Prilikom odabira čeličnih materijala za konstrukciju, mostove, pomorske objekte i druge projekte, Corten Steel (čelik otporan na atmosferilije), ugljični čelik i nehrđajući čelik su najčešće razmatrane opcije. Njihove osnovne razlike u cijeni materijala, težini obrade i životnom vijeku izravno određuju proračun projekta, učinkovitost izgradnje i dugoročne-operacijske troškove. Ovaj članak sustavno uspoređuje ove tri vrste čelika kako bi pomogao stranim kupcima da naprave prikladniji odabir materijala na temelju potreba projekta.
1. Trošak materijala: značajna razlika uzrokovana sastavom legure
Trošak materijala za čelik uglavnom je određen sastavom njegove legure i proizvodnim procesom. Postoji jasan hijerarhijski jaz između Corten čelika, ugljičnog čelika i nehrđajućeg čelika:
1.1 Ugljični čelik (npr. A36, Q235)
Ugljični čelik je najekonomičnija opcija, s troškom materijala od približno 40-60 USD/㎡ (na temelju limova debljine 3 mm). Svoju nisku cijenu zahvaljuje jednostavnom sastavu-uglavnom željeza i ugljika, gotovo bez ikakvih dodatnih legirajućih elemenata. To ga čini prvim izborom za projekte s ograničenim proračunom i niskim zahtjevima otpornosti na koroziju, kao što su privremene strukture i unutarnja nekorozivna okruženja.
1.2 Corten Steel (npr. A588, S355J2W, Q355NH)
Corten Steel ima umjerenu cijenu, s cijenom materijala od oko 60-90 USD/㎡ (3 mm debeli listovi), što je 20-50% više od cijene običnog ugljičnog čelika. Povećanje troškova dolazi od dodavanja legirajućih elemenata u tragovima kao što su Cu, Cr, Ni i P, koji su neophodni za stvaranje samo-zaštitnog sloja od hrđe. Iako je početni trošak viši od ugljičnog čelika, Corten Steel može uštedjeti dugoročne-troškove održavanja protiv korozije (kao što je bojanje), što ga dugoročno čini isplativim.
1.3 Nehrđajući čelik (npr. 304, 316)
Nehrđajući čelik ima najveću cijenu materijala, u rasponu od 150-300 USD/㎡ (ploče debljine 3 mm) - 2,5-5 puta više od Corten čelika i 3-7 puta više od ugljičnog čelika. Visoka cijena pripisuje se visokom sadržaju legirajućih elemenata: nehrđajući čelik 304 sadrži najmanje 18% Cr i 8% Ni, dok nehrđajući čelik 316 dodaje 2-3% Mo za povećanje otpornosti na koroziju. Ovi elementi stvaraju gusti film krom oksida na površini, pružajući izvrsnu otpornost na koroziju, ali značajno povećavajući troškove proizvodnje.
2. Poteškoće obrade: Slično ugljičnom čeliku, dok je nehrđajući čelik izazovniji
Teškoća obrade povezana je s čvrstoćom materijala, duktilnošću i toplinskom vodljivošću. Corten Steel je bliži ugljičnom čeliku u obradivosti, dok nehrđajući čelik zahtijeva više profesionalne opreme i tehnika:
2.1 Ugljični čelik
Ugljični čelik ima najmanju težinu obrade i izvrsnu obradivost. Može se lako rezati, savijati, variti i bušiti pomoću konvencionalne opreme za obradu. Na primjer, lasersko rezanje, elektrolučno zavarivanje i CNC savijanje mogu se glatko izvesti bez posebnih prilagodbi procesa. To čini ugljični čelik prikladnim za masovnu proizvodnju i projekte sa složenim oblicima komponenti.
