Miten hiiliteräksen käyttö eroaa ruostumattomasta teräksestä?

Korroosionkestävyys: Miksi suojelu on välttämätöntä hiiliteräkselle ja missä se on edullisempi

Korroosion kulku: hiiliteräs ja kromit

Kromiin puuttuminen hiilestä teräksessä mahdollistaa hapettumisen hapettavan aineen, kuten ilman kosteuden, vaikutuksesta. Siksi teräksellä on suojaava kerros. Suojaavan kerroksen puuttuminen johtaa metallikerrosten hapettumiseen, mikä lopulta heikentää rakenteellista eheytään. Ajan myötä jäännösmetalli menettää rakenteellisen tuen kosteuden vaikutuksesta, mikä johtaa sekä mitallisesta vakauden että kantavien metalliosien eheytteen heikkenemiseen. Siksi hiilestä teräksen ulkopintojen suojaamiseen tarvitaan suojaustoimenpiteitä.

Ruostumaton teräs ympäristössä: kromi ja rajaehtojen määrittely

Ruostumaton teräs sisältää suojaavan kerroksen nanomittaisena kromina hapettuvan ympäristön rajapinnassa. Tätä suojaavaa kerrosta voidaan häiritä syövyttävissä ympäristöissä, kuten kloridi-anionien (esim. merivesi, suola jne.) läsnä ollessa, mikä johtaa välikiteisen korroosion syntyyn. Välikiteiset korroosion kuopat voivat näyttää haarautuvilta tai kuidullisilta korroosion kuoppien alueilla. Tämä voi antaa korroosionkestävyyden indeksin arvoksi 316L (≈ 26,5), mikä tarkoittaa, että materiaali kestää todellisuudessa syövyttäviä ympäristöjä.

Strategiset poikkeukset: Hiiliterästä käytetään uhrijärjestelmissä

Hiiliterästä voidaan käyttää uhriankkureina teräksen ja kupariseosten suojaamiseen putkistoissa, aluksen rungoissa ja vesisäiliöissä. Hiiliteräksen hintaetulyöntiasema sekä uhriankkurijärjestelmien käyttö kupariseoksissa teräsputkistoissa tekevät hiiliteräksestä usein parhaan vaihtoehdon uhriankkurijärjestelmiin, erityisesti putkistoissa, aluksen rungoissa ja vesisäiliöissä. Arvokkaampien metallien suojaaminen tapahtuu uhriankkurijärjestelmillä, joiden uhriankkurit on valmistettu sinkistä. Uhriankkurien tehtävä on varmistaa uhriankkurisuojaus. Uhriankkurien hinta on paras vaihtoehto kuiville, sisäisille, lyhyille ja ei-kriittisille järjestelmille. Epoksi- ja sinkkirikkaat järjestelmät voivat parantaa käyttöikää ja vähentää huoltotarvetta.

Hiiliteräksen lämpökäsittely ja soveltuvuus rakenteellisiin käyttötarkoituksiin

Lämpökäsittely halutun hiiliteräksen saavuttamiseksi rakenteellisiin käyttötarkoituksiin

Hiiliteräksen lämpökäsittely johtaa erinomaisiin ominaisuuksiin korkean ja alhaisen esteellisyyden teräksessä. Normalisoitua/korkeahiilista terästä käytettäessä saavutetaan erinomaisia tuloksia kuormansiirtorakenteiden kehittämisessä, esimerkiksi siirtorakenteisiin liittyvissä järjestelmissä, kuten siirtojärjestelmissä ja korkeajännite-siirtojärjestelmissä sekä korkeajännite-siirtokehikoissa. On mahdollista vaihtaa järjestelmien kehikkoja korkeajännite-siirtojärjestelmien ja korkeajännite-siirtokehikkojen kehikoilla. Tapahtuu siirtymä suojajärjestelmien kehikossa suojaamattomien korkeajännitesiirtokehikkojen osalta. Korkeajännitesiirtokehikkojen järjestelmien kehikoissa voi tapahtua siirtymä. Korkeajännitesiirtojärjestelmien tutkimustulokset olivat suojajärjestelmien kehikkoja. Nämä järjestelmät voivat siirtyä korkeajännitesiirtojen suojajärjestelmien kehikoihin. Tapahtuu siirtymä suojakehikoissa. Suojaamattomien järjestelmien kehikot sisältävät korkeajännite- ja korkeajännitesuojaa. Tulokset olivat suojajärjestelmiä.

