Кіріспе
Ауа райының әсерінен тотқа ұқсайтын жабын қалыптастыруға арналған болат қорытпалар тобы. Ауа райының әсеріне бірнеше жыл бойы ұшырағанда бояу қажеттілігін жою және тұрақты тотқа ұқсайтын сыртқы түрін қалыптастыру үшін жасалған болат қорытпалар тобы. U. S. Steel (USS) COR TEN деген атаумен тіркелген тауар белгісінің иесі. COR TEN атауы осы типтегі болаттың ерекше екі қасиетін көрсетеді: коррозияға төзімділік және созылу беріктігі. USS 2003 жылы International Steel Group (қазіргі ArcelorMittal) компаниясына жеке пластина бизнесін сатса да, ол әлі де COR TEN тауарлық белгісімен материалды жолақ және парақ түрінде сатады. Алғашқы COR TEN ASTM International стандарттары тобынан A242 (COR TEN A) стандарттық белгісін алды. ASTM-нің жаңа санаттары – жұқа парақтар үшін A588 (COR TEN B) және A606. Барлық қорытпалар кеңінен өндіріледі және қолданылады. Ауа райынан қорғалатын болаттың беткі тотығуы алты айға созылады, бірақ беттік өңдеулер ауа райынан қорғалатын болаттың тотығуын бір сағатқа дейін үдетуі мүмкін.
Weathering steel, often referred to by the genericised trademark COR TEN steel and sometimes written without the hyphen as corten steel, is a group of steel alloys which were developed to eliminate the need for painting, and form a stable rust like appearance after several years' exposure to weather. U. S. Steel (USS) holds the registered trademark on the name COR TEN. The name COR TEN refers to the two distinguishing properties of this type of steel: corrosion resistance and tensile strength. Although USS sold its discrete plate business to International Steel Group (now ArcelorMittal) in 2003, it still sells COR TEN branded material in strip mill plate and sheet forms. The original COR TEN received the standard designation A242 (COR TEN A) from the ASTM International standards group. Newer ASTM grades are A588 (COR TEN B) and A606 for thin sheet. All alloys are in common production and use. The surface oxidation of weathering steel takes six months, but surface treatments can accelerate the oxidation of weathering steel to as little as one hour.
Тарих
Ауа райынан қорғалатын болаттардың тарихы 1910 жылдарда АҚШ-та басталды, онда әртүрлі мөлшерде мыс қосылған болаттар сыртқы ортаға ұшыратылды; зерттеулер 1920 жылдарға дейін жалғасты, ал шамамен 1926 жылы фосфордың мөлшері де коррозияға төзімділікті арттыратыны анықталды. 1933 жылы «United States Steel Corporation» компаниясы өз зерттеулерінің нәтижелерін коммерцияландыруға шешім қабылдады және ерекше механикалық төзімділігі бар болатқа патент алды, негізінен теміржолдың ашық вагондарында, көмір, металл кендері, басқа минералды өнімдер және астық сияқты ауыр көлемді жүктерді тасымалдау үшін. Бұл материалдың қазір кеңінен танымал болған бақыланатын коррозиясы көп ұзамай ашылды, бұл «USS» компаниясын «Cor Ten» тауарлық белгісін тіркеуге итермеледі. Өзінің беріктігіне байланысты бұл болат әлі күнге дейін ірі көлемде тасымалдауға, интермодальды контейнерлерге және ірі көлемде сақтауға кеңінен қолданылады. «Pullman Standard» компаниясы 1936 жылдан бастап Оңтүстік Тынық мұхиты үшін «Cor Ten» болатынан теміржол жолаушылар вагондарын, ал 1949 жылы «Rock Island Line» үшін қалалық бағыттардағы вагондарды да жасады. [[Файл:Moorestown Interchange, New Jersey Turnpike 2015. jpg|thumb|Мурстаун торабы, 2015 жыл]] Айова, Огайо және Мичиган сияқты басқа штаттар да осыдан кейін осы технологияны қолдана бастады. 1967 жылы Ұлыбританияда Йорк университетінің жаяу көпірі салынды. Содан бері көпiрлерде ауа райына төзімді болаттарды қолдану практикасы көптеген елдерге тарады.
Қасиеттері
Ауа райының әсерінен зақымдануға төзімділік – бұл болаттардың химиялық құрамына қатысты, оларға басқа болаттарға қарағанда атмосфералық коррозияға төзімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Себебі болат ауа райының әсерінен бетінде қорғаныш қабатын қалыптастырады. Қорғаныш қабатының коррозияны тежейтін әсері, оның құрамындағы қорытпа элементтерінің ерекше таралуы мен концентрациясымен байланысты. Патинаның қалыптасуы әдеттегі тотығудан қалай ерекшеленетіні әлі толық анықталған жоқ, бірақ ылғалданған беттің кебуі қажеттігі және мыстың ең маңызды қорытпа элементі екені белгілі болды. + Ауа райына төзімді болаттың химиялық құрамы (темірден басқа) салмағы бойынша (%) Маркасы C Si Mn P S Cr Cu V Ni ASTM A242 0.12 0.25–0.75 0.20–0.50 0.01–0.20 0.030 0.50–1.25 0.25–0.55 0.65 ASTM A588 0.16 0.30–0.50 0.80–1.25 0.030 0.030 0.40–0.65 0.25–0.40 0.02–0.10 0.40 Ауа райына төзімді болаттардың механикалық қасиеттері қолданылған қорытпаға және материалдың қалыңдығына байланысты.
