Это мосты, эстакады, транспортные галереи, грузовые краны, опоры ЛЭП, металлические конструкции портовых и подземных сооружений, резервуары, стальные конструкции железнодорожных вагонов и т. д.
Атмосферная коррозия строительных металлических конструкций является, по существу, электрохимической, поскольку на поверхности металла обычно имеется тонкая пленка жидкости (даже в том случае, если относительная влажность окружающей атмосферы ниже 100%).
Рассмотрим опытные данные о скорости атмосферной коррозии сталей.
На примере цехов металлургических заводов видно, что в зависимости от степени агрессивности среды скорость коррозии изменяется более чем на порядок и может быть значительной, достигая в некоторых случаях до 1,6 мм/год.
Лабораторией долговечности металлических конструкций МИСИ в результате многолетних исследований в натурных условиях определены скорости коррозии конструкций из различных сталей объектов цветной металлургии.
Эксплуатационные среды по степени агрессивности были разделены (по мере убывания) на 4 группы:
- I — конструкции эксплуатируются при высокой относительной влажности воздуха, насыщенного парами кислот и практически при постоянном конденсате;
- И — конструкции подвергаются воздействию среды, характеризующейся высокой концентрацией сернистого ангидрида и повышенной влажностью воздуха;
- III — цехи, в атмосфере которых концентрация газов и аэрозолей ниже, чем в группе II, а относительная влажность находится примерно на том же уровне;
- IV — конструкции эксплуатируются в сухой атмосфере, где даже наличие агрессивных газов не может вызвать интенсивной коррозии.
Попытки повысить сопротивление атмосферной коррозии малоуглеродистых сталей проводились давно. Вообще, влияние химического состава на атмосферную коррозию строительных сталей изучалось достаточно подробно. Например, этот вопрос был рассмотрен в известной монографии B.C. Меськина. Им были сделаны важные замечания о сильном расхождении оценок влияния различных элементов из-за объективных методических трудностей проведения и воспроизведения экспериментов. Было показано положительное влияние никеля, хрома, меди, а также комбинации медь + хром + кремний, особенно хром + кремний + медь, никель + фосфор; показано отрицательное влияние серы, мышьяка и повышения содержания углерода.
Количественное влияние этих элементов рассмотрено в работе. По данным этой работы, медь повышает коррозионную стойкость при содержании 0,1—0,3%; фосфор оказывает благоприятное действие, особенно в сочетании с медью, при содержании 0,06-0,1 %, но содержание углерода при этом не должно превышать 0,2 %. Специально отмечено указанное выше отрицательное влияние марганца, который понижает коррозионную стойкость в атмосфере промышленных зданий на 20 %, а также серы при повышении ее содержания от 0,02 до 0,05 %. Последние результаты легко объяснимы, поскольку низким сопротивлением коррозии обладают наиболее типичные и распространенные неметаллические включения в строительных сталях — сульфиды марганца.
Наконец, следует отметить данные работы, где приведены результаты оптимизации химического состава атмосферостойких сталей по данным представительного эксперимента (было целенаправленно исследовано 50 плавок) с использованием методов планирования эксперимента, статистического и регрессионного анализов.
В заключение необходимо отметить следующее. Высокая атмосферная стойкость стали с фосфором известна давно. Еще в начале века при строительстве зданий в России широко использовали сталь с 0,05—0,10% Р. В междуэтажных перекрытиях эта сталь очень хорошо сохранилась до настоящего времени. Сталь COR TEN А была разработана за рубежом в 30-х гг. и подробно рассмотрена в монографии.
Новизна изложенных вопросов заключается в обсуждении поведения достаточно изученных во многих отношениях сталей в неизученных условиях эксплуатации, характерных тем не менее для целых новых отраслей промышленности. О сильнейшей зависимости коррозионной стойкости материалов от среды можно судить по результатам работы. Стойкость стали испытывали в среде минеральных удобрений, смоченных водой.
Оценивали коррозионную стойкость четырех сталей: СтЗсп, 09Г2Д, а также атмосферостойких сталей марок ЮХНДП и 15ХДГ1. В среде аммиачной селитры стали по возрастанию коррозионной стойкости располагались в ряд, близкий к обратному: ЮХНДП, 15ХДП, 09Г2Д, СтЗсп.
Учитывая изложенное выше, реальное применение сталей в промышленности в основном зависит от степени агрессивности среды. Еще раз можно подчеркнуть, что в атмосферах, типичных для производства соединений фосфора (удобрения и др.), сталь типа СтЗ не уступает сталям типа COR TEN.
