大気腐食耐性鋼（すなわち耐候性鋼）は、Cu、P、C、Ni、Mo、Nb、Tiなどの合金元素を鋼に添加することによって作られた、優れた大気腐食耐性を持つ低合金鋼を指します。工業および農村の大気環境では、耐候性鋼はその基材表面に密で安定した酸化物保護膜を形成することにより、大気腐食に対して優れた耐性を示し、腐食性媒体の侵入を妨げます。しかし、通常の炭素鋼基材の表面に腐食によって形成される錆層構造は緩く、微細な亀裂があり、基材鋼を真に保護することはできません。
腐食耐性メカニズム
腐食生成物が腐食プロセスに与える影響から見ると、鋼の大気腐食は、空気中の酸素が水膜の存在下で錆層を通じて電気化学反応を起こすプロセスです。錆層は緩い外部錆層と密な内部錆層で構成されており、鋼中の合金元素は主に内部錆層の影響を通じて作用します。耐候性鋼の腐食生成物には、Cu、P、Crの密な内部錆層が濃縮されていることが観察されます。耐候性鋼の高い腐食耐性は、内部錆層の高いインピーダンスだけでなく、内部錆層の密度の高い微細な粒子サイズとCuおよびPの濃縮にも関連しています。この密な内部錆層の存在は、鋼の電気化学的挙動に反映され、陽極プロセスによって妨げられます。腐食プロセス中にその密度が徐々に改善されるプロセスは、より長い時間とより強い腐食耐性の特徴を正確に示しています。
大気腐食
世界的な視点から見ると、大気の主成分はほとんど変わりません。実験的な測定によれば、空気の体積による組成は約78%が窒素、21%が酸素、0.94%が希ガス、0.03%が二酸化炭素、0.03%がその他のガスや不純物です。自然の位置、気候、および人間の環境汚染により、大気の組成は複雑で多様になり、一部の有害成分は徐々に増加傾向を示しています。特に、空気中の二酸化硫黄と二酸化窒素によって引き起こされる世界的な酸性雨は、鋼材の腐食を悪化させますが、自然には二酸化硫黄や二酸化窒素は存在しません。しかし、これらの基本的な大気汚染物質の大部分は人間の活動によって生成されます。人間が排出した二酸化硫黄と二酸化窒素の汚染物質が大気中に入ると、硝酸や硫酸などの二次汚染物質に変換される可能性があり、これらは水に溶けやすく、酸性の水滴を形成して地面に戻り、酸性雨や酸性雪などを形成します。
大気中の異なる種類の不純物は、鋼の腐食速度にさまざまな影響を与えます。工業大気中の二酸化硫黄や海洋大気中の塩分粒子の影響が最も大きく、純粋な農村大気環境では鋼の腐食速度は非常に低いです。鋼の大気腐食は複雑なシステムであり、人間の環境汚染に加えて、腐食速度は風速と風向、温度と降雨、露の期間、太陽放射、季節の変化、さらには大気中の自然のほこりとも関連しています。同じ外部条件下でも、鋼の背面の腐食速度は、雨水の蓄積により日当たりの良い側よりも顕著に高くなります。
使用
耐候性鋼は、その優れた腐食耐性により、建物、車両、橋梁、塔などの鋼構造で広く使用されています。耐候性鋼の使用方法は主に3つあります：露出使用、コーティング使用、錆安定化処理後の使用。
(1) 露出使用
耐候性鋼の最も一般的な使用法は露出です。使用開始から3〜10年後、耐候性鋼の表面の錆層は徐々に安定し、腐食の進行が遅くなり、外観は美しいチョコレート色になります。
鋼の化学組成、使用環境、構造の詳細における水の保持とほこりの蓄積、機械的摩耗などの要因の影響により、耐候性鋼の錆層の安定化プロセスは影響を受けます。したがって、不適切に使用され、安定した錆層の形成条件が乱れると、耐候性鋼も深刻な腐食を経験します。
(2) 塗装の適用
建設、橋梁、車両などの多くの部門では、耐候性鋼は通常の鋼と同様にコーティングに使用されます。通常の鋼と比較して、コーティングされた耐候性鋼は非常に優れた腐食耐性を示します。しかし、使用コストと操作手順が増加するため、大型部品への塗装の広範な使用は困難です。
(3) 安定化処理後の使用
初めに、耐候性鋼の安定した錆層の形成プロセスを短縮するために、部品の表面に処理が施されます。これにより、耐候性鋼の使用初期段階での黄色い錆液の垂れ下がり現象を回避し、汚染を防ぐだけでなく、安定した錆層を形成することができます。露出使用は耐候性鋼を使用する経済的で独特な方法ですが、自然環境で錆層の安定化プロセスを完了するにはかなりの時間がかかります。安定した錆層が形成される前に、初期の錆液の垂れ下がりや周囲環境への飛散汚染がしばしば発生します。
