Właściwości mechaniczne i różnice w odporności na korozję głównych gatunków stali Corten (A588, S355J2W, Q355NH)

Stal Corten (stal odporna na warunki atmosferyczne) jest szeroko stosowana w budownictwie, mostach, transporcie i innych dziedzinach ze względu na doskonałe-właściwości samoochronne. Jednakże różne międzynarodowe standardy sformułowały różne gatunki stali Corten, wśród których najbardziej popularne są ASTM A588 (norma amerykańska), EN 10025-5 S355J2W (norma europejska) i GB/T 4171 Q355NH (norma chińska). Różnice we właściwościach mechanicznych (granica plastyczności, udarność) i odporności na korozję pomiędzy tymi gatunkami mają bezpośredni wpływ na wybór projektu, żywotność i kontrolę kosztów. W tym artykule będziemy systematycznie porównywać te podstawowe wskaźniki wydajności, aby zapewnić jasny punkt odniesienia dla klientów zagranicznych.

Właściwości mechaniczne gatunku A588

Właściwości mechaniczne płyty S355J2W+N

Właściwości mechaniczneQ355NH

1. Porównanie właściwości mechanicznych

Właściwości mechaniczne są podstawową gwarancją bezpieczeństwa konstrukcyjnego stali Corten, a kluczowymi wskaźnikami są granica plastyczności (minimalne naprężenie, jakie materiał może wytrzymać bez trwałego odkształcenia) i udarność (odporność na pękanie pod nagłym obciążeniem). Poniżej znajduje się szczegółowe porównanie trzech klas:

1.1 Wydajność

Granica plastyczności określa nośność-komponentów ze stali Corten. Wszystkie te trzy gatunki należą do stali Corten o średniej i wysokiej wytrzymałości-, ale istnieją niewielkie różnice w wymaganiach dotyczących minimalnej granicy plastyczności:

ASTM A588 (norma amerykańska): Minimalna granica plastyczności jest większa lub równa 345 MPa (50 ksi). Jest on podzielony na wiele podgatunków (takich jak Gr.A, Gr.K), a wymagania dotyczące granicy plastyczności dla różnych podgatunków są spójne, różnią się głównie zawartością zanieczyszczeń i elementami rozdrobnienia ziarna (np. Gr.K zawiera Nb/V w celu optymalizacji struktury ziarna).

EN 10025-5 S355J2W (norma europejska): Minimalna granica plastyczności jest większa lub równa 355 MPa, czyli o 10 MPa wyższa niż A588. Liczba „355” w gatunku bezpośrednio reprezentuje minimalną wartość granicy plastyczności, a norma ściśle kontroluje zakres wahań granicy plastyczności, aby zapewnić stabilność nośności konstrukcji.

GB/T 4171 Q355NH (norma chińska): Minimalna granica plastyczności jest większa lub równa 355 MPa, czyli taka sama jak w przypadku S355J2W. W porównaniu ze starą wersją Q345NH granica plastyczności została zwiększona o 10 MPa, a ogólne parametry mechaniczne są zgodne z zaawansowanymi międzynarodowymi standardami.

1.2 Odporność na uderzenia

Udarność jest szczególnie istotna w przypadku projektów prowadzonych w-środowiskach o niskiej temperaturze, ponieważ określa odporność materiału na kruche pękanie. Te trzy gatunki mają oczywiste różnice w wymaganiach dotyczących temperatury uderzenia i energii uderzenia:

ASTM A588: norma wymaga testów udarności w temperaturze 0 stopni, a minimalna energia uderzenia jest większa lub równa 27 J. W przypadku projektów w chłodniejszych regionach (takich jak -20 stopni) należy dostosować podgatunki o wysokiej-ciągliwości-, a gatunek domyślny nie jest odpowiedni do środowisk o bardzo niskich temperaturach.

EN 10025-5 S355J2W: Litera „J2” w gatunku wskazuje, że próba udarności jest przeprowadzana w temperaturze -20 stopni, a minimalna energia uderzenia jest większa lub równa 27 J. Ma lepszą udarność w niskich temperaturach niż domyślny gatunek A588 i jest odpowiedni dla większości umiarkowanych i zimnych regionów w Europie.

GB/T 4171 Q355NH: Norma wymaga testów udarności w temperaturze -20 stopni, a minimalna energia uderzenia jest większa lub równa 34 J, czyli wyższa niż w przypadku A588 i S355J2W. Charakteryzuje się doskonałą wydajnością w-temperaturach i szczególnie nadaje się do projektów w regionach o wysokiej temperaturze, takich jak północne Chiny.

