Studium korozních procesů na ocelových konstrukcích ovlivněných usazováním chloridů

Monika Kubzová

Doctoral thesis

Study of corrosion processes on steel structures affected by chloride deposition

Abstract:

Průběh korozních procesů na povrchu konstrukcí umístěných ve vnějším prostředí je ovlivněn působením činitelů atmosférické koroze. Chloridy a oxid siřičitý v ovzduší představují hlavní korozní stimulátory ovlivňující korozní procesy na povrchu oceli. V 70. a 80. letech minulého století dosahovala koncentrace oxidu siřičitého v ovzduší maximálních hodnot, po tomto období došlo k plošnému zavádění odsiřovacích jednotek na území české republiky. V současné době s nárůstem silniční dopravy jsou hlavním korozním stimulátorem chloridy šířící se na konstrukce z rozmrazovacích prostředky používaných na silnicích. Oceli se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi, tzv. patinující oceli, lze ve vybraných případech využít jako vhodnou alternativu k tradiční protikorozní ochraně založené na aplikaci nátěrových systémů. Vývoj korozních produktů na konstrukcích navržených z patinujících ocelí může být významně negativně ovlivněn, pokud jsou konstrukce dlouhodobě vystaveny zvýšenému usazování chloridů. Pro efektivní uplatnění patinujících ocelí jako konstrukčního materiálu je proto důležité porozumět závislostem mezi průběhem korozních procesů, charakteristikami mikroklimatu v okolí konstrukcí a navrženým konstrukčním řešením mostních objektů. Výzkumné aktivity uvedené v disertační práci lze rozdělit do dvou základních částí. První část zahrnuje sledování depoziční rychlosti chloridů a monitorování vývoje korozní vrstvy na vybraných mostních konstrukcích v Ostravě nad dálnicí a železnicí. Na vybrané pozice mostních konstrukcí byly umístěny měřící sestavy spolu s korozními vzorky. Experimentální měření realizována na vybraných mostních konstrukcích umožňují vyhodnotit vliv mikroklimatu pod mostní konstrukcí na intenzitu chloridů šířících se na povrchy mostní konstrukce, vliv polohy umístěných vzorků v rámci mostní konstrukce, vliv orientace povrchu na intenzitu chloridů a také umožňují stanovit vztah mezi parametry korozní vrstvy a depoziční rychlosti chloridů. Druhá část výzkumu zahrnuje sledování změny intenzity chloridů v závislosti na změně vzdálenosti od jejich zdroje. Za tímto účelem byly na vybrané pozice v okolí silnice I/11 umístěny experimentální stojany v obci Hrabyně. Na každém stojanu je umístěna měřící sestava pro měření depozice chloridů v souladu s normou ČSN ISO 9225 a také korozní vzorky z patinující oceli. Získaná data umožňují vyhodnotit vliv změny vzdálenosti od zdroje chloridů na jejich depoziční rychlost a také na vývoj korozní vrstvy na povrchu patinující oceli.

Abstract:

The processes of corrosion on the surface of structures located in the outdoor environment is affected by the action of atmospheric corrosion factors. Chlorides and sulfur dioxide in the air are the main corrosion stimulators influencing the corrosion processes on the steel surface. In the 70s and 80s of the last century, the concentration of sulfur dioxide in the air reached maximum values, after this period there was a widespread introduction of desulphurization units in the Czech Republic. At present, the chlorides belong between the main corrosion stimulators spreading on surfaces of structure from winter maintenance used on roads. Steels with increased resistance to atmospheric corrosion, so-called weathering steels can be used in selected cases as a suitable alternative to traditional corrosion protection based on the application of the coating systems. The development of corrosion products on structures designed from weathering steels can be significantly negatively affected if the structures are exposed to increased chloride deposition over a long-time period. For effective application of weathering steels as a structural material is therefore important to understand the dependencies between the corrosion processes, the characteristics of the microclimate around structures, and the design of bridges. The first part of the dissertation includes monitoring the deposition rate of chlorides and the development of the corrosion layer on selected bridge structures over a busy highway and over a railway in Ostrava. Measuring devices were placed at selected positions of the bridge structures. Experimental measurements performed on selected bridge structures allow to evaluate the influence of microclimate under the bridge structure on the intensity of chlorides spreading on the bridge structure, the influence of the position of placed samples within the bridge structure, the influence of surface orientation on chloride intensity and also to determine the relationship between corrosion layer characteristics and chloride deposition rates. The second part of the research involves monitoring the change in the intensity of chlorides depending on the change in distance from their source. For this purpose, experimental stands were placed in selected positions around the road I/11 in the village Hrabyně. Measuring devices for monitoring chloride deposition in accordance with the standard EN ISO 9225 and corrosion samples were placed on each stand. The obtained data make it possible to evaluate the effect of the change in the distance from the chloride source on their deposition rate.

Keywords

atmosférická koroze, patinující ocel, korozní stimulátory, depoziční rychlost chloridů, metoda mokré svíce, metoda suché desky, predikční modely

Keywords

atmospheric corrosion, weathering steel, corrosion stimulators, deposition rate of chlorides, wet candle method, dry plate method, prediction models

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 8. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 3. 5. 2021
• Supervisor: Vít Křivý
• Reader: Petr Konečný, Peter Koteš, Jakub Dolejš

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta stavební

Doctoral programme / field:
Stavební inženýrství / Teorie konstrukcí