Кортенова сталь (COR-TEN сталь, кортенівська сталь, кортен, Corten Steel) - це атмосферостійка сталь (за певних умов) або "іржава" сталь, що відноситься до групи легованих сталей які мають високу стійкість до атмосферної корозії. Це той випадок коли сама іржа на поверхні металу запобігає розповсюдженню іржі вглиб матеріалу та унеможливлює його подальшу руйнацію.
Кортенівська сталь (іноді відома як сталь, що вивітрилася) являє собою групу сталевих сплавів, які часто використовуються в зовнішньому будівництві. Corten Steel була розроблена так, щоб виключити потребу у фарбуванні, і, якщо залишити її зовні під впливом негоди, всього через кілька місяців вона набуде іржавого вигляду.
Історія кортенівської сталі
Кортенова сталь, також відома як "світлоіржавіюча сталь", "патинована сталь" або "Corten steel", була винайдена в 1930-х роках в США компанією United States Steel Corporation. Спочатку продукт був розроблений для використання у будівництві залізничних вагонів для транспортування вугілля та інших конструкціях, де були важливі стійкість до корозії та довговічність.
З часом кортенова сталь стала популярним матеріалом для архітектури та дизайну. Її іржавий естетичний вигляд вважається привабливим та елегантним, і вона може додати унікальний характер будь-якій будівлі.
На сьогодні кортенівська сталь залишається популярним вибором для архітекторів, дизайнерів та художників. Її стійкість, довговічність та естетичний вигляд роблять її цінним матеріалом для різноманітних проектів.
COR-TEN - це зареєстрована торгова марка United States Steel Corporation. Назва COR-TEN є похідною від двох основних відмінних властивостей цього типу сталі: corrosion resistance (корозійна стійкість) та tensile strength (міцність на розрив). Початково розроблена сталь COR-TEN отримала найменування A242 («COR-TEN A») від ASTM International. Зараз вона не доступна. Доступна сталь з обробкою ASTM A606-4, A588 та A847.
Ось деякі з ключових етапів в історії винайдення кортенівської сталі:
- 1930-ті роки: United States Steel Corporation розробляє першу кортенівську сталь.
- 1940-ті роки: кортенова сталь використовується в залізничних вагонах та інших конструкціях.
- 1950-ті роки: стає популярним матеріалом для архітектури та дизайну.
- 1960-ті роки: використання кортенівської сталі зростає в будівництві мостів та інших інфраструктурних проектів.
- 1970-ті роки: кортенова сталь стає популярним матеріалом для скульптур та інших арт-об'єктів.
- 1980-ті роки: використання кортенівської сталі стабілізується, але вона залишається популярним вибором для архітекторів та дизайнерів.
- 1990-ті роки: кортенова сталь використовується в деяких значних архітектурних проектах, таких як Музей Гуггенхайма в Більбао, Іспанія.
- 2000-ні роки: сталь стає все більш популярною в зеленому будівництві, оскільки вона не потребує фарбування та має тривалий термін служби.
- 2010-ті роки: кортенова сталь використовується в широкому спектрі проектів, від житлових будинків до громадських будівель.
Хімічний склад
Хімічний склад кортенової сталі залежить від конкретного типу, але загалом він містить такі елементи:
- Залізо (Fe): основний компонент сталі, що становить близько 65 - 70%.
- Хром (Cr): 0,5-1,25%. Додає сталі стійкості до корозії.
- Мідь (Cu): 0,5-1%. Покращує стійкість до атмосферної корозії та міцність.
- Нікель (Ni): 0,25-1%. Збільшує стійкість до корозії та міцність.
- Фосфор (P): 0,04-0,1%. Покращує зварюваність та стійкість до атмосферної корозії.
- Сірка (S): 0,03-0,05%.
- Магній (Mn): 1-2%. Збільшує міцність та твердість.
- Кремній (Si): 0,1-0,4%. Збільшує міцність.
Крім цих основних елементів, у кортеновій сталі можуть бути присутні й інші домішки в менших кількостях, такі як титан, алюміній, ванадій та молібден.
| 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 | - | Решта |
| 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 | - | Решта |
| 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 | Решта |
| 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 | - | Решта |
| 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 | - | Решта |
Важливо зазначити, що не існує єдиного стандартизованого хімічного складу кортенової сталі. Різні виробники можуть мати власні специфікації, які трохи відрізняються.
Основні характеристики
- Захисний шар іржі: завдяки спеціальному хімічному складу, на поверхні кортенівської сталі утворюється щільний захисний шар іржі, який називається патиною. Цей шар іржі, на відміну від звичайної іржі, не руйнує метал, а фактично захищає його від подальшої корозії.
- Міцність і довговічність: кортенова сталь має високу міцність та стійкість до механічних пошкоджень. Завдяки стійкості до корозії, вона може слугувати протягом десятків років без додаткового захисту.
- Естетичний зовнішній вигляд: іржавий шар кортенівської сталі має унікальний та естетично привабливий зовнішній вигляд, який з часом змінюється та набуває більш насичених відтінків. Це робить цю сталь популярним вибором для архітекторів та дизайнерів.
- Економічність: кортенова сталь не потребує фарбування чи іншого захисного покриття, що робить її економічно вигідним вибором у довгостроковій перспективі.
Застосування
Завдяки своїм унікальним властивостям, кортенівська сталь знаходить широке застосування в різних галузях:
- Будівництво та архітектура: фасади, покрівлі, елементи ландшафтного дизайну, скульптури.
- Інфраструктура: мости, естакади, трубопроводи.
- Мистецтво та дизайн: скульптури, інсталяції, арт-об'єкти.
- Промисловість: вагонобудування, суднобудування, резервуари.
