Ehituse, sildade, mererajatiste ja muude projektide jaoks terasmaterjalide valimisel kaalutakse kõige sagedamini Corten Steeli (ilmastikukindel teras), süsinikterast ja roostevaba terast. Nende peamised erinevused materjalikuludes, töötlemisraskustes ja kasutusiga määravad otseselt projekti eelarve, ehituse tõhususe ja pikaajalised{1}}tegevuskulud. Selles artiklis võrreldakse süstemaatiliselt neid kolme terasetüüpi, et aidata välisklientidel teha projekti vajaduste põhjal sobivamaid materjale.
1. Materjali maksumus: sulami koostisest tingitud märkimisväärne vahe
Terase materjalikulu määrab peamiselt selle sulami koostis ja tootmisprotsess. Corten Steeli, süsinikterase ja roostevaba terase vahel on selge hierarhiline lõhe:
1.1 Süsinikteras (nt A36, Q235)
Süsinikteras on kõige ökonoomsem valik, materjali maksumus on umbes 40-60 USD/㎡ (3 mm paksuste lehtede põhjal). Selle madal hind tuleneb selle lihtsast koostisest,{5}}peamiselt rauast ja süsinikust, peaaegu ilma täiendavate legeerivate elementideta. See muudab selle esimeseks valikuks kitsa eelarve ja madalate korrosioonikindlusnõuetega projektide jaoks, nagu ajutised konstruktsioonid ja siseruumides kasutatavad mittesöövitavad keskkonnad.
1.2 Corten Steel (nt A588, S355J2W, Q355NH)
Corten Steel on mõõduka hinnaga, materjali maksumus on umbes 60-90 USD/㎡ (3 mm paksused lehed), mis on 20-50% kõrgem kui tavalisel süsinikterasel. Kulude kasv tuleneb legeerivate elementide, nagu Cu, Cr, Ni ja P, lisamisest, mis on hädavajalikud isekaitsva roostekihi moodustamiseks. Kuigi esialgne maksumus on kõrgem kui süsinikterasest, võib Corten Steel säästa pikaajalisi-korrosioonivastaseid hoolduskulusid (nt värvimist), muutes selle pikas perspektiivis kuluefektiivseks.
1.3 Roostevaba teras (nt 304, 316)
Roostevaba terase materjalikulu on kõrgeim, ulatudes 150–300 USD/㎡ (3 mm paksused lehed) 2,5–5 korda Corten terasest ja 3–7 korda süsinikterasest. Kõrge hind tuleneb selle kõrgest legeerelementide sisaldusest: roostevaba teras 304 sisaldab vähemalt 18% Cr ja 8% Ni, samas kui roostevaba teras 316 lisab 2–3% Mo, et suurendada korrosioonikindlust. Need elemendid moodustavad pinnale tiheda kroomoksiidkile, mis tagab suurepärase korrosioonikindluse, kuid suurendab oluliselt tootmiskulusid.
2. Töötlemise raskusaste: sarnane süsinikterasele, kuid roostevaba teras on keerulisem
Töötlemisraskused on seotud materjali tugevuse, plastilisuse ja soojusjuhtivusega. Corten Steel on töödeldavuse poolest lähemal süsinikterasele, samas kui roostevaba teras nõuab professionaalsemat varustust ja tehnikat:
2.1 Süsinikteras
Süsinikterasel on madalaim töötlemisraskus ja suurepärane töödeldavus. Seda saab tavapäraste töötlemisseadmete abil kergesti lõigata, painutada, keevitada ja puurida. Näiteks laserlõikamist, kaarkeevitust ja CNC-painutamist saab sujuvalt teostada ilma spetsiaalsete protsesside reguleerimiseta. See muudab süsinikterase sobivaks masstootmiseks ja keerukate komponentide kujuga projektideks.
