Устойчивая к атмосферным воздействиям сталь
| Стали |
|---|
 |
| Фазы |
| Микроструктуры |
| Классы |
| Другие материалы на основе железа |
Устойчивая к атмосферным воздействиям сталь , часто называемая обобщенной торговой маркой COR-TEN и иногда обозначаемая без дефиса как кортеновская сталь , представляет собой группу стальных сплавов , которые были разработаны для устранения необходимости покраски путем формирования стабильного внешнего слоя ржавчины .
Компания US Steel (USS) владеет зарегистрированным товарным знаком COR-TEN. [1] Название COR-TEN относится к двум отличительным свойствам этого типа стали : коррозионной стойкости и прочности на разрыв . [2] Хотя в 2003 году USS продала свой бизнес по производству дискретных листов компании International Steel Group (ныне ArcelorMittal ), [3] она по-прежнему продает материалы марки COR-TEN в виде полос и листов.
Оригинальный COR-TEN получил стандартное обозначение A242 (COR-TEN A) от международной группы стандартов ASTM . Новые марки ASTM — A588 (COR-TEN B) и A606 для тонких листов. Все сплавы находятся в общем производстве и использовании.
Окисление поверхности обычно развивается в течение шести месяцев, но обработка поверхности может ускорить этот процесс всего до одного часа. [4]
История
[ редактировать ]История атмосферостойких сталей началась в США в 1910-х годах, когда стали, легированные различным количеством меди, подверглись воздействию стихий; исследования продолжались в 1920-е годы и c. В 1926 году было обнаружено, что содержание фосфора также способствует устойчивости к коррозии. [5]
В 1933 году компания United States Steel Corporation решила коммерциализировать результаты своих исследований и запатентовала сталь с исключительной механической стойкостью, в первую очередь для использования в железнодорожных вагонах-хопперах , для обработки тяжелых сыпучих грузов, включая уголь, металлические руды , другие минеральные продукты и зерно. . [6] Контролируемая коррозия, благодаря которой этот материал сейчас наиболее известен, стала долгожданным преимуществом, обнаруженным вскоре после этого, что побудило USS использовать торговую марку Cor-Ten. Из-за присущей ей прочности эта сталь до сих пор широко используется для бестарных перевозок, интермодальных транспортных контейнеров и бестарного хранения. [7]
Пассажирские вагоны также строились из Cor-Ten, хотя и окрашенные компанией Pullman-Standard для южной части Тихого океана с 1936 года. [8] продолжил работу в пригородных автобусах линии Рок-Айленд в 1949 году. [9]
В 1964 году развязка Мурстаун была построена над магистралью Нью-Джерси на отметке 37.02. Считается, что эта эстакада является первой дорожной конструкцией, в которой использовалась атмосферостойкая сталь. [11] [10] Вскоре за ним последовали и другие штаты, включая Айову, Огайо и Мичиган. [12] За ними последовал пешеходный мост Йоркского университета в Соединенном Королевстве в 1967 году. С тех пор практика использования атмосферостойкой стали в мостах распространилась на многие страны. [13]
Характеристики
[ редактировать ]Выветривание относится к химическому составу этих сталей, что позволяет им проявлять повышенную устойчивость к атмосферной коррозии по сравнению с другими сталями. Это связано с тем, что сталь образует на своей поверхности защитный слой под воздействием погоды.
