Corten Steel: Ultimátní udržitelný materiál pro moderní architekturu

Architekti, zahradní architekti a majitelé budov stále více specifikují ocel odolávající povětrnostním vlivům, v oboru široce známou jako kortenová ocel, pro fasády, květináče, zástěny, ohnivé prvky a vodní prvky. Důvod je prostý: je to jeden z mála konstrukčních materiálů, který se stává tím více chráněným, čím déle je venku, a to bez rozpočtů na nátěry, nátěry nebo údržbu.

Tento článek popisuje, co vlastně ocel odolná proti povětrnostním vlivům je, jak patina zastavuje korozi, mechanické vlastnosti definované normami ASTM A588, ASTM A242 a ASTM A606 typ 4 a konstrukční detaily, které určují, zda instalace z povětrnostní oceli vydrží 10 let nebo 50 let.

Co je zvětralá ocel?

Ocel odolná proti povětrnostním vlivům je vysoko{0}}pevnostní nízko{1}}legovaná ocel, která obsahuje malé přísady mědi, chrómu, niklu a u některých jakostí fosforu. Tyto legující prvky, které obvykle tvoří méně než 3 % taveniny, mění chování vrstvy rzi. Namísto tvorby volné, porézní rzi, která nechává vlhkost napadat základní kov, vytváří povrch hustý, přilnavý oxidový film složený převážně z jemnozrnného- goethitu.

V praxi to znamená, že ocel „do bodu zreziví a pak se z velké části zastaví“. Patina dosáhne stabilního stavu po zhruba 6 až 18 měsících venkovního působení ve většině vnitrozemských podnebí a po poškrábání nebo poškrábání se sama regeneruje, pokud je povrch ponechán projít mokrým-suchým cyklem. Stejné samoopravné chování je důvodem, proč se ocel odolná proti povětrnostním vlivům používá v mostech, přenosových věžích a kolejových vozidlech již od 30. let 20. století.

Jak patina tvoří a chrání základní kov

Ochranná vrstva se vytváří pouze tehdy, když povrch střídá smáčení a vysychání. Déšť omývá povrch, rozpuštěný kyslík reaguje se železem a fáze sušení zhutňuje oxid do hustého filmu o tloušťce 0,05 až 0,15 mm. Publikované terénní studie oceli vystavené povětrnostním vlivům ve venkovských a městských atmosférách uvádějí míru koroze v prvním- roce zhruba 0,02 až 0,05 mm za rok, po stabilizaci patiny klesající na 0,01 až 0,02 mm za rok. Obyčejná uhlíková ocel ve stejné expozici obvykle koroduje 3 až 5krát rychleji a nikdy se nestabilizuje.

Patinu mohou překonat tři podmínky prostředí, které je třeba přizpůsobit: nepřetržité ponoření do vody, slaný-pobřežní vzduch a povrchy, které zůstávají vlhké po většinu roku ve stínu, na sever-směrované nebo v chráněných polohách. V těchto situacích se oxidový film nemůže zhutnit a ocel se chová spíše jako běžná uhlíková ocel. Řešením je dobrá drenáž, výběr místa a v náročných pobřežních zónách ochranný nátěr nebo úplně jiný druh.

Technické vlastnosti a třídy materiálů

Tři normy ASTM pokrývají velkou většinu oceli proti povětrnostním vlivům dodávané pro architekturu a terénní úpravy. Minimální mechanické vlastnosti pro konstrukční aplikace jsou uvedeny níže.

Norma	Typická forma	Min. mez kluzu	Min. pevnost v tahu	Typické použití
ASTM A588	Desky, tyče, tvarovky do tloušťky 200 mm	345 MPa (50 ksi)	485 MPa (70 ksi)	Konstrukční rámy, mosty, -těžké podpěry
ASTM A242	Desky a tyče do tloušťky 100 mm	345 MPa (50 ksi)	480 MPa (70 ksi)	Všeobecné konstrukční použití, tenčí profily
ASTM A606 typ 4	Plech a pás, 1,2 až 6 mm	345 MPa (50 ksi)	480 MPa (70 ksi)	Panely, zástěny, květináče, fasády, ohniště

Typické rozsahy slitin pro tyto jakosti zahrnují měď 0,20-0,60 %, chrom 0,40-1,25 % a nikl do 0,65 %, přičemž fosfor je omezen na 0,04-0,12 % v závislosti na jakosti. Pro architektonické panely a zahradní produkty je nejběžnější specifikací plech A606 Typ 4 o tloušťce 1,5 až 3,0 mm, protože se svařuje čistě, dobře se tvaruje a udržuje hmotnost komponentů zvládnutelnou. Konstrukční rámy a sloupky se běžně dodávají k A588 nebo A242.

Výhody udržitelnosti životního-cyklu

Případ udržitelnosti oceli odolné vůči povětrnostním vlivům spočívá na čtyřech měřitelných bodech:

Žádný nátěrový systém.Typická lakovaná ocelová fasáda potřebuje každých 8 až 15 let plný výbuch-a{1}}nátěrový cyklus. Ocel odolná proti povětrnostním vlivům eliminuje tyto náklady, práci a těkavé organické sloučeniny uvolňované během opravy.

Dlouhá životnost.Povětrnostní ocelové mosty a průmyslové konstrukce mají zdokumentovanou životnost přesahující 50 let, přičemž mnoho instalací je stále v provozu i po této době s pouze kontrolou, nikoli opravou.

