Sợi thép không gỉ trong môi trường ăn mòn: Sàn hàng hải, hóa chất và cầu

Bài viết

Ngày 15 tháng 6 năm 2019

Trong môi trường clorua, đơn giá sợi không bao giờ là chi phí chính. Câu hỏi đặt ra là liệu quân tiếp viện có còn ở năm thứ ba mươi hay không.

Trường hợp sợi mạ đồng ngừng hoạt động

Lớp đồng trên sợi thép mạ dày vài micromet. Nó làm chậm sự ăn mòn và cải thiện sự liên kết với nền xi măng; nó không cung cấp sự bảo vệ lâu dài. Trong nội thất khô ráo, sàn thông thường và điều kiện bên ngoài ôn hòa, nó sẽ kéo dài tuổi thọ thiết kế. Trong môi trường clorua như bờ biển, đất nhiễm mặn, nhà máy hóa chất và đường muối tan băng, clorua phá vỡ màng thụ động và khi lớp đồng bị hư hỏng cục bộ, lõi thép bắt đầu bị rỗ. Vết rỗ rất sâu và không nhìn thấy được nên khi vết rỉ sét xuất hiện, một phần đáng kể đã biến mất. Đó là lý do tại sao các công trình biển, bể chứa hóa chất không sử dụng sợi mạ đồng.

Lựa chọn giữa 304 và 316L

Loại không gỉ phổ biến là 304, độ bền kéo trên 2000 MPa và có thể sử dụng ở nhiệt độ 650 C, và nó vượt trội hơn sợi mạ rất nhiều trong phun muối: 180 ngày thử nghiệm chỉ mất 5,6% độ bền, trong khi sợi mạ đã bị rỉ sét từ lâu trước đó. 316L chứa molypden và chống rỗ clorua tốt hơn với giá cao hơn. Sự lựa chọn phụ thuộc vào nồng độ clorua và nhiệt độ: nước biển xung quanh và bầu không khí ven biển thường ổn với 304; nhiệt độ cao và lượng clorua cao, như trong các lò phản ứng hóa học hoặc khử lưu huỳnh trong khí thải, hãy gọi 316L hoặc song công. Chọn mức cao hơn không phải là lãng phí mà còn tốn kém; chọn thấp hơn có nghĩa là sẽ vỡ vụn vài năm sau đó.

Mức giảm 5,6% sau 180 ngày thực sự có ý nghĩa gì

Con số chỉ có ý nghĩa gì đó trong sự so sánh. Sợi carbon thấp trơn sẽ bị rỉ sét trong vài ngày trong buồng phun muối và mất hơn một nửa độ bền sau hàng chục ngày; sợi mạ tồn tại được một hoặc hai tháng trước khi quá trình rỗ tăng tốc; 304 vẫn còn 94,4% sức mạnh sau 180 ngày. Trong cùng môi trường biển, sợi không gỉ vì thế có tuổi thọ cao hơn hàng chục lần so với sợi mạ. Đó không phải là một cải tiến nhỏ mà là sự khác biệt giữa có thể sử dụng được và không thể sử dụng được, bởi vì các công trình biển được thiết kế cho 50 năm và không có lớp phủ nào tồn tại được sau 50 năm clorua.

0,16, 0,22 và 0,75 mm: Ba ​​đường kính, ba công dụng

Với kích thước 0,16 và 0,22 mm, sợi là loại dây siêu nhỏ, được sử dụng trong các bức tường mỏng, vữa chính xác, các bộ phận UHPC và bất cứ nơi nào cần có mạng ba chiều dày đặc. Với độ dày 0,75 mm, đây là cấp độ kết cấu, được sử dụng trong lớp phủ mặt cầu và thay thế cho cốt thép thông thường trong các phần tử biển. Dây siêu nhỏ cho nhiều sợi hơn trên mỗi kg, do đó với liều lượng bằng nhau, nó tạo thành một mạng lưới dày đặc hơn và ngăn chặn các vết nứt mịn hơn; hạn chế của nó là công suất trên mỗi sợi thấp nên không thể thay thế thanh kết cấu dày hơn. Quyết định độ rộng vết nứt cần kiểm soát trước, sau đó là đường kính.