Антикоррозионное действие защитного слоя обусловлено особым распределением и концентрацией в нем легирующих элементов. Пока неясно, чем именно образование патины отличается от обычного ржавления, но установлено, что высыхание смоченной поверхности необходимо и что медь является важнейшим легирующим элементом. [5]
Слой, защищающий поверхность, постоянно развивается и восстанавливается под воздействием погодных условий. Другими словами, стали позволяют ржаветь, чтобы образовалось защитное покрытие. [14]
| Оценка | С | И | Мин. | П | С | Кр | С | V | В |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| АСТМ А242 | 0.12 | 0.25–0.75 | 0.20–0.50 | 0.01–0.20 | 0.030 | 0.50–1.25 | 0.25–0.55 | 0.65 | |
| АСТМ А588 | 0.16 | 0.30–0.50 | 0.80–1.25 | 0.030 | 0.030 | 0.40–0.65 | 0.25–0.40 | 0.02–0.10 | 0.40 |
Механические свойства атмосферостойких сталей зависят от того, какой сплав и насколько толщина материала. [16] [17]
АСТМ А242
[ редактировать ]Исходный сплав А242 имеет предел текучести 50 килофунтов на квадратный дюйм (340 МПа ) и предел прочности на разрыв 70 тысяч фунтов на квадратный дюйм (480 МПа) для легких и средних прокатных профилей и листов толщиной до 0,75 дюйма (19 мм). Он имеет предел текучести 46 фунтов на квадратный дюйм (320 МПа) и предел прочности 67 фунтов на квадратный дюйм (460 МПа) для проката средней массы и листов толщиной 0,75–1 дюйм (19–25 мм). Самые толстые прокатные профили и листы - толщиной от 1,5–4 дюймов (38–102 мм) имеют предел текучести 42 фунта на квадратный дюйм (290 МПа) и предел прочности 63 фунта на квадратный дюйм (430 МПа). ASTM A242 доступен в типах 1 и 2. Оба имеют разные применения в зависимости от толщины. Тип 1 часто используется в жилищном строительстве, строительной отрасли и грузовых вагонах. [18] Сталь типа 2, которую также называют Corten B, используется в основном в городской мебели, пассажирских судах или кранах. [19]
АСТМ А588
[ редактировать ]A588 имеет предел текучести не менее 50 фунтов на квадратный дюйм (340 МПа) и предел прочности на разрыв 70 фунтов на квадратный дюйм (480 МПа) для всех профилей проката и листов толщиной до 4 дюймов (100 мм). Плиты толщиной 4–5 дюймов (102–127 мм) имеют предел текучести не менее 46 фунтов на квадратный дюйм (320 МПа) и предел прочности на разрыв не менее 67 фунтов на квадратный дюйм (460 МПа), а пластины толщиной 5–8 дюймов (127–203 мм). иметь предел текучести не менее 42 фунтов на квадратный дюйм (290 МПа) и предел прочности на разрыв не менее 63 фунтов на квадратный дюйм (430 МПа).
Использование
[ редактировать ]
Аэрозольная сталь широко используется в уличных скульптурах из-за ее потрепанного античного вида. Одним из примеров является большая скульптура Пикассо в Чикаго , стоящая на площади здания суда Дейли-центр в Чикаго, которая также построена из атмосферостойкой стали. Другие примеры включают Барнетта Ньюмана » «Сломанный обелиск ; несколько скульптур Роберта Индианы « Числа » и его оригинальная «Любовь» скульптура ; многочисленные работы Ричарда Серры ; скульптура Аламо на Манхэттене, штат Нью-Йорк; Barclays Center , Бруклин , Нью-Йорк ; [20] Ангел Севера , Гейтсхед ; и Радиовещательная башня в Университете Лидса Беккета . [21]
Он также используется в мостах и других крупных конструкциях, таких как мост через ущелье Нью-Ривер , второй пролет моста Ньюбург-Бикон (1980 г.), а также при создании Австралийского центра современного искусства (ACCA) и MONA .
Очень широко применяется при морских перевозках, при строительстве интермодальных контейнеров. [22] а также видимые шпунтовые сваи вдоль недавно расширенных участков лондонской автомагистрали М25 .