Погодостійкі сталі, такі як ASTM A847, A588, A242, A606 і COR-TEN, демонструють чудову корозійну стійкість у порівнянні зі звичайною вуглецевою сталлю в результаті утворення оксидної захисної плівки на поверхні металу, яка уповільнює майбутню корозію. Сталь A606-4 доступна у вигляді металевих покрівельних / сайдингових панелей, панелей зі стоячим фальцем, плоских листів та рулонів. Якщо ви шукаєте панель, яка надасть вам сільського вигляду, два найкращі варіанти - це холоднокатана поверхня без покриття і A606. А606-4 коштуватиме дорожче, але прослужить однозначно довше. Оригінальний COR-TEN отримав стандартну позначку A242 (COR-TEN «A») від Групи міжнародних стандартів ASTM. Новішими марками ASTM є A588 (COR-TEN «B»), який зазвичай виготовляється у формі плит більш товстого перерізу, і A606 - для плоских листів меншого перерізу. ASTM A847 використовується для труб та трубок. Всі сплави знаходяться у загальному виробництві та використанні.
Кортенова сталь не постачається одразу в "іржавому" вигляді. На етапі постачання вона виглядає як звичайна чорна вуглецева сталь та має стандартний металічний блиск. Відрізнити сталь COR-TEN від рядової сталі практично неможливо на перший погляд. Підтвердити справжність такої сталі можливо лише за сертифікатом якості, що видається виробником на кожне конкретне постачання або зробивши повний хімічний аналіз матеріалу.
Для того, щоб на поверхні сталі почала утворюватися патина, необхідно очистити сталь від консерваційного матеріалу (помити та почистити) і залишити на відкритому повітрі. Перша “іржа” почне з’являтися через кілька днів залежно від погодних умов та ступеня агресивності довкілля.
Слід зазначити, що кортенівська сталь не підходить для всіх застосувань. Її не рекомендується використовувати в агресивних середовищах, таких як хімічні заводи або морська вода.
Процес утворення патини на кортенівській сталі
1. Окислення:
- Коли сталь COR-TEN контактує з киснем у повітрі, на її поверхні утворюється початковий шар іржі.
- Цей шар іржі не щільний і з часом може відшаровуватися.
2. Збагачення:
- З дощем та іншими опадами на сталь потрапляють різні хімічні речовини, такі як хлориди та сульфати.
- Ці речовини вступають у реакцію з іржею, утворюючи більш щільні та стійкі сполуки.
3. Ущільнення:
- З часом шари цих сполук ущільнюються, утворюючи захисний шар патини.
- Колір патини може варіюватися від іржаво-коричневого до темно-коричневого або навіть чорного, залежно від хімічного складу навколишнього середовища.
Фактори, що впливають на утворення патини:
- Клімат: у вологих та забруднених районах патина утворюється швидше.
- Хімічні речовини: наявність певних хімічних речовин, таких як хлориди, може прискорити утворення патини.
- Поверхнева обробка: гладка поверхня іржавіє повільніше, ніж шорстка.
Важливо:
- Потрібно трохи часу, щоб патина повністю сформувалась.
- Процес може тривати від кількох місяців до року, в залежності від клімату та інших факторів.
- У перші кілька місяців сталь COR-TEN може мати плямистий вигляд, але з часом патина стане більш однорідною.
Переваги та недоліки
Як і будь-яка інша сталь, кортенова сталь має свої власні переваги та недоліки.
Переваги кортенової сталі:
- Стійкість до корозії: кортенова сталь, також відома як "паттинована сталь" або "Corten steel", утворює на своїй поверхні захисний шар іржі, який запобігає подальшій корозії. Цей шар іржі має привабливий іржаво-коричневий колір, який з часом стає товстішим і міцнішим.
- Довговічність: завдяки стійкості до корозії, кортенова сталь може слугувати десятиліттями без необхідності фарбування або іншого захисту.
- Естетика: іржавий шар кортенової сталі надає їй унікального та естетично привабливого вигляду, який часто використовується в архітектурі та ландшафтному дизайні.
- Економічність: кортенова сталь може бути економнішим варіантом, ніж інші типи сталі, адже вона не потребує фарбування або іншого захисту протягом експлуатації. Шар, що захищає поверхню, постійно розвивається та відновлюється під впливом погодних умов.
- Екологічність: кортенова сталь є екологічно чистим матеріалом, адже вона не потребує використання шкідливих хімічних речовин для захисту від корозії.
Недоліки кортенової сталі:
- Початковий іржавий вигляд: іржавий шар кортенової сталі може не подобатися всім, адже він може мати неакуратний або застарілий вигляд.
- Повільне формування захисного шару: потрібно кілька місяців, щоб на кортеновій сталі утворився захисний шар іржі. Протягом цього часу сталь може бути вразливою до корозії.
- Необхідність рівної поверхні: для правильного формування захисного шару іржі, поверхня кортенової сталі повинна бути рівною.
- Не підходить для харчових продуктів: кортенова сталь не рекомендується для використання з харчовими продуктами, адже іржа може містити шкідливі речовини.
- Може фарбувати інші матеріали: іржа з кортенової сталі може фарбувати інші матеріали, з якими вона стикається.
- Зварювання: однією з проблем може бути те, що точки зварювання зазнають атмосферного впливу з тією ж швидкістю, що й інші матеріали, і можуть вимагати спеціальних методів зварювання.
- Вплив вологи: атмосферостійка сталь не є на 100% стійкою до іржі. Якщо в "кишенях" накопичується вода, у цих місцях може спостерігатися більш висока швидкість корозії, але ящо передбачений дренаж, ваша конструкція будете в безпеці.
Кортенова сталь не підходить для всіх проектів. Перед тим, як використовувати її, важливо проконсультуватися з фахівцем, щоб переконатися, що вона є найкращим вибором для ваших потреб.