رطوبت ، یک عامل محیطی به ظاهر بی نظیر ، می تواند اثرات عمیق و دور بر روی مواد ساختاری فولادی داشته باشد. من به عنوان تأمین کننده مواد ساختاری فولادی ، دست اول شاهد بوده ام که چگونه رطوبت می تواند بر عملکرد ، دوام و یکپارچگی محصولات ما تأثیر بگذارد. در این وبلاگ ، روش های مختلفی را که رطوبت بر مواد ساختاری فولادی تأثیر می گذارد ، از خوردگی گرفته تا تغییر در خصوصیات مکانیکی بررسی خواهیم کرد.
خوردگی: بارزترین اثر
یکی از اثرات شناخته شده و قابل توجه رطوبت بر روی مواد ساختاری فولادی ، خوردگی است. فولاد یک آلیاژ است که در درجه اول از آهن تشکیل شده است ، و هنگامی که در معرض آب (به شکل رطوبت) و اکسیژن قرار می گیرند ، یک واکنش شیمیایی رخ می دهد که منجر به تشکیل اکسید آهن می شود ، که معمولاً به عنوان زنگ زدگی شناخته می شود.
فرآیند خوردگی از زمانی شروع می شود که بخار آب در هوا روی سطح فولاد چگالی می کند. این لایه نازک از آب به عنوان یک الکترولیت عمل می کند و جریان الکترون ها را بین مناطق مختلف فولاد تسهیل می کند. مناطقی که دارای سطح ناخالصی یا استرس بالاتری در فولاد هستند به عنوان آند عمل می کنند ، جایی که اتم های آهن الکترون ها را از دست می دهند و به عنوان یون های آهن در آب حل می شوند. در کاتدها ، اکسیژن موجود در هوا با آب و الکترون ها واکنش نشان می دهد تا یونهای هیدروکسید را تشکیل دهند. این یونهای هیدروکسید سپس با یون های آهنی برای تشکیل هیدروکسید آهن واکنش نشان می دهند ، که برای تشکیل زنگ زدگی بیشتر اکسیده می شود.
میزان خوردگی به طور مستقیم با رطوبت نسبی (RH) در محیط مرتبط است. به طور کلی ، هنگامی که رطوبت نسبی از 60 ٪ فراتر رود ، خوردگی فولاد قابل توجه می شود. در سطح رطوبت پایین ، لایه نازک آب روی سطح استیل به اندازه کافی ضخیم نیست تا از واکنشهای الکتروشیمیایی مورد نیاز برای خوردگی پشتیبانی کند. با این حال ، با افزایش رطوبت ، لایه آب ضخیم تر می شود و محیط بهتری را برای جریان یون ها و الکترون ها فراهم می کند و در نتیجه سرعت بخشیدن به روند خوردگی.
به عنوان مثال ، در مناطق ساحلی که هوا بسیار مرطوب است و حاوی ذرات نمکی است ، میزان خوردگی فولاد بسیار بیشتر از مناطق داخلی است. ذرات نمکی موجود در هوا به عنوان کاتالیزور عمل می کنند و بیشتر باعث افزایش هدایت لایه آب بر روی سطح فولاد و ترویج خوردگی می شوند. این می تواند نگرانی عمده سازه های فولادی مانند پل ها ، سکوهای دریایی و ساختمانهای ساحلی باشد. ماقاب فلزیمحصولاتی که اغلب در انواع پروژه های ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند ، در صورت عدم محافظت صحیح از این نوع خوردگی شتاب می توانند به شدت تحت تأثیر قرار بگیرند.
تغییر در خصوصیات مکانیکی
علاوه بر خوردگی ، رطوبت همچنین می تواند باعث تغییر در خصوصیات مکانیکی مواد ساختاری فولادی شود. هنگامی که فولاد در معرض رطوبت زیاد قرار می گیرد ، می تواند مولکول های آب را جذب کند ، که می تواند منجر به پدیده ای شود که به عنوان آغوش هیدروژن شناخته می شود.
در طی فرآیند خوردگی ، یونهای هیدروژن در کاتد تولید می شوند. برخی از این یونهای هیدروژن می توانند به شبکه فولادی نفوذ کرده و در مرزهای دانه یا سایر نقایص موجود در فولاد جمع شوند. وجود هیدروژن در فولاد می تواند باعث کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی آن شود و آن را شکننده تر و مستعد ترک خوردگی می کند.
آغوش هیدروژن می تواند به ویژه برای ساختارهای فولادی تحت استرس خطرناک باشد. به عنوان مثال ، در aقاب بندی پرتوهای فولادیسیستم ، اگر تیرها در معرض بارهای زیاد قرار بگیرند و همچنین تحت تأثیر آغوش هیدروژن قرار بگیرند ، ممکن است ناگهان بدون هیچ گونه هشدار قبلی شکست بخورند. این می تواند تهدیدی جدی برای ایمنی کل ساختار باشد.
