คุณสมบัติของวัสดุ Corten Steel: ความแข็งแกร่ง คราบ ข้อมูลการออกแบบ

Corten Steel คืออะไร (และไม่ใช่อะไร)

เหล็กผุกร่อน (มักขายเป็น Corten) คือ ความแข็งแรงสูง โลหะผสมต่ำ (HSLA) เหล็กที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศ “ทรัพย์สิน” ที่กำหนดของพวกเขาไม่ใช่ภูมิคุ้มกันต่อสนิม มีแนวโน้มที่จะสร้างชั้นสนิมที่เกาะตัวมากขึ้นและเติบโตช้าลง ซึ่งสามารถลดการกัดกร่อนเพิ่มเติมได้ภายใต้การปั่นจักรยานแบบเปียก/แห้งที่เหมาะสม

คำจำกัดความที่เป็นประโยชน์สำหรับตัวระบุ

• ใช้เมื่อพื้นผิวสามารถทำได้ เปียกและแห้งซ้ำๆ และยังคงมีการระบายอากาศ (การสัมผัสภายนอกโดยทั่วไป)
• หลีกเลี่ยงบริเวณที่มีพื้นผิวอยู่ ชื้นอย่างต่อเนื่อง (น้ำที่ติดอยู่ การสัมผัสดิน รอยแยกที่แน่นหนา เปลือกที่มีความชื้นภายใน)
• รักษา การสัมผัสกับเกลือ (สเปรย์ทางทะเล เกลือละลายน้ำแข็ง) เป็นสภาวะที่มีความเสี่ยงสูง เว้นแต่คุณจะมีแผนการบำรุงรักษาโดยละเอียดที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว

กล่าวอีกนัยหนึ่ง “Corten” เป็นหลัก ความทนทานผ่านคราบ กลยุทธ์ หากการออกแบบของคุณไม่สามารถรองรับการคงตัวของคราบได้ โดยปกติแล้ว คุณควรใช้การเคลือบ การชุบสังกะสี เหล็กกล้าไร้สนิม หรือวิธีการแบบผสม

เคมีของโลหะผสมและเหตุใดจึงเปลี่ยนพฤติกรรมการกัดกร่อน

คุณสมบัติของวัสดุเหล็กคอร์เทนที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนเริ่มต้นที่กลยุทธ์การผสม เหล็กผุกร่อนมักเป็นเหล็กอ่อน ( <0.2% คาร์บอน ) โดยมีองค์ประกอบเพิ่มเติมเล็กน้อย เช่น Cu, Cr, Ni และบางครั้ง P, Si, Mn - เป้าหมายคือการส่งเสริมโครงสร้างออกไซด์ที่หนาแน่นและยึดเกาะมากขึ้นเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา

องค์ประกอบสำคัญทำอะไรในทางปฏิบัติ

• ทองแดง (ลูกบาศ์ก): รองรับการยึดเกาะของคราบ; มักเกี่ยวข้องกับความต้านทานการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศที่ดีขึ้น
• โครเมียม (Cr) และนิกเกิล (Ni): ช่วยปรับแต่งคุณลักษณะของออกไซด์และปรับปรุงประสิทธิภาพในบรรยากาศในเมือง/อุตสาหกรรมต่างๆ
• ฟอสฟอรัส (P): สามารถปรับปรุงความต้านทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศในบางสูตรได้ แต่โดยทั่วไปจะมีข้อจำกัดในเรื่องความเหนียวและความสามารถในการเชื่อม ปฏิบัติตามมาตรฐานเกรดและใบรับรองการทดสอบโรงงานเสมอ

ประเด็นสำคัญทางวิศวกรรม: โลหะผสมช่วยได้ แต่ไม่สามารถเอาชนะสภาวะการรับแสงที่ไม่ดีได้ หากน้ำและเศษซากติดอยู่ การไล่ระดับของออกซิเจนและความชื้นจะเกิดขึ้น และเหล็กสามารถกัดกร่อนได้หลังเกิดสนิมที่ไม่ป้องกัน

คุณสมบัติทางกลที่ขับเคลื่อนการกำหนดขนาดโครงสร้าง

โดยทั่วไปแล้ว เหล็กโครงสร้างที่ผุกร่อนจะถูกระบุสำหรับระดับความแข็งแรง HSLA ที่เทียบได้กับ (หรือสูงกว่าเล็กน้อย) เหล็กกล้าคาร์บอนโครงสร้างทั่วไป อย่างไรก็ตาม ค่าผลผลิตขั้นต่ำและค่าแรงดึงจะแตกต่างกันไป มาตรฐาน เกรด รูปแบบผลิตภัณฑ์ และความหนา - ยืนยันกับข้อกำหนดเฉพาะและการรับรองโรงงานเสมอ