Muovattavuuden ja väsymiselämän tasapaino: AISI 1045 -hiiliteräksen sekä austeniittisen ja martensiittisen ruostumattoman teräksen (304 ja 410) analyysi

AISI 304 -teräksellä on murtolujuus 304 MPa ja muovautuvuus 40 %. Vastaavasti AISI 1045 -teräksellä on murtolujuus 850 MPa ja muovautuvuus 10 %. AISI 1045 -hiiliteräksellä on suurempi vetolujuus ja kovuus kuin AISI 304 -teräksellä. Kuitenkin AISI 1045 -teräksen muovautuvuus on selvästi huonompi. AISI 1045 -teräksen alhainen muovautuvuus vaikeuttaa kylmämuovaukseen, mikä aiheuttaa halkeamia muovattaessa. Tämä tarkoittaa, että taivuttaminen ja puristus ovat vaikeita ilman metallin esilämmitystä. AISI 410 -teräksen kovuus on HRC 40, mutta se ei kuitenkaan pysty saavuttamaan ruostumattoman teräksen väsymisikää.
AISI 410 on ruostumaton teräs, joka on kovempaa ja haurasempaa kuin AISI 304, mikä tekee siitä vähemmän monikäyttöisen verrattuna edellä mainittuihin ruostumattomien terästen luokkiin. Lisäksi AISI 410 -ruostumaton teräs voi olla kovempaa kuin AISI 1045 -hiiliteräs, mutta sillä on huonompi väsymiskesto kuin AISI 304 -ruostumattomalla teräksellä ja se on vaikeammin hitsattavaa kuin AISI 1045 -hiiliteräs, mikä tekee siitä vähemmän monikäyttöisen verrattuna ruostumattomien terästen luokkiin.

Valmistus ja kustannusten alentaminen: hiiliteräs kustannustehokkaan ja suuritehollisen tuotannon välineenä

Hitsattavuuden edut: hiiliteräksen alhaisempi esilämmitys ja vähemmän vaadittavaa hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä

Hiiliteräksen tyypillinen alhainen hiilipitoisuus (< 0,3 %) tekee siitä erinomaisen hitsattavan materiaalin, mikä tarkoittaa, että tavallista hitsauksen jälkeistä lämmönkäsittelyä ei juurikaan tarvita eikä esilämmitystäkään ole tarpeen, mikä tekee siitä erinomaisen käytännöllisen. Tämä mahdollistaa energiankulutuksen vähentämisen ja projektin aikataulun lyhentämisen. Vertailussa vaadittavaan esilämmitykseen ja hitsauksen jälkeiseen käsittelyyn hiiliteräksen käyttö on teollisuudessa arvioitu suorituskyvyltään 30 % parempi kuin tyypillisen ruostumattoman teräksen. Sen tarkastus ja tuotanto ovat yksinkertaisempia ja tehokkaampia, mikä tarkoittaa, että hiiliteräksen kulutus on huomattavasti pienempi kuin ruostumattoman teräksen.

Kokonaisomistuskustannukset: lyhyen aikavälin säästöt materiaaleissa verrattuna pitkän aikavälin huoltoon – esimerkkejä rakentamisesta ja maataloudesta

Hiiliteräksen hinta on noin puolet ruostumattoman teräksen hinnasta tonnia kohden mitattuna. Tämä hintaero tarjoaa rakennusyrityksille joustavuutta suurempien projektien rakentamisessa tai maatalousyrittäjille pienempien projektien rakentamisessa 20 %:n tuotannon lisäyksellä. Valitettavasti rakennusyritysten on kuitenkin selviydyttävä korkeammista kokonaiskustannuksista, kun korroosion rajoittamiseen liittyvät hallintokustannukset lisätään; nämä voivat olla 15–25 % kokonaiskustannuksista. Kun rakennuksen elinikä on 30 vuotta, korroosionhallinnasta aiheutuvat kokonaiskustannukset lyhenevät 12 %:iin rakennusprojektien kustannuksista alkuperäisen 40 %:n kustannuslisäyksen sijaan. Tämän prosessin toistaminen poistettujen kehikkojen osissa ja rakennusosien siirtäminen rakennuksesta toiseen osoittaa merkittävän kustannusedun rakennusyrityksille, jotka rakentavat projekteja lyhyen ajan sisällä – tämä ilmenee selvästi NACE Internationalin vuoden 2023 julkaisemassa korroosion kustannustutkimuksessa. Korroosionhallinta on synonyymi rakennusprojekteille maatalousalalla.

UKK

Miksi hiiliteräs ruostuu?

Korkean kosteustason ja kosteuden vuoksi teräksen hiilipitoisuus tekee hiiliteräksestä erittäin korroosioaltista. Jos korroosiota ei estetä korkean happipitoisuuden vuoksi korroosioaltisissa materiaaleissa, hiiliteräs on altis hapettumiselle.

Miksi meidän on otettava toimenpiteitä hiiliteräksen korroosion ehkäisemiseksi?

Hiiliteräksen hapettuminen ja sitä seuraava korroosio eivät voi rajoittua kerrokseen, johon teräs muodostaa passivoivan kerroksen – toisin kuin ruostumaton teräs – ja siksi hiiliteräksen korroosio ja hapettuminen ovat jatkuvia.

Missä tilanteissa hiiliteräksen korroosio esiintyy ongelmana?

Nämä tilanteet esiintyvät lyhytaikaisissa järjestelmissä, lyhyen käyttöiän järjestelmissä ja sisäkäytössä, joissa korroosionhallintajärjestelmien on oltava rajoitettuja kustannusedun takia.