Кортеновская сталь | Corten Steel

Кортеновая сталь (COR-TEN сталь, кортеновская сталь, кортен, Corten Steel) - это атмосферостойкая сталь (при определенных условиях) или "ржавая" сталь, относящаяся к группе легированных сталей, имеющих высокую устойчивость к атмосферной коррозии. Это тот случай, когда сама ржавчина на поверхности металла предотвращает распространение ржавчины вглубь материала и делает невозможным его дальнейшее разрушение.

Кортеновская сталь (иногда известная как выветрившаяся сталь) представляет собой группу стальных сплавов, которые часто используются во внешнем строительстве. Corten Steel была разработана так, чтобы исключить потребность в покраске, и, если оставить ее снаружи под влиянием непогоды, всего через несколько месяцев она приобретет ржавый вид.

История кортеновской стали

Кортеновая сталь, также известная как "светоржавеющая сталь", "патинированная сталь" или "Corten steel", была изобретана в 1930-х годах в США компанией United States Steel Corporation. Первоначально продукт был разработан для использования в строительстве железнодорожных вагонов для транспортировки угля и других конструкций, где были важны стойкость к коррозии и долговечность.

С течением времени кортеновая сталь стала популярным материалом для архитектуры и дизайна. Ее ржавый эстетический вид считается привлекательным и элегантным, и он может придать уникальный характер любому зданию.

На сегодняшний день кортеновская сталь остается популярным выбором для архитекторов, дизайнеров и художников. Ее устойчивость, долговечность и эстетичный вид делают ее ценным материалом для различных проектов.

COR-TEN - это зарегистрированная торговая марка United States Steel Corporation. Название COR-TEN является производным от двух основных отличительных свойств этого типа стали: corrosion resistance (коррозионная стойкость) и tensile strength (прочность на разрыв). Первоначально разработанная сталь COR-TEN получила наименование A242 («COR-TEN A») от ASTM International. Сейчас она недоступна. Доступная сталь с отделкой ASTM A606-4, A588 и A847.

Вот некоторые из ключевых этапов в истории изобретения кортеновской стали:

1930-е годы: United States Steel Corporation разрабатывает первую кортеновскую сталь.
1940-е годы: кортеновая сталь используется в железнодорожных вагонах и других конструкциях.
1950-е годы: становится популярным материалом для архитектуры и дизайна.
1960-е годы: использование кортеновской стали растет в строительстве мостов и других инфраструктурных проектов.
1970-е годы: кортеновая сталь становится популярным материалом для скульптур и других арт-объектов.
1980-е годы: использование кортеновской стали стабилизируется, но она остается популярным выбором для архитекторов и дизайнеров.
1990-е годы: кортеновая сталь используется в некоторых крупных архитектурных проектах, таких как Музей Гуггенхайма в Бильбао, Испания.
2000-е годы: сталь становится все более популярной в зеленом строительстве, поскольку она не нуждается в покраске и имеет длительный срок службы.
2010-е годы: кортеновая сталь используется в широком спектре проектов, от жилых домов до общественных зданий.

Химический состав

Химический состав кортеновой стали зависит от конкретного типа, но в целом он содержит следующие элементы:

Железо (Fe): основной компонент стали, составляющий около 65 - 70%.
Хром (Cr): 0,5-1,25%. Добавляет устойчивость к коррозии.
Медь (Cu): 0,5-1%. Улучшает стойкость к атмосферной коррозии и прочность.
Никель (Ni): 0,25-1%. Увеличивает стойкость к коррозии и прочность.
Фосфор (P): 0,04-0,1%. Улучшает свариваемость и стойкость к атмосферной коррозии.
Сера (S): 0,03-0,05%.
Магний (Mn): 1-2%. Увеличивает прочность и жесткость.
Кремний (Si): 0,1-0,4%. Увеличивает крепкость.

Кроме этих основных элементов в кортеновой стали могут присутствовать и другие примеси в меньших количествах, такие как титан, алюминий, ванадий и молибден.