2. Porównanie odporności na korozję

Odporność na korozję stali Corten zależy głównie od rodzaju i zawartości pierwiastków stopowych (Cu, Cr, Ni, P itp.), które wspólnie sprzyjają tworzeniu gęstej ochronnej warstwy rdzy -FeOOH. Różnice w odporności na korozję trzech gatunków znajdują odzwierciedlenie w konfiguracji pierwiastków stopowych i wskaźniku odporności na korozję:

2.1 Skład pierwiastków stopowych

ASTM A588: Należy do systemu stopów Cu-Cr-Ni o zawartości Cu 0,25-0,40%, zawartości Cr 0,40-0,65% i zawartości Ni mniejszej lub równej 0,40%. Zawartość fosforu (P) jest ściśle kontrolowana (mniejsza lub równa 0,03%), co priorytetowo traktuje wydajność spawania, zapewniając jednocześnie odporność na korozję. Jest to stal Corten o niskiej zawartości fosforu.

EN 10025-5 S355J2W: Norma wyraźnie wymaga, aby całkowita zawartość Cu + Cr + Ni była większa lub równa 0,80%, przy zawartości Cu 0,20-0,50%, zawartości Cr 0,30-1,20% i zawartości Ni mniejszej lub równej 0,65%. Można go dostosować do typu „wysokofosforowego” (S355J0WP, zawartość P 0,06–0,15%) w zależności od potrzeb, a typ wysokofosforowy ma lepszą odporność na korozję, ale nieznacznie zmniejszoną wydajność spawania.

GB/T 4171 Q355NH: wykorzystuje system stopów Cu-Cr-Ni o zawartości Cu 0,25-0,55%, zawartości Cr 0,40–0,80% i zawartości Ni mniejszej lub równej 0,65%. Całkowita zawartość Cu + Cr + Ni jest również większa lub równa 0,80%, co jest zgodne z S355J2W. Występuje w dwóch typach: typ zwykły (P mniejszy lub równy 0,03%) i typ odporny na warunki atmosferyczne (Q355GNH, P 0,07-0,15%), spełniający różne wymagania dotyczące środowiska korozyjnego.

2.2 Odporność na korozję

ASTM A588: Wskaźnik odporności na warunki atmosferyczne (I) większy lub równy 6,0, a roczna szybkość korozji w atmosferze przemysłowej i wiejskiej wynosi 0,015-0,025 mm/rok. Nadaje się do środowisk o średniej-korozji, a na obszarach przybrzeżnych o dużym-słonieniu należy zastosować dodatkowe środki antykorozyjne-(takie jak impregnacja silanem).

EN 10025-5 S355J2W: Wskaźnik odporności na warunki atmosferyczne (I) większy lub równy 6,0, a typ wysoko-fosforowy (S355J0WP) ma wskaźnik odporności na warunki atmosferyczne większy lub równy 7,0. Roczna szybkość korozji w średnio-środowiskach korozyjnych wynosi 0,010-0,020 mm/rok, czyli jest nieco lepsza niż w przypadku A588. Podtort S355J2W(H) specjalnie zaprojektowany do mostów kolejowych ma większą odporność na korozję jonów chlorkowych.

GB/T 4171 Q355NH: Wskaźnik odporności na warunki atmosferyczne (I) większy lub równy 6,0, a typ Q355GNH o wysokiej-odporności na warunki atmosferyczne ma wskaźnik odporności na warunki atmosferyczne większy lub równy 7,0. Jego odporność na korozję jest porównywalna z S355J2W, a roczna szybkość korozji wynosi 0,010-0,020 mm/rok. W porównaniu z dwoma pozostałymi gatunkami ma oczywiste zalety kosztowe (15-20% niższe niż A588 i S355J2W).

3. Podsumowanie i praktyczne sugestie dotyczące wyboru

Podsumowując, podstawowe różnice w wydajności trzech głównych gatunków stali Corten są następujące: pod względem właściwości mechanicznych S355J2W i Q355NH mają wyższą granicę plastyczności niż A588, a Q355NH ma najlepszą udarność w niskich-temperaturach; pod względem odporności na korozję S355J2W i Q355GNH (typ o wysokiej-odporności na warunki atmosferyczne) są lepsze niż A588, a Q355NH ma najwyższą wydajność kosztową.

W przypadku klientów zagranicznych dostępne są następujące sugestie wyboru zgodnie z różnymi potrzebami projektu:

Jeśli projekt jest zlokalizowany w Ameryce Północnej i musi być zgodny z lokalnymi normami lub priorytetem jest wydajność spawania w środowiskach o średniej-korozii,ASTM A588jest zalecane;

Jeśli projekt jest zlokalizowany w Europie lub musi być używany w środowiskach o niskiej-temperaturze (-20 stopni) i średnio-wysokiej korozyjności oraz ma wysokie wymagania dotyczące stabilności działania,EN 10025-5 S355J2Wjest zalecane; w środowiskach o wysokiej-korozji, takich jak obszary przybrzeżne, można wybrać S355J0WP (typ o wysokiej-fosforze);

Jeśli w projekcie zależy na opłacalności lub trzeba zrównoważyć wysoką wytrzymałość,-odporność na korozję i odporność na korozję,GB/T 4171 Q355NHjest zalecane; w środowiskach o wysokiej-korozji można zastosować Q355GNH (typ o wysokiej-odporności na warunki atmosferyczne).