¿Por qué el acero desgastado es más duradero cuando se oxida?

Aunque el acero desgastado es "feo" , el "umbral" de su uso no es bajo

El acero resistente a la intemperie, también conocido como acero resistente a la corrosión atmosférica, es un acero de baja aleación entre el acero ordinario y el acero inoxidable. Está hecho de acero al carbono ordinario al que se le ha añadido una cierta cantidad de cobre y elementos resistentes a la corrosión como fósforo, cromo, níquel, titanio y vanadio. No solo tiene las características de fácil ductilidad, alta resistencia y resistencia a la fatiga del acero ordinario, sino que también puede alcanzar de 2 a 8 veces más que el acero al carbono ordinario en términos de resistencia a la corrosión. Debido a sus excelentes propiedades, el acero resistente a la intemperie es caro. En comparación con el acero ordinario, el precio del acero resistente a la intemperie con propiedades similares es aproximadamente un 60% más alto. Por lo tanto, no mires el feo acero desgastado, el edificio en general no puede usarlo. El acero resistente a la intemperie solo se utiliza para estructuras como contenedores, vehículos ferroviarios, torres de perforación petrolíferas y plataformas de perforación que se utilizan en entornos hostiles y requieren una alta resistencia a la corrosión del acero. En cuanto al hormigón armado utilizado en edificios ordinarios, debido a que las barras de acero enterradas en el hormigón rara vez entran en contacto con oxígeno y agua, los ingenieros se muestran reacios a utilizar acero resistente a la intemperie aquí.

(Aplicación típica del acero resistente a la intemperie: plataforma de perforación marina)

¿Por qué el acero resistente a la intemperie puede oxidarse pero no pudrirse?

El hierro puro no se oxida fácilmente, pero el acero común suele contener impurezas como cobre y carbono. Estas impurezas son menos activas que el hierro y forman una batería galvánica con hierro en aire que contiene agua (es decir, una corriente que genera corriente a través de reacciones redox. Un dispositivo) que separa las reacciones de oxidación y reducción y proporciona una "autopista" para la corrosión del acero. El óxido producido por la corrosión del acero es una estructura suelta y porosa con muchas microfisuras que conectan los poros entre sí. De esta manera, el óxido actúa como una esponja y puede continuar absorbiendo la humedad del aire, permitiendo que el acero se oxide aún más hasta que esté completamente oxidado.

El acero resistente a la intemperie es diferente del acero común. Al principio, se oxidará en la superficie como el acero común. Este proceso es incluso más rápido que el del acero normal debido a su mayor grado de aleación. Sin embargo, debido a la red más compleja dentro del acero resistente a la intemperie, una densa capa de óxido de color negro oscuro crecerá debajo del óxido suelto en la superficie. Esta capa de óxido está formada por nanopartículas de α-FeOOH. En esta densa capa de óxido, los átomos de níquel reemplazan algunas de las posiciones de los átomos de hierro, lo que hace que la capa de óxido tenga selectividad catiónica e inhiba la permeación de aniones corrosivos.

(La izquierda es acero desgastado, la derecha es óxido, se puede ver claramente la diferencia entre los dos)

Es esta densa capa de óxido la que hace que el acero desgastado se oxide en la superficie, pero el interior No seguirá oxidado. De hecho, siempre que distinga con atención, podrá ver que la superficie del acero resistente a la intemperie no es la misma que el óxido ordinario: el óxido del acero resistente a la intemperie es uniforme y denso, y está cerca de la superficie del acero para proteger el acero; Mientras que el óxido está moteado, suelto y poroso, se caerá al tocarlo. En lugar de proteger el acero, este óxido "trae lobos a la habitación" y atrae agua y oxígeno a la superficie del acero.

