Òxid, corrosió, oxidació
La corrosió pot causar problemes importants quan erosiona ponts d'acer o altres estructures. Es gasten milers de milions de dòlars anuals en prevenció de la corrosió i altres problemes relacionats amb la corrosió-.
La corrosió és una reacció química que es produeix entre dues substàncies, almenys una de les quals és un metall, en la qual s'intercanvien electrons. L'òxid és el mateix que la corrosió, però només quan aquesta reacció es produeix a l'acer s'anomena òxid. Aquesta transformació sol implicar una reacció amb l'oxigen, en la qual un metall pur es converteix en un òxid metàl·lic químicament més estable.
El terme "oxidació" s'utilitza sovint i implica que sempre reacciona amb l'oxigen. No obstant això, no sempre és així, i ara s'utilitza el terme "oxidació" per referir-se a totes les reaccions químiques que impliquen l'intercanvi d'electrons.
Per exemple, això passa sovint en piles o acumuladors i s'anomena reacció d'oxidació reductora.
Què és l'acer meteoritzat?
Des que l'home ha estat processant ferro, la corrosió i la protecció efectiva contra la corrosió han jugat un paper important. Entre altres coses, s'aplica de tal manera que la capa d'òxid es torna tan densa que ja no permet que l'oxigen passi al material subjacent, la qual cosa atura el procés d'oxidació. Un bon exemple d'això és l'acer resistent a l'òxid, en què el crom reacciona amb l'oxigen per formar òxids de crom, que proporcionen a la superfície la capa hermètica-d'oxigen. El desavantatge és que la combinació de crom i níquel àmpliament utilitzat en acer inoxidable condueix a preus elevats dels materials.
Ja l'any 1932, l'inventor Byramji D. Saklatwalla va desenvolupar una variant d'acer que produïa una superfície-estanya a l'oxigen. Aquesta variant va ser desenvolupada per United Steel Corporation i va anomenar COR-TEN steel. Aquesta és l'abreviatura de "Corrosion-resistent" i "TENsile force". L'acer-resistent a la intempèrie és un acer de baix-aliatge format per ferro al qual s'han afegit petites quantitats de coure, fòsfor, silici, níquel i crom. La resistència a la tracció (resistència elàstica) del material és d'aproximadament 355 MPA (N/mm²). Corten és, per tant, una marca per a l'acer Weathering, que només és subministrada per US Steel Corporation.
L'acer degradat s'oxidarà com l'acer estructural normal. Tanmateix, formarà una capa d'òxid molt densa que impedeix que l'oxigen penetri.
Ús d'acer per a la intempèrie
L'acer resistent a la intempèrie s'utilitza àmpliament en creacions artístiques, d'aquí el seu sobrenom "acer d'artista". També s'utilitza en estructures arquitectòniques com ara contenidors, ponts i xemeneies. En els darrers anys, ha augmentat la seva aplicació com a material de coberta o revestiment en el sector de la construcció. L'acer degradat també es veu sovint com una barrera de so a les carreteres. A més, aquest material es troba habitualment en diversos productes de jardineria, com ara parterres, jardineres, tanques, terres de llistons o portes de jardí. Les fogueres i les xemeneies de jardí també es fan sovint d'acer per a la intempèrie. Les altes temperatures fan que l'acer degradat s'oxidi més ràpidament i formi una capa d'òxid més ràpidament. A causa de la seva resistència a l'òxid, aquests articles solen durar molt de temps.
Aspectes a considerar en el disseny i la construcció
Tot i que l'acer degradat és impermeable a l'oxigen-, encara és susceptible de desgastar-se. La pluja àcida, la calamarsa o l'abrasió de la sorra poden causar-ho. El desgast exposa el material subjacent, reiniciant el procés d'oxidació. Per tant, l'acer degradat pot oxidar-se després d'un període d'ús. Els entorns-alts en sal (com ara zones costaneres o llocs on s'utilitza sal a l'hivern) també poden degradar la capa d'òxid superficial.
L'acer meteoritzat requereix alternar condicions humides i seques per formar un bon recobriment protector. Si l'acer es manté en un ambient humit durant períodes prolongats, finalment s'oxidarà. Per tant, durant el disseny i la construcció, és essencial assegurar-se que no hi ha buits que permetin l'acumulació d'aigua. Les fulles humides que queden al material també poden causar problemes.
La soldadura de l'acer a la intempèrie requereix l'ús d'additius amb la mateixa composició que el propi acer. Això significa que la força del metall d'aportació no superarà la del material base. Això és significativament diferent dels additius utilitzats en la soldadura d'acer estructural. A més, la soldadura ha de ser llisa per evitar que l'aigua es filtri a les cavitats o buits.
Els elements de subjecció com ara cargols o cargols han de ser d'acer resistent a la intempèrie, però aquest material sovint és difícil d'obtenir. Una altra opció és utilitzar elements de fixació fets d'acer-resistent a l'òxid, però això augmenta els costos de processament.
Durant el procés d'oxidació, l'escorrentia de l'aigua de pluja pot deixar marques d'òxid al material subjacent. Aquest procés d'oxidació pot trigar diversos mesos.
