Řešené projekty

Název projektuExperimentální měření depoziční rychlosti chloridů z rozmrazovacích látek a vyhodnocování korozních procesů na vybraných mostních konstrukcích
KódSP2017/112
Předmět výzkumuAtmosférická koroze napadá cca 80 % veškerých provozovaných ocelových konstrukcí [1]. Hlavními činiteli atmosférické koroze jsou doba ovlhčení ocelového povrchu (TOW), doba, po kterou se na povrchu kovu vytváří vrstva elektrolytu, přítomnost agresivních látek v atmosféře jako je oxid siřičitý SO2 vznikající ze spalování fosilních paliv a přítomnost chloridových iontů Cl-, které se do ovzduší deponují v našich oblastech především použitím rozmrazovacích látek k udržení sjízdnosti komunikací během zimního období [1]. Ve vnějším prostředí proto nelze využívat konstrukce z uhlíkové konstrukční oceli bez jakékoliv protikorozní ochrany. V mostním stavitelství, u kterého se předpokládá návrhová životnost mostních konstrukcí 100 let, se v posledních desetiletích využívá především nízkolegovaná ocel odolná proti atmosférické korozi tzv. patinující ocel [2]. Vrstva korozních produktů na povrchu patinující oceli, tzv. patina je významná z hlediska zpomalení samotných korozních procesů na kovovém povrchu a to vytvořením kompaktní celistvé vrstvy korozních produktů na povrchu oceli [3, 4]. Tvorba vrstvy s ochrannými vlastnostmi je podmíněna vhodnými podmínkami expozice kovu. V současné době se aktivně na vzniku atmosférické koroze podílí především depozice chloridů. Zavedením odsiřovacích jednotek v letech 1970 došlo k významnému poklesu koncentrace SO2 v atmosféře [1]. Chloridové ionty působí na povrchu kovu katalyticky a v případě expozice v prostředí se značným výskytem chloridů se nevytváří ochranná vrstva na povrchu patinující oceli, ale dochází k postupnému aktivnímu rozpouštění kovu a značným úbytkům tloušťky materiálu [5]. Depoziční rychlost chloridů může být stanovena dvěma metodami měření – měření metodou „mokré svíce“ a „suché desky“. První experimentální atmosférické měření depozice chloridů bylo provedeno v Japonsku [6]. V rámci tohoto výzkumu bylo zkoumáno celkem 9 mostů s ocelovou konstrukcí, které byly umístěny daleko od pobřeží, kde se neočekával vliv soli šířené aerosolem ale především chloridů z posypových solí. Bylo prokázáno, že podstatné ovlivnění korozních procesů trvá dva a půl měsíce po posledním použití rozmrazovacích přípravků. Největší vliv má depozice chloridů na vnější povrch vnějšího nosníku. Další měření byla prováděna ve vzdálenosti 60 km od pobřeží [7], aby nedocházelo k ovlivnění šířením aerosolu chloridů z mořské vody. V Japonsku dochází k rozšíření používaní posypových solí od roku 1990. Bylo zjištěno, že mnohem více chloridů je přítomno v případě dálničních komunikacích oproti klasickým silnicím. Je to ovlivněno především hustotou provozu a následným rozšířením solí. Aplikovaná měření ve výše uvedených výzkumech byla provedena s použitím metody „suché desky“ pro měření depozice chloridů. [1] Kreislová, K., Knotková, D. Korozní agresivita atmosfér a metody predikce atmosférické koroze. Praha: SVUOM.Praha, 2014. Metody sledování životnosti. ISBN 978-80-87444-11-5 [2] Albrecht, P., Hall, T. T. Atmospheric corrosion resistance of structural steel. Journal of Materials in Civil Engineering, 2003; 15:2-24. [3] Morcillo, M. et al. Atmospheric corrosion data of weathering steels. A review, Corrosion Science 2013, 77:6-24. [4] Morcillo, M. et al. Weathering steels: From empirical development to scientific design. A review, Corrosion Science 2014; 83:6-31. [5] Černý, M. a