Metal birçok çekici tasarım olanağı sunar. Ancak metalleri güvenli ve ekonomik bir şekilde kullanmak için mimarlar, müteahhitler ve bina sahipleri hem yeteneklerini hem de sınırlamalarını anlamalıdır. Bir uygulamada iyi performans sağlayan bir metal, farklı koşullar altında hızla korozyona uğrayabilir. Mukavemet, ağırlık, istenen görünüm, korozyon direnci, beklenen servis ömrü, kurulum ve uzun süreli bakım ile ilgili maliyetler dikkate alınmalıdır.
Seçim Kriterleri: Paslanmaz Çelikler
Paslanmaz çelikler en az yüzde 12 krom içerir. Yüzeylerinde ince (görünmez), koruyucu, korozyona dayanıklı pasif bir film oluştururlar. Film, imalat veya cilalama sırasında hasar görürse veya çıkarılırsa kendi kendini onarır. Uygun bir paslanmaz çelik seçilirse, çevreleyen malzemelerde korozyon ürünü renk değişimi olmadan orijinal görünümünü koruyacaktır.
Mimari ve inşaatta en çok kullanılan paslanmaz çelikler Tip 430, 304 ve 316'dır. Tip 430 ve diğer 400 serisi paslanmaz çelikler manyetiktir. 304 ve 316 tipleri ve diğer 300 serisi paslanmaz çelikler manyetik değildir ve soğuk işlerle güçlendirilebilir. Çoğu mimari uygulamada, tavlanmış veya "ölü yumuşak" durumda paslanmaz çelik kullanılır. Daha yüksek yüklere veya darbelere maruz kalan yapısal ve levha uygulamalarında soğuk işleme, ağırlığı azaltmak ve mukavemeti arttırmak için ekonomik bir araç olabilir.
Önerilen Makale: Çelik boru malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
çelik konstrüksiyon boruları fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Tip 430, düşük korozyon potansiyeline sahip iç mekan, kırsal veya kentsel yerlerde kullanılır. Tip 304, iç mekan, kırsal, orta derecede kirli kentsel uygulamalarda ve düşük nem ve sıcaklıklara sahip kıyı uygulamalarında kullanılır. Tip 316, deniz, kıyı veya buz çözücü tuz maruziyetlerinde ve endüstriyel ve agresif kentsel yerlerde kullanılır. Bazı çok agresif bölgelerde, korozyona daha dayanıklı paslanmaz çelik gerekebilir.
Uygun bir paslanmaz çelik kullanılırsa, koruyucu bir kaplama uygulamak için hiçbir neden yoktur. Çeşitli mekanik ve renkli yüzeyler mevcuttur. Paslanmaz çelik sac, şerit, plaka, çubuk, boru, boru, döküm ve ekstrüzyon olarak mevcuttur.
Paslanmaz çelik bazen gage numarası ile yanlışlıkla sipariş edilir. Paslanmaz çelik mastar sayılarının standart bir tanımı yoktur ve belirteçler her zaman istenen kalınlığı belirtmelidir.
Seçim Kriterleri: Ayrışma Çelikleri
Yüksek mukavemetli, düşük alaşımlı ayrışma çelikleri, yüzde ikiye kadar bakır, krom, nikel ve fosfor ilavesiyle karbon çelikleridir. Dış uygulamalarda kullanılırlar ve yapısal karbon çeliklerine benzer mekanik özelliklere sahiptirler. Islak ve kuru çevrimleri olan iklimlerde koruyucu, yoğun, yapışkan, stabil, korozyona dayanıklı oksit (pas) tabakası oluştururlar. Aşındırıcı maddeler yine de oksit filmden geçebilir, ancak tabaka kalınlaştıkça korozyon oranları azalır.
Bu tek tip koruyucu tabaka iç mekanlarda veya kurak veya sürekli ıslak ortamlarda oluşmaz. Bu katmanın oluşmasına izin verilir ve rahatsız edilmezse, ayrışma çelikleri karbon çeliklerine göre önemli ölçüde daha iyi korozyon direnci sağlar.
Filmin mekanik veya kimyasal bozulmasının muhtemel olduğu yerlerde ayrışma çelikleri kullanılmamalıdır. Mekanik hasar, rüzgar kaynaklı aşındırıcı parçacıklar, sürtünme veya çizilmeden kaynaklanabilir. Klorürler ve endüstriyel kirleticiler filmi bozar. Kıyı, deniz veya buz çözücü tuzlar veya endüstriyel ortamlar için ayrışma çelikleri önerilmez.
Ayrışma çeliği ile temas eden su diğer malzemeleri lekeleyebilir. Tasarımlar suyu diğer malzemelerden boşaltmalı ve yüzeyin kurumasına izin vermelidir. Cesaretle atmosfere açık olmayan elemanlar boyanmalıdır.
