Mehanička svojstva i razlike u otpornosti na koroziju uobičajenih Corten čelika (A588, S355J2W, Q355NH)

Corten Steel (čelik otporan na atmosferske uticaje) se široko koristi u građevinarstvu, mostovima, transportu i drugim poljima zbog svojih odličnih{0}}samozaštitnih performansi. Međutim, različiti međunarodni standardi formulisali su različite vrste Corten čelika, među kojima su ASTM A588 (američki standard), EN 10025-5 S355J2W (evropski standard) i GB/T 4171 Q355NH (kineski standard) najpoznatiji. Razlike u mehaničkim svojstvima (napor tečenja, udarna žilavost) i otpornosti na koroziju između ovih razreda direktno utiču na odabir projekta, vijek trajanja i kontrolu troškova. Ovaj članak će sistematski uporediti ove ključne pokazatelje učinka kako bi se pružila jasna referenca za strane kupce.

Mehanička svojstva razreda A588

Mehanička svojstva ploče S355J2W+N

Mehanička svojstvaQ355NH

1. Poređenje mehaničkih svojstava

Mehanička svojstva su osnovna garancija za sigurnost konstrukcije Corten Steel-a, a ključni pokazatelji uključuju granicu tečenja (minimalni napon koji materijal može izdržati bez trajne deformacije) i žilavost na udar (sposobnost otpora na lom pod iznenadnim opterećenjem). Slijedi detaljno poređenje tri razreda:

1.1 Snaga tečenja

Granica tečenja određuje nosivost-kapaciteta Corten Steel komponenti. Sve tri vrste pripadaju Corten čeliku srednje i visoke čvrstoće, ali postoje male razlike u zahtjevima za minimalnu granicu tečenja:

ASTM A588 (američki standard): Minimalna granica tečenja je veća ili jednaka 345 MPa (50 ksi). Podijeljen je na više pod-vrsta (kao što su Gr.A, Gr.K), a zahtjevi za granicu tečenja za različite pod-vrste su konzistentni, uglavnom se razlikuju u sadržaju nečistoća i elementima za prečišćavanje zrna (kao što je Gr.K sadrži Nb/V za optimizaciju strukture zrna).

EN 10025-5 S355J2W (evropski standard): Minimalna granica tečenja je veća ili jednaka 355 MPa, što je 10 MPa više od A588. "355" u razredu direktno predstavlja minimalnu vrijednost granice razvlačenja, a standard ima strogu kontrolu nad rasponom fluktuacije granice tečenja kako bi se osigurala stabilnost nosivosti konstrukcije.

GB/T 4171 Q355NH (kineski standard): Minimalna granica tečenja je veća ili jednaka 355 MPa, što je isto kao kod S355J2W. U poređenju sa starom verzijom Q345NH, granica tečenja je povećana za 10 MPa, a ukupne mehaničke performanse usklađene su sa međunarodnim naprednim standardima.

1.2 Čvrstoća na udar

Otpornost na udar je posebno kritična za projekte u okruženjima niskih{0}}temperatura, jer određuje otpornost materijala na krhko lomljenje. Ova tri razreda imaju očigledne razlike u temperaturi udara i zahtjevima za energijom udara:

ASTM A588: Standard zahtijeva ispitivanje na udar na 0 stepeni, a minimalna energija udara je veća od ili jednaka 27 J. Za projekte u hladnijim regijama (kao što je -20 stepeni), visoke-pod-vrste žilavosti se moraju prilagoditi, a zadana ocjena nije prikladna za okruženja sa ultra niskim temperaturama.

EN 10025-5 S355J2W: "J2" u ocjeni označava da se ispitivanje na udar provodi na -20 stepeni, a minimalna energija udara je veća ili jednaka 27 J. Ima bolju otpornost na niske temperature od zadane ocjene A588 i pogodan je za većinu umjerenih i hladnih regija u Evropi.

GB/T 4171 Q355NH: Standard zahtijeva udarne testove na -20 stepeni, a minimalna energija udara je veća ili jednaka 34 J, što je više od A588 i S355J2W. Ima odlične performanse na niskim{7}}ima i posebno je pogodan za projekte u visoko hladnim regijama kao što je sjeverna Kina.

2. Poređenje otpornosti na koroziju

Otpornost na koroziju Corten čelika uglavnom zavisi od vrste i sadržaja legirajućih elemenata (Cu, Cr, Ni, P, itd.), koji zajedno pospješuju stvaranje gustog -FeOOH zaštitnog sloja rđe. Razlike u otpornosti na koroziju tri razreda ogledaju se u konfiguraciji legirajućih elemenata i indeksu otpornosti na koroziju:

2.1 Sastav legirajućih elemenata

ASTM A588: Pripada sistemu legure Cu{0}}Cr-Ni, sa sadržajem Cu od 0,25-0,40%, Cr sadržajem od 0,40-0,65% i sadržajem Ni manjim ili jednakim 0,40%. Sadržaj fosfora (P) je strogo kontrolisan (manji ili jednak 0,03%), što daje prednost performansama zavarivanja uz obezbeđivanje otpornosti na koroziju. To je Corten čelik "nisko-fosfornog tipa".