Первым использованием атмосферостойкой стали в архитектурных целях стала штаб-квартира John Deere в Молине, штат Иллинойс . Здание было спроектировано архитектором Ээро Саариненом и завершено в 1964 году. Основные здания Университета Оденсе (построенные в 1971–1976 годах), спроектированные Кнудом Хольшером и Йоргеном Вестерхольтом, облицованы атмосферостойкой сталью, за что получили прозвище Рустенборг (по-датски «Рустенборг»). ржавая крепость»). В 1977 году Роберт Индиана создал еврейскую версию «Любовь» скульптуры , сделанную из атмосферостойкой стали, используя четырехбуквенное слово «ахава» (אהבה, «любовь» на иврите) для Музея Израиля Художественного сада в Иерусалиме , Израиль. В Дании все мачты, поддерживающие контактную сеть на электрифицированных железных дорогах, из эстетических соображений изготавливаются из атмосферостойкой стали.
В 1971 году атмосферостойкая сталь использовалась для электромобилей Highliner , построенных компанией St. Louis Car Company для Центральной железной дороги Иллинойса. Использование атмосферостойкой стали рассматривалось как шаг по сокращению затрат по сравнению с современным стандартом для железнодорожных вагонов из нержавеющей стали . Последующий заказ в 1979 году был построен компанией Bombardier по аналогичным характеристикам, включая кузов из атмосферостойкой стали. Вагоны были окрашены, что является стандартной практикой для железнодорожных вагонов из атмосферостойкой стали. Стойкость атмосферостойкой стали не оправдала ожиданий: в вагонах появились дыры от ржавчины. Покраска, возможно, способствовала возникновению проблемы, поскольку окрашенная атмосферостойкая сталь не более устойчива к коррозии, чем обычная сталь, поскольку защитная патина не образуется вовремя, чтобы предотвратить коррозию на локальном участке воздействия, например, при небольшом повреждении краски. Эти автомобили были сняты с эксплуатации к 2016 году. [23]
использовалась атмосферостойкая сталь Для строительства экстерьера Barclays Center , состоящая из 12 000 предварительно подвергнутых атмосферному воздействию стальных панелей, спроектированных ASI Limited и SHoP Construction. [24] The New York Times пишет об этом материале: «Хотя случайному наблюдателю он может показаться подозрительно незавершенным, у него много поклонников в мире искусства и архитектуры». [25] новое здание архитектурной школы Королевского технологического института KTH В 2015 году на территории кампуса было построено . Использование атмосферостойкой стали помогло футуристическим формам фасада хорошо вписаться в гораздо более старое окружение, и в 2015 году он был удостоен премии Каспера Салина . [26]
Недостатки
[ редактировать ]Использование атмосферостойкой стали в строительстве сопряжено с рядом проблем. Для обеспечения того, чтобы точки сварки подвергались атмосферным воздействиям с той же скоростью, что и другие материалы, могут потребоваться специальные методы сварки или специальные материалы. Погодоустойчивая сталь сама по себе не является устойчивой к ржавчине : если вода скапливается на поверхности стали, она будет подвергаться более высокой скорости коррозии, поэтому необходимо предусмотреть дренаж. По данным NTSB , именно отсутствие дренажа в конечном итоге привело к обрушению моста Ферн Холлоу . Атмосферостойкая сталь чувствительна к влажному субтропическому климату, и в такой среде возможно, что защитная патина не стабилизируется, а вместо этого продолжит корродировать. Например, бывший Омни Колизей , построенный в 1972 году в Атланте , никогда не переставал ржаветь, и со временем в конструкции появились большие дыры. Это стало основным фактором, повлиявшим на решение снести его всего через 25 лет после постройки. То же самое может произойти в средах, насыщенных морской солью. на Гавайях Одним из примеров этого является стадион «Алоха» , построенный в 1975 году. [27] Обычное атмосферное воздействие на поверхность стали также может привести к появлению пятен ржавчины на близлежащих поверхностях.
