Pas, korozyon, oksidasyon
Korozyon, çelik köprüleri veya diğer yapıları aşındırdığında önemli sorunlara neden olabilir. Korozyonun önlenmesi ve korozyonla-ilişkili diğer konulara her yıl milyarlarca dolar harcanmaktadır.
Korozyon, en az biri metal olan iki madde arasında meydana gelen ve elektron alışverişinin gerçekleştiği kimyasal bir reaksiyondur. Pas, korozyonla aynıdır, ancak bu reaksiyon yalnızca çelik üzerinde meydana geldiğinde buna pas denir. Bu dönüşüm genellikle saf metalin kimyasal olarak daha kararlı bir metal okside dönüştürüldüğü oksijenle reaksiyonu içerir.
"Oksidasyon" terimi sıklıkla kullanılır ve her zaman oksijenle reaksiyona girdiğini ima eder. Ancak durum her zaman böyle değildir ve "oksidasyon" terimi artık elektron değişimini içeren tüm kimyasal reaksiyonları ifade etmek için kullanılmaktadır.
Örneğin, bu genellikle pillerde veya akümülatörlerde meydana gelir ve indirgeyici oksidasyon reaksiyonu olarak adlandırılır.
Hava şartlarına dayanıklı çelik nedir?
İnsanoğlunun demiri işlemeye başlamasından bu yana korozyon ve etkili korozyon koruması rol oynamıştır. Diğer şeylerin yanı sıra, oksit tabakası o kadar yoğunlaşacak ki, artık oksijenin alttaki malzemeye geçmesine izin vermeyecek ve bu da oksidasyon sürecini durduracak şekilde uygulanır. Bunun iyi bir örneği, kromun oksijenle reaksiyona girerek yüzeye oksijen-geçirmez katman sağlayan krom oksitler oluşturduğu paslanmaya dayanıklı çeliktir. Dezavantajı ise paslanmaz çelikte krom ve yaygın olarak kullanılan nikel kombinasyonunun yüksek malzeme fiyatlarına yol açmasıdır.
Daha 1932 yılında, mucit Byramji D. Saklatwalla, oksijen-geçirmez bir yüzey üreten bir çelik çeşidi geliştirdi. Bu varyant United Steel Corporation tarafından daha da geliştirildi ve COR-TEN çeliği olarak adlandırıldı. Bu, "Korozyona-dayanıklı" ve "ÇEKME mukavemeti" kelimelerinin kısaltmasıdır. Hava koşullarına-dayanıklı çelik, az miktarda bakır, fosfor, silikon, nikel ve kromun eklendiği demirden oluşan düşük-alaşımlı bir çeliktir. Malzemenin çekme mukavemeti (akma mukavemeti) yaklaşık 355MPA'dır (N/mm²). Bu nedenle Corten, yalnızca US Steel Corporation tarafından tedarik edilen Weathering çeliğinin bir markasıdır.
Hava koşullarına dayanıklı çelik, sıradan yapısal çelik gibi paslanacaktır. Ancak oksijenin nüfuz etmesini engelleyen çok yoğun bir oksit tabakası oluşturacaktır.
Hava şartlarına dayanıklı çelik kullanımı
Hava koşullarına dayanıklı çelik, sanatsal yaratımlarda yaygın olarak kullanılır, dolayısıyla "sanatçı çeliği" lakabı da buradan gelir. Ayrıca nakliye konteynırları, köprüler, bacalar gibi mimari yapılarda da kullanılır. Son yıllarda inşaat sektöründe çatı veya kaplama malzemesi olarak kullanımı artmıştır. Hava koşullarına dayanıklı çelik aynı zamanda otoyollarda sıklıkla ses bariyeri olarak da görülür. Ayrıca bu malzeme genellikle çiçek tarhları, saksılar, çitler, çıtalı zeminler veya bahçe kapıları gibi çeşitli bahçe ürünlerinde de bulunur. Ateş çukurları ve bahçe şömineleri de genellikle hava şartlarına dayanıklı çelikten yapılır. Yüksek sıcaklıklar, hava şartlarına maruz kalan çeliğin daha hızlı oksitlenmesine ve daha hızlı bir pas tabakası oluşturmasına neden olur. Paslanmaya karşı dayanıklılığı nedeniyle bu ürünler genellikle uzun süre dayanabilir.
Tasarım ve inşaatta dikkat edilmesi gereken hususlar
Hava koşullarına dayanıklı çelik oksijeni-geçirmez olmasına rağmen yine de aşınmaya karşı hassastır. Asit yağmuru, dolu veya kum aşınmasının tümü buna neden olabilir. Aşınma altta yatan malzemeyi açığa çıkararak oksidasyon sürecini yeniden başlatır. Bu nedenle hava koşullarına dayanıklı çelik bir süre kullanımdan sonra paslanabilir. Yüksek-tuzlu ortamlar (kıyı bölgeleri veya kışın tuzun kullanıldığı yerler gibi) yüzeydeki oksit tabakasını da bozabilir.
Hava şartlarına dayanıklı çelik, iyi bir koruyucu kaplama oluşturmak için ıslak ve kuru koşulların değişmesini gerektirir. Çelik uzun süre nemli bir ortamda tutulursa zamanla paslanır. Bu nedenle tasarım ve inşaat sırasında suyun birikmesine izin verecek boşlukların olmadığından emin olmak önemlidir. Malzemenin üzerinde kalan nemli yapraklar da sorunlara neden olabilir.
Hava şartlarına dayanıklı çeliğin kaynaklanması, çeliğin kendisiyle aynı bileşime sahip katkı maddelerinin kullanılmasını gerektirir. Bu, dolgu metalinin mukavemetinin ana malzemenin mukavemetini geçmeyeceği anlamına gelir. Bu, yapısal çeliğin kaynağında kullanılan katkı maddelerinden önemli ölçüde farklıdır. Ayrıca suyun boşluklara veya boşluklara sızmasını önlemek için kaynağın pürüzsüz olması gerekir.
Vida veya cıvata gibi bağlantı elemanları hava şartlarına dayanıklı çelikten yapılmalıdır, ancak bu malzemenin elde edilmesi genellikle zordur. Diğer bir seçenek ise paslanmaya- dayanıklı çelikten yapılmış bağlantı elemanları kullanmaktır ancak bu, işleme maliyetlerini artırır.
Paslanma işlemi sırasında yağmur suyu akışı, alttaki malzeme üzerinde pas izleri bırakabilir. Bu paslanma süreci birkaç ay sürebilir.
