Stale nierdzewne w warunkach górskich
W utrzymaniu odporności korozyjnej stali nierdzewnych bierze udział kilka czynników, gdzie najbardziej istotnym jest zachowanie czystej powierzchni stali bez osadów cząstek stałych i soli. Proces ten w naturalny sposób zapewniają opady atmosferyczne. Łańcuchy górskie stanowią naturalną barierę terenową dla napływających mas powietrza, co powoduje większe opady deszczu na tych terenach. W Polsce najwyższe sumy opadów obserwuje się w Tatrach i Sudetach. Na Kasprowym Wierch średnio w ciągu roku spada około 1750 mm deszczu, a sumy roczne w latach 1951-2015 wahały się pomiędzy 1292 mm a 2599 mm. Na Śnieżce opady roczne osiągają około 1270 mm. Dla porównania na nizinach polskich średnio w ciągu roku spada nie więcej niż 550-600 mm [1].
W lokalizacjach górskich oddalonych od dróg publicznych warunki korozyjne nie będą agresywne, co wynika z częstego zmywania powierzchni przez opady deszczu– usuwane są zanieczyszczenia i jednocześnie dochodzi do samoczynnej pasywacji powierzchni w kontakcie z wodą deszczową. Inaczej będzie w przypadku, gdy woda deszczowa zawiera zanieczyszczenia zarówno z emisji przemysłowej lub podwyższone stężenie chlorków (na obszarach przybrzeżnych). W takim wypadku charakterystyka panującego klimatu jest bardzie agresywna.
Najwieksze niebezpieczeństwo wystąpienia korozji, jest jednak związane ze stosowaniem soli do odladzania dróg, które na terenach górzystych bywa bardziej intensywne – trwa dłużej i z większą częstotliwością. Sól drogowa, pomimo że stosowana lokalnie to obszar jej oddziaływanie może wynosić nawet do kilkuset metrów. Dodatkowo zagęszczenie dróg w danej lokalizacji i duże nasilenie ruchu może spotęgować ten efekt. Badania nad oddziaływaniem soli drogowej prowadzone w Chicago w USA wykazały sezonowe gromadzenie się soli w odległości nawet do 2,0 km od dużych autostrad. Na podstawie pomiarów otrzymanych na przestrzeni kilku lat (1997-2004) stwierdzono, że miejsca w promieniu 100 m od dróg o dużym nasileniu ruchu mają porównywalny charakter klimatu do obszarów przybrzeżnych o umiarkowanym lub surowym charakterze [2].
Wynika z tego, że wszystkie elementy i konstrukcje zlokalizowane w niewielkim oddalaniu od dróg na terenach górskich mają większe wymagania korozyjnie - odnośnie stosowanych gatunków stali nierdzewnych, dobranego wykończenia i stosowanych metod obróbki powierzchni a co najważniejsze okresu cyklicznej konserwacji.
Klimat w terenach górskich charakteryzuje się także często niską temperaturą, co wymaga stosowania stali nierdzewnych o odpowiednio wysokiej udarności w temperaturze obniżonej – gatunki austenityczne. Wysoka udarność takich gatunków eliminuje ryzyko kruchego pękania konstrukcji pracujących w surowym klimacie. Z tego względu dla trudno dostępnych budowli (np. infrastruktura drogowa, mosty) i konstrukcji (np. stalowe konstrukcje wsporcze) preferuje się stale nierdzewne. Wysokie koszty transportu do takich lokalizacji (często jedynie za pomocą śmigłowca) i ograniczenia w możliwości konserwacji (np. wykonanie inspekcji powłok malarskich i zabezpieczeń antykororyzjnych) wraz z trudnymi warunkami klimatycznymi sprawiają, że użycie stali nierdzewnych jest najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem.
Nie należy także zapominać o podstawowych zasadach łączenia stali nierdzewnych z innymi materiałami metalowymi – mniej szlachetnymi (stale czarne, aluminium). Kontakt stali nierdzewnej z innymi stopami w warunkach ciągłego zwilżania przez deszcz będzie powodować ich przyspieszoną korozję i w efekcie zanieczyszczenie powierzchni stali nierdzewnej przez nacieki korozyjne – brunatne od stali czarnych, a białoszare od aluminium i cynku. Istotna jest także wielkość łączonych elementów, gdzie najniekorzystniejsze warunki korozyjne wystąpią podczas połączenia dużego elementu ze stali nierdzewnej (działa jako katoda i jest chroniony) z małym elementem z materiału mniej szlachetnego (działa jako anoda i jest rozpuszczany w sposób przyspieszony) [3].
Stale nierdzewne coraz częściej są wybierane na poszycia elewacji drewnianych budynków schronisk górskich, np. w Alpach. Wybór stali nierdzewnych w takich aplikacjach jest podyktowany kilkoma czynnikami, gdzie do najistotniejszych należą: odporność korozyjna, łatwość konserwacji, brak wrażliwości na promieniowanie ultrafioletowe oraz gwałtowne zmiany temperatury. Nie bez znaczenie jest także możliwość budowania lekkich konstrukcji z użyciem stali nierdzewnej, co umożliwia zmniejszenie wagi nawet o 1/3 przy zastosowaniu elementów cienkościennych. W ostatnich latach schroniska górskie w Alpach są modernizowane a stal nierdzewna często znajduje zastosowanie na okładziny budynków, barierki i balustrady oraz wyposażenie wewnętrzne. Oprócz tego zapewnia bardzo atrakcyjny wygląd konstrukcji, zwłaszcza w wykończeniu polerowanym odbijając wyraźnie obraz górskich krajobrazów. Przykładem budynku, którego elewację wykonano ze stali nierdzewnej jest schronisko Refuge du Goûter (3815 m) na Mont Blanck, najwyżej położone w całej Francji (rys. 1) [4,5]. Kolejne schronisko górskie z nierdzewną elewacją to Tracuit (3256 m) [6] (rys. 2), tym razem w Szwajcarii oraz Monte Rosa (2883 m) [7,8] we Francji (rys. 3).
Zbigniew Brytan
Rys. 1. Schronisko Refuge du Goûter [4,5].
Rys. 2. Schronisko Tracuit [6].
Rys. 3. Schronisko Mont Rose [7,8]
Literatura
[1]. www.tvn24.pl/magazyn-tvn24
[2]. Catherine Houska, Stainless Steel Helps Prevent Deicing Salt Corrosion, www.imoa.info
[3]. Publikacje / Kontakt stali nierdzewnej z innymi materiałami metalowymi
[4]. Refuge de la Fédération Française des Clubs Alpins et de Montagne, refugedugouter.ffcam.fr
[5]. Refuge du Goûter, wikipedia.de
[6]. Club Alpin Suisse CAS, www.tracuit.ch
[7]. Cabane du Mont-Rose, www.section-monte-rosa.ch/fr/cabanes/monte-rosa
[8]. Cabane du Mont-Rose, www.wikipedia.fr