İnşaat Sektöründe Paslanmaz Çelik Uygulamaları

Paslanmaz çelik, minimum %10,5 krom içeren korozyona ve ısıya dayanıklı çelikler ailesine verilen addır. Farklı mukavemet, kaynaklanabilirlik ve tokluk gereksinimlerini karşılayan çeşitli yapısal ve mühendislik karbon çelikleri olduğu gibi, çeşitli korozyon direnci ve mukavemet seviyelerine sahip çok çeşitli paslanmaz çelikler de vardır. Bu paslanmaz çelik özellikleri dizisi, her biri mekanik özellikleri etkileyen ve farklı aşındırıcı ortamlara direnç gösterme yeteneğini etkileyen kontrollü alaşım elementi eklemelerinin sonucudur. Gereksiz derecede yüksek alaşımlı ve maliyetli olmadan uygulama için uygun bir paslanmaz çeliğin seçilmesi önemlidir.

%10,5'in üzerinde krom içeriği, temiz bir yüzey ve havaya veya başka herhangi bir oksitleyici ortama maruz kalma kombinasyonuyla, paslanmaz çeliğin yüzeyinde kendiliğinden şeffaf ve sıkıca yapışan krom bakımından zengin oksit tabakası oluşur. Çizilme veya kesme filme zarar verirse, oksijen varlığında hemen düzelir. Film çok ince olmasına rağmen yaklaşık 5 × 10-6 mm, hem stabil hem de gözeneksizdir. Paslanmaz çelik, servis ortamı için yeterince korozyona dayanıklı olduğu sürece, atmosferle daha fazla reaksiyona girmeyecektir. Bu nedenle pasif film olarak adlandırılır. Bu pasif tabakanın stabilitesi, paslanmaz çeliğin bileşimine, yüzey işlemine ve ortamının korozifliğine bağlıdır. Krom içeriği arttıkça stabilitesi artar ve molibden ve nitrojen alaşım ilaveleri ile daha da artar.

Paslanmaz çelikler, her bir grup benzersiz özellikler ve bir dizi farklı korozyon direnci seviyesi sağlayan aşağıdaki beş temel gruba ayrılabilir.

Önerilen Makale: Çelik sac malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için çelik dar bant sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

En yaygın olarak kullanılan östenitik paslanmaz çelikler,%17 ila 18 krom ve %8 ila 11 nikel ilavelerine dayanır. Gövde merkezli kübik atomik (kristal) yapıya sahip yapısal karbon çeliklere kıyasla, östenitik paslanmaz çelikler, yüz merkezli kübik bir atomik yapıya sahiptir. Sonuç olarak, östenitik paslanmaz çelikler, korozyon direncine ek olarak, yüksek sünekliğe sahiptir, kolayca soğuk şekillendirilir ve kolayca kaynaklanabilir. Yapısal karbon çeliklerine kıyasla, geniş bir sıcaklık aralığında önemli ölçüde daha iyi tokluğa sahiptirler. Soğuk işlemeyle güçlendirilebilirler ancak ısıl işlemle güçlendirilemezler. Korozyon performansları, daha yüksek seviyelerde krom ve molibden ve nitrojen ilaveleri ile daha da artırılabilir. İnşaat ve inşaatta açık ara en sık kullanılan paslanmaz çeliklerdir.
 

En popüler ferritik paslanmaz çeliklerin krom içeriği %10,5 ile %18 arasındadır. Ferritik paslanmaz çelikler nikel ilavesi içermez veya çok az içerir ve gövde merkezli atomik yapıları, yapısal karbon çeliklerinkiyle aynıdır. Eşdeğer korozyon direncine sahip östenitik kalitelerden daha düşük maliyetlidirler ve daha az fiyat oynaklığı gösterirler. Genellikle östenitik paslanmaz çeliklere göre daha az sünek ve daha az kaynaklanabilirdirler. Ferritik paslanmaz çeliklerin şekillendirme ve işleme özellikleri, S355 yapısal karbon çeliğininkilere benzer. Soğuk işlemeyle güçlendirilebilirler, ancak östenitik paslanmaz çeliklerden daha sınırlı bir dereceye kadar. Östenitik kaliteler gibi, ısıl işlemle güçlendirilemezler. Tipik uygulamalar, iç ve ılıman dış atmosfer şartlarındadır. Gerilme korozyonu çatlamasına karşı iyi bir dirence sahiptirler ve korozyon performansları molibden ilaveleri ile daha da artırılabilir. Birçok hafif ölçülü galvanizli çelik uygulamasına korozyona dayanıklı bir alternatif sunarlar. Ferritik kaliteler genellikle 4 mm ve altındaki ölçülerde kullanılır.
 

