Řešené projekty

Název projektuSledování vývoje korozních produktů na typických površích konstrukcí z patinujících ocelí
KódSP2015/191
Předmět výzkumuRozbor projektu Patinující ocel je druhem nízkolegované oceli, která za vhodných atmosférických podmínek postupně na svém povrchu vytváří vrstvu oxidů (patiny), která významně zpomaluje korozní proces a chrání strukturu před vnějšími vlivy [1,2,3]. Počáteční korozní rychlost patinujících ocelí je přibližně stejná jako u běžných konstrukčních uhlíkových ocelí, vyšší odolnost proti atmosférické korozi se projeví až po určité době. Tvorba ochranné vrstvy korozních produktů (patiny) je podmíněna cyklickým působením mokrých a suchých period. Ve světě je patinující ocel nejvíce známá pod obchodním označením CORTEN, v ČR se od roku 1968 používají srovnatelné oceli s označením ATMOFIX. V dnešní době se patinující ocel používá především pro mostní konstrukce a příhradové televizní a radiokomunikační vysílače. V současné době se ve světě touto problematikou zabývá více řešitelských pracovišť, souhrnné informace lze nalézt pod záštitou M. Morcillo v National Centre for Metallurgical Research (CENIM-CSIC) v Madridu [2,3]. Při návrhu konstrukcí z patinujících ocelí se při výpočtu uvažují korozní úbytky, prakticky to znamená, že očekávané korozní ztráty jsou eliminovány tzv. korozním přídavkem, o který je zvětšen daný prvek ve statické analýze [2,3]. V predikčním modelu je přidaná tloušťka předpokládaného korozního úbytku závislá na mnoha faktorech (poloha konstrukce, kvalita materiálu, expozici). Jedním ze zásadních činitelů vstupujících do výpočtu je „koeficient závislý na poloze a pozici exponované plochy na konstrukci“. V minulosti se těmto fenomény již dříve zabýval tým Ing. Kateřiny Kreislové, Ph.D. a Ing. Víta Křivého, Ph.D., který problematiku publikoval v dokumentu [4]. Míra vlivu konstrukčního a dispozičního uspořádání na vývoj koroze není v současné době dostatečně prozkoumána. V České republice bylo v rozmezí let 2001 až 2007 postaveno velké množství dálničních mostů s nosnou konstrukcí z patinující oceli [4]. Při vhodně zvoleném konstrukčním systému [5] přináší toto materiálové řešení mnoho výhod ve srovnání s konstrukcemi chráněnými tradičními systémy protikorozní ochrany - nižší nebo srovnatelná pořizovací cena konstrukce, výrazně nižší náklady na údržbu, rychlost výstavby, environmentální aspekty [1]. Při kontrolních prohlídkách technického stavu mostů byla po několikaletém provozu zjištěna místa významných korozních poruch. Z provedených prohlídek vyplývá, že příčinou poruch je zatékání vody na nechráněnou ocelovou konstrukci ze systému odvodnění mostů. Ačkoliv je příčina lokálních poruch vývoje patiny zřejmá, vyslovili zástupci vlastníka mostních konstrukcí podezření, zda nejsou poruchy patiny ovlivněny i dalšími činiteli - například nevhodným konstrukčním řešením mostů, nepříznivým environmentálním prostředím či použitím oceli, která nesplňuje požadavky normy technických dodacích podmínek EN 10025-5. Patinující oceli se využívají dlouhodobě zejména pro ocelové konstrukce, kde možnost aplikace bez protikorozní ochrany přináší řadu technologických a ekonomických výhod. Zásady provozní kontroly a údržby konstrukcí z patinujících ocelí nejsou v současných technických normách (ČSN ani EN) konkrétně určeny, pouze se využívají některá obecně platná pravidla. [1] J.P. Lebet, T.P. Lang: Brücken aus wetterfestem Stahl. ICOM – construction métallique, EPFL, Lausanne, Switzerland. 2001. [2] M. Morcillo et al., Weathering steels: From empirical development to scientific design. A review, Corrosion Science, Volume 83, pp. 6 – 31, 2014. [3] M. Morcillo et al., Atmospheric corrosion data of weathering steels. A review, Corrosion Science, Volume 77, pp. 6-24, 2013. [4] V. Krivy, P. Marek, K. Kreislova, D. Knotkova, Bestimmung der Dickenzuschläge für wetterfesten Stahl im Brückenbau, Stahlbau 82 (8), DOI: 10.1002/stab.2013100342013, 2013. [5] FISCHER, M. Merkblatt 434: Wetterfester Baustahl. Stahl-Informations-Zentrum. 2004. 39 p. (in German). [6] BD 7/01, Weathering steel for highway structures (British standard), UK, 2001. Přehled použitých metod: Instalace korozních vzorků na konstrukce z patinující oceli Odběr korozních vzorků ze stáváních měřených konstrukcí z patinující oceli Laboratorní rozbor a vážení vzorků odebraných z konstrukcí Instalace měřících čidel pro stanovení teploty a relativní vlhkosti prostředí Vyhodnocení laboratorních výsledků korozních produktů Zapojení jednotlivých členů tým: Ing. Viktor Urban - odpovědný řešitel - příprava a vážení vzorků v laboratořích FAST - instalace a odběr vzorků na konstrukcích, práce ve výškách, měření na konstrukcích - vyhodnocování výsledků - řešená problematika přímo zapadá do tématu disertační práce “ Spolehlivost konstrukcí vystavených účinkům koroze“ Ing. Vít Křivý, Ph.D. - školitel a vedoucí projektu Ing. Kateřina Kreislová, Ph.D. - laboratorní zkoušky v laboratořích SVÚOM Praha (financováno z jiného zdroje) Předchozí dosažené výsledky týmu: Ing. Viktor Urban - 5 (6) x výstup D (konference evidovaná ve Scopus nebo WoK) [1] V. Krivy, P.Konecny, V. Urban: Strength properties and chemical composition of materials used in weathering steel bridges, Advanced Materials Research, Volume 739, 2013, Pages 292-297, 2013 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, Volume 102, 2013, 14th International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, CC 2013 (2013) [3] V. Urban, V. Krivy, L. Fabian: Experimental testing of the weathering steel road bridge in Ostrava, Advanced Materials Research, Volume 849, 2014, Pages 228-233, 2013 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, Vols. 577-578, pp 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, Volume 627, 2015, Pages 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. Urban, V. Krivy: Development of corrosion processes on weathering steel railway bridge in Prague, APCBEE Procedia, Mauritius ICCEN 2014 – bude zařazeno 2015 Pozn. k rozpočtu projektu: - materiál pro výrobu testovacích vzorků a laboratorní zkoušky jsou financovány z jiného zdroje (GAČR) - drobný hmotný majetek a materiálové položky pro potřebu instalací byly pořízeny již v SP2014/101 a GAČR 13-16124P
Rok zahájení2015
Rok ukončení2015
KategorieWorkflow pro SGS
TypSpecifický výzkum VŠB-TUO
ŘešitelUrban Viktor Ing.

© 2018 VŠB-TU Ostrava