علاوه بر این ، رطوبت همچنین می تواند بر رفتار خزش فولاد تأثیر بگذارد. خزش تغییر شکل آهسته و مداوم یک ماده در زیر بار ثابت با گذشت زمان است. رطوبت بالا می تواند میزان خزش در فولاد را به ویژه در دمای بالا افزایش دهد. این بدان معنی است که سازه های فولادی در معرض رطوبت بالا و بارهای ثابت ممکن است با گذشت زمان تغییر شکل قابل توجهی را تجربه کنند ، که می تواند بر تمامیت ساختاری و عمر خدمات آنها تأثیر بگذارد.
تأثیر بر روی لایه های پوشش و محافظ
بسیاری از مواد ساختاری فولادی با لایه های محافظ مانند رنگ ، گالوانیزه یا پوشش های اپوکسی برای جلوگیری از خوردگی پوشش داده می شوند. با این حال ، رطوبت می تواند تأثیر منفی بر عملکرد این پوشش ها داشته باشد.
رطوبت بالا می تواند باعث شود تا پوشش ، پوست ، پوست یا لایه برداری از سطح فولاد. هنگامی که بخار آب به روکش نفوذ می کند ، می تواند بین پوشش و فولاد جمع شود و فشار ایجاد کند که باعث می شود پوشش از بین برود. علاوه بر این ، رطوبت همچنین می تواند تخریب خود پوشش را تسریع کند. به عنوان مثال ، برخی از پوشش های آلی می توانند آب را جذب کنند ، که می تواند منجر به هیدرولیز و کاهش چسبندگی و خصوصیات محافظ آنها شود.
فولاد گالوانیزه ، که برای محافظت از فولاد زیرین با لایه ای از روی پوشانده شده است ، همچنین تحت تأثیر رطوبت قرار می گیرد. اگرچه روی یک آند قربانی را فراهم می کند که به جای فولاد خراب می شود ، اما رطوبت زیاد هنوز هم می تواند باعث شود لایه روی سریعتر خورد. پس از تخلیه لایه روی ، فولاد زیرین در معرض خوردگی قرار می گیرد.
کاهش اثرات رطوبت
ما به عنوان تأمین کننده مواد ساختاری فولادی ، ما از چالش های ناشی از رطوبت آگاه هستیم و چندین استراتژی برای کاهش اثرات آن ایجاد کرده ایم.
یکی از متداول ترین روش ها استفاده از پوشش های محافظ با کیفیت بالا در فولاد است. این پوشش ها به عنوان سدی بین فولاد و محیط زیست عمل می کنند و از تماس آب و اکسیژن با سطح فولاد جلوگیری می کنند. ما طیف وسیعی از روکش ها را با خصوصیات مختلف مانند مقاومت در برابر خوردگی ، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاومت در برابر سایش ارائه می دهیم تا نیازهای خاص مشتریان را برآورده کنیم.
روش دیگر استفاده از آلیاژهای فولادی مقاوم در برابر خوردگی است. این آلیاژها حاوی عناصری مانند کروم ، نیکل و مولیبدن است که یک لایه اکسید منفعل بر روی سطح فولاد تشکیل می دهند که مقاومت در برابر خوردگی عالی را فراهم می کند. به عنوان مثال ، فولاد ضد زنگ یک انتخاب محبوب برای برنامه هایی است که در آن مقاومت در برابر خوردگی زیاد مورد نیاز است ، مانند کارخانه های پردازش مواد غذایی و محیط های دریایی.
علاوه بر این ، طراحی مناسب و نگهداری سازه های فولادی همچنین می تواند به کاهش تأثیر رطوبت کمک کند. به عنوان مثال ، تهیه تهویه کافی در فضاهای محصور می تواند به کاهش رطوبت نسبی و جلوگیری از تجمع بخار آب کمک کند. بازرسی منظم و نگهداری از سازه های فولادی ، از جمله بررسی یکپارچگی پوشش های محافظ و تعمیر هر منطقه آسیب دیده ، نیز ضروری است.
پایان
رطوبت یک عامل مهم محیطی است که می تواند تأثیر قابل توجهی در مواد ساختاری فولادی داشته باشد. از خوردگی و تغییر در خواص مکانیکی گرفته تا تخریب پوشش های محافظ ، اثرات رطوبت می تواند عملکرد ، دوام و ایمنی سازه های فولادی را به خطر بیاندازد. ما به عنوان تأمین کننده مواد ساختاری فولادی ، ما متعهد هستیم که محصولات و راه حل های با کیفیت بالا را برای کاهش اثرات رطوبت در اختیار مشتریان خود قرار دهیم.
اگر در بازار مواد ساختاری فولادی مانند هستیدقاب فلزیباستون مشبک، یاقاب بندی پرتوهای فولادی، و نگران تأثیر رطوبت در پروژه های شما هستیم ، ما شما را تشویق می کنیم تا برای مشاوره با ما تماس بگیرید. تیم متخصصان ما می توانند به شما در انتخاب مواد مناسب و اقدامات محافظتی برای اطمینان از عملکرد طولانی مدت سازه های فولادی خود کمک کنند.
منابع
- جونز ، دا (1992). اصول و پیشگیری از خوردگی. سالن Prentice.
- Fontana ، MG (1986). مهندسی خوردگی. مک گرا - هیل.
- Uhlig ، HH ، & Revie ، RW (1985). کنترل خوردگی و خوردگی: مقدمه ای بر علوم و مهندسی خوردگی. ویلی