Seçim Kriterleri: Karbon Çeliği
Karbon çelikleri, yüzde iki veya daha az karbon içeren en az yüzde 95 demirdir ve karbon içeriklerine göre sınıflarına göre sınıflandırılır. Karbon içeriği ile mukavemet ve sertlik artar, ancak süneklik azalır. Mimaride tipik olarak kullanılan kaliteler çok yumuşak (yüzde 0.05 ila yüzde 0.15 karbon), yumuşak (yüzde 0.15 ila yüzde 0.25 karbon) ve orta (yüzde 0.25 ila yüzde 0.35 karbon) karbon çeliğidir.
Karbon çelikleri, yapısal şekiller, boru, boru, sac ve şerit gibi mimari için gerekli ürün formlarında mevcuttur. Çıplak karbon çelikleri havada paslanacağı için normalde metal kaplamalar, porselen emaye veya boya ile korunurlar. Yaygın metal kaplama işlemleri arasında aluminize (alüminyum), krom, bakır, pirinç, galvanizli (çinko), Galvalume® (alüminyum-çinko), terne (kurşun kalay veya kalay) ve kalay bulunur. Çinko alaşımları bölümünde tartışılan önlemler çinko kaplamaların ömrünü de etkiler.
Korozyon oranı ortama ve koruyucu kaplama bütünlüğüne veya katodik koruma sisteminin (örneğin çinko) etkinliğine bağlıdır. Düzenli olarak neme (yağmur, sis, yüksek nem seviyeleri), endüstriyel kirliliğe, sülfür oksitlere ve klorürlere maruz kalmak korozyon oranlarını önemli ölçüde artırabilir. Koruma korunmazsa, pas çevresindeki malzemelerin rengini bozabilir ve pas koruyucu yüzey tabakasının daha fazla zarar görmesine neden olabilir. Yüzey pası birikmesi giderilmelidir, aksi takdirde nemi korur, aşındırıcı kimyasalları konsantre eder ve korozyonu hızlandırır.
Seçim Kriterleri: Bakır ve Bakır Alaşımları
Bakır alaşımlarının doğal rengi alaşım içeriğine göre değişir ve kırmızı, altın ve gümüş tonlarını içerir. Bakır ve alaşımları, metalin rengini yavaş yavaş değiştiren ince bir yapışkan oksit tabakası veya patine oluşturur. Renk alaşıma göre değişir ve homojen olmayabilir. Nem varsa, bakır gözenekli malzemeleri lekeleyebilir. Detaylandırma, bu yüzeylere suyun akmasını önlemelidir. Çok çeşitli ürün formları mevcuttur. Karmaşık dökümler mümkündür.
Çatı kaplamada kullanılan elektrolitik sert zift (yüzde 99,9 saf) bakır, klorürlere ve sevgili okside olmayan asitlere karşı iyi korozyon direnci sağlar. Alkaliler (betondan sızabilir), amonyak ve kükürt bileşikleri korozyona neden olur. Ateşe dayanıklı işlem görmüş ahşap, bakır korozyona uğrayan kimyasallarla işlemden geçirilebilir.
Pirinç, atmosferik korozyona, alkalilere ve organik asitlere karşı iyi dirence sahiptir. Bazı içme sularında ve deniz suyunda, yüzde 20 veya daha fazla çinko içeren pirinçler aşındırıcı saldırılara maruz kalabilir. Nemli amonyak, cıva ve nemli klor gazı stres korozyon çatlamasına neden olabilir. Mimaride kullanılan pirinçler ticari bronz, kırmızı pirinç, kartuş pirinç, sarı pirinç metali içerir.
Nikel gümüşleri, altın-gümüş parlaklığına sahip bakır-nikel-çinko alaşımlarıdır. Özellikle Art Deco mimarisinin şık olduğu 1900'lerin başında popülerdi. Bu alaşım ailesi için kullanılan diğer isimler Alman gümüşü, beyaz bakır, beyaz bronz, Paris metali ve süt bronzudur.
Seçim Kriterleri: MONEL®
MONEL®, gümüş-beyaz renkli nikel-bakır alaşımlarının korozyona karşı oldukça dayanıklı bir ailesinin ticari adıdır. Alaşım 400, mimaride kullanılan alaşımın genel adıdır. 1909'dan 1950'lerin ortalarına kadar çok popülerdi ve bazen restorasyon çalışmalarında paslanmaz çelikle karıştırılıyor. Çatılarda kullanılmaya devam eder. Dış uygulamalarda, açık gri-yeşilden orta kahverengiye kadar bir patina geliştirecektir. Nispeten şiddetli klorür seviyeleri, alkaliler (betondan sızabilir) veya endüstriyel kirlilik dahil olmak üzere atmosferik korozyona karşı mükemmel direnç sağlar.
