Čeští vědci pomáhají zvýšit bezpečnost horolezců v přímořských oblastech

Tomáš Prošek z Technoparku Kralupy Vysoké školy chemicko‑technologické v Praze šéfuje první a ve světě dosud jediné akreditované laboratoři Mezinárodní horolezecké federace pro testování dle nového standardu 123. Jde o klasifikaci odolnosti permanentních jisticích prvků pro horolezce, která je od června 2021 pro výrobce povinná. Výsledky osmiletého unikátního výzkumu slouží ke zvýšení bezpečnosti horolezců zejména v přímořských oblastech.

HN: Jak jste se dostal ke spolupráci s lezci?

Asi před deseti lety jsme publikovali několik článků o velmi specifické problematice korozního praskání korozivzdorných ocelí v atmosféře. Shodou okolností jsme dnes ve výzkumu tohoto typu koroze ve světovém měřítku nejdál a máme nejvíc zkušeností, takže každý rok se na nás někdo obrátí s nějakým souvisejícím problémem. Když začalo docházet k selhání korozivzdorných skob ve skalách v přímořských oblastech, Mezinárodní horolezecká federace (UIAA) nás kontaktovala, že by potřebovali poradit a zjistit, co se děje.

HN: Co konkrétně jste zkoumali?

Výzkum se týká permanentních jisticích prvků, což jsou skoby, které jsou mechanicky nebo lepidlem napevno přichyceny ve skále a horolezec se na nich jistí. Pokud jsou skoby umístěny ve skalách v blízkosti mořského pobřeží, vítr na ně přináší kapénky mořské vody. V průběhu let dochází ke vzniku úsad s vysokou koncentrací chloridů a hořečnatých iontů, na které je mořská voda bohatá.

HN: Takže skoby reziví?

Úsady při určitých klimatických podmínkách, což je mírně zvýšená teplota a nízká relativní vlhkost, vytvoří roztok o velmi vysoké koncentraci chloridových iontů. Tomu ani korozivzdorná ocel neodolá a postupně dochází k lokálnímu poškození pasivní vrstvy na bázi oxidu chromitého, který chrání její povrch. Na skobách vznikají malé korozní důlky, z nichž se začne šířit korozní trhlina. To je okamžik, kdy i pevný materiál jako korozivzdorná ocel může selhat, dokonce i při nízkých zatíženích.

HN: Horolezcům tedy jde doslova o život. Jak se toto vědomí promítalo do vaší práce?

Je to silný moment. My jsme vědci a velmi rigorózně vážíme každé publikované slovo, je to otázka prestiže. Ale tohle je opravdu ještě o třídu výš. Pořád máme při testování skob někde vzadu v hlavě, jestli je zkouška dostatečně přísná, jestli nám nemůže proklouznout materiál, který v praxi selže. Paradoxně nám pomáhá, že máme velmi malý rozpočet a na výzkumu pracujeme ve volném čase spolu se studenty. Netlačí nás termíny, nic nemusíme uspěchat.

HN: Zkušební podmínky asi neznamenají, že máte v práci lezeckou stěnu a pevnost skob zkoušejí zavěšení dobrovolníci?

Vytváříme podmínky laboratorně. Simulujeme všechny kritické faktory, které působí na instalovanou skobu. Skoby umístíme do bloků žuly, které nám vyrábí jeden kameník z odřezků náhrobků. My do nich upevníme skoby přesně tak, jako by byly ve skále, aby mechanické napětí v nich bylo vysoké. Vytváříme prostředí odpovídající nejagresivnějším depozitům, usazeninám. Zvyšujeme teplotu a tlačíme podmínky k extrémům, abychom na konci zkoušky mohli říct, že když tohle skoba vydrží, v reálných podmínkách bude sloužit nejméně 50 let.

HN: Zkoumali jste také ty poškozené skoby?

Ano, měli jsme na začátku asi 150 vzorků skob ze skal z celého světa, z Portugalska, USA, Austrálie, Řecka, Jižní Afriky, Itálie či Thajska. Jsou toho v archivu dvě krabice. Posílali nám je přímo horolezci z místních spolků, kteří při prohlídce tras našli skoby ve špatném stavu nebo když některá skoba při zatížení praskla. Zjistili jsme, že příčinou poškození je korozní praskání způsobené výše popsanými vlivy.

HN: Jak se dá proti tomu bojovat?

Abychom tomuto jevu do budoucna předešli, sestavili jsme klasifikační systém, interní normu UIAA, která nově rozděluje materiály do tří skupin podle odolnosti. Podle nich se horolezecké asociace, které spravují určitý počet tras, rozhodnou, jaké skoby vybrat, aby nedocházelo k jejich poškození nejen po 10 letech, jak je tomu nejčastěji nyní, ale ani za půl století.

Každý třetí elektronový mikroskop na světě se vyrobí v Brně, tahounem je Thermo Fisher Scientific

7. 2. 2022 ▪ 7 min. čtení

HN: Jak se tato norma promítne do výroby skob pro horolezce?

Než je nový výrobek uveden na trh, musí být od loňského roku zatříděn do jedné ze tří kategorií podle odolnosti. My jsme první a v tuto chvíli jediná laboratoř na světě, která smí tyto zkoušky provádět. Zájemců je ale hodně a po kampani UIAA letos na jaře jich přibude.

HN: Přiznejte se, že i vy na dovolené u moře obhlížíte skály?

Ano. Fotím si hezky zkorodované věci, odebírám vzorky, občas mi kamarádi a rodina přivážejí vlastní vzorky.

HN: Skutečně se poškození skob týká jen přímořských oblastí? Na Mount Everestu nic podobného nehrozí?

Nehrozí. Na Mount Everestu nemáme žádný zdroj chloridů, který by stál za řeč. Problém je jednoznačně spojen s blízkostí moře. Ani v jiných horách tyto nebezpečné depozity na skobách nevznikají. Občas tam zaprší a depozit se smyje, vlhkost je vysoká, což jsou podmínky, kdy je korozivzdorná ocel velice dobře odolná.

Chemický průmysl

Stáhněte si přílohu v PDF

HN: Koroze nerezavějící oceli, není to tak trochu protimluv?

Název korozivzdorná ocel je vlastně obchodní trik. Žádný materiál za určitých podmínek nevydrží věčně. Za běžné expozice v atmosféře jde skutečně o korozivzdorný materiál, ovšem v mnoha prostředích ke koroznímu poškození dochází. Druhá věc je, že korozivzdornou ocel veřejnost vnímá jako jeden materiál, ale ve skutečnosti se jedná o přibližně 150 materiálů s rozdílným složením. Náhradní kolenní kloub bude z výše legované korozivzdorné oceli a v těle vám rozhodně nezrezaví.

HN: Není koroze nakonec jen metalurgie v obráceném pořadí?

Je to tak. Veškeré minerály jsou oxidovaná forma kovu. My je vyrveme přírodě, vyredukujeme z té oxidované formy kov v oxidačním stavu nula a příroda se potom nesnaží o nic jiného než to vrátit nazpátek. Z termodynamického hlediska je nemožné, aby běžný konstrukční kov zůstal redukovaný, takže ho příroda dříve nebo později uvede do původního stavu. Úkol nás, korozních inženýrů, není nic jiného než tento proces zpomalit, řídit ho nebo alespoň vědět, kdy nastane. Nakonec však stejně prohrajeme. Příroda je prostě silnější.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Chemický průmysl.