Thép chống ăn mòn khí quyển (tức là thép chịu thời tiết) đề cập đến một loại thép hợp kim thấp với khả năng chống ăn mòn khí quyển tốt được tạo ra bằng cách thêm một lượng nhất định Cu, P, C hoặc Ni, Mo, Nb, Ti và các nguyên tố hợp kim khác vào thép. Trong môi trường khí quyển công nghiệp và nông thôn, thép chịu thời tiết có khả năng chống ăn mòn khí quyển tuyệt vời nhờ sự hình thành của một lớp màng oxit bảo vệ dày đặc và ổn định trên bề mặt nền, ngăn chặn sự xâm nhập của các phương tiện ăn mòn. Tuy nhiên, cấu trúc lớp gỉ hình thành do ăn mòn trên bề mặt nền thép carbon thông thường là lỏng lẻo và có các vết nứt nhỏ, không thể thực sự bảo vệ thép nền.
Cơ chế chống ăn mòn
Từ ảnh hưởng của các sản phẩm ăn mòn đến quá trình ăn mòn, ăn mòn khí quyển của thép là một quá trình trong đó oxy trong không khí trải qua các phản ứng điện hóa thông qua lớp gỉ trong sự hiện diện của một lớp màng nước. Lớp gỉ bao gồm một lớp gỉ ngoài lỏng lẻo và một lớp gỉ trong dày đặc, và các nguyên tố hợp kim trong thép chủ yếu tác động thông qua ảnh hưởng của lớp gỉ trong. Trong các sản phẩm ăn mòn của thép chịu thời tiết, các lớp gỉ trong dày đặc của Cu, P và Cr có thể được quan sát thấy là giàu có. Khả năng chống ăn mòn cao của thép chịu thời tiết không chỉ liên quan đến trở kháng cao của lớp gỉ trong, mà còn đến kích thước hạt mịn và dày đặc của lớp gỉ trong và sự giàu có của Cu và P. Sự hiện diện của lớp gỉ trong dày đặc này được phản ánh trong hành vi điện hóa của thép, bị cản trở bởi quá trình anod. Quá trình cải thiện dần mật độ của nó trong quá trình ăn mòn chính xác minh họa đặc điểm của thời gian dài hơn và khả năng chống ăn mòn mạnh hơn.
Ăn mòn khí quyển
Từ góc độ toàn cầu, các thành phần chính của khí quyển vẫn không thay đổi nhiều. Thông qua các phép đo thực nghiệm, thành phần của không khí theo thể tích là khoảng 78% nitơ, 21% oxy, 0,94% khí hiếm, 0,03% carbon dioxide và 0,03% các khí và tạp chất khác. Do vị trí tự nhiên, khí hậu và ô nhiễm môi trường do con người, thành phần của khí quyển trở nên phức tạp và đa dạng, với một số thành phần có hại cho thấy xu hướng tăng dần. Đặc biệt là mưa axit toàn cầu do sulfur dioxide và nitrogen dioxide trong không khí làm trầm trọng thêm sự ăn mòn của các vật liệu thép, mặc dù không có sulfur dioxide và nitrogen dioxide tự nhiên. Tuy nhiên, phần lớn các chất ô nhiễm không khí cơ bản này được tạo ra bởi hoạt động của con người. Khi các chất ô nhiễm sulfur dioxide và nitrogen dioxide do con người thải ra vào khí quyển, chúng có thể được chuyển đổi thành các chất ô nhiễm thứ cấp như axit nitric và axit sulfuric, dễ dàng hòa tan trong nước và tạo thành các giọt nước axit trở lại mặt đất để tạo thành mưa axit, tuyết axit, v.v.
Các loại tạp chất khác nhau trong khí quyển có ảnh hưởng khác nhau đến tốc độ ăn mòn của thép. Ảnh hưởng của sulfur dioxide trong khí quyển công nghiệp và các hạt muối trong khí quyển đại dương đến tốc độ ăn mòn của thép là lớn nhất, và tốc độ ăn mòn của thép rất thấp trong môi trường khí quyển nông thôn thuần khiết. Ăn mòn khí quyển của thép là một hệ thống phức tạp, và ngoài ô nhiễm môi trường do con người, tốc độ ăn mòn cũng liên quan đến tốc độ và hướng gió, nhiệt độ và lượng mưa, thời gian sương, bức xạ mặt trời, thay đổi mùa, và thậm chí cả bụi tự nhiên trong khí quyển. Ngay cả dưới cùng điều kiện bên ngoài, tốc độ ăn mòn ở mặt sau của thép cao hơn đáng kể so với mặt nắng do sự tích tụ của nước mưa.
Sử dụng
Thép chịu thời tiết đã được sử dụng rộng rãi trong các cấu trúc thép như tòa nhà, phương tiện, cầu và tháp nhờ khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của nó. Có ba cách chính để sử dụng thép chịu thời tiết: sử dụng trần, sử dụng sơn phủ và sử dụng sau khi xử lý ổn định gỉ.
(1) Sử dụng trần
Việc sử dụng phổ biến nhất của thép chịu thời tiết là để lộ ra ngoài. Sau 3 đến 10 năm sử dụng, lớp gỉ trên bề mặt thép chịu thời tiết dần ổn định, sự phát triển ăn mòn chậm lại, và bề ngoài có màu sô cô la đẹp mắt.
Do ảnh hưởng của các yếu tố như thành phần hóa học của thép, môi trường sử dụng, giữ nước và tích tụ bụi trong các chi tiết cấu trúc, và mài mòn cơ học, quá trình ổn định của lớp gỉ trong thép chịu thời tiết bị ảnh hưởng. Do đó, nếu sử dụng không đúng cách và điều kiện hình thành của lớp gỉ ổn định bị gián đoạn, thép chịu thời tiết cũng sẽ trải qua sự ăn mòn nghiêm trọng.
(2) Ứng dụng sơn phủ
Trong nhiều bộ phận như xây dựng, cầu và phương tiện, thép chịu thời tiết, giống như thép thông thường, chủ yếu được sử dụng để sơn phủ. So với thép thông thường, thép chịu thời tiết được sơn phủ thể hiện khả năng chống ăn mòn cực kỳ vượt trội. Tuy nhiên, do chi phí sử dụng và quy trình vận hành tăng lên, việc sử dụng sơn phủ trên các thành phần lớn là khó khăn.
(3) Sử dụng sau khi xử lý ổn định
Ban đầu, một phương pháp xử lý được áp dụng lên bề mặt của thành phần để rút ngắn quá trình hình thành của lớp gỉ ổn định của thép chịu thời tiết. Điều này không chỉ tránh hiện tượng chất lỏng gỉ vàng treo trong giai đoạn đầu sử dụng thép chịu thời tiết, ngăn ngừa ô nhiễm, mà còn hình thành một lớp gỉ ổn định. Mặc dù sử dụng trần là một phương pháp kinh tế và độc đáo để sử dụng thép chịu thời tiết, nhưng cần một khoảng thời gian đáng kể để hoàn thành quá trình ổn định của lớp gỉ trong môi trường tự nhiên. Trước khi hình thành lớp gỉ ổn định, hiện tượng chất lỏng gỉ treo sớm và ô nhiễm bay của môi trường xung quanh thường xảy ra.