2.2 Corten čelik
Mogućnosti obrade Corten čelika slične su ugljičnim čelicima, samo s malim razlikama u zavarivanju. Zbog dodavanja legiranih elemenata kao što su Cu i Cr, Corten Steel zahtijeva odgovarajuće-materijale za zavarivanje otporne na vremenske uvjete (npr. ER50-GNiCuCr) tijekom zavarivanja kako bi se izbjegao gubitak elemenata legure u zavaru i osigurala otpornost zavara na koroziju. Osim toga, potrebno je kontrolirati unos topline tijekom zavarivanja (struja 120-180A, temperatura međusloja manja ili jednaka 150 stupnjeva) kako bi se spriječila krtost u zoni utjecaja topline. Sveukupno, njegove poteškoće u obradi nešto su veće od ugljičnog čelika, ali mnogo niže od nehrđajućeg čelika, a obične radionice za obradu čelika mogu ispuniti zahtjeve jednostavnim prilagodbama.
2.3 Nehrđajući čelik
Nehrđajući čelik ima najveće poteškoće u obradi, uglavnom zbog svoje visoke čvrstoće, slabe toplinske vodljivosti i lakog otvrdnjavanja. Tijekom rezanja stvara veliku toplinu, što zahtijeva-opremu za rezanje velike snage i posebne alate za rezanje kako bi se izbjegla deformacija materijala. Zavarivanje nehrđajućeg čelika je zahtjevnije: potrebna je zaštita od inertnog plina (kao što je zavarivanje argonom) kako bi se spriječila oksidacija zavara, a postupak zavarivanja mora biti strogo kontroliran kako bi se izbjegla interkristalna korozija. Osim toga, nehrđajući čelik je sklon otvrdnjavanju tijekom savijanja i utiskivanja, što može zahtijevati postupak srednjeg žarenja, povećavajući korake obrade i troškove.
3. Vijek trajanja: Određeno otpornošću na koroziju i razinom održavanja
Životni vijek čelika u različitim okruženjima uvelike varira, a glavni čimbenik koji utječe je otpornost na koroziju. Corten čelik, ugljični čelik i nehrđajući čelik pokazuju očite razlike u vijeku trajanja, posebno u korozivnim okruženjima:
3.1 Ugljični čelik
Ugljični čelik ima najkraći vijek trajanja u vanjskim ili korozivnim okruženjima. Bez -tretmana protiv korozije (kao što je bojanje), njegov radni vijek u ruralnim uvjetima je samo 5-8 godina, a u industrijskim ili obalnim sredinama s-soli-prskanjem čak se smanjuje na 2-3 godine. Čak i uz redovito održavanje lakiranja, vijek trajanja mu se može produžiti samo na 10-15 godina, a potrebno je često ponovno lakiranje (svake 2-3 godine), što dugoročno povećava troškove održavanja i opterećenje.
3.2 Corten čelik
Vijek trajanja proizvoda Corten Steel značajno je duži od vijeka trajanja ugljičnog čelika, zahvaljujući njegovom samo-zaštitnom sloju od hrđe. U ruralnim ili kopnenim blagim atmosferama, njegov radni vijek može doseći 30-50 godina bez dodatnog-tretmana protiv korozije; u industrijskim atmosferama može doseći 20-30 godina; u obalnim sredinama s--prskanjem soli, uz pomoćne mjere protiv korozije (kao što je impregnacija silanom), njegov radni vijek može doseći i 15-25 godina. Ključna prednost je da nakon stvaranja stabilnog sloja hrđe (6-12 mjeseci) nije potrebno gotovo nikakvo dodatno održavanje, što uvelike smanjuje dugoročne troškove rada.
3.3 Nehrđajući čelik
Nehrđajući čelik ima najduži radni vijek u većini okruženja, posebno u scenarijima s visokom korozivnošću. 304 nehrđajući čelik ima radni vijek od više od 50 godina u zatvorenim i vanjskim blagim okruženjima, a nehrđajući čelik 316, s dodatkom Mo, može se koristiti u obalnim okruženjima s visokim -soli-, kemijskim i drugim teškim okruženjima više od 50 godina. Međutim, na njegov vijek trajanja će utjecati okruženja s visokim koncentracijama kloridnih iona (kao što je uranjanje u morsku vodu), a potreban je nehrđajući čelik 316L ili viši-. Treba napomenuti da se dug radni vijek nehrđajućeg čelika također oslanja na pravilnu obradu (izbjegavanje oksidacije zavara) i redovito čišćenje (uklanjanje površinske prljavštine i kloridnih iona).
