Forvitringsstål – Bruk og klargjøring i ubestrøket og belagt tilstand
Forvitringsstål er en type stållegering som kjennetegnes av dannelsen av et stabilt,-korrosjonsbestandig lag på overflaten etter år med værvær, noe som eliminerer behovet for maling i mange miljøer. US Steel (USS) eier det registrerte varemerket COR-TEN, et navn som representerer to nøkkelegenskaper ved denne ståltypen: korrosjonsmotstand og høy styrke.
Forvitring refererer til den kjemiske sammensetningen av disse stålene, som gir dem større motstand mot atmosfærisk korrosjon enn andre stål. Dette er fordi forvitring gjør at stålet danner et beskyttende rustlag på overflaten. Den korrosjons-hemmende effekten av dette beskyttende laget bestemmes av fordelingen og konsentrasjonen av legeringselementer i stålets kjemiske sammensetning (som vist i figur 1). Dette beskyttende laget dannes gjennom forvitring. Med andre ord må stålet ruste for å danne dette beskyttende laget.
Å bruke forvitringsstål i konstruksjon byr på flere utfordringer. Spesielle sveiseteknikker eller materialer kan være nødvendig for å sikre at sveiseskjøter opprettholder samme værbestandighet som andre materialer. Forvitringsstål i seg selv er ikke helt rustsikkert-; hvis vann samler seg inne i stålet eller det forblir fuktig i lengre perioder, vil korrosjon oppstå i disse områdene raskere, noe som krever drenering eller tørketiltak. Forvitringsstål er svært følsomt for fuktig subtropisk klima, hvor dets beskyttende oksidlag kan bli ustabilt og fortsette å korrodere. Forvitringsstål fungerer også dårlig i områder med høy klorideksponering. Normal overflateforvitring av forvitringsstål kan også føre til rustdannelse på nærliggende overflater.
Hastigheten som enkelte forvitringsstål danner det ønskede rustlaget er betydelig påvirket av atmosfæriske forurensninger, som katalyserer korrosjon. Selv om denne rustprosessen vanligvis utvikler seg godt i store bysentre, er den mye tregere i landlige miljøer.
Som nevnt tidligere, danner forvitringsstål et sterkt, beskyttende rustlag under passende forhold, som hindrer ytterligere korrosjon. I følge SteelConstruction.info har forvitringsstål en ekstremt lav korrosjonshastighet, så broer bygget med umalt forvitringsstål kan oppnå sin 120-årige designlevetid med minimalt vedlikehold. Derfor, under passende forhold, er godt-utformede stålbroer for forvitring en kostnadseffektiv løsning med svært lave vedlikeholdskostnader.
I fuktige og atmosfæriske miljøer vil alt lavt-legert stål ruste; rusthastigheten avhenger av i hvilken grad oksygen, fuktighet og atmosfæriske forurensninger kommer i kontakt med metalloverflaten. Ettersom rustprosessen skrider frem, danner rustlaget en barriere som hindrer inntrengning av oksygen, fuktighet og forurensninger, og reduserer dermed rusthastigheten.
Rustlaget som dannes på overflaten av vanlig varmt-valset karbonstål er porøst og vil til slutt løsne fra overflaten og starte korrosjonssyklusen på nytt. Korrosjonshastigheten endres i en serie med tilnærmet lineært økende kurver, hvis helning avhenger av korrosiviteten til miljøet.
Rustprosessen til forvitringsstål ligner på vanlig stål, men spesifikke legeringselementer i stålet danner et stabilt rustlag som fester seg godt til grunnmetallet og har lavere porøsitet. Dette rustlaget dannes under vekslende våte og tørre forhold, og danner en beskyttende barriere som forhindrer ytterligere penetrasjon av oksygen, fuktighet og forurensninger, og dermed reduserer ytterligere metalltap betydelig. Det er viktig å merke seg at rustlaget må kunne tørke for å dannes. Hvis overflaten forblir fuktig, vil forvitringsstål fortsette å korrodere. På samme måte, hvis miljøet er alvorlig forurenset med klorider (f.eks. bygninger nær havet eller områder utsatt for avisingssalt og vedvarende fuktighet), kan ikke rustlaget dannes ordentlig. Under egnede miljøforhold er imidlertid korrosjonshastigheten for forvitringsstål mye lavere enn for vanlig konstruksjonsstål.
