L'acciaio resistente alla corrosione atmosferica (cioè l'acciaio resistente agli agenti atmosferici) si riferisce a un acciaio a bassa lega con buona resistenza alla corrosione atmosferica ottenuto aggiungendo una certa quantità di Cu, P, C o Ni, Mo, Nb, Ti e altri elementi di lega all'acciaio. In ambienti atmosferici industriali e rurali, l'acciaio resistente agli agenti atmosferici ha un'eccellente resistenza alla corrosione atmosferica grazie alla formazione di un film protettivo di ossido denso e stabile sulla sua superficie di substrato, che ostacola l'ingresso di mezzi corrosivi. Tuttavia, la struttura dello strato di ruggine formata dalla corrosione sulla superficie del substrato di acciaio al carbonio ordinario è sciolta e presenta microfessure, che non possono proteggere veramente l'acciaio del substrato.
Meccanismo di resistenza alla corrosione
Dall'influenza dei prodotti di corrosione sul processo di corrosione, la corrosione atmosferica dell'acciaio è un processo in cui l'ossigeno nell'aria subisce reazioni elettrochimiche attraverso lo strato di ruggine in presenza di un film d'acqua. Lo strato di ruggine è composto da uno strato di ruggine esterno sciolto e uno strato di ruggine interno denso, e gli elementi di lega nell'acciaio agiscono principalmente attraverso l'influenza dello strato di ruggine interno. Nei prodotti di corrosione dell'acciaio resistente agli agenti atmosferici, si può osservare un arricchimento di strati di ruggine interni densi di Cu, P e Cr. L'elevata resistenza alla corrosione dell'acciaio resistente agli agenti atmosferici non è solo legata all'elevata impedenza dello strato di ruggine interno, ma anche alla dimensione dei grani densa e fine dello strato di ruggine interno e all'arricchimento di Cu e P. La presenza di questo strato di ruggine interno denso si riflette nel comportamento elettrochimico dell'acciaio, che è ostacolato dal processo anodico. Il processo di miglioramento graduale della sua densità durante il processo di corrosione illustra precisamente la caratteristica di un tempo più lungo e una resistenza alla corrosione più forte.
Corrosione atmosferica
Da una prospettiva globale, i componenti principali dell'atmosfera rimangono in gran parte invariati. Attraverso misurazioni sperimentali, la composizione dell'aria in volume è approssimativamente 78% azoto, 21% ossigeno, 0,94% gas rari, 0,03% anidride carbonica e 0,03% altri gas e impurità. A causa della posizione naturale, del clima e dell'inquinamento ambientale umano, la composizione dell'atmosfera è diventata complessa e diversificata, con alcuni componenti dannosi che mostrano una tendenza all'aumento graduale. Soprattutto le piogge acide globali causate dal biossido di zolfo e dal biossido di azoto nell'aria esacerbano la corrosione dei materiali in acciaio, nonostante l'assenza di biossido di zolfo e biossido di azoto naturalmente presenti. Tuttavia, la stragrande maggioranza di questi inquinanti atmosferici di base è generata dalle attività umane. Una volta che gli inquinanti di biossido di zolfo e biossido di azoto emessi dagli esseri umani entrano nell'atmosfera, possono essere convertiti in inquinanti secondari come acido nitrico e acido solforico, che sono facilmente solubili in acqua e formano gocce d'acqua acide che ritornano al suolo formando piogge acide, neve acida, ecc.
Diversi tipi di impurità nell'atmosfera hanno effetti variabili sul tasso di corrosione dell'acciaio. L'impatto del biossido di zolfo nell'atmosfera industriale e delle particelle di sale nell'atmosfera oceanica sul tasso di corrosione dell'acciaio è il maggiore, e il tasso di corrosione dell'acciaio è molto basso in un ambiente atmosferico rurale puro. La corrosione atmosferica dell'acciaio è un sistema complesso e, oltre all'inquinamento ambientale umano, il tasso di corrosione è anche legato alla velocità e direzione del vento, temperatura e precipitazioni, periodo di rugiada, radiazione solare, cambiamenti stagionali e persino polvere naturale nell'atmosfera. Anche sotto le stesse condizioni esterne, il tasso di corrosione sul retro dell'acciaio è significativamente più alto rispetto a quello sul lato soleggiato a causa dell'accumulo di acqua piovana.
Uso
L'acciaio resistente agli agenti atmosferici è stato ampiamente utilizzato in strutture in acciaio come edifici, veicoli, ponti e torri grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione. Ci sono tre modi principali per utilizzare l'acciaio resistente agli agenti atmosferici: uso esposto, uso con rivestimento e uso dopo trattamento di stabilizzazione della ruggine.
(1) Uso a vista
L'uso più comune dell'acciaio resistente agli agenti atmosferici è esposto. Dopo 3 a 10 anni di utilizzo, lo strato di ruggine sulla superficie dell'acciaio resistente agli agenti atmosferici si stabilizza gradualmente, lo sviluppo della corrosione rallenta e l'aspetto assume un bel colore cioccolato.
A causa dell'influenza di fattori come la composizione chimica dell'acciaio, l'ambiente di utilizzo, la ritenzione d'acqua e l'accumulo di polvere nei dettagli strutturali e l'usura meccanica, il processo di stabilizzazione dello strato di ruggine nell'acciaio resistente agli agenti atmosferici è influenzato. Pertanto, se utilizzato in modo improprio e le condizioni di formazione dello strato di ruggine stabile sono interrotte, l'acciaio resistente agli agenti atmosferici subirà anche una grave corrosione.
(2) Applicazione della verniciatura
In molti settori come costruzioni, ponti e veicoli, l'acciaio resistente agli agenti atmosferici, come l'acciaio ordinario, è per lo più utilizzato per il rivestimento. Rispetto all'acciaio ordinario, l'acciaio resistente agli agenti atmosferici rivestito mostra una resistenza alla corrosione estremamente superiore. Tuttavia, a causa dei costi di utilizzo aumentati e delle procedure operative, è difficile utilizzare ampiamente la verniciatura su componenti di grandi dimensioni.
(3) Utilizzato dopo trattamento di stabilizzazione
All'inizio, viene applicato un trattamento alla superficie del componente per abbreviare il processo di formazione dello strato di ruggine stabilizzato dell'acciaio resistente agli agenti atmosferici. Questo può non solo evitare il fenomeno del liquido di ruggine giallo sospeso nella fase iniziale dell'uso dell'acciaio resistente agli agenti atmosferici, prevenire l'inquinamento, ma anche formare uno strato di ruggine stabile. Sebbene l'uso esposto sia un metodo economico e unico di utilizzo dell'acciaio resistente agli agenti atmosferici, ci vuole un considerevole lasso di tempo per completare il processo di stabilizzazione dello strato di ruggine nell'ambiente naturale. Prima di formare lo strato di ruggine stabilizzato, spesso si verificano sospensioni di liquido di ruggine precoce e inquinamento volante dell'ambiente circostante.