ความหมายของการออกแบบที่คุณนำไปใช้ได้ทันที

• หากคุณกำลังเปลี่ยนชิ้นส่วนเหล็กคาร์บอนทาสีเป็นเหล็กผุกร่อน ความแรงอาจจะใกล้เคียงกัน - ความแตกต่างที่สำคัญมักจะอยู่ที่ค่าเผื่อการกัดกร่อนและกลยุทธ์การบำรุงรักษา
• สำหรับส่วนที่หนา ค่าผลผลิตขั้นต่ำสามารถลดลงได้ ยืนยันค่าที่ขึ้นกับความหนาก่อนกำหนดขนาดและจัดซื้อขั้นสุดท้าย
• สำหรับโครงสร้างที่ไวต่อความล้า (เช่น สะพาน) ให้รักษาสภาพพื้นผิว รายละเอียด และคุณภาพการเชื่อมในฐานะตัวขับเคลื่อนประสิทธิภาพอันดับหนึ่ง ไม่ใช่สิ่งที่ตามมาภายหลัง

คุณสมบัติทางกายภาพและทางความร้อนที่ใช้ในการเก็บรายละเอียด

คุณสมบัติของวัสดุเหล็กคอร์เทนหลายอย่างที่ใช้ในการเก็บรายละเอียดในแต่ละวันนั้นใกล้เคียงกับเหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐาน จุดที่ทีมถูกจับไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของคุณสมบัติ แต่ไม่ได้รวมไว้ในการเคลื่อนไหว พิกัดความเผื่อ และรายละเอียดส่วนต่อประสาน (โดยเฉพาะกับแก้ว หิน และสารผนึก)

ค่าอ้างอิงเชิงปฏิบัติ (ทั่วไป)

• ความหนาแน่น: ~7.85 ก./ซม.3 (มีประโยชน์สำหรับการประมาณน้ำหนักและแผนการจัดการ)
• ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน: ~11–12 × 10⁻⁶ /เค (ข้อต่อการเคลื่อนย้าย, รูเจาะ, รางหุ้ม)
• การนำความร้อน: มีรายงานโดยทั่วไปทั่วๆ ไป ~40–50 วัตต์/เมตร·เคลวิน (ข้อควรพิจารณาในการเชื่อมโยงความร้อนในซองจดหมาย)

ตัวอย่าง: การเคลื่อนที่ของความร้อนที่คุณควรทราบรายละเอียดจริงๆ

พิจารณาลักษณะเหล็กผุกร่อนภายนอกยาว 10 ม. ซึ่งทอดระหว่างจุดคงที่ หากอุณหภูมิเหล็กอยู่ระหว่าง -10°C ถึง 40°C (ΔT = 50 K) และ α = 12 × 10⁻⁶ /K: ความยาวที่เปลี่ยนแปลงคือ ΔL = α·L·ΔT = 12×10⁻⁶ × 10,000 มม. × 50 = 6.0 มม .

การเคลื่อนไหว 6 มม. ก็เพียงพอแล้วในการแตกแนวยาแนว ตัวยึดแบบ "เดิน" หรือรอยต่อยาแนวฉีกขาดหากไม่ได้ติดตั้งไว้ ปฏิบัติต่อสิ่งนี้ให้น้อยที่สุด เหล็กที่ได้รับความร้อนจากแสงแดดสามารถเกินอุณหภูมิอากาศโดยรอบได้

ประสิทธิภาพการกัดกร่อน การเกิดคราบ และขีดจำกัดด้านสิ่งแวดล้อม

เหล็กกล้าที่ผุกร่อนมักถูกอธิบายว่ามีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาหลายเท่าในบรรยากาศที่เอื้ออำนวย การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพหลักคือเมื่อคราบก่อตัวคงที่ อัตราการกัดกร่อนอาจต่ำมาก ซึ่งมักอ้างถึงตามลำดับของ ~0.01 มม./ปี หรือต่ำกว่าภายใต้การสัมผัสที่เหมาะสม

วงจรชีวิตของคราบ (สิ่งที่คุณจะเห็นบนเว็บไซต์)

1. ออกซิเดชันเริ่มต้น: ความเสี่ยงที่น้ำไหลบ่าสีส้ม/น้ำตาลและการย้อมสีจะสูงที่สุด แผนการป้องกันวัสดุที่อยู่ติดกัน
2. การเปลี่ยนแปลง: สีเข้มขึ้น สนิมที่หลุดร่อนจะลดลงเมื่อการปั่นแบบเปียก/แห้งดำเนินต่อไป
3. คราบที่เสถียร: ชั้นออกไซด์ที่แน่นขึ้น การไหลบ่าลดลง; อัตราการกัดกร่อนลดลงอย่างมาก

