जंग, क्षरण, ऑक्सीकरण
जब जंग स्टील पुलों या अन्य संरचनाओं को नष्ट कर देती है तो यह महत्वपूर्ण समस्याएँ पैदा कर सकती है। संक्षारण की रोकथाम और संक्षारण से संबंधित अन्य मुद्दों पर सालाना अरबों डॉलर खर्च किए जाते हैं।
संक्षारण एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जो दो पदार्थों के बीच होती है, जिनमें से कम से कम एक धातु है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान होता है। जंग संक्षारण के समान है, लेकिन केवल जब यह प्रतिक्रिया स्टील पर होती है तो इसे जंग कहा जाता है। इस परिवर्तन में आमतौर पर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया शामिल होती है, जिसमें एक शुद्ध धातु अधिक रासायनिक रूप से स्थिर धातु ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाती है।
"ऑक्सीकरण" शब्द का प्रयोग अक्सर किया जाता है और इसका तात्पर्य यह है कि यह हमेशा ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। हालाँकि, यह हमेशा मामला नहीं होता है, और "ऑक्सीकरण" शब्द का उपयोग अब इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान से जुड़ी सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संदर्भित करने के लिए किया जाता है।
उदाहरण के लिए, यह अक्सर बैटरी या संचायक में होता है और इसे रिडक्टिव ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया कहा जाता है।
अपक्षय इस्पात क्या है?
चूँकि मनुष्य लोहे का प्रसंस्करण कर रहा है, संक्षारण और प्रभावी संक्षारण संरक्षण ने एक भूमिका निभाई है। अन्य चीजों के अलावा, इसे इस तरह से लगाया जाता है कि ऑक्साइड परत इतनी घनी हो जाती है कि यह ऑक्सीजन को अंतर्निहित सामग्री तक नहीं जाने देती है, जो ऑक्सीकरण प्रक्रिया को रोक देती है। इसका एक अच्छा उदाहरण जंग प्रतिरोधी स्टील है, जिसमें क्रोमियम ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके क्रोमियम ऑक्साइड बनाता है, जो सतह को ऑक्सीजन की तंग परत प्रदान करता है। नुकसान यह है कि स्टेनलेस स्टील में क्रोमियम और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले निकल के संयोजन से सामग्री की कीमतें ऊंची हो जाती हैं।
पहले से ही 1932 में, आविष्कारक बायरामजी डी. सकलाटवाला ने एक स्टील संस्करण विकसित किया था जो ऑक्सीजन-तंग सतह का उत्पादन करता था। इस संस्करण को यूनाइटेड स्टील कॉरपोरेशन द्वारा आगे विकसित किया गया और इसका नाम COR-TEN स्टील रखा गया। यह "संक्षारण-प्रतिरोधी" और "टेनसाइल स्ट्रेंथ" का संक्षिप्त रूप है। मौसम प्रतिरोधी स्टील एक निम्न मिश्रधातु स्टील है जिसमें लोहा होता है जिसमें थोड़ी मात्रा में तांबा, फॉस्फोरस, सिलिकॉन, निकल और क्रोमियम मिलाया जाता है। सामग्री की तन्य शक्ति (उपज शक्ति) लगभग 355MPA (N/mm²) है। इसलिए कॉर्टन वेदरिंग स्टील का एक ब्रांड नाम है, जिसकी आपूर्ति केवल यूएस स्टील कॉरपोरेशन द्वारा की जाती है।
अपक्षयित स्टील में सामान्य संरचनात्मक स्टील की तरह जंग लग जाएगी। हालाँकि, यह एक बहुत घनी ऑक्साइड परत बनाएगी जो ऑक्सीजन को प्रवेश करने से रोकती है।
अपक्षय इस्पात का उपयोग
कलात्मक रचनाओं में वेदरिंग स्टील का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इसलिए इसका उपनाम "कलाकार का स्टील" है। इसका उपयोग शिपिंग कंटेनर, पुल और चिमनी जैसी वास्तुशिल्प संरचनाओं में भी किया जाता है। हाल के वर्षों में, निर्माण उद्योग में छत या क्लैडिंग सामग्री के रूप में इसका उपयोग बढ़ गया है। अपक्षय इस्पात को अक्सर राजमार्गों पर ध्वनि अवरोधक के रूप में भी देखा जाता है। इसके अलावा, यह सामग्री आमतौर पर विभिन्न बागवानी उत्पादों में पाई जाती है, जैसे कि फूलों की क्यारियाँ, प्लांटर्स, बाड़, स्लेटेड फर्श या बगीचे के द्वार। अग्निकुंड और बगीचे की चिमनियाँ भी प्रायः अपक्षय इस्पात से बनी होती हैं। उच्च तापमान के कारण अपक्षयित स्टील अधिक तेजी से ऑक्सीकरण करता है और तेजी से जंग की परत बनाता है। अपने जंग प्रतिरोध के कारण, ये वस्तुएं आमतौर पर लंबे समय तक चल सकती हैं।
डिज़ाइन और निर्माण में विचार किए जाने वाले मुद्दे
यद्यपि अपक्षय स्टील ऑक्सीजन के लिए अभेद्य है, फिर भी यह घिसाव के प्रति संवेदनशील है। अम्लीय वर्षा, ओलावृष्टि या रेत का घर्षण सभी इसका कारण बन सकते हैं। पहनने से अंतर्निहित सामग्री उजागर हो जाती है, जिससे ऑक्सीकरण प्रक्रिया फिर से शुरू हो जाती है। इसलिए, उपयोग की अवधि के बाद अपक्षयित स्टील में जंग लग सकता है। उच्च नमक वाले वातावरण (जैसे कि तटीय क्षेत्र या वे स्थान जहां सर्दियों में नमक का उपयोग किया जाता है) भी सतह ऑक्साइड परत को ख़राब कर सकते हैं।
अपक्षय स्टील को एक अच्छी सुरक्षात्मक कोटिंग बनाने के लिए बारी-बारी से गीली और सूखी स्थितियों की आवश्यकता होती है। यदि स्टील को अधिक समय तक नम वातावरण में रखा जाए, तो अंततः उसमें जंग लग जाएगी। इसलिए, डिजाइन और निर्माण के दौरान, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि कोई भी गैप पानी जमा न होने दे। सामग्री पर छोड़ी गई नम पत्तियाँ भी समस्याएँ पैदा कर सकती हैं।
वेल्डिंग अपक्षय स्टील को स्टील के समान संरचना वाले एडिटिव्स के उपयोग की आवश्यकता होती है। इसका मतलब यह है कि भराव धातु की ताकत आधार सामग्री से अधिक नहीं होगी। यह वेल्डिंग स्ट्रक्चरल स्टील में उपयोग किए जाने वाले एडिटिव्स से काफी अलग है। इसके अलावा, पानी को गुहाओं या अंतरालों में रिसने से रोकने के लिए वेल्ड चिकना होना चाहिए।
स्क्रू या बोल्ट जैसे फास्टनरों को अपक्षय स्टील से बनाया जाना चाहिए, लेकिन इस सामग्री को प्राप्त करना अक्सर मुश्किल होता है। एक अन्य विकल्प जंग प्रतिरोधी स्टील से बने फास्टनरों का उपयोग करना है, लेकिन इससे प्रसंस्करण लागत बढ़ जाती है।
जंग लगने की प्रक्रिया के दौरान, वर्षा जल का बहाव अंतर्निहित सामग्री पर जंग के निशान छोड़ सकता है। जंग लगने की इस प्रक्रिया में कई महीने लग सकते हैं।