Скорость, с которой некоторые атмосферостойкие стали образуют желаемую патину, сильно варьируется в зависимости от присутствия атмосферных загрязнителей, которые катализируют коррозию. Хотя этот процесс в целом проходит успешно в крупных городских центрах, в сельской местности скорость выветривания гораздо медленнее. Юрис Холл , здание социальных наук в Корнелльского университета главном кампусе в Итаке , небольшом городе в северной части штата Нью-Йорк , не достигло прогнозируемого качества поверхности на своем устойчивом к атмосферным воздействиям стальном каркасе Bethlehem Steel Mayari-R в течение прогнозируемого времени. Дождевые стоки с медленно ржавеющей стали запачкали многочисленные большие окна и увеличили расходы на техническое обслуживание. [28] Коррозия без образования защитного слоя, по-видимому, привела к необходимости экстренного усиления конструкции и цинкования в 1974 году, менее чем через два года после вскрытия. [29]
Башня US Steel Tower в Питтсбурге, штат Пенсильвания , была построена компанией US Steel частично для демонстрации стали COR-TEN. Первоначальное выветривание материала привело к обесцвечиванию, известному как «кровотечение» или «сток», окружающих городских тротуаров и близлежащих зданий. [30] После завершения атмосферных воздействий корпорация организовала очистку для очистки маркировки. Некоторые близлежащие тротуары остались неубранными и по-прежнему имеют цвет ржавчины. Эта проблема была решена в новых составах атмосферостойкой стали. [ нужна ссылка ] Окрашивание можно предотвратить, если спроектировать конструкцию таким образом, чтобы вода не стекала со стали на бетон, где пятна могут быть видны.
См. также
[ редактировать ]- Железный столб Дели и железный столб Дхара ; древние металлические памятники, некоторые характеристики которых схожи с атмосферостойкой сталью.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Товарные знаки и право собственности» . УСС . Проверено 13 июня 2017 г.
- ^ «Выветривание стали: Путеводитель по кортену и эквивалентам, происхождению и стандартам A/B» . AZoM.com . 4 июля 2016 г.
- ^ Plate Products , 31 октября 2003 г., архивировано из оригинала 28 декабря 2007 г. , получено 13 января 2010 г.
- ^ «Кортен+ США» . Кортен+ | Ускоритель ржавчины . Проверено 20 ноября 2021 г.
Продукты обработки Corten+ образуют ржавчину за один час.
- ^ Jump up to: а б Морсильо, Мануэль; Диас, Иван; Чико, Белен; Кано, Х.; де ла Фуэнте, Даниэль (1 июня 2014 г.). «Выветриваемые стали: от эмпирических разработок к научному проектированию. Обзор» (PDF) . Коррозионная наука . 83 : 6–31. дои : 10.1016/j.corsci.2014.03.006 . hdl : 10261/94988 . ISSN 0010-938X .
- ^ «Опифициум: больше света не получить!» . Архивировано из оригинала 7 сентября 2008 г.
- ^ «История скульптур из кортеновской стали - история скульптур из кортена» . allsteelsculpture.com .
- ^ «Солнечные лучи - хастлеры», страница 38 журнала Trains , январь 1950 г.
- ^ «Железнодорожные новости и редакционные комментарии», Trains , январь 1950 г. журнал
- ^ Jump up to: а б Характеристики атмосферостойкой стали в автодорожных мостах: отчет о третьем этапе (PDF) . Американский институт железа и стали. 1995. с. 5 . Проверено 1 сентября 2022 г.
- ^ Никерсон, Роберт Л. (октябрь 1994 г.). «Выветривание стальных мостов / Обзор производительности 1994 года» . Общественные работы . 125 (11): 49–50. ISSN 0033-3840 . Проверено 31 августа 2022 г.
- ^ Исторический контекст мостов Луизианы, 1971–1985 гг. (PDF) . Мид и Хант. Октябрь 2020. с. 8 . Проверено 1 сентября 2022 г.
- ^ Тикарик, Питер; Стил, Джон; Ложь, Феликс. «Выветривание стали при замене железнодорожных путепроводов» (PDF) . 8-я Австралийская конференция по малым мостам . Проверено 31 августа 2022 г.