Таблица, сравнивающая химический состав распространенных типов кортеновой стали
ASTM	C	Mn	P	S	Si	Ni	Cr	Mo	Cu	V	Nb	Fe
A588 Grade A	<0.19	0.80-1.25	<0.030	<0.030	0.30-0.65	<0.40	0.40-0.65	-	0.25-0.40	0.02-0.10	-	Остальное
A588 Grade B	<0.20	0.75-1.35	<0.030	<0.030	0.15-0.50	<0.50	0.40-0.70	-	0.20-0.40	0.01-0.10	-	Остальное
A588 Grade K	<0.17	0.50-1.20	<0.030	<0.030	0.25-0.50	<0.40	0.40-0.70	<0.10	0.30-0.50	-	0.005-0.05	Остальное
A606-4	<0.22	1.00-1.25	<0.040	<0.040	0.30-0.65	<0.40	0.40-0.65	-	<0.20	0.02-0.10	-	Остальное
A847	<0.22	0.90-1.25	<0.040	<0.050	0.15-0.30	<0.40	0.40-0.65	-	0.25-0.40	0.02-0.10	-	Остальное

Важно отметить, что нет единого стандартизированного химического состава кортеновой стали. Разные производители могут иметь собственные спецификации, которые немного отличаются.

Основные характеристики

Защитный слой ржавчины: благодаря специальному химическому составу, на поверхности кортеновской стали образуется плотный защитный слой ржавчины, называемый патиной. Этот слой ржавчины в отличие от обычной ржавчины не разрушает металл, а фактически защищает его от дальнейшей коррозии.
Прочность и долговечность: кортеновая сталь обладает высокой прочностью и стойкостью к механическим повреждениям. Благодаря стойкости к коррозии она может служить в течение десятков лет без дополнительной защиты.
Эстетический внешний вид: ржавый слой кортеновской стали имеет уникальный и эстетически привлекательный внешний вид, который со временем меняется и приобретает более насыщенные оттенки. Это делает эту сталь популярным выбором для архитекторов и дизайнеров.
Экономичность: кортеновая сталь не требует окраски или иного защитного покрытия, что делает ее экономически выгодным выбором в долгосрочной перспективе.

Применение

Кортеновая сталь в архитектуре Благодаря своим уникальным свойствам кортеновская сталь находит широкое применение в различных отраслях:

Строительство и архитектура: фасады, кровли, элементы ландшафтного дизайна, скульптуры.
Инфраструктура: мосты, эстакады, трубопроводы.
Искусство и дизайн: скульптуры, инсталляции, арт-объекты.
Промышленность: вагоностроение, судостроение, резервуары.

Погодоустойчивые стали, такие как ASTM A847, A588, A242, A606 и COR-TEN, демонстрируют превосходную коррозионную стойкость по сравнению с обычной углеродистой сталью в результате образования оксидной пленки на поверхности металла, которая замедляет будущую коррозию. Сталь A606-4 доступна в виде металлических кровельных / сайдинговых панелей, панелей со стоячим фальцем, плоских листов и рулонов. Если вы ищете панель, которая придаст вам деревенский вид, два лучших варианта - это холоднокатаная поверхность без покрытия и A606. А606-4 обойдется дороже, но прослужит однозначно дольше. Оригинальный COR-TEN получил стандартную отметку A242 (COR-TEN "A") от Группы международных стандартов ASTM. Более новыми марками ASTM является A588 (COR-TEN «B»), который обычно производится в форме плит более толстого сечения, и A606 - для плоских листов меньшего сечения. ASTM A847 используется для труб и трубок. Все сплавы находятся в общем производстве и использовании.

Кортеновая сталь не поставляется сразу в "ржавом" виде. На этапе снабжения она выглядит как обычная черная углеродистая сталь и имеет стандартный металлический блеск. Отличить сталь COR-TEN от рядовой стали практически невозможно на первый взгляд. Подтвердить подлинность такой стали можно только по сертификату качества, выдаваемому производителем на каждую конкретную поставку или сделав полный химический анализ материала.

Для того чтобы на поверхности стали начала образовываться патина, необходимо очистить сталь от консервационного материала (помыть и почистить) и оставить на открытом воздухе. Первая "ржавчина" начнет появляться через несколько дней в зависимости от погодных условий и степени агрессивности окружающей среды.