Dubleks paslanmaz çelikler karma bir östenit ve ferrit mikroyapısına sahiptir ve bu nedenle bazen östenitik-ferritik çelikler olarak adlandırılır. Tipik olarak %20 ila 26 krom, %1 ila %8 nikel, % 0,05 ila %5 molibden ve % 0,05 ila % 0,3 nitrojen içerirler. Östenitik kalitelere göre daha az nikel içerdikleri için daha az fiyat oynaklığı gösterirler. Tavlanmış durumda östenitik çeliklerden yaklaşık iki kat daha güçlüdürler ve bu da kesit boyutunu küçültmeyi mümkün kılar - bu, köprüler gibi ağırlığa duyarlı yapılarda veya açık deniz üst kısımlarında çok değerli olabilir. Çok çeşitli korozif ortamlar için uygundurlar. Dubleks paslanmaz çeliklerin sünekliği iyi olmasına rağmen, yüksek mukavemetleri, östenitik alaşımlara kıyasla daha kısıtlı şekillendirilebilirliğe neden olur. Soğuk işlemeyle de güçlendirilebilirler, ancak ısıl işlemle güçlendirilemezler. İyi kaynaklanabilirliğe ve gerilme korozyonu çatlamasına karşı iyi bir dirence sahiptirler. Daha ağır ölçülerde kullanılma olasılıkları daha yüksek olduğundan, ferritik paslanmaz çelikleri tamamlayıcı olarak görülebilirler. 
 

Martensitik paslanmaz çelikler, ferritik paslanmaz çelik ve yapısal karbon çelikleri ile benzer bir gövde merkezli kübik yapıya sahiptir, ancak daha yüksek karbon içerikleri nedeniyle ısıl işlemle güçlendirilebilirler. Martensitik paslanmaz çelikler genellikle sertleştirilmiş ve temperlenmiş bir durumda kullanılır, bu da onlara yüksek mukavemet verir ve orta derecede korozyon direnci sağlar. Çatal bıçak takımı, cerrahi aletler, endüstriyel bıçaklar, aşınma plakaları ve türbin bıçakları gibi aşınma ve aşınma dirençlerinden ve sertliklerinden yararlanan uygulamalar için kullanılırlar. Ferritik, östenitik ve dupleks paslanmaz çeliklere göre daha az sünek ve daha fazla çentik duyarlıdırlar. Martensitik paslanmaz çeliklerin çoğu kaynaklanabilmesine rağmen, bu, kaynaklı bileşenlerde kullanımlarını sınırlayabilen ön ısıtma ve kaynak sonrası ısıl işlem gerektirebilir.
 

Çöktürme sertleştirme çelikleri ısıl işlemle çok yüksek mukavemetlere kadar güçlendirilebilir ve derecesine bağlı olarak üç mikro yapı grubuna ayrılabilir: martensitik, yarı östenitik ve östenitik. Bu çelikler normalde kaynaklı imalatta kullanılmaz. Korozyon direnci genellikle martensitik paslanmaz çeliklerden daha iyidir ve %18 krom, %8 nikel östenitik paslanmaz çeliklere benzer. Çoğunlukla havacılık endüstrisinde kullanılmalarına rağmen, gergi çubukları, şaftlar, cıvatalar ve yüksek mukavemet ve orta derecede korozyon direnci gerektiren diğer uygulamalarda da kullanılırlar.

Yapısal Uygulamalara Uygun Paslanmaz Çelikler

En yaygın olarak yapısal uygulamalarda karşılaşılan çelikler östenitik, dupleks ve ferritik paslanmaz çeliklerdir. 

Östenitik Paslanmaz Çelikler

Östenitik paslanmaz çelikler genellikle iyi bir mukavemet, korozyon direnci, şekillendirilebilirlik (daha sıkı bükümler yapma yeteneği dahil), mükemmel alan ve atölye kaynaklanabilirliği ve sismik uygulamalar için kırılmadan önce çok iyi uzama kombinasyonunu gerektiren yapısal uygulamalar için seçilir.

1.4301 (yaygın olarak 304 olarak bilinir) ve 1.4307 (304L) kaliteleri en yaygın kullanılan standart östenitik paslanmaz çeliklerdir ve %17,5 ila 20 krom ve %8 ila 11 nikel içerir. Kırsal, kentsel ve hafif sanayi siteleri için uygundurlar.

1.4401 (316) ve 1.4404 (316L) kaliteleri, yaklaşık  %16 ila 18 krom, %10 ila 14 nikel ve korozyon direncini artıran %2 ila 3 molibden ilavesi içerir. Deniz ve sanayi sitelerinde iyi performans göstereceklerdir.