Seçim Kriterleri: Alüminyum Alaşımları
Alüminyum alaşımları hafif, gümüş rengindedir ve çeşitli ortamlarda korozyon direnci sağlar. Mimari uygulamalarda kullanılan bazı alaşımlar 3003, 3105, 5005, 6061 ve 6063'tür. 3000 ve 5000 serisi alaşımlar ısıl işlemle ("H" temperleyiciler) güçlendirilebilir. 6000 serisi alaşımlar soğuk işlerle ("T" temperleyiciler) güçlendirilebilir.
Alüminyum, temiz metal havaya maruz kaldığında yüksek düzeyde korozyon direncine sahip koruyucu bir oksit filmi oluşturur. Eloksal kaplama daha fazla korozyon koruması sağlayarak filmi güçlendirir ve kalınlaştırır. Eloksal veya reçineli organik kaplı alüminyum normalde dış uygulamalar için belirtilmiştir. Seramik kaplamalar da uygulanabilir. Alüminyum sac, şerit, çubuk, levha, boru, boru, dövme, döküm ve ekstrüzyonlarda mevcuttur.
Alüminyum aşındığında, yüzey beyaz veya gri bir filmle pürüzlü ve kireçli hale gelir. Film rengi korozyonu daha az görünür kılar, ancak bitişik yüzeylerde biraz lekelenme olabilir. Atmosferik sülfatlar ve kıyı ve buz çözücü tuzlar korozyona neden olabilir. Alüminyum beton, duvar, sıva veya toprakla temas edecekse ağır bir koruyucu kaplamaya ihtiyaç vardır.
Alüminyum ile temas eden ahşap bir astar ve boya ile kapatılmalıdır. Ancak, ahşap iyi baharatlanmadıkça meşe, kestane veya batı sedirine tespit edilmekten kaçınılmalıdır. Nemli koşullar altında, yalıtım ürünleri, bir dolgu macunu kullanılmadığı sürece alüminyum için aşındırıcı yan ürünler salabilir.
Seçim Kriterleri: Çinko
Çatı ve duvar panellerinin tasarımı sırasında çinkonun oda sıcaklığında düşük sünme mukavemeti ve yüksek termal genleşme katsayısı dikkate alınmalıdır. En az yüzde 0.05 titanyum ve yüzde 0.10 bakır içeren çinko alaşımları, saf çinkoya göre daha gri bir patine karşı sünme direnci ve mekanik mukavemet ve havaya sahiptir. Bu alaşımlar üzerinde daha koyu gri bir patine üretmek için bir fosfat ön işlemi kullanılabilir.
Çinko klorür korozyonuna dayanıklıdır, ancak sülfür dioksit içeren endüstriyel ortamlar korozyonu hızlandırabilir. Çinko ile temasta kullanılabilen tek yaygın ağaç çam, kavak ve ladindir. Çinko başka bir metalle temas ederse ve nem mevcutsa, metaller birbirinden elektriksel olarak yalıtılmalıdır, çünkü çinko diğer tüm mimari ve mühendislik metallerine tercih edilir. Bu etki o kadar güçlüdür ki çinko diğer metalleri korumak için düzenli olarak kurban anot olarak kullanılır.
Çinko ve çinko kaplamalar yoğuşma ve durgun sulardan korunmalıdır. Yoğuşmayı önlemek için çinko panellerin arkasında serbest hava akışı olmalıdır. Isı yalıtımı kullanılırsa, çinko ile çatı kaplaması arasındaki boşluk havalandırılmalıdır. Çinko, çimento, harç veya diğer nem tutucu malzemelerle doğrudan temas ettirilmemelidir.
Hizmet Ömrünü Uzatma
Dış ortamlarda kullanılan tüm malzemeler gibi metaller de kir ve döküntü biriktirebilir. Bu tortular aşındırıcı olabilir. Metallerin korozyon direnci, aşındırıcı kalıntıların yüzeyden düzenli olarak uzaklaştırılmasıyla iyileştirilir. Bol yağışlı ortamlarda, özellikle yüzey kalitesi pürüzsüzse, doğal yağmur temizliğini teşvik eden tasarımlar aşındırıcı birikintilerin giderilmesinde etkili olabilir. Bina dış cephelerinde genellikle yağmurla kolayca yıkanmayan elemanlar bulunur. Kalıntıları temizlemek için düzenli temizlik, metallerin korozyon direncini artırabilir, hizmet ömrünü uzatabilir ve çekici tutabilir.
Mekanik ve Fiziksel Özellikler
ASTM spesifikasyonları daima istenen kaliteyi veya alaşımı ve mekanik özelliklerini belirtmek için kullanılmalıdır. Fiziksel özellikler hakkında ek bilgi metal tedarikçileri, endüstri birlikleri ve ASM Uluslararası Metal El Kitabı serisi gibi metal referans kitaplarından edinilebilir.