Plná recyklovatelnost.Ocel je nekonečně recyklovatelná. Více než 90 % konstrukční oceli je na konci životnosti regenerováno a recyklováno a výroba nové oceli odolné proti povětrnostním vlivům využívá významný podíl recyklovaného šrotu.

Nižší vtělený uhlík za rok služby.Vzhledem k tomu, že materiál slouží desítky let bez dalšího nátěru, jeho roční ekologická stopa je nižší než u alternativ s potaženou ocelí nebo hliníkem se stejnou životností.

U zelených -stavebních projektů přispívá ocel odolná proti povětrnostním vlivům také k zásluhám za odolnost materiálu, nižší nároky na údržbu a recyklovaný obsah. Na rozdíl od dřevěných obkladů nemůže hnít, kroutit se ani být napaden hmyzem; na rozdíl od hliníku nepotřebuje eloxování ani práškový nátěr, aby zůstal chráněný.

Úvahy o designu a výrobě

Ocel odolná proti povětrnostním vlivům je shovívavá, ale ne nedbalá-odolná. Podrobnosti, které oddělují 50letou instalaci od 10leté, jsou:

Odvodnění.Každý vodorovný povrch, kanál nebo kapsa musí propouštět vodu. Stojatá voda zabraňuje zhutňování patiny a způsobuje důlkovou tvorbu. Perforujte kryty, svahové římsy a zabraňte tomu, aby se štěrk nebo zemina trvale opírala o ocel.

Kontrola odtoku.Během prvních 6 až 18 měsíců může rez-odtok zbarvit beton, kámen a dlažbu. Navrhněte okapnice, štěrkové lože nebo stříkající zóny nebo ošetřete sousední dlažbu penetračním tmelem.

Svařování.Použijte přídavný kov přizpůsobený oceli odolné proti povětrnostním vlivům (obvykle nízkolegovaná elektroda s podobným chemickým složením mědi-chromu). Obyčejný svařovací drát z uhlíkové oceli vytváří ve svaru korozní slabé místo.

Nepodobné kovy.Přímý kontakt s pozinkovanou ocelí, mědí nebo mosazí ve vlhkém prostředí vytváří galvanickou korozi. Izolujte pomocí neoprenových nebo nylonových podložek a těsnění.

Ořízněte okraje.Stříhané a plazmové-broušené hrany patinují pomaleji než plochý povrch. To je normální; barevný rozdíl se během prvních dvou let vyrovná.

Kam se hodí zvětralá ocel v moderní architektuře

Typické aplikace zahrnují dešťové fasády a obkladové panely, vstupní přístřešky, stěny květináčů a vyvýšené záhony, ochranné zástěny a plotové panely, ohniště a venkovní krby, vodní misky a přelivy a krajinářské lemování a sochy. Vzhledem k tomu, že materiál je k dispozici v plátech od 1,2 mm po konstrukční desku nad 50 mm, může stejný dodavatel dodat fasádní panel a nosný rám z jedné rodiny slitin, což zjednodušuje nákup a udržuje vývoj barev konzistentní v celém projektu.

Často kladené otázky

Kortenová ocel proreziví jako běžná ocel?Ne. Obyčejná ocel zbavuje uvolněnou rez a stále koroduje. Ocel vystavená povětrnostním vlivům vytváří hustou oxidovou patinu, která zpomaluje další korozi faktorem 3 až 5 při typické expozici ve vnitrozemí, za předpokladu, že se povrch nechá mezi deštěm vyschnout.

Jak dlouho trvá, než se patina vytvoří?Ve většině klimatických podmínek se povrch změní ze šedo-oranžové na stabilní hnědou-oranžovou během 6 až 18 měsíců. První dva až tři roky se barva postupně prohlubuje a poté zůstává stabilní, se sezónním ztmavnutím a zesvětlením.

Je ocel odolná proti povětrnostním vlivům dražší než lakovaná ocel?Přední ocelové plechy a plechy odolné proti povětrnostním vlivům mají oproti lakované uhlíkové oceli mírnou prémii. V horizontu 25 let prémie zmizí, protože lakovaná ocel vyžaduje 1 až 2 cykly přetírání, zatímco ocel odolná proti povětrnostním vlivům nevyžaduje žádný.

Lze použít zvětralou ocel v blízkosti moře?V oblastech se silným postřikem solí- může zatížení chloridy zabránit stabilizaci patiny. Pobřežní použití je možné s chráněným umístěním a oplachováním deštěm nebo zavlažovacím potrubím, ale pro exponované polohy na nábřeží je obvykle bezpečnější specifikace potažený systém nebo nerezová ocel.

Nešpiní ocel dlažbu a zdivo?Ano, v prvních 6 až 18 měsících může rezavý-odtok poznamenat světlý beton, vápenec a dlažbu. Instalace štěrkové odkapávací zóny, okapnic nebo dočasného tmelu na sousední povrchy zabrání trvalému vzniku skvrn.

Jaký je rozdíl mezi ASTM A588 a A606 Type 4?ASTM A588 se vztahuje na konstrukční desky, tyče a tvary o tloušťce nad 4,8 mm; ASTM A606 Typ 4 pokrývá plechy a pásy od 1,2 do 6 mm. Pro zahradní produkty, zástěny a fasádní panely je A606 typ 4 standardní volbou; pro nosníky a těžké podpěry, A588. Plánujete ocelovou fasádu, zástěnu nebo systém květináčů? Zašlete své výkresy a podmínky místa pro doporučení materiálu a cenovou nabídku.