Řešené projekty

Název projektuHodnocení korozních procesů na ocelových konstrukcích ovlivněných usazováním chloridů z chemických rozmrazovacích látek
KódSP2016/141
Předmět výzkumuOceli se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi, tzv. patinující oceli, jsou nízkolegované oceli, které obsahují malé množství chromu, mědi, niklu, fosforu a dalších legujících prvků. Obsah legujících prvků obvykle nepřesahuje 2 hmotnostní procenta. Důležitá je vyváženost jednotlivých legujících prvků, především kombinace mědi, fosforu a chromu. Za vhodných atmosférických podmínek se na povrchu prvku navrženého z patinující oceli vytváří ochranná vrstva korozních produktů, tzv. patina, která významně zpomaluje rychlost koroze. Historický vývoj patinujících ocelí je podrobně popsán v [1]. První mostní konstrukce z patinující oceli byly postaveny v roce 1964 v Michiganu a v New Jersey [2]. V Evropě se patinující oceli začaly využívat pro nosné stavební konstrukce od konce 60. let (obchodní značky Corten, Patinax, Coraldur, Intradur, Resista, Indaten). V České republice se patinující oceli vyráběly pod obchodní značkou Atmofix. V současné době se patinující oceli využívají především v mostním stavitelství. Použití patinujících ocelí je v mnoha případech ekonomicky výhodné. Náklady na výrobu a montáž konstrukce jsou v porovnání s konstrukcemi chráněnými tradičními systémy protikorozní ochrany obvykle o 2 až 10 % nižší [3] Základní užitnou vlastností patinujících ocelí je jejich zvýšená korozní odolnost v atmosférických podmínkách. Rozsah publikovaných prací o korozním chování těchto materiálů v různých atmosférických podmínkách je rozsáhlý a zahrnuje různé charakteristiky korozních vrstev [4,5]. Vývoj patinujících ocelí byl vždy doprovázen prováděním rozsáhlých atmosférických korozních zkoušek [6,7]. Dlouhodobé expozice korozních vzorků byly realizovány především za účelem studia korozních procesů v závislosti na korozní agresivitě prostředí, včetně vyhodnocení konkrétních vlivů, jako je například koncentrace SO2 či depozice chloridů v přímořských oblastech. [8] Atmosférické korozní zkoušky byly rovněž realizovány za účelem vyhodnocení různého chemického složení patinujících ocelí [9]. Z provedených prohlídek zaměřených na zhodnocení vývoje korozních produktů vyplývá, že na všech posuzovaných mostních konstrukcích se vytvořila dostatečně ochranná vrstva korozních produktů. V případech, kdy byly na mostní konstrukci identifikovány významné poruchy ve vývoji patiny, měly tyto poruchy vždy lokální charakter. Například u mostů na dálnici D1 u Ostravy, které mají hlavní nosníky ve tvaru svařeného I průřezu, představují plochy s poruchami patiny maximálně 2 % ze všech exponovaných povrchů ocelové konstrukce mostu. U mostů s komorovými hlavními nosníky bylo identifikováno maximálně 0,1 % korozně poškozených ploch.[10] Nejčetnější příčinou vedoucí k lokálním poruchám ve vývoji patiny jsou netěsnosti v systému odvodnění mostů a mostních závěrů. Poruchy jsou však způsobeny i jevy, které se při návrhu konstrukce složitěji předvídají. Typickým příkladem je usazování chloridových iontů z posypových solí používaných pří zimní údržbě dopravních komunikací. [10] Tento projekt je zaměřen na sledování vývoje korozních produktů na takto ovlivněných plochách, neboť výsledky systematického výzkumu k dané oblasti nejsou dosud k dispozici. Výzkum zabývající se problematikou depozice chloridů se zaměřuje především na oblasti ovlivněné mořskou salinitou a nikoliv na vliv depozice plynoucí ze zimní údržby silnic. [8] [1] P. Albrecht, T.T. Hall: Atmospheric corrosion resistance of structural steels, Journal of Materials in Engineering 2003, 15, pp. 2-24. [2] R.L. Nickerson: Performance of weathering steel in highway bridges A third Phase Report 1995, Washington: American Iron and Steel Institute, USA. [3] J.P. Lebet, T.P. Lang: Brücken aus wetterfestem Stahl 2001, Lausanne: ICOM Construction Métallique, Switzerland. [4] M. Morcillo et al.: Atmospheric corrosion data of weathering steels. A review, Corrosion Science 2013, 77, pp. 6-24. [5] M. Morcillo et al.: Weathering steels: From empirical development to scientific design. A review, Corrosion Science 2014, 83, pp. 6-31. [6] P.H. Copson: A Theory of the mechanism of Rusting of Low Alloys Steels in the Atmosphere, proceedings ASTM 45 1945, pp. 554-81. [7] J.B. Horton: The Rusting of low-alloyed steel in the atmosphere, Pittsburgh regional technical meeting of the American Iron and Steel Institute 1965, pp. 1-24 [8] J. Tidblad: Effects of Air Pollution on Materials and Cultural Heritage: ICP Materials Celebrates 25 Years of Research, International Journal of Corrosion 2012, pp.1-16. [9] C.P. Larrabee, S.K. Coburn: The Atmospheric Corrosion of Steels as Infl uenced by Changes in Chemical Composition, Proceedings of the First International Congress on Metallic Corrosion. London 1962. [10] V. Krivy, K. Kreislova, V.Urban: Zhodnocení vývoje patiny na trámových mostech s horní mostovkou navržených z patinujících ocelí. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava, řada stavební, číslo 2, ročník 15, rok 2015 Přehled použitých metod: Laboratorní rozbor a vážení vzorků odebraných z konstrukcí (1 rok expozice, 3 roky expozice) Odběr korozních vzorků ze stávajících konstrukcí z patinující ocelí Odběr teplotních čidel a vyhodnocení klimatického prostředí (teploty a relativní vlhkosti) Vyhodnocení laboratorních výsledků korozních produktů Regresní analýza vývoje korozních produktů za užití predikčního a konfidenčního modelu Zapojení jednotlivých členů tým: Ing. Viktor Urban - odpovědný řešitel - instalace a odběr vzorků na konstrukcích, práce ve výškách, měření na konstrukcích - vyhodnocování experimentálně naměřených údajů - řešená problematika přímo zapadá do tématu disertační práce “ Spolehlivost konstrukcí vystavených účinkům koroze“ Bc. Monika Kubzová - spoluřešitel - vyhodnocování experimentálně naměřených údajů - řešená problematika přímo zapadá do tématu disertační práce “ Studium korozních procesů na ocelových konstrukcích ovlivněných usazováním chloridů z chemických rozmrazovacích látek používaných při zimní údržbě silnic“ doc. Ing. Vít Křivý, Ph.D. - školitel a vedoucí projektu Předchozí dosažené výsledky týmu: Ing. Viktor Urban - 8 x výstup D + 1x J-Sc (+1x J-Sc v publikaci Materials Research Innovations) [1] V. Krivy, P.Konecny, V. Urban. Strength properties and chemical composition of materials used in weathering steel bridges, Advanced Materials Research, 739, 2013, 292-297, World Congress on Industrial Materials - Applications, Products and Technologies, WCIM 2013, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.739.292, 2013 [2] V. Krivy, V. Urban, K. Vavrusova. An innovative prediction model for corrosion processes on weathering steel structures, Civil-Comp Proceedings, 102, 14th International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, CC 2013 [3] V. Urban, V. Krivy, L. Fabian. Experimental testing of the weathering steel road bridge in Ostrava, Advanced Materials Research, 849, 2014, 228-233, International Conference on Advances and Trends in Engineering Materials and their Applications, ATEMA 2013, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.849.228, 2013 [4] V. Krivy, V. Urban, L. Fabian. Experimental investigation of corrosion processes on weathering steel structures, Key Engineering Materials, 577-578, 397-400, Trans Tech Publications, Switzerland, doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.577-578.397, 2014 [5] V. Krivy, V. Urban, K. Kreislova. Prediction of corrosion processes on weathering steel bridges, Key Engineering Materials, 627, 321-324, 13th International Conference on Fracture and Damage Mechanics, FDM 2014, Azores; Portugal, DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.627.321,2015 [6] V. Krivy, K. Kreislova, V. Urban, K. Vavrusova. Program experimentálních atmosférických korozních zkoušek patinujících ocelí. Koroze a Ochrana Materiálu. 59(1): 7–18. DOI: 10.1515/kom-2015-0007. ISSN 18041213, 2015 [7] V. Urban, V. Krivy, K. Kreislova. The Development of Corrosion Processes on Weathering Steel Bridges. Procedia Engineering, 114, s. 546-554. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.104. ISSN 18777058, 2015 [8] V. Krivy, K. Kreislova, V. Urban. Experimental Corrosion Tests on Weathering Steel Bridges. Solid State Phenomena, 227, s. 537-540. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.227.537. ISSN 1662-9779, 2015 [9] V. Krivy, V. Urban, K. Kreislova: Prediction of Corrosion Processes on Weathering Steel Bridges. In: Key Engineering Materials. 2014, 627, s. 321-324. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.627.321. ISSN 1662-9795
Rok zahájení2016
Rok ukončení2016
KategorieWorkflow pro SGS
TypSpecifický výzkum VŠB-TUO
ŘešitelUrban Viktor Ing.

© 2018 VŠB-TU Ostrava