The mechanical properties of weathering steels depend on which alloy and how thick the material is.
ASTM A242
Түпнұсқа A242 қорытпасы жеңіл және орта салмақты иілген пішіндер мен қалыңдыққа дейінгі табақтар үшін белгілі бір беріктікке және ең жоғарғы созылу беріктігіне ие. Орташа салмақты иілген пішіндер мен қалыңдықтан басталатын табақтар үшін беріктігі және соңғы беріктігі басқа. Ең қалың иілген бөлімдер мен табақтар – қалыңдықтан бастап беріктігі және соңғы беріктігіне ие. ASTM A242 1- және 2-типте қолжетімді. Екеуі де қалыңдығына байланысты әртүрлі қолданысқа ие. 1-тип көбінесе тұрғын үйлердің құрылымдық элементтерінде, құрылыс индустриясында және жүк вагондарында қолданылады. 2-типті болат, сонымен қатар "Corten B" деп те аталады, негізінен қалалық жабдықтарда, жолаушылар кемелерінде немесе крандарда қолданылады.
ASTM A588
А588 болаттың беріктігі кемінде және барлық иілген пішіндері мен қалыңдығы дейін бар пластиналар үшін созылу беріктігі кемінде болады. Қалыңдығы бар пластиналардың беріктігі кемінде және созылу беріктігі кемінде , ал қалыңдығы бар пластиналардың беріктігі кемінде және созылу беріктігі кемінде болады.
Кемшіліктер
Құрылыста ауа райына төзімді болатты пайдалану бірнеше қиындықтар тудырады. Дәнекерлеу тігістерінің қалған материалдармен бірдей жылдамдықпен тозуын қамтамасыз ету үшін арнайы дәнекерлеу техникасы немесе материал қажет болуы мүмкін. Ауа райына төзімді болаттың өзі тотықпайды: егер су болат бетінде жиналуға рұқсат берілсе, коррозия жылдамдығы артады, сондықтан суды кетіруді қамтамасыз ету қажет. Ауа райына төзімді болат ылғалды субтропиктік климатқа сезімтал, сондықтан мұндай жағдайда қорғаныш патинасы тұрақтанбай, керісінше, тотығуын жалғастыруы мүмкін. Мысалы, 1972 жылы Атлантада салынған бұрынғы «Омни» стадионы тотығуын тоқтатуға ешқандай мүмкіндік болмады, нәтижесінде құрылымда үлкен тесіктер пайда болды. Бұл ғимаратты салудан кейін 25 жыл өткен соң бұзу туралы шешім қабылдауға себеп болды. Теңіз тұзына толы ортада да осындай жағдай тууы мүмкін. 1975 жылы салынған Гавайидегі «Алоха» стадионы осыған мысал. Ауа райына төзімді болаттың қалыпты тозуы жақын жердегі беттерде тотық дақтарының пайда болуына әкелуі мүмкін. Суреттің оң жағында U.S. Steel Tower көрсетілген.
Кейбір ауа райына төзімді болаттардың қажетті патинаны қалыптастыру жылдамдығы атмосфералық ластағыштардың болуына байланысты, олар коррозияны катализдейді. Бұл процесс көбінесе ірі қалалық орталықтарда сәтті жүзеге асса, ауылдық жерлерде ауа райының өзгеруі әлдеқайда баяу болады. Нью-Йорк штатының солтүстігіндегі шағын қала Итакадағы Корнелл университетінің негізгі кампусындағы әлеуметтік ғылымдар ғимараты Урис Холл, «Бейтлехем» болат компаниясының Mayari R ауа райына төзімді болаттан жасалған каркасында күтілген беткі жабынға болжалданған уақыт ішінде қол жеткізе алмады. Жаңбыр суының ағып кетуімен бірте-бірте тотыққан болат көптеген үлкен терезелерді ластады және күтімге кететін шығындарды арттырды. Қорғаныш қабатының қалыптаспауы коррозияға әкелді, нәтижесінде ғимарат ашылғаннан кейін екі жылдан аз уақыт өткен соң 1974 жылы төтенше құрылымдық нығайту және мырышпен қаптау қажет болды. Пенсильвания штатының Питтсбург қаласындағы U.S. Steel Tower компаниясы COR-TEN болатын материалды көрсету үшін салынды. Материалдың бастапқы тозуы қоршаған қалалық жаяу жолдар мен жақын жердегі ғимараттардың түсінің өзгеруіне, «қан кетуі» немесе «ағынды» деп аталатын құбылысқа әкелді. Корпорация ауа райы толыққаннан кейін іздерді тазалау үшін тазалау жұмыстарын ұйымдастырды. Жақын жердегі кейбір жаяу жолдар тазаланбады және тотық түсін сақтап қалды. Бұл мәселе ауа райына төзімді болаттың жаңа формулаларында азайтылды. Егер конструкция судың болаттан бетонға ағып кетпеуі үшін жасалса, дақтардың пайда болуын болдырмауға болады.