaturen ligger under 10 °C – utgör aggressiv elektrokemisk korrosion av industriellt stål en allvarlig risk. Accelererade katodiska reaktioner på grund av ökad syklöslighet i tunna fuktfilmer kombineras med minskad jonrörelse, vilket koncentrerar anodisk aktivitet till lokala områden och initierar gropkorrosion. Samverkan mellan dessa faktorer förklarar varför korrosionshastigheten i fuktiga miljöer under fryspunkten kan vara 1,5–2 gånger högre än i andra klimat. Dessutom försämras situationen ytterligare vid närvaro av luftburna havssalter och avisningsmedel.

Kallformad stål jämfört med varmvalsat stål: hållbarhet i korrosiva kustnära fuktiga zoner

Materialvalet för element i stålkonstruktioner avgör den långsiktiga prestandan. Kallformad stål (CFS) är mer korrosionsbeständigt i kustnära fuktiga områden eftersom det har en fabrikskontrollerad, enhetlig zinkbeläggning. I motsats till detta har varmvalsade profiler en okontrollerad valsskala, vilket leder till en ojämn korrosionsskydd. Oberoende salt-spruttester visar att galvaniserade CFS-element inte bildar rödrost i 40 % längre tid än ougalvaniserat varmvalsat stål. CFS har även en finare kornstruktur, vilket underlättar minskningen av mikrospännrissningar och därmed minskar korrosionsvägar.

ASTM G101 Korrosionstestning av industriella stålkonstruktioner för nordvästra Stillahavskusten och Atlantiska Kanada

ASTM G101:s accelererade korrosionstestning har gett bevis på regionala förändringar i Österrikes kalla och fuktiga områden:

Område Oskyddat kolstål (mpy) | Galvaniserat stål (mpy)

De ökade korrosionshastigheterna i Atlantiska Kanada beror på ökad luftburen salthalt från beständig havsspray. Dessa resultat kräver skyddssystem med minst ISO 12944 C5M för de utsatta strukturella elementen och anslutningarna. Detta är den högsta korrosionsskyddsnivån för en marin-industriell miljö.

Strategier för fuktstyrning i industriell stålkonstruktion

Daggpunkt och kondenskontroll i isolerade metallklädselsystem

I kalla och fuktiga industriella stålbyggnader är noggrann daggpunktanalys avgörande för att kontrollera mellanrumskondensation. När varm, fuktig luft träffar kalla ytor uppstår kondensation och väggkonstruktioner börjar korrodera. Korrosionen accelereras på grund av närvaron av isolerade metallpaneler. Redan ett fel på 5 °C i daggpunkten kan leda till 40 % mer fuktansamling. Att inkludera klimatspecifik termisk modellering vid placering av isolering ger den bästa metoden för kondenskontroll. Detta kontrolleras med infraröd termografi under installationen. Att lägga till kontinuerlig fuktkontroll ger den bästa metoden för att kontrollera korrosion i byggnaden.

Placering av ångspärrar och mekanisk ventilation

Anpassningen av ångspärrar av byggare måste motsvara klimatdrivna ångtryck. I regioner som definieras som kalla och fuktiga måste placeringen av ångspärrar ske på den inre sidan av byggnadsfacket. Här kommer spärrarna att vara varmare än daggpunkten och minska den inåtgående fuktmigrationen. Enligt ASTM E96 minskar ångspärrar med en permeabilitet på 0,1 perm, om de är korrekt försegla, fukttöverföringshastigheten med 97 %. Detta uppnås effektivast med mekanisk ventilation i enlighet med ASHRAE-standarder, som ger minst 0,3 cfm/sq ft. Detta säkerställer att den inre relativa luftfuktigheten hålls under 45 %. Tillsammans med korrekt lufttätning vid alla genomföringar och fogar säkerställs att fukt inte blir instängd och att integriteten hos konstruktionsstål inte äventyras.

