Aktuální výsledky atmosférických a laboratorních zkoušek ocelí se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi Směrnice pro použití patinujících ocelí K. Kreislová, L. Rozlívka, V. Křivý, D. Knotková, M. Liška Patinují oceli - dlouhodobě relativně nízké korozní rychlosti - základní korozní vlastnost ochranná patina Základní podmínky pro tvorbu ochranné patiny - prostředí střídání mokrých a suchých cyklů, - koncentrace SO 2 do 1 µg.m -3 - mikroklimatické vlivy zahrnující i vlivy provozní - konstrukční uspořádání 1
Korozní rychlost patinující oceli zkušební program 1986-1995 8, Praha Kašperské Hory Kopisty 6, korozní úbytek (µm) 4, 2,, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 doba expozice (roky) Korozní rychlost patinující a uhlíkové oceli zkušební programy 197-1995 3 15217 11523 25 korozní úbytky (µm) 2 15 1 5 4 8 12 16 2 doba expozice (roky) 2
Závislost ročních korozních úbytků patinující oceli Atmofix a uhlíkové oceli na koncentraci SO 2 expozice včr 1963-29 Příspěvek byl zpracován v rámci projektu EUREKA! 3517 BESTPRODUCT podporovaného MŠMT ČR. Atmosférické korozní zkoušky typová i specifická prostředí stanice SVÚOM Praha městské prostředí, SO 2, NO x (47 µg.m -3 ) Kopisty průmyslové prostředí SO 2 Kašperské Hory venkovské prostředí Kopisty Praha Ostrava Ostrava areál VŠB-TUO městské/průmyslové prostředí Kašperské Hory koksovna specificky průmyslově znečištěné prostředí Berlin městský okruh velmi vysoké NO x (59 µg.m -3 ) Bottrop - průmyslové prostředí (expozice 1987-1995) 3
Roční korozní úbytky 28/29 8 7 patinující ocel uhlíková ocel korozní úbytek (µm) 6 5 4 3 2 1 C4 C3 C2 Kašperské Hory Praha Berlin Ostrava VŠB-TU Kopisty Bottrop Ostrava koksovna stanice Roční korozní úbytky 29/21 8, Atmofix Corten A Corten B uhlíková ocel korozní úbytek (µm) 6, 4, 2,, Praha Kašperské Hory Kopisty Ostrava VŠB-TU Ostrava koksovna stanice 4
Dlouhodobé korozní úbytky patinující oceli v ČR 12 1 korozní úbytky (µm) 8 6 4 roční korozní úbytek v letech 197-1995 městské prostředí 2 průmyslové prostředí průmyslové prostředí s vysokým znečištěním 5 1 15 2 25 3 35 doba expozice (roky) Roční korozní úbytky ocelí 29/21 vývojové typy patinujících ocelí 25, 2, Atmofix uhlíková ocel MMV 7 MMV 8 MMV 9 korozní úbytek (µm) 15, 1, 5,, Praha Kašperské Hory Kopisty stanice 5
Vliv chloridů na korozi patinující ocelí v ČR posypové sole: - zimní období postřik aerosolu množství chloridů až 3 g.m -2 - ostatní období sekundární prašnost v okolí vozovek množství chloridů až 1 g.m -2 (volná atmosféra) - zatékání vody s chloridy z poruch závěrů nebo odvodnění nutno opravit Korozní agresivita není specifikována ani stanovena SVÚOM první výsledky expozice 29/21 3 lokality - na volné atmosféře pro uhlíkovou ocel roční korozní úbytek 35 µm - C3 - pod přístřeškem pro uhlíkovou ocel roční korozní úbytek 6 µm - C4 7 6 korozní úbytek (µm) 5 4 3 2 korozní agresivita C2 1 volná atmosféra přístřešek vliv posypových solí bez vlivu posypových solí 6
Urychlené korozní zkoušky vliv chloridů - 3 režimy - Scab test podle ISO 11474 zrychlená atmosférická zkouška s postřikem roztoku posypových solí (pouze v zimním období) - zkouška NSS - neutrální solná mlha podle ČSN EN ISO 9227 teplota 35 C, 1 % vlhkost, trvalý postřik 5% NaCl - zkouška CH.L.R. podle ČSN ISO 1113 laboratorní teplota, cyklický ponor do roztoku posypových solí Korozní napadení patinující oceli korozní úbytek CS po 1 roce u komunikace CH.R.L. zkouška Scab test 3 h cca 3 h postřik patinující ocel s otryskaným povrchem patinující ocel se stabilní vrstvou patiny - zkoušky Scab test a CH.R.L. porušení i stabilní ochranné patiny - vyhodnocení 2leté zkoušky (další expozice) 7
Korozní úbytky ve zkoušce NSS 5 h korozní úbytek (µm) 8 7 6 5 4 3 2 korozní úbytek po 1 roce u komunikace - přístřešek korozní úbytek po 1 roce u komunikace volná atmosféra 1 uhlíková ocel ocel Atmofix ocel MMV 7 ocel MMV 8 ocel MMV 9 Nippon Steel - vyhodnocení další expozice Korozní úbytky ve zkoušce CH.R.L. 14 12 uhlíková ocel Atmofix MMV7 MMV8 MMV9 Nippon Steel korozní úbytek (µm) 1 8 6 4 2 korozní úbytek po 1 roce u komunikace - přístřešek korozní úbytek po 1 roce u komunikace volná atmosféra 5 1 2 3 doba expozice (h) 8
