Fiber av rustfritt stål i korrosive miljøer: marine, kjemiske og brodekker

Artikkel

15. juni 2019

I et kloridmiljø er enhetsprisen på fiber aldri hovedkostnaden. Spørsmålet er om armeringen fortsatt er der i år tretti.

Hvor kobberbelagt fiber slutter å virke

Kobberlaget på belagt stålfiber er noen mikrometer tykt. Det bremser korrosjon og forbedrer bindingen med den sementholdige matrisen; det gir ikke langsiktig beskyttelse. I tørre interiører, vanlige gulv og milde ytre forhold varer det hele designlivet. I kloridmiljøer som kystlinjer, saltholdig jord, kjemiske anlegg og avisingsaltveier, bryter klorid den passive filmen, og når kobberlaget er lokalt skadet, begynner stålkjernen å gro. Pitting er usynlig og dyp, så når rustflekker vises, er en betydelig del allerede borte. Det er derfor marine verk og kjemikalietanker ikke bruker kobberbelagt fiber.

Velg mellom 304 og 316L

Den vanlige rustfrie karakteren er 304, over 2000 MPa strekkfasthet og brukbar til 650 C, og den overgår belagt fiber med stor margin i saltspray: 180 dager med testing gir kun 5,6 % styrketap, mens belagt fiber har rustet gjennom lenge før. 316L inneholder molybden og motstår kloridgroper bedre til en høyere pris. Valget dreier seg om kloridkonsentrasjon og temperatur: omgivende sjøvann og kystatmosfære er vanligvis bra med 304; høy temperatur og høyt klorid, som i kjemiske reaktorer eller røykgassavsvovling, krever 316L eller dupleks. Å velge høyere er ikke avfall, men det koster; å velge lavere betyr avskalling noen år senere.

Hva 5,6 % tap etter 180 dager faktisk betyr

Tallet betyr bare noe i sammenligning. Vanlig lavkarbonfiber ruster i løpet av dager i et saltspraykammer og mister mer enn halvparten av sin styrke på flere titalls dager; belagt fiber overlever en måned eller to før pitting akselererer; 304 har fortsatt 94,4 % av styrken ved 180 dager. I det samme marine miljøet varer derfor rustfri fiber titalls ganger lenger enn belagt fiber. Det er ikke en marginal forbedring, det er forskjellen mellom brukbar og ikke brukbar, fordi marine strukturer er designet for femti år og ingen belegg overlever femti år med klorid.

0,16, 0,22 og 0,75 mm: Tre diametre, tre bruksområder

Ved 0,16 og 0,22 mm er fiberen mikrotråd, brukt i tynnvegger, presisjonsmørtler, UHPC-elementer og hvor som helst et tett tredimensjonalt nettverk er nødvendig. Ved 0,75 mm er den konstruksjonsgrad, brukt i brodekkeoverlegg og som erstatning for konvensjonell armering i marine elementer. Mikrotråd gir mange flere fibre per kilo, så ved lik dosering danner den et tettere nettverk og fanger opp finere sprekker; Begrensningen er lav kapasitet per fiber, så den kan ikke erstatte tykkere strukturell stang. Bestem sprekkbredden som skal kontrolleres først, deretter diameteren.

Kjemikalie- og avløpstanker

Korrosjon i kjemikalietanker kommer fra tre retninger: sure medier, klorid og våt og tørr sykling. Sykling er det mest undervurderte, fordi betong ved væskeledningen gjentatte ganger fuktes og tørkes og korroderer langt raskere enn permanent nedsenket betong. Den vanlige tilnærmingen er 304 eller 316L fiberbetong gjennomgående, med høyere dosering eller høyere karakter lokalt ved væskelinjen. Dekkedybden er den andre detaljen: rustfri fiber erstatter ikke deksel, og fiber eksponert på overflaten blir fortsatt et korrosjonssted, så spesifisert deksel må oppfylles i sin helhet.

Sea-Crossing Bridge Deck Overlays

Brodekkeoverlegg på havoverganger er en høyverdig applikasjon. Overlegget er tynt, vanligvis 60 til 80 mm, bærer kjøretøytretthetsbelastning og sitter i marin klorid, tre forhold samtidig som belagt fiber ikke kan overleve. Praksis bruker rustfri mikrotråd eller 304 fiber med 1 % til 2 volumprosent, ofte med polymer eller epoksybelagt stang. Det koster mer i forkant, men mot en større reparasjon hvert femte år er hele levetidskostnaden lavere. Det er grunnen til at marine tenders ofte spesifiserer rustfri fiber og nekter en belagt erstatning.

Den rustfrie kostnadskontoen: Når det lønner seg og når det kaster bort penger

Fiber i rustfritt stål koster seks til ti ganger hva kobberbelagt kaldtrukket tråd koster, så det er aldri det bedre valget, det er det eneste valget. Hvorvidt det er berettiget, avhenger av tre forhold som gjelder samtidig: en designlevetid utover 15 år, klorid- eller syreeksponering, og en plassering som ikke kan repareres eller er svært kostbar å reparere. Slipp noen og pengene er bortkastet. Det lønner seg tydeligvis i tidevannssonen til en offshore-plattform, beisetankforingen til et kjemisk anlegg, området rundt en utvidelsesskjøt på brodekket og luftetanken til et avløpsvannverk. Det lønner seg tydeligvis ikke på et innendørs gulv, i en tørr kjeller eller på et forkle som kan lappes etter ønske, der kobbertråd pluss en korrosjonshemmer er nok. Ved valg av kvalitet gir 304 en pålitelig ytelse under 200 ppm klorid, 316L bærer molybden og holder til omtrent 1000 ppm, og nedsenking i sjøvann eller avisingsalt krever 316L; 446 er en ferritisk varmebestandig kvalitet som er god til 1400 grader Celsius, men ikke til klorid, så ikke plasser den på feil sted. En kostnadspost blir regelmessig oversett: doseringen for rustfritt materiale kan ikke bare kopiere en figur av karbonstål, fordi strekkområdet er forskjellig og det samme bøyefasthetsmålet kan trenge en annen volumfraksjon, som hører hjemme i tilbudet. Sammenligning av rustflekker etter 180 dager med saltspray er den mest direkte head-to-head-metoden, så spør leverandører om data under identiske testforhold i stedet for å sammenligne karakternavn.

Når det er verdt å betale mer

Avgjørelsen reduseres til tre spørsmål. Er det klorid i miljøet, fra sjøvann, saltholdig jord eller avisingsalt. Er elementet tynnvegget eller i våt og tørr sone. Er designlevetiden utover tretti år. To ja-svar gjør rustfritt til det rimelige valget; ett ja tillater en delvis tilnærming, rustfritt på kritiske steder og belagt andre steder; tre ingen svar og belagt fiber er helt tilstrekkelig. For karakterer, diametre og temperaturklassifiseringer viser den rustfrie delen av stålfiberproduktsiden 304- og mikrotrådseriene med diameter, lengde og styrke, som kan brukes direkte som utvalgsdata.