Tillämpning och prestandaproblem för skyddande beläggningar i kalla och fuktiga förhållanden

Det finns allvarliga bekymmer för prestandan hos skyddande beläggningar om de appliceras vid temperaturer under 5 °C. I dessa fall finns det en hög risk för att beläggningarna misslyckas, eftersom de inte kan torka till en skyddande lager på metallen. Dessutom hindrar den höga viskositeten hos skyddande beläggningar bildandet av ett enhetligt lager. Vid konstruktion av industriellt stål kommer denna applikation att misslyckas att skydda mot korrosion, eftersom kondens kommer att bildas under beläggningen. Reaktiva frostskikt kommer att bildas på stålytans yta och leda till blåsor under beläggningen. Detta leder till att korrosionsskyddet misslyckas. För att undvika detta måste platsen kontrolleras så att en uppvärmd inhägnad tillhandahålls vid platsens temperaturer mellan 10 °C och 27 °C (50 °F–80 °F). Luftfuktigheten måste också kontrolleras, liksom ytberedningen, som måste inkludera borttagning av all frost eller fukt innan beläggningarna appliceras.

Anpassningar för den termiska prestandan hos grundläggningar för industriell stålkonstruktion och motåtgärder mot frostlyft

I kalla och fuktiga klimat gör kustnära lerzoner det särskilt utmanande att bädda industriella stålkonstruktioner på mättade underjordiska grundläggningar. Dessa utmanande, mättade och svällande underjordiska förhållanden kräver grundläggningar som är motståndskraftiga mot frostlyft. Djupgrundläggningar når under den lokala frostgränsen och förhindrar lyftande krafter på grund av frostsprängning. Granulära dräneringslager och en helt inneslutande, vattentät dräneringsmembranfotning minskar hydrostatiska tryck orsakade av säsongens variationer i grundvattennivån. Terrängplanering för att främja ytdränering bort från byggnadens omkrets minskar underjordens mättnad och förbättrar fotningens stabilitet inför effekterna av frostlyft och frysförändringscykler.

Kontinuerlig isolation och reduktion av termisk bro

Värmeförbindelse genom stora stålelement är särskilt skadlig för byggnadens termiska prestanda i kalla, fuktiga klimat och leder till en ökning av värmeförlusten med 30–50 %. För stålkonstruktioner är användningen av kontinuerlig yttre isolering avgörande för byggnadens termiska prestanda och för att förhindra korrosion. Strukturella termiska avbrott och kompressionspackningar med olika ånggenomtränglighet, placerade vid kritiska bärande och anslutningspunkter på byggnadens yttre, hjälper till att reglera flödet av fukt och termisk energi.

Vanliga frågor

Varför är kalla, fuktiga klimat särskilt korrosiva för stål?

Kalla, fuktiga klimat accelererar stålkorrosion på grund av minskad jonrörelse och ökad sygenlöslighet samt fuktfilmer som främjar korrosion.

Vad är fördelen med kallformat stål (CFS) jämfört med varmvalsat stål under de angivna förhållandena?

Tack vare den fabrikskontrollerade zinkbeläggningen och den förfinade CFS-kornstrukturen, som ger färre väggar för fukt, är kallformad stål mer motståndskraftig mot korrosion.

Vilka är de bästa praxismetoderna för att kontrollera mellanrumskondens i stålkonstruktioner?

Bästa praxis består av modellering av daggpunkt, korrekt placering och val av ångspärrar och isolering, verifiering genom infraröd termografi samt fuktmätning inom konstruktionens mellanrum.

Vilka är några av förutsättningarna och nackdelarna med skyddande beläggningar vid kallt väder?

När skyddande beläggningar appliceras under 5 °C uppstår utmaningar såsom hög viskositet och låg adhesion på grund av frost/fukt, vilket ökar risken för blåsor och beläggningsfel.

Vilka metoder används för att mildra frostsprängning under vintermånaderna?

Mildring av frostsprängning under vintermånaderna kan uppnås genom djup grundkonstruktion som sträcker sig under frysdjupet samt genom användning av dränering, vattentätning och korrekt markplanering.