Not: Tanımdaki "L", düşük karbonlu versiyonunu, düşük duyarlılık (krom karbür çökelmesi) ve ısıdan etkilenen kaynak bölgelerinde taneler arası korozyonu gösterir. Kaynaklı bölümler için “L” sınıfı veya 1.4541 ve 1.4571 gibi stabilize çelik belirtilmelidir. Düşük karbon, kaynak bölgelerinin ötesinde korozyon performansını etkilemez. Üreticiler son teknoloji üretim yöntemlerini kullandıklarında, ticari olarak üretilen paslanmaz çelikler genellikle düşük karbonludur ve her iki gösterime de çift sertifikalıdır (örneğin 1.4301 / 1.4307, daha yüksek mukavemet 1.4301 ve daha düşük karbon içeriği 1.4307). Daha az modern teknoloji kullanıldığında, bu varsayılamaz ve bu nedenle düşük karbon versiyonu, kaynak yapılan projelerin belgelerinde açıkça belirtilmelidir.

1.4318 kalite, soğuk işlendiğinde çok hızlı çalışan, düşük karbonlu, yüksek nitrojenli bir paslanmaz çeliktir. Vagon endüstrisinde tatmin edici performansa sahip uzun bir geçmişe sahiptir ve otomotiv, uçak ve mimari uygulamalar için eşit derecede uygundur. 1.4318 kalite, 1.4301'e benzer korozyon direncine sahiptir ve büyük hacimlerin gerekli olduğu 1.4301'den daha yüksek mukavemet gerektiren uygulamalar için en uygun olanıdır. Doğrudan değirmenden temin edilir; 1.4318 kullanmakla ilgilenen şartname hazırlayıcıları, doğrudan tesis ile kullanılabilirliği kontrol etmelidir. Gerekli miktara bağlı olarak fiyatı 1.4301'den biraz daha yüksek olabilir.

Yaklaşık %20 krom içeren yüksek krom kaliteleri artık mevcuttur ve gelecekteki revizyonlarda EN 10088'e dahil edilecektir. 1.4420 kalite, 1.4401'e benzer bir korozyon direncine sahip olduğu iddia edilen yüksek krom (ve yüksek nitrojen) sınıfına bir örnektir. Standart östenitik kalitelerden daha güçlüdür, 240 N / mm2'ye kıyasla yaklaşık 390 N / mm2 tasarım mukavemeti ile iyi sünekliği korur.

Dubleks Paslanmaz Çelikler

Dubleks paslanmaz çelikler, yüksek mukavemet, korozyon direnci ve / veya daha yüksek seviyede çatlak ve gerilme korozyonu çatlama direncinin gerekli olduğu yerlerde uygundur.

1.4462, denizcilik ve diğer agresif ortamlarda kullanım için uygun, aşınmaya karşı son derece dirençli bir dubleks sınıftır. Yük taşıma uygulamaları için paslanmaz çeliklerin artan kullanımı, dubleks çeliklere olan talebin artmasına ve yeni "yalın" dubleks kalitelerin geliştirilmesine yol açmıştır. Bu kaliteler, düşük nikel ve molibden alaşım içerikleri nedeniyle zayıf olarak tanımlanır ve bu da kaliteleri önemli ölçüde daha uygun maliyetli hale getirir. Yalın kaliteler, 1.4462 ile karşılaştırılabilir mekanik özelliklere ve standart östenitik kalitelerle karşılaştırılabilir bir korozyon direncine sahiptir. Bu, onları birçok kara maruziyet koşullarında kullanım için uygun hale getirir. 2015 değişikliğinde EN 1993-1-4'e, daha yaygın olarak kullanılabilir hale geldiklerinden dört yalın dubleks sınıf eklenmiştir.

Ferritik Paslanmaz Çelikler

Yapısal uygulamalar için uygun olan ve yaygın olarak bulunan iki "standart" ferritik kalite, 1.4003 (yaklaşık % 11krom içeren temel bir ferritik kalite) ve 1.4016'dır (yaklaşık %16,5 krom içerir, korozyona karşı 1.4003'ten daha fazla dirençlidir). Kaynak, 1.4016 kalitenin korozyon direncini ve tokluğunu önemli ölçüde bozar.

Modern stabilize ferritik kaliteler, örneğin 1.4509 ve 1.4521, niyobyum ve titanyum gibi önemli ölçüde geliştirilmiş kaynak ve biçimlendirme özelliklerine yol açan ilave alaşım elementleri içerir. 1.4521 kalite, klorür içeren ortamlarda çukurlaşma ve çatlak korozyon direncini artıran %2 molibden içerir (1.4401'e benzer çukur korozyon direncine sahiptir). 1.4621, 1.4509 ve 1.4521'e kıyasla geliştirilmiş cilalanabilirliğe sahip, yaklaşık% 20 krom içeren, yakın zamanda geliştirilmiş bir ferritik kalitedir.