Bể chứa hóa chất và nước thải

Sự ăn mòn trong bể chứa hóa chất xuất phát từ ba hướng: môi trường axit, clorua và chu trình ướt và khô. Đạp xe bị đánh giá thấp nhất vì bê tông ở dòng chất lỏng liên tục bị ướt và khô và bị ăn mòn nhanh hơn nhiều so với bê tông ngập nước vĩnh viễn. Cách tiếp cận thông thường là bê tông sợi 304 hoặc 316L, với liều lượng cao hơn hoặc cấp cao hơn cục bộ ở dòng chất lỏng. Độ sâu lớp phủ là chi tiết khác: sợi không gỉ không thay thế lớp phủ và sợi lộ ra trên bề mặt vẫn trở thành vị trí ăn mòn, do đó lớp phủ quy định phải được đáp ứng đầy đủ.

Lớp phủ mặt cầu vượt biển

Lớp phủ mặt cầu trên các đường vượt biển là một ứng dụng có giá trị cao. Lớp phủ mỏng, thường từ 60 đến 80 mm, chịu tải mỏi của xe và nằm trong clorua biển, ba điều kiện cùng một lúc khiến sợi mạ không thể tồn tại. Thực hành sử dụng dây micro không gỉ hoặc sợi 304 với tỷ lệ 1% đến 2% theo thể tích, thường bằng thanh phủ polymer hoặc epoxy. Chi phí ban đầu cao hơn, nhưng so với việc sửa chữa lớn cứ 5 năm một lần thì chi phí trọn đời sẽ thấp hơn. Đó là lý do tại sao các cuộc đấu thầu hàng hải thường xuyên chỉ định sợi không gỉ và từ chối vật liệu mạ thay thế.

Tài khoản chi phí không gỉ: Khi nào nó thanh toán và khi nào nó lãng phí tiền

Sợi thép không gỉ có giá gấp sáu đến mười lần dây rút nguội mạ đồng nên không bao giờ là sự lựa chọn tốt hơn, nó là sự lựa chọn duy nhất. Liệu điều đó có hợp lý hay không phụ thuộc vào ba điều kiện cùng một lúc: tuổi thọ thiết kế trên 15 năm, tiếp xúc với clorua hoặc axit và vị trí không thể sửa chữa hoặc sửa chữa rất tốn kém. Bỏ bất kỳ cái nào và tiền sẽ bị lãng phí. Nó có tác dụng rõ ràng ở vùng thủy triều của giàn khoan ngoài khơi, lớp lót bể tẩy của nhà máy hóa chất, khu vực xung quanh khe co giãn mặt cầu và bể sục khí của công trình xử lý nước thải. Rõ ràng là nó không hiệu quả trên sàn trong nhà, tầng hầm khô ráo hoặc trên một chiếc tạp dề có thể vá theo ý muốn, nơi chỉ cần dây mạ đồng cộng với chất ức chế ăn mòn là đủ. Khi lựa chọn cấp độ, 304 hoạt động đáng tin cậy dưới 200 ppm clorua, 316L mang molypden và giữ ở mức khoảng 1000 ppm, và việc ngâm trong nước biển hoặc muối làm tan băng cần 316L; 446 là loại ferritic chịu nhiệt tốt tới 1400 độ C nhưng không chịu clorua nên không đặt sai vị trí. Một khoản mục chi phí thường bị bỏ qua: liều lượng cho thép không gỉ không thể chỉ sao chép một con số về thép cacbon, bởi vì phạm vi độ bền kéo khác nhau và cùng một mục tiêu về độ bền uốn có thể cần một phần thể tích khác, thuộc về báo giá. So sánh diện tích vết gỉ sau 180 ngày phun muối là phương pháp đối đầu trực tiếp nhất, vì vậy hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp dữ liệu trong các điều kiện thử nghiệm giống nhau thay vì so sánh tên các loại.

Khi nào đáng để trả nhiều tiền hơn

Quyết định giảm xuống còn ba câu hỏi. Có clorua trong môi trường, từ nước biển, đất nhiễm mặn hay muối tan băng. Phần tử có thành mỏng hay ở vùng ẩm ướt và khô ráo. Tuổi thọ thiết kế có vượt quá ba mươi năm không. Hai câu trả lời có làm cho thép không gỉ trở thành sự lựa chọn hợp lý; một có cho phép tiếp cận một phần, không gỉ ở các vị trí quan trọng và được mạ ở nơi khác; ba câu trả lời không có và mạ sợi là hoàn toàn đầy đủ. Đối với các loại, đường kính và xếp hạng nhiệt độ, phần không gỉ của trang sản phẩm sợi thép liệt kê các loại dây 304 và micro với đường kính, chiều dài và độ bền, có thể được sử dụng trực tiếp làm dữ liệu lựa chọn.