Důlkové napadení pouze CH.R.L. zkouška 5 h expozice 3 h expozice Hloubka důlkového napadení (µm) typ oceli a doba expozice průměrná hloubka důlků (µm) 35 3 25 2 15 1 MMV7 MMV8 MMV9 Nippon Steel 5 5 1 15 2 25 3 expozice (h) rozsah hloubky důlků 1 až 39 µm 9
Porovnání korozních úbytků různých typů patinujících ocelí po 3, 9 a 18 cyklech korozní zkoušky s nízkou koncentrací SO 2 korozní úbytky uhlíkové oceli po 1, 3 a 5 letech expozice - stanice Praha roční korozní úbytky vývojových ocelí 1-2 mm Možnosti použití patinujících ocelí Sortiment a vlastnosti hutních výrobků z patinujících ocelí Korozní odolnost konstrukcí z patinující oceli Tvorba patiny Korozní rychlost patinujících ocelí Stanovení korozního přídavku. Omezení použití patinujících ocelí Konstrukční řešení detailů konstrukcí z patinujících ocelí Údržba Oprava konstrukcí Aplikace nátěrů Ekonomické hodnocení a další 1
Směrné korozní rychlosti patinující ocelí ČSN ISO 9224 stupeň korozní korozní rychlost (µm/r) agresivity prvních 1 let další roky C1 <,1 <,1 C2,1 < 2,,1 1, C3 2< 8 1< 5 C4 8 < 15 5 < 1 C5 15 < 8 1 < 8 Mapa korozních úbytků patinující oceli Korozní úbytky (µm) 3 let 5 let 1 let 44-64 52-76 15-15 64-76 76-89 15-18 76-89 89-115 18-23 89-115 115-14 23-28 115-142 14-168 28-34 11
Mapa korozních úbytků patinující oceli v Ostravě korozní úbytek první rok expozice (µm) Mostní konstrukce různé polohy expozice - expozice vzorků - prohlídka konstrukcí - koeficienty korozní úbytky (µm) 4 35 3 25 2 15 1 5 svislá stojina dolní pásnice 1 2 3 4 5 6 7 8 doba expozice (roky) 12
Expozice v komorách mostů (28/9) most přes Odru a svinovský most relativní vlhkost (%) 1 9 8 7 6 5 most Odra korozní úbytek (g.m-2) 15 1 5 ČR obecně Ostrava VŠB-TU Atmofix volná atmosféra Atmofix přístřešek most Svinov most Odra α 1 α 2 α 3 součinitel jakosti materiálu: - pro ocel S355J2WP je α 1 = 1,; - pro ocel S355J2W je α 1 = 1,2; součinitel v závislosti na správném konstrukčním řešení a zajištění údržby v průběhu životnosti konstrukce, součinitel expozice α 4 součinitel v závislosti na poloze a umístění plochy v konstrukci, 13
Klasifikační stupně (index) vizuálního hodnocení vrstvy patiny T. Kamimura, S. Hara, H. Miuyki, M. Yamashita, M. Uchida, Composition and protective ability of rust layer formed on weathering steel exposed to variuos environments, Corrosion Science 26 stupeň 1 stupeň 2 velmi objemná a odlupující se vrstva tloušťka >8 µm korozní úbytek 5 mm / 1 let velikost částic: cca 5-25 mm částečné objemná a odlupující se vrstva tloušťka >4 µm korozní úbytek 2, mm / 1 let 35 3 velikost částic: 1-5 mm nerovnoměrná vrstva korozní úbytek (µm) 25 2 15 1 y =,178x + 2,487 5 R² =,868 5 1 15 2 tloušťka vrstvy korozních produktů (µm) stupeň 3 stupeň 4 tloušťka <4 µm korozní úbytek,5 mm / 1 let velikost částic: jemné přilnavá a rovnoměrná vrstva barva: tmavě hnědá tloušťka <4 µm korozní úbytek,5 mm / 1 let velikost částic: jemné barva: světle hnědá stupeň 5 tloušťka <2 µm tenká vrstva rzi korozní úbytek,4 mm / 1 let Silniční most 23 let expozice stupeň 4 stupeň 4 tloušťka rzi 57 µm stupeň 3 stupeň 2 tloušťka rzi 425 µm tloušťka rzi 7 µm zbytková tloušťka 15,96 mm zbytková tloušťka 15,42 mm 14
Příklady vzhledu patiny - ochranná patina má různé zbarvení a strukturu povrchu Závěry - podmínky prostředí umožňují vznik ochranné patiny v plném rozsahu - projektant musí předcházet vzniku neochranné patiny znalostí prostředí a zásad konstrukčního řešení - předcházet vzniku vad v průběhu expozice údržba, kontrola zatékání, ucpávání odtoků, apod. - rozlišovat přístup výzkumného hodnocení a provozního hodnocení (otisk, tloušťka, vizuální hodnocení s využitím standardů) - cíl projektu ve vztahu k hodnocení patin zpracování standardů vzhledu ochranné patiny a jednoduchých metod pro provozní hodnocení v rámci systému 15
Děkuji za pozornost Příspěvek byl zpracován v rámci projektu MPO FT-TA 5/76 Výzkum vlastností stávajících a nově vyvíjených patinujících ocelí z hlediska jejich využití pro ocelové konstrukce www.atmofix.cz 16