Οδηγός: Τι είναι ο διαβρωμένος χάλυβας και πώς το συγκολλάτε;

Τι είναι ο διαβρωμένος χάλυβας;

Ο χάλυβας είναι ένα εξαιρετικό οικοδομικό υλικό. Είναι ισχυρό και έχει καλή αντοχή σε διάφορες καταπονήσεις. Αν και είναι βαρύ, είναι επίσης φθηνό, επομένως χρησιμοποιείται συχνά σε διάφορους τομείς, από την κατασκευή κουφωμάτων μέχρι τις γέφυρες μέχρι την κατασκευή αυτοκινήτων.

Ωστόσο, ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα με τον χάλυβα είναι ότι το κύριο συστατικό του είναι ο σίδηρος (ο οποίος συνήθως περιέχει επίσης λίγο άνθρακα), και είναι γνωστό ότι ο σίδηρος οξειδώνεται πολύ εύκολα. Όταν εκτίθεται σε περιβάλλοντα όπως το οξυγόνο, το νερό και η υγρασία στον αέρα, ο χάλυβας θα σκουριάσει. Αυτή η σκουριά και η διάβρωση μειώνουν τελικά τις ιδιότητες του υλικού, με αποτέλεσμα να χάνει τη δομική του αντοχή, κάτι που εμείς στη βιομηχανία ονομάζουμε «πρόβλημα».

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για την προστασία του χάλυβα από τη διάβρωση. Μια κοινή μέθοδος είναι να το βάφουμε ή να το λαδώνουμε, σχηματίζοντας ένα προστατευτικό στρώμα στην επιφάνεια του χάλυβα που το απομονώνει από την υγρασία και το οξυγόνο της ατμόσφαιρας. Ο χάλυβας μπορεί επίσης να γαλβανιστεί ή να ανοδιωθεί για τη δημιουργία παρόμοιων επικαλύψεων, αλλά αυτές οι διεργασίες περιλαμβάνουν βαθύτερες χημικές αντιδράσεις από μια απλή επίστρωση επιφάνειας.

Το μεγαλύτερο μειονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι ότι εάν η επίστρωση εμφανίσει κενά ή καταστραφεί, η σκουριά μπορεί να τη διαπεράσει. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητη η σωστή συντήρηση και οι τακτικές επιθεωρήσεις. Διαφορετικά, σοβαρή βλάβη μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφική αποτυχία.

Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι μηχανικοί υλικών στράφηκαν σε ένα άλλο μέταλλο που χρησιμοποιείται ευρέως σε όλο τον κόσμο: τον χαλκό.

Ο χαλκός είναι επίσης ευαίσθητος στις επιδράσεις του οξυγόνου. Όταν βλέπετε τα προϊόντα χαλκού να γίνονται πράσινα, αυτό είναι οξείδιο του χαλκού που σχηματίζει βερνίκι στην επιφάνεια. Ωστόσο, σε αντίθεση με τον χάλυβα, αυτό το βερνίκι δεν συνεχίζει να διαβρώνεται. Αντίθετα, σχηματίζει ένα φυσικό προστατευτικό στρώμα γύρω από τον χαλκό. Αυτή η προστατευτική στρώση αναστέλλει το μεγαλύτερο μέρος της περαιτέρω διάβρωσης και εάν το λάκκο υποστεί ζημιά, θα «αυτο-επισκευαστεί» σχηματίζοντας νέα λάχανα στην κατεστραμμένη περιοχή.

Ο χαλκός είναι επίσης ευαίσθητος στις επιδράσεις του οξυγόνου. Όταν βλέπετε τα προϊόντα χαλκού να γίνονται πράσινα, αυτό είναι οξείδιο του χαλκού που σχηματίζει βερνίκι στην επιφάνεια. Ωστόσο, σε αντίθεση με τον χάλυβα, αυτό το βερνίκι δεν συνεχίζει να διαβρώνεται. Αντίθετα, σχηματίζει ένα φυσικό προστατευτικό στρώμα γύρω από τον χαλκό. Αυτή η προστατευτική στρώση αναστέλλει το μεγαλύτερο μέρος της περαιτέρω διάβρωσης και εάν το λάκκο υποστεί ζημιά, θα «αυτο-επισκευαστεί» σχηματίζοντας νέα λάχανα στην κατεστραμμένη περιοχή.

Οι μηχανικοί αναρωτήθηκαν: τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να κάνουμε τον χάλυβα να έχει τις ίδιες ιδιότητες; Σχεδόν έναν αιώνα πριν, μέσω έρευνας και ανάπτυξης, δημιουργήθηκε ένα νέο υλικό χρησιμοποιώντας χάλυβα και διάφορα κράματα μετάλλων (συμπεριλαμβανομένου του χαλκού, του χρωμίου, του πυριτίου και του φωσφόρου). Αυτός ο χάλυβας διέθετε σχεδόν όλες τις υλικές ιδιότητες του χάλυβα χαμηλής-άνθρακας, αλλά σε αντίθεση με τον συνηθισμένο χάλυβα, δεν σκουριάστηκε. Αντίθετα, σχημάτισε ένα καφέ προστατευτικό φιλμ.

Αυτό το υλικό αναπτύχθηκε για πρώτη φορά και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1933 με το όνομα Cor-Ten, όπου το Cor-Ten σημαίνει αντοχή στη διάβρωση και αντοχή σε εφελκυσμό. Το Cor{4}}Ten, γνωστό και ως χάλυβας που διαβρώνει τις καιρικές συνθήκες, τελικά τυποποιήθηκε από την Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών (ASTM), οδηγώντας στην ευρεία χρήση του. Ως αποτέλεσμα, θα εξακολουθείτε να αντιμετωπίζετε αυτό το υλικό σήμερα και θα πρέπει να το συγκολλήσετε.