El camino de la intemperie a "precios bajos" acero

De hecho, el acero resistente a la intemperie no es un material que haya surgido recientemente.
Ya en 1900, los estadounidenses ya habían iniciado la investigación y el desarrollo del cobre. -que contiene acero, que es el predecesor del acero resistente a la intemperie. Sin embargo, en la primera mitad del siglo XX, el nivel de ciencia y tecnología humanas era limitado y era difícil realizar investigaciones en profundidad sobre los materiales microscópicos de los materiales. El mecanismo detrás de la resistencia a la corrosión del acero resistente a la intemperie no estaba claro, lo que limitó en gran medida la investigación y aplicación del acero resistente a la intemperie. Además, el volumen total de construcción realizado por humanos en ese momento estaba lejos de lo que es hoy, por lo que el progreso de la investigación sobre la intemperie del acero ha sido relativamente lento.
En China, no fue hasta 1960 que se iniciaron las investigaciones sobre el cobre. que contiene acero resistente a la intemperie comenzó en WISCO.
Pero hoy en día, debido al rápido desarrollo de la economía de China, la cantidad de construcciones de ingeniería en todo el mundo ha crecido exponencialmente. Las plataformas petroleras marinas y los edificios portuarios se han vuelto omnipresentes, y la demanda mundial de acero resistente a la intemperie es cada vez más urgente. Además, la contaminación del aire actual es cada vez más grave y las estructuras metálicas se enfrentarán inevitablemente al bautismo de la lluvia ácida. Naturalmente, cualquier metal comenzará a corroerse tan pronto como se ponga en uso. Con el aumento del número de posesiones, la corrosión de los metales comienza a causar grandes pérdidas a la economía nacional. Según estadísticas incompletas, las pérdidas económicas anuales causadas por la corrosión de las estructuras de acero representan entre el 2% y el 4% del producto económico nacional bruto. En la actualidad, las pérdidas económicas causadas por la corrosión estructural cada año ascienden a billones de dólares. Esto significa que cada año todo un Reino Unido pierde un año de arduo trabajo debido a la oxidación del metal.
El desarrollo y promoción del acero resistente a la intemperie puede mejorar la durabilidad de la estructura y reducir en gran medida las pérdidas económicas causadas por la corrosión. Por lo tanto, la investigación sobre el acero desgastado en China se puso al día con el buen momento, comenzó muy rápido y se puso al día muy rápidamente.

Desde la década de 1990, para adaptarse al desarrollo explosivo de la infraestructura de China, se rompieron las fronteras extranjeras. monopolio y luchar por un mercado extranjero más amplio, los investigadores han centrado su atención en un nuevo acero resistente a la intemperie de alto rendimiento con bajo costo, alta resistencia y mayor resistencia a la corrosión. desarrollado y logrado excelentes resultados. El acero resistente a la intemperie desarrollado en China no contiene níquel ni cromo, sino que añade principalmente cobre y fósforo, e incorpora cierta cantidad de elementos metálicos como vanadio, titanio, niobio, renio, etc., ricos en China, lo que mejora enormemente la calidad y reduce el costo. Más de la mitad ha obtenido una ventaja continua en el mercado internacional de un solo golpe.

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Hoy en día, China ya es un importante productor y exportador de acero resistente a la intemperie. . Especialmente en el campo de la construcción de puentes, el acero resistente a la intemperie de China no sólo puede cumplir con la alta resistencia, el bajo índice de elasticidad, la tenacidad a bajas temperaturas, la soldabilidad y la uniformidad de placas gruesas requeridas por el acero para puentes de luces largas, sino que también tiene resistencia a la corrosión. Puede hacer frente con facilidad a todo tipo de entornos contaminados. Puedes optar por pintar y estabilizar la superficie, o simplemente ignorarlo y usarlo directamente. El acero resistente a la intemperie también se combina con materiales de soldadura resistentes a la intemperie y pernos de alta resistencia resistentes a la intemperie, y detrás de ellos existen normas y especificaciones relacionadas. La "familia resistente a la intemperie" establecida por los chinos ha mejorado enormemente la capacidad humana para utilizar el acero, haciendo que la alta durabilidad sea la norma para los edificios con estructura de acero.