Следует отметить, что кортеновская сталь не подходит для всех приложений. Ее не рекомендуется использовать в агрессивных средах, таких как химические заводы или морская вода.

Процесс образования патины на кортеновской стали

1. Окисление:

Когда сталь COR-TEN контактирует с кислородом в воздухе, на поверхности образуется начальный слой ржавчины.
Этот слой ржавчины не плотный и со временем может отслаиваться.

2. Обогащение:

С дождем и другими осадками на сталь попадают разные химические вещества, такие как хлориды и сульфаты.
Эти вещества вступают в реакцию с ржавчиной, образуя более плотные и устойчивые соединения.

3. Уплотнение:

С течением времени слои этих соединений уплотняются, образуя защитный слой патины.
Цвет патины может варьироваться от ржаво-коричневой до темно-коричневой или даже черной, в зависимости от химического состава окружающей среды.

Факторы, влияющие на образование патины:

Климат: во влажных и загрязненных районах патина образуется быстрее.
Химические вещества: наличие определенных химических веществ, таких как хлориды, может ускорить образование патины.
Поверхностная обработка: гладкая поверхность ржавеет медленнее, чем шероховатая.

Важно:

Нужно немного времени, чтобы патина полностью сформировалась.
Процесс может занять от нескольких месяцев до года, в зависимости от климата и других факторов.
В первые несколько месяцев сталь COR-TEN может выглядеть пятнистой, но со временем патина станет более однородной.

Преимущества и недостатки

Как и любая другая сталь, кортеновая сталь имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества кортеновой стали:

Устойчивость к коррозии: кортеновая сталь, также известная как "паттинированная сталь" или "Corten steel", образует на своей поверхности защитный слой ржавчины, предотвращающий дальнейшую коррозию. Этот слой ржавчины имеет привлекательный ржаво-коричневый цвет, который со временем становится толще и крепче.
Долговечность: благодаря стойкости к коррозии, кортеновая сталь может служить десятилетиями без необходимости окрашивания или другой защиты.
Эстетика: ржавый слой кортеновой стали придает ей уникальный и эстетически привлекательный вид, который часто используется в архитектуре и ландшафтном дизайне.
Экономичность: кортеновая сталь может быть более экономичным вариантом, чем другие типы стали, ведь она не требует окрашивания или другой защиты в течение эксплуатации. Слой, защищающий поверхность, постоянно развивается и восстанавливается под влиянием погодных условий.
Экологичность: кортеновая сталь является экологически чистым материалом, ведь она не нуждается в использовании вредных химических веществ для защиты от коррозии.

Недостатки кортеновой стали:

Первоначальный ржавый вид: ржавый слой кортеновой стали может не нравиться всем, ведь он может выглядеть неаккуратно или устарело.
Медленное формирование защитного слоя: требуется несколько месяцев, чтобы на кортеновой стали образовался защитный слой ржавчины. В течение этого времени сталь может быть уязвимой к коррозии.
Необходимость ровной поверхности: для правильного формирования защитного слоя ржавчины, поверхность кортеновой стали должна быть ровной.
Не подходит для пищевых продуктов: кортеновая сталь не рекомендуется для использования с пищевыми продуктами, ведь ржавчина может содержать вредные вещества.
Может окрашивать другие материалы: ржавчина из кортеновой стали может окрашивать другие материалы, с которыми она соприкасается.
Сварка: одной из проблем может быть то, что точки сварки испытывают атмосферное влияние с той же скоростью, что и другие материалы, и могут требовать специальных методов сварки.
Воздействие влаги: атмосферостойкая сталь не является на 100% устойчивой к ржавчине. Если в "карманах" скапливается вода, в этих местах может наблюдаться более высокая скорость коррозии, но если предусмотрен дренаж, ваша конструкция будете в безопасности.

Кортеновая сталь не подходит для всех проектов. Прежде чем использовать ее, важно проконсультироваться со специалистом, чтобы убедиться, что она является лучшим выбором для ваших нужд.