Πότε χρησιμοποιείται ο χάλυβας που έχει ξεπεραστεί;

Λόγω της φυσικής του αντοχής στη διάβρωση και της ελαφράς ικανότητας αυτοεπούλωσης-του, ο χάλυβας που διαπερνά τις καιρικές συνθήκες χρησιμοποιείται πιο συχνά σε τοποθεσίες που εκτίθενται σε διάφορα φυσικά περιβάλλοντα, αλλά συχνά δεν έχουν τακτική επιθεώρηση και συντήρηση. Στη μηχανολογία και τις κατασκευές, ο χάλυβας που διαπερνά τις καιρικές συνθήκες χρησιμοποιείται συχνά ως εκτεθειμένα διακοσμητικά στοιχεία, γλυπτά, στέγες και τοίχοι, καθώς και διάφορα πρακτικά χαρακτηριστικά όπως γλάστρες, υπόστεγα ποδηλάτων ή φράχτες, φράκτες κ.λπ. Χρησιμοποιείται επίσης συνήθως στις θαλάσσιες μεταφορές και χρησιμοποιείται συχνά ως δομικό υλικό για μικρές γέφυρες (συνήθως γέφυρες) πάνω από ποτάμια ή πεζοδρόμια.

Συνοπτικά, αυτός ο τύπος χαλύβδινων κατασκευών είναι εξαιρετικά πρακτικός, ιδιαίτερα κατάλληλος για εφαρμογές που απαιτούν στιβαρότητα, ανθεκτικότητα, μεγάλα διαστήματα συντήρησης και ομοιόμορφη, αισθητικά ευχάριστη πορτοκαλί-καφέ εμφάνιση. Βρίσκεται συνήθως σε φυσικά πάρκα, όπου το καφέ χρώμα δένει άψογα με τα γύρω δέντρα.

Ποια είναι η καλύτερη διαδικασία για τη συγκόλληση χάλυβα που έχει υποστεί καιρικές συνθήκες;

Επειδή ο χαλύβδινος χάλυβας είναι ουσιαστικά ένα κράμα χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα-, μπορεί να συγκολληθεί χρησιμοποιώντας σχεδόν οποιαδήποτε διαδικασία συγκόλλησης. Ωστόσο, όπως ίσως έχετε μαντέψει, ορισμένες διαδικασίες συγκόλλησης παράγουν καλύτερα αποτελέσματα και πιο ανθεκτικές συγκολλήσεις από άλλες.

Με άλλα λόγια, η συγκόλληση MIG θα πρέπει να χρησιμοποιείται στο 90% των περιπτώσεων κατά τη συγκόλληση χάλυβα που έχει υποστεί καιρικές συνθήκες. Η σωστή λειτουργία είναι απαραίτητη, αλλά αυτό ισχύει για οποιαδήποτε μέθοδο συγκόλλησης. Οι συγκολλήσεις TIG είναι επιρρεπείς σε πρόωρη αστοχία σε χάλυβα που ξεπερνά τις καιρικές συνθήκες και, εκτός εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με τη συγκόλληση MIG, η χειροκίνητη συγκόλληση τόξου δεν προσφέρει σημαντικό πλεονέκτημα σε σχέση με αυτήν.

Τι τύπος πληρωτικού πρέπει να χρησιμοποιείται για τη διάβρωση του χάλυβα;

Η πρώτη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε σύρμα συγκόλλησης από ανθρακούχο χάλυβα, όπως AWS E7018, ER70S ή E70C-6M. Αυτά τα καλώδια είναι τα πλέον κατάλληλα όταν απαιτείται συγκόλληση μονής-συγκόλλησης χάλυβα που έχει ξεπεραστεί και η αντοχή ή η ποιότητα συγκόλλησης είναι χαμηλή. Αν και η αντοχή συγκόλλησης θα είναι ελαφρώς χαμηλότερη από την ιδανική, το κόστος είναι χαμηλότερο. Επιπλέον, το σύρμα συγκόλλησης από χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα έχει εξαιρετική συμβατότητα με τον διαβρωμένο χάλυβα, απορροφά στοιχεία κραμάτων και διατηρεί αντίσταση στη διάβρωση στη συγκόλληση παρόμοια με το βασικό μέταλλο.

Η δεύτερη επιλογή είναι το σύρμα συγκόλλησης με χαμηλό-κράμα. Αυτός ο τύπος σύρματος διατίθεται σε διάφορες μορφές ανάλογα με τη σύσταση του κράματος του, αλλά είναι γενικά ο καταλληλότερος για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή, αντοχή στη διάβρωση ή άλλες μηχανικές ιδιότητες. Όταν εκτελείτε συγκόλληση μεγάλης-επιφάνειας ή πολλαπλών-περασμάτων, ο βαθμός ανάμειξης μεταξύ του βασικού μετάλλου και του σύρματος συγκόλλησης είναι σχετικά χαμηλός. Αυτό σημαίνει ότι εάν χρησιμοποιηθεί σύρμα συγκόλλησης από ανθρακούχο χάλυβα για συγκόλληση-μεγάλης επιφάνειας, η αντίστασή του στη διάβρωση θα μειωθεί, καθιστώντας το πιο επιρρεπές σε ζημιές. Για να εξασφαλιστεί μια ισχυρή σύνδεση με το βασικό μέταλλο χάλυβα που ξεπερνά τις καιρικές συνθήκες, το σύρμα συγκόλλησης από ανθρακούχο χάλυβα πρέπει να βαφτεί ή να υποβληθεί σε επεξεργασία με άλλες επιστρώσεις.