kol. Korozní vlastnosti kovových konstrukčních materiálů, SNTL Praha, 1984. [6] Yamaguchi, E. Maintenance of weathering steel bridge. Steel Construction Today Tomorrow 2015, 45:12-5. [7] Iwasaki, E. Scattering of Deicing Salts and Corrosion of steel Bridges. Proceedings of the International Symposium on Steel Bridges, 2015. Přehled použitých metod: Měření depoziční rychlosti chloridů metodou mokré svíce a metodou suchých desek na vybraných mostních konstrukcích v Ostravě Měření koncentrace chloridů ve vodných roztocích metodou titrace a spektrofotometrickou metodou Stanovení depoziční rychlosti chloridů z měřených míst na základě získaných hodnot koncentrací v roztocích Laboratorní rozbor a vážení vzorků odebraných z konstrukcí (1 rok expozice, 3 roky expozice) Odběr korozních vzorků osazených na konstrukcích z patinujících ocelí Vyhodnocení laboratorních výsledků korozních produktů (prvková analýza, regresní analýza, moření) Regresní analýza vývoje korozních produktů za užití predikčního a konfidenčního modelu Experimentální měření depoziční rychlosti chloridů metodou mokré svíce a metodou suchých desek na vybraných mostních konstrukcích v Ostravě Zapojení členů týmu: Ing. Monika Kubzová - odpovědný řešitel - vyhodnocování experimentálně naměřených údajů, chemické analýzy, instalace a příprava vzorků pro měření depoziční rychlosti chloridů - 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“ Ing. Viktor Urban - spoluřešitel - 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“ Ing. Petr Mynarčík - spoluřešitel - instalace a odběr vzorků na konstrukcích, práce ve výškách Ing. Ondřej Miller - spoluřešitel – chemické laboratorní analýzy, výpomocné práce při chystání vzorků doc. Ing. Vít Křivý, Ph.D. - školitel a vedoucí projektu Dosažené výsledky členů týmu Ing. Monika Kubzová 1 x výstup D + 1 x Jrec [1] Křivý, V., Urban, V., Kubzová, M., Thickness of corrosion layers on typical surfaces of weathering steel bridges. In: Procedia Engineering-2016: International Conference on Sustainable Development of Civil, Urban and Transportation Engineering (CUTE). Ho Chi Minh City, VIETNAM, Vol. 142:56-62. ISSN 1877-7058. WOS:000379263200008 [2] Křivý, V., Kubzová, M., Posuzování ocelových nádrží vystavených koroznímu oslabování, Konstrukce, Konstrukce Media, s.r.o., 3/2016, ISSN 1803-8433. Ing. Viktor Urban 5 vybraných publikací 1 x výstup D +2xJsc + 1xJimp + 1xJrec [1] V. Krivy, V., Urban, V., & Kreislova, K. Development and failures of corrosion layers on typical surfaces of weathering steel bridges. Engineering Failure Analysis, 2016; 69:147-160. DOI:10.1016/j.engfailanal.2015.12.007 [2] Urban, V., Krivy, V., & Buchta, V. Corrosion processes on weathering steel railway bridge in prague. Jurnal Teknologi, 2016; 78(5-5):87-91. DOI:10.11113/jt.v78.8581 [3] Krivy, V., Kreislova, K., Urban, V., Vavrusova, K. Program experimentálních atmosférických korozních zkoušek patinujících ocelí. Koroze a Ochrana Materiálu, 2015; 59(1): 7–18. DOI: 10.1515/kom-2015-0007. ISSN 18041213 [4] Urban, V., Krivy, V., & Kreislova, K. Study of corrosion processes on typical surfaces of weathering steel road bridges. Materials Research Innovations, 2015; 19:305-310. DOI:10.1179/1432891715Z.0000000002178 [5] Urban, V., Krivy, V., & Kreislova, K., Development and prediction of corrosion processes on weathering steel structures. Civil-Comp Proceedings, 2015; 108.
Rok zahájení2017
Rok ukončení2017
KategorieWorkflow pro SGS
TypSpecifický výzkum VŠB-TUO
ŘešitelKubzová Monika Ing.

© 2018 VŠB-TU Ostrava