- ^ Армстронг, Роберт (14 апреля 2014 г.). «Металлические строительные материалы и коррозия» . Абсолютная сталь . Проверено 25 сентября 2014 г.
- ^ COR-TEN — Сталь, устойчивая к погодным условиям и коррозии: Технические данные , архивировано из оригинала 20 января 2010 г. , получено 13 января 2010 г.
- ^ «Конструкционная пластина из углеродистой и HSLA стали» . Новое видение стали . Часовня Сталь. 1987 год . Проверено 24 сентября 2010 г.
- ^ Руководство по стальным конструкциям, 8-е издание, второе исправленное издание . Чикаго: Американский институт стальных конструкций. п. Глава 1, стр. 1–5.
- ^ «Стальная пластина Corten A, коррозионностойкие пластины, атмосфероустойчивые стальные пластины, атмосферостойкая сталь» . www.csteelindia.com . Проверено 10 августа 2017 г.
- ^ «Стальная пластина Corten B, коррозионностойкие пластины, атмосфероустойчивые стальные пластины, атмосферостойкая сталь» . www.csteelindia.com . Проверено 10 августа 2017 г.
- ^ Элизабет А. Харрис (27 августа 2012 г.). «Построение фасада, одновременно прочного и ржавого» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 10 сентября 2012 г.
- ^ Рут Блумфельд (11 ноября 2009 г.). «Комплекс Фейлдена Клегга Брэдли в Лидсе завершен» . bdonline.co.uk . Проверено 24 сентября 2010 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Доставка домов из контейнеров по всему миру» . Проверено 24 мая 2009 г.
- ^ «Фотографии южной береговой линии в районе дюн Северной Индианы» . люди.ку.еду. Архивировано из оригинала 15 октября 2010 года . Проверено 24 сентября 2010 г.
- ^ «Barclays Center | 16 декабря 2012 г. | Архитектурный рекорд» . www.architecturalrecord.com .
- ^ Харрис, Элизабет (27 августа 2012 г.). «Построение фасада, одновременно прочного и ржавого» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 27 сентября 2013 г.
- ^ «Школа архитектуры KTH – лауреат премии Каспера Салина 2015» . Шведские архитекторы. Архивировано из оригинала 1 января 2024 года . Проверено 16 февраля 2024 г.
- ^ Аракава, Линда (11 мая 2007 г.). «Ржавчина на стадионе будет устранена за 12,4 миллиона долларов» . Рекламодатель Гонолулу . Проверено 25 сентября 2014 г.
- ^ Олмстед, Элизабет (2 октября 1973 г.). « Дизайн «Старой ржавой» повышает затраты на содержание» . Корнелл Дейли Сан . Итака, Нью-Йорк . Проверено 29 марта 2015 г.
- ^ Сеннет, Чарльз (8 мая 1974 г.). «Донор написал Корсону с требованием сохранить в тайне ремонт «старого ржавого» объекта» . Корнелл Дейли Сан . Итака, Нью-Йорк . Проверено 29 марта 2015 г.
- ^ «Узнайте о Кор-Тене / Часто задаваемые вопросы» . Кортен.Ком . Проверено 17 октября 2014 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Отчет Министерства транспорта Техаса об атмосферостойкой стали в мостах TxDOT ( 4464 КБ). Содержит рекомендуемые детали, чтобы избежать окрашивания. Примечание: позже выяснилось, что упаковка опор нерентабельна.
- Учебник по атмосферостойкой стали из журнала STRUCTURE (2005 г.).
- Weathering Steel из Колорадо и Лондона (2020)
| Производство железа ( металлургический завод ) |
|  | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сталелитейное производство ( Сталелитейный завод ) |
| ||||||||
| термообработки Методы |
| ||||||||
| Производство по странам | |||||||||
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