สภาพแวดล้อมที่โดยทั่วไปรองรับการรักษาเสถียรภาพ

• เปิดเผยพื้นผิวภายนอกด้วย ซักฝนเป็นประจำ และระบายอากาศได้ดี
• รายละเอียดที่หลั่งน้ำได้อย่างรวดเร็ว: ทางลาด หยดน้ำ รอยต่อแบบเปิด และทางทำให้แห้งที่เข้าถึงได้
• บรรยากาศในเมือง/อุตสาหกรรม (มักยอมรับได้) หากมีการสะสมของคลอไรด์ต่ำ

สภาพแวดล้อมที่มักทำให้ประสิทธิภาพการทำงานไม่ดี

• มารีน การสัมผัส (สเปรย์เกลือ) และหนัก เกลือละลายน้ำแข็ง โซนสาด
• พื้นที่เปียกหรือมีที่กำบังจากฝนตลอดเวลา (ด้านล่าง โซฟาที่คับแคบ มุมที่ปิดล้อม)
• ขอบและรอยแยกที่ดักสิ่งสกปรกซึ่งมีความชื้นและคลอไรด์สะสมอยู่

หลักสำคัญในการตัดสินใจ: หากคุณไม่สามารถบรรลุรอบ "เปียกแล้วแห้ง" และการล้างเป็นระยะๆ ได้อย่างไม่น่าเชื่อ ให้ถือว่าคราบอาจไม่เสถียรและวางแผนกลยุทธ์ควบคุมการกัดกร่อนอื่น

ความสามารถในการเชื่อม การตัด และการขึ้นรูป: คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูป

จากมุมมองของโรงงาน โดยทั่วไปเหล็กผุกร่อนจะประกอบขึ้นคล้ายกับเหล็กโครงสร้าง HSLA อื่นๆ แต่ปัญหาที่เกิดจากคุณสมบัติ 3 ประการมักเกิดขึ้น: (1) การควบคุมขั้นตอนการเชื่อมเพื่อความเหนียวและความต้านทานการแตกร้าว (2) การจัดการการมองเห็นที่ไม่ตรงกันที่รอยเชื่อมและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และ (3) การป้องกันกับดักน้ำที่จุดเชื่อมต่อ

รายการตรวจสอบการเชื่อมที่ใช้งานได้จริง (พร้อมสำหรับโครงการ)

1. ระบุเกรดที่แน่นอน (เช่น ASTM A588 หรือ EN 10025-5 S355J2W) และต้องมีใบรับรองการทดสอบของโรงงาน
2. กำหนดให้ WPS/PQR สอดคล้องกับความหนาและระดับการควบคุม ใช้การควบคุมการอุ่นล่วงหน้า/การแทรกระหว่างกันที่เหมาะสมสำหรับเหล็ก HSLA โดยเฉพาะในส่วนที่หนากว่า
3. เลือกใช้โลหะตัวเติมอย่างตั้งใจ: ตัวเติมโครงสร้าง “มาตรฐาน” สามารถตอบสนองความแข็งแรงได้แต่ เข้ากันได้กับสภาพดินฟ้าอากาศ สารตัวเติมอาจลดความไม่ตรงกันของสีในระยะยาวบนรอยเชื่อมที่เปิดโล่ง
4. รายละเอียดการบดและปิดผนึกที่สามารถดักน้ำได้ (มุมจากด้านหลัง ช่องเจาะบางส่วน รอยเชื่อมเป็นระยะ ๆ ในบริเวณที่กระเซ็น)
5. ปกป้องวัสดุที่อยู่ติดกันจากการไหลบ่าเร็ว วางแผนขอบหยดชั่วคราวหรือการปิดบังในระหว่างช่วงออกซิเดชันเริ่มต้น

ข้อมูลเชิงลึกด้านการผลิต: "ความล้มเหลวของ Corten" จำนวนมากไม่ใช่ความล้มเหลวของโลหะผสม แต่เป็นความล้มเหลวทางเรขาคณิตของการเชื่อมต่อ หากการเชื่อมต่อมีน้ำ เคมีของโลหะผสมที่ดีที่สุดในโลกจะไม่ทำให้เกิดคราบตามที่ต้องการ