EN 10025-5 S355J2W: Standard jasno zahtijeva da ukupan sadržaj Cu + Cr + Ni bude veći ili jednak 0,80%, sa sadržajem Cu od 0,20-0,50%, sadržaj Cr od 0,30-1,20%, i sadržaj Ni manji ili jednak 0,65%. Može se prilagoditi u "tip sa visokim sadržajem fosfora" (S355J0WP, sadržaj P 0,06-0,15%) prema potrebama, a tip sa visokim sadržajem fosfora ima bolju otpornost na koroziju, ali blago smanjene performanse zavarivanja.

GB/T 4171 Q355NH: Usvaja sistem legure Cu-Cr-Ni, sa sadržajem Cu od 0,25-0,55%, sadržajem Cr od 0,40-0,80% i sadržajem Ni manjim ili jednakim 0,65%. Ukupni sadržaj Cu + Cr + Ni je takođe veći ili jednak 0,80%, što je u skladu sa S355J2W. Ima dva tipa: obični tip (P manji ili jednak 0,03%) i tip otpornosti na visoke vremenske uslove (Q355GNH, P 0,07-0,15%), koji pokriva različite potrebe okoline za koroziju.

2.2 Performanse otpornosti na koroziju

ASTM A588: Indeks otpornosti na vremenske uslove (I) Veći ili jednak 6,0, a godišnja stopa korozije u industrijskoj i ruralnoj atmosferi je 0,015-0,025 mm/god. Pogodan je za okruženja sa srednjom{4}}korozijom, a pomoćne mjere protiv-korozije (kao što je impregnacija silanom) potrebno je dodati u obalnim područjima sa velikom količinom-slanog prskanja.

EN 10025-5 S355J2W: Indeks otpornosti na vremenske uvjete (I) veći ili jednak 6,0, a tip sa visokim-fosforom (S355J0WP) ima indeks otpornosti na vremenske uvjete veći ili jednak 7,0. Godišnja stopa korozije u sredinama srednje{5}}korozije je 0,010-0,020 mm/godišnje, što je nešto bolje od A588. S355J2W(H) podloga posebno dizajnirana za željezničke mostove ima veću otpornost na koroziju hloridnih jona.

GB/T 4171 Q355NH: Indeks otpornosti na vremenske uvjete (I) veći ili jednak 6,0, a visoka-otpornost na vremenske uvjete tip Q355GNH ima indeks otpornosti na vremenske uvjete veći ili jednak 7,0. Njegova otpornost na koroziju je ekvivalentna onoj kod S355J2W, a godišnja stopa korozije je 0,010-0,020 mm/god. U poređenju sa druge dve klase, ima očigledne prednosti u pogledu cene (15-20% niže od A588 i S355J2W).

3. Sažetak i praktični prijedlozi za odabir

Da sumiramo, osnovne razlike u performansama tri glavne klase Corten čelika su sljedeće: Što se tiče mehaničkih svojstava, S355J2W i Q355NH imaju veću granicu tečenja od A588, a Q355NH ima najbolju otpornost na udar na niskim{5}}temperaturama; u pogledu otpornosti na koroziju, S355J2W i Q355GNH (tip visoke-otpornosti na vremenske uvjete) su bolji od A588, a Q355NH ima najveću cijenu.

Za strane kupce daju se sljedeći prijedlozi odabira prema različitim potrebama projekta:

Ako se projekat nalazi u Sjevernoj Americi i mora biti u skladu s lokalnim standardima ili daje prioritet performansama zavarivanja u srednje{0}}korozijskim okruženjima,ASTM A588preporučuje se;

Ako se projekat nalazi u Evropi, ili ga treba koristiti u okruženjima niskih-temperatura (-20 stepeni) i srednje visoke korozije i ima visoke zahtjeve za stabilnost performansi,EN 10025-5 S355J2Wpreporučuje se; za okruženja sa visoko-korozijom kao što su priobalna područja, može se odabrati S355J0WP (visoki-fosforni tip);

Ako projekat teži performansama troškova, ili treba da uravnoteži visoku čvrstoću, otpornost na niske{0}}temperature i otpornost na koroziju,GB/T 4171 Q355NHpreporučuje se; za okruženja sa velikom-korozijom, Q355GNH (vrsta visoke-otpornosti na vremenske uvjete) može se uskladiti.