Metal Kalınlığını Belirleme
Metal mukavemeti, mukavemet / ağırlık oranları, korozyon direnci ve aşınma direnci, bir proje için uygun kalınlığı veya ağırlığı belirler. Aynı kalınlığın iki farklı metal (örn., Paslanmaz çeliğe karşı çelik) için uygun olduğu varsayılarak, maliyetin üzerinde veya altında maliyetli olabilir.
Yangın Dayanım
Yangına direnç ve termal radyasyon hasarı önemli bir güvenlik unsuru olabilir. Mimari için kullanılan metaller, yüksek sıcaklıklara kısa süre maruz kaldıktan sonra bile yüksek sıcaklıklarda mukavemet tutulmasında önemli farklılıklar gösterir. Bakır ve alüminyum oldukça düşük sıcaklıklarda mukavemet azalmaları yaşamaya başlar. Alüminyum alaşımları 100 °C'nin (212 °F) üzerindeki sıcaklıklarda mukavemette bir azalma göstermeye başlar. 204 °C’de (400 °F), bakırın gerilme mukavemeti yaklaşık yüzde 25 azaldı ve 6061-T6 alüminyum yaklaşık yüzde 60 azaldı.
Sürekli yükleme altında, karbon çeliği genellikle maksimum 370 °C (700 °C) sıcaklığı ile sınırlıdır. Çelik 500 °C'ye (930 °F) ulaştığında, çekme dayanımının yaklaşık yüzde 30'unu kaybetmiştir. Korunmayan ayrışma çeliği, çekme mukavemetinin yaklaşık yarısını 538 °C (1000 °F) üzerinde kaybeder. Hem karbon hem de ayrışma çeliği, yangınlar sırasında sıcaklık artışını sınırlamak için normalde yalıtım malzemelerine konur. 316, 304 ve 430 paslanmaz çelik türleri 870 °C'ye (1600 °F) kadar kısa pozlama sürelerine dayanabilir.
Beş endüstri birliği ve metal üreticisi yapısal malzemelerin yangına ve radyasyon dayanım testine sponsor oldu: galvanizli karbon çeliği, fiberglasla güçlendirilmiş plastik (FRP), alüminyum ve Tip 316 paslanmaz çelik. elektrik kablolarının ağırlığını simüle etmek için eşit olarak yüklenmiş merdivenler. FRP ve alüminyum merdivenler her iki testte de başarısız oldu.
Yangına dayanıklılık için beş dakikalık testte, metaller 1000 °C ila 1050 °C (1832 °F ila 1922 °F) arasında doğrudan alevlere maruz bırakıldı. Galvanizli yumuşak çelik, beşinci maruziyet gereksinimini geçti ve 642 °C'ye (1188 °F) ulaştı. Tip 316 merdiven beş dakikalık testi geçti. Test süresi 45 dakikaya uzatıldı ve 705 °C'ye (1300 °F) ulaştı. Galvanizli çeliğin beş dakika sonra sapması 166,5 mm (6,6 inç) idi. Paslanmaz çeliğin 45 dakika sonra sapması 80.5 mm (3.2 inç) idi.
Radyasyon testi ısıtmayı doğrudan alevden ziyade radyasyonla simüle eder. Test, merdiven sıcaklığı dengelenene veya yapısal bir arıza oluşana kadar sürdürüldü. Galvanizli çelik merdiven, iki saat içinde 552 °C (1026 °F) sabit bir sıcaklığa ulaştı. Paslanmaz çelik, 556 °C'de (1033 °F) üç saat içinde sıcaklık stabilitesine ulaştı. Paslanmaz çeliğin üç saat sonra sapması, iki saat sonra galvanizli çelik merdivenin üçte biri kadardı.
Sonuç
Bir metal belirtirken, istenen ürün formu için spesifik kaliteyi veya alaşımı ve uygun ASTM standartlarını tanımlamak önemlidir. Metal bir aile içinde özellikler ve korozyon direnci önemli ölçüde değişebilir. Sadece paslanmaz çelik, alüminyum veya bakırın belirlenmesi yeterli değildir. Metal ailesi içinde yanlış kalite veya alaşım sağlanabilir ve uygulama gereksinimlerini karşılamayabilir.
Metal performansı çevreye göre önemli ölçüde değişebilir. Estetik, bina kaplaması veya yapısal gerekliliklere zarar verebilecek metal korozyonunu önlemek için ortamlar dikkatle gözden geçirilmelidir. Metal, kaplama, kalınlık veya ağırlıkların uygulama için uygun olup olmadığını belirlemek için üretici veya endüstri birliğine danışılmalıdır.