กฎรายละเอียดที่ให้คุณสมบัติของวัสดุทำงานได้

เพื่อใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของวัสดุเหล็กคอร์เทน รายละเอียดจะต้องป้องกันไม่ให้น้ำนิ่ง หลีกเลี่ยงสภาวะการกัดกร่อนของรอยแยก และควบคุมการย้อมสี กฎต่อไปนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายกับส่วนหน้าอาคาร ประติมากรรม ฉากกั้น และสะพานคนเดิน

การระบายน้ำและเรขาคณิต

• จัดให้มีความลาดชันเชิงบวกบนพื้นผิวแนวนอน กำจัด “ชั้นวาง” ที่บรรจุเศษเปียก
• เพิ่มขอบหยดเพื่อให้น้ำไหลบ่าแตกอย่างหมดจด แทนที่จะติดตามใต้แผ่นหรือเข้าไปในข้อต่อ
• หลีกเลี่ยงข้อต่อที่แน่นและรอยแยกที่ปิดผนึก หากหลีกเลี่ยงไม่ได้ ให้เชื่อมปิดผนึกอย่างสมบูรณ์หรือออกแบบสำหรับการซักและทำให้แห้ง

ส่วนต่อประสานและการควบคุมการย้อมสี

• อย่าให้น้ำไหลบ่าเร็วจากหินที่มีรูพรุน คอนกรีตมวลเบา และเครื่องปูผิวทาง เว้นแต่คุณจะยอมรับการย้อมสีหรือเพิ่มคุณสมบัติการสะสม/การระบายน้ำ
• แยกโลหะที่แตกต่างกันเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหากัลวานิก ใช้ตัวยึดที่ใช้ร่วมกันได้และตัวแยกที่ไม่ดูดซับเมื่อจำเป็น
• สำหรับการหุ้มสถาปัตยกรรม ให้พิจารณาการจำลองเพื่อปรับเทียบโทนสีพาติน่าและการจัดการน้ำไหลบ่าก่อนการผลิตเต็มรูปแบบ

หากคุณต้องการกฎการตัดสินใจเดียว: ให้รายละเอียดเหมือนกับว่าน้ำเป็นภาระหลักของคุณ - เมื่อการระบายน้ำได้รับการแก้ไข พฤติกรรมของคราบที่ตั้งใจไว้จะสามารถคาดเดาได้มากขึ้น

การเลือกตัวเลือก Corten vs Coated, Galvanize หรือ Stainless

การเลือกใช้วัสดุที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับว่าคุณให้ความสำคัญกับความสวยงาม การบำรุงรักษา และความเสี่ยงอย่างไร เหล็กที่ผุกร่อนสามารถลดการบำรุงรักษาการเคลือบได้ แต่จะทำให้เกิดการย้อมสีตั้งแต่เนิ่นๆ และความไวต่อสภาพแวดล้อม ใช้ตรรกะการเลือกด้านล่างเพื่อทำให้ตัวเลือกมีการป้องกัน

เมื่อผุกร่อนเหล็กมักจะมีความพอดีที่แข็งแรง

• คุณต้องการความสวยงามแบบเหล็กเปลือยและสามารถทนได้ ช่วงการพัฒนาคราบ .
• การออกแบบรองรับการปั่นจักรยานแบบเปียก/แห้ง การระบายน้ำ และการซักตามธรรมชาติเป็นระยะ
• คุณต้องการหลีกเลี่ยงการทาสีซ้ำตลอดอายุการใช้งานของสินทรัพย์

เมื่อทางเลือกอื่นมักจะปลอดภัยกว่า

• การสัมผัสคลอไรด์จะคงอยู่นาน (ชายฝั่ง การละลายน้ำแข็ง) และคุณไม่สามารถรับประกันได้ว่าจะสามารถชะล้างและทำให้แห้งได้
• เหล็กอยู่ในโซนกำบังที่ยังคงชื้น (โดยทั่วไปสารเคลือบหรือสเตนเลสจะเชื่อถือได้มากกว่า)
• การย้อมสีเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ (เลือกการเคลือบ การชุบสังกะสี หรือการจับน้ำไหลบ่าแบบวิศวกรรม)

ประเด็นสุดท้าย: คุณสมบัติของวัสดุเหล็กคอร์เทนจะให้ค่าตามที่ตั้งใจไว้เมื่อใด สภาพการสัมผัสและรายละเอียดจะถือเป็นข้อกำหนดเฉพาะ ไม่ใช่สมมติฐาน หากคุณทำเช่นนั้น เหล็กผุกร่อนอาจเป็นโซลูชันที่ทนทาน บำรุงรักษาต่ำ และมีคุณลักษณะเฉพาะสูง หากคุณไม่ทำเช่นนั้น วัสดุชนิดเดียวกันอาจกลายเป็นการกัดกร่อนและการย้อมสีอย่างต่อเนื่อง