İnşaat Sektöründe Paslanmaz Çeliğin Uygulamaları

Paslanmaz çelikler, yüz yıldan uzun bir süre önce icat edildiklerinden beri inşaatta kullanılmaktadır. Paslanmaz çelik ürünler çekici ve düşük bakım gereksinimleri ile korozyona dayanıklıdır ve iyi bir mukavemet, tokluk ve yorulma özelliklerine sahiptir. Paslanmaz çelikler, çeşitli mühendislik teknikleri kullanılarak üretilebilir ve kullanım ömrü sonunda tamamen geri dönüştürülebilir. Kıyı bölgelerindeki binalar ve yapılar, buz çözücü tuzlara maruz kalan ve kirli yerler gibi agresif ortamlarda bulunan uygulamalar için tercih edilen malzemelerdir.

Paslanmaz çeliğin yüksek sünekliği, daha fazla enerji kaybı mümkün olduğu için sismik yüklemeye karşı direncin gerekli olduğu durumlarda yararlı bir özelliktir; ancak sismik uygulamalar bu yazının kapsamı dışındadır.

Östenitik ve dupleks kaliteler için tipik uygulamalar şunları içerir:

▪ Su arıtma, kağıt hamuru ve kağıt, nükleer, biyokütle, kimya, ilaç ve yiyecek ve içecek endüstrileri için işleme tesisindeki kirişler, kolonlar, platformlar ve destekler
▪ Köprülerdeki birincil kirişler ve kolonlar, pimler, bariyerler, korkuluklar, kablo kılıfı ve genleşme derzleri
▪ Deniz duvarları, iskeleler ve diğer kıyı yapıları
▪ Beton yapılarda takviye çubuğu
▪ Giydirme cephe, çatı kaplama, kanopiler, tünel kaplama
▪ Giydirme cephe, duvar, tünel kaplama vb. İçin destek sistemleri
▪ Güvenlik bariyerleri, korkuluklar, şehir mobilyaları
▪ Ahşap, taş, tuğla duvar veya kayada sabitleme ve ankraj sistemleri
▪ Yüzme havuzu binalarındaki yapısal elemanlar ve bağlantı elemanları (yoğuşma suyunun oluşabileceği alanlarda gerilme korozyonu çatlaması riski nedeniyle yüzme havuzu atmosferlerindeki yapısal bileşenler için özel önlemler alınmalıdır.
▪ Güvenlik duvarları, kapılar ve direkler gibi patlamaya ve darbeye dayanıklı yapılar
▪ Açık deniz platformlarında yangına ve patlamaya dayanıklı duvarlar, kablo merdivenleri ve yürüme yolları

Ferritik kaliteler, binaların cephe kaplaması ve çatılarının yanı sıra güneş enerjili su ısıtıcıları ve içme suyu boruları için kullanılır. Ayrıca asansörler ve yürüyen merdivenler gibi iç mekan uygulamaları için de kullanılırlar. Taşımacılık sektöründe, borulu otobüs şasileri gibi yük taşıyıcı elemanlar için kullanılırlar. Ayrıca ıslak kayma aşınma direncinin önemli olduğu kömür demiryolu vagonlarında iyi bir kullanım geçmişine sahiptirler. Halihazırda inşaat endüstrisindeki yapısal elemanlar için yaygın olarak kullanılmamalarına rağmen, çekici metalik yüzeye sahip güçlü ve orta derecede dayanıklı yapısal elemanlar için daha fazla uygulama potansiyeline sahiptirler. Uzun bir hizmet ömrünün gerekli olduğu kompozit yapılar için veya çevresel koşulların orta derecede aşındırıcı olduğu durumlarda, ferritik zemin kaplaması, 25 yıldan daha uzun süre yeterli dayanıklılığı korumakta zorlanabilen galvanizli döşemeye göre daha ekonomik olarak uygun bir çözüm sağlayabilir. Kompozit zemin sistemlerine ek olarak, ferritik paslanmaz çeliğin galvanizli çeliğin yerine geçebileceği diğer potansiyel uygulamalar arasında kalıcı kalıp, çatı aşıkları ve kablo tavaları gibi hizmetlere destek yer alır. Yarı kapalı ısıtmasız ortamlarda (örneğin demiryolları, tribünler, bisiklet hangarları) ve kaplama destek sistemlerinde, rüzgar direklerinde ve duvar destekleri için ekonomik olarak da kullanılabilirler.