2.2 Corteni teras
Corten Steeli töödeldavus on sarnane süsinikterase omaga, keevitamises on vaid väikesed erinevused. Legeerelementide (nt Cu ja Cr) lisamise tõttu vajab Corten Steel keevitamise ajal sobivaid ilmastikukindlaid-keevitusmaterjale (nt ER50-GNiCuCr), et vältida sulamielementide kadu keevisõmbluses ja tagada keevisõmbluse korrosioonikindlus. Lisaks tuleb keevitamise ajal reguleerida soojussisendit (vool 120-180A, kihtidevaheline temperatuur alla 150 kraadi või sellega võrdne), et vältida rabedust kuumusest mõjutatud tsoonis. Üldiselt on selle töötlemisraskused veidi kõrgemad kui süsinikterasel, kuid palju madalamad kui roostevaba terase puhul ning tavalised terasetöötlemistöökojad suudavad nõudeid lihtsate reguleerimistega täita.
2.3 Roostevaba teras
Roostevaba terase töötlemisraskused on kõige kõrgemad, seda peamiselt selle suure tugevuse, halva soojusjuhtivuse ja kerge töökõvenemise tõttu. Lõikamise ajal tekitab see suurt kuumust, mis nõuab suure-võimsusega lõikeseadmeid ja spetsiaalseid lõiketööriistu, et vältida materjali deformeerumist. Roostevaba terase keevitamine on nõudlikum: keevisõmbluse oksüdeerumise vältimiseks tuleb kasutada inertgaasi kaitset (näiteks argoonkaarkeevitus) ning teradevahelise korrosiooni vältimiseks tuleb keevitusprotsessi rangelt kontrollida. Lisaks sellele on roostevaba teras painutamise ja stantsimise ajal altid töökõvenemisele, mis võib vajada vahepealset lõõmutamist, suurendades töötlemisetappe ja kulusid.
3. Kasutusiga: määratakse korrosioonikindluse ja hooldustaseme järgi
Terase kasutusiga erinevates keskkondades on väga erinev ja peamine mõjutegur on korrosioonikindlus. Corten Steel, süsinikteras ja roostevaba teras näitavad ilmseid erinevusi kasutusiga, eriti söövitavas keskkonnas:
3.1 Süsinikteras
Süsinikterasel on lühim kasutusiga välistingimustes või söövitavas keskkonnas. Ilma korrosioonivastase töötluseta (nagu värvimine) on selle kasutusiga maapiirkondades vaid 5-8 aastat ja tööstuslikes või rannikualade kõrge-soolasisaldusega-pihustuskeskkonnas lüheneb see isegi 2–3 aastani. Ka regulaarse värvimishoolduse korral saab selle kasutusiga pikeneda vaid 10-15 aastani ning vajalik on sagedane ülevärvimine (iga 2-3 aasta tagant), mis suurendab pikaajalisi hoolduskulusid ja töökoormust.
3.2 Corteni teras
Corten Steeli kasutusiga on märkimisväärselt pikem kui süsinikterasel, tänu selle isekaitsvale{0}}roostekihile. Maapiirkonnas või sisemaa pehmes keskkonnas võib selle kasutusiga ulatuda 30-50 aastani ilma täiendava korrosioonivastase-töötluseta; tööstuskeskkonnas võib see ulatuda 20-30 aastani; rannikuäärsetes kõrge -soola-pihustuskeskkonnas võib selle kasutusiga koos korrosioonivastaste lisameetmetega (nt silaaniga immutamine) ulatuda ka 15–25 aastani. Peamine eelis on see, et pärast stabiilse roostekihi moodustumist (6-12 kuud) pole peaaegu mingit täiendavat hooldust vaja, mis vähendab oluliselt pikaajalisi kasutuskulusid.
3.3 Roostevaba teras
Roostevaba terase kasutusiga on enamikus keskkondades pikim, eriti tugevalt söövitavate stsenaariumide korral. 304 roostevaba terase kasutusiga on sise- ja välistingimustes pehmetes tingimustes üle 50 aasta ning 316 roostevaba terast, millele on lisatud Mo, saab kasutada rannikuäärsetes kõrge-soolasisaldusega-keskkonnas, keemia- ja muus keskkonnas kauem kui 5 aastat. Siiski mõjutab selle kasutusiga keskkonnas, kus kloriidioonide kontsentratsioon on kõrge (nt merevees sukeldamine) ja nõutav on 316-liitrine või kõrgem -roostevaba teras. Tuleb märkida, et roostevaba terase pikk kasutusiga sõltub ka õigest töötlemisest (keevisõmbluse oksüdeerumise vältimine) ja regulaarsest puhastamisest (pinna mustuse ja kloriidiioonide eemaldamine).
