فولاد کورتن (فولاد هوازدگی) به دلیل عملکرد محافظتی عالی خود به طور گسترده در ساخت و ساز، پل ها، حمل و نقل و سایر زمینه ها استفاده می شود. با این حال، استانداردهای بینالمللی مختلف، گریدهای مختلفی از فولاد کورتن را فرموله کردهاند که در میان آنها ASTM A588 (استاندارد آمریکایی)، EN 10025-5 S355J2W (استاندارد اروپایی) و GB/T 4171 Q355NH (استاندارد چینی) رایجترین آنها هستند. تفاوت در خواص مکانیکی (مقاومت تسلیم، چقرمگی ضربه) و مقاومت در برابر خوردگی در بین این گریدها به طور مستقیم بر انتخاب پروژه، عمر سرویس و کنترل هزینه تأثیر می گذارد. این مقاله به طور سیستماتیک این شاخصهای عملکرد اصلی را برای ارائه یک مرجع واضح برای مشتریان خارجی مقایسه میکند.
خواص مکانیکی گرید A588
| درجه | ضخامت | KSI کششی | عملکرد KSI | % ELONG. MIN | |
| 8" | 2" | ||||
| A588 | .75 "THRU 4" | 70 دقیقه | 50 YP MIN | 16 | 19 |
| >4 "THRU 4" | 67 دقیقه | 46 YP MIN | - | ||
| >5 "THRU 8" | 63 دقیقه | 42 YP MIN | |||
خواص مکانیکی صفحه S355J2W+N
|
قدرت تسلیم |
استحکام کششی |
حداقل طول A (Lo=5.65 vSo) % |
|
355 مگاپاسکال |
510 - 680 مگاپاسکال |
20 |
خواص مکانیکیQ355NH
| درجه | خاصیت مکانیکی Q355NH | |||
| قدرت تسلیم (MPa) | مقاومت کششی (MPa) | درصد کشیدگی حداقل | ||
| چین GB/T 4171 Q355NH | 325-355 | 490-630 | 20 | |
1. مقایسه خواص مکانیکی
خواص مکانیکی تضمین اساسی برای ایمنی ساختاری فولاد کورتن است و شاخصهای کلیدی شامل مقاومت تسلیم (حداقل تنشی که ماده میتواند بدون تغییر شکل دائمی تحمل کند) و چقرمگی ضربه (توانایی مقاومت در برابر شکست تحت بار ناگهانی) است. در زیر مقایسه دقیق این سه درجه ارائه شده است:
1.1 قدرت تسلیم
استحکام تسلیم ظرفیت باربری-قطعات فولاد کورتن را تعیین می کند. این سه گرید همگی متعلق به فولاد کورتن با استحکام- متوسط و بالا هستند، اما تفاوتهای جزئی در حداقل الزامات استحکام تسلیم وجود دارد:
ASTM A588 (استاندارد آمریکایی): حداقل استحکام تسلیم بیشتر یا مساوی 345 مگاپاسکال (50 ksi) است. این به چند درجه زیر- (مانند Gr.A، Gr.K) تقسیم میشود و الزامات استحکام تسلیم درجات فرعی مختلف سازگار است، که عمدتاً در محتوای ناخالصی و عناصر پالایش دانه متفاوت است (مانند Gr.K حاوی Nb/V برای بهینهسازی ساختار دانه).
EN 10025-5 S355J2W (استاندارد اروپایی): حداقل استحکام تسلیم بیشتر یا مساوی 355 مگاپاسکال است که 10 مگاپاسکال بالاتر از A588 است. "355" در درجه مستقیماً حداقل مقدار مقاومت تسلیم را نشان می دهد و استاندارد کنترل دقیقی بر دامنه نوسانات استحکام تسلیم دارد تا از پایداری ظرفیت باربری ساختاری اطمینان حاصل کند.
GB/T 4171 Q355NH (استاندارد چینی): حداقل استحکام تسلیم بیشتر یا مساوی 355 مگاپاسکال است که همان S355J2W است. در مقایسه با نسخه قدیمی Q345NH، استحکام تسلیم 10 مگاپاسکال افزایش یافته است و عملکرد کلی مکانیکی با استانداردهای پیشرفته بین المللی همسو می شود.
1.2 چقرمگی ضربه
چقرمگی ضربه مخصوصاً برای پروژهها در محیطهای{0}در دمای پایین بسیار مهم است، زیرا مقاومت مواد در برابر شکست شکننده را تعیین میکند. این سه درجه دارای تفاوت های آشکاری در دمای ضربه و انرژی ضربه هستند:
ASTM A588: استاندارد نیاز به آزمایش ضربه در 0 درجه دارد و حداقل انرژی ضربه بزرگتر یا مساوی 27 ژول است. برای پروژههای مناطق سردتر (مانند -20 درجه)، درجههای-زیر چقرمگی- بالا باید سفارشی شوند و درجه پیشفرض برای محیطهای با دمای بسیار پایین مناسب نیست.
EN 10025-5 S355J2W: "J2" در درجه نشان می دهد که آزمایش ضربه در -20 درجه انجام می شود و حداقل انرژی ضربه بیشتر یا مساوی 27 ژول است. چقرمگی در دمای پایین بهتر از درجه پیش فرض A588 است و برای اکثر مناطق معتدل و سرد اروپا مناسب است.
GB/T 4171 Q355NH: استاندارد نیاز به تست ضربه در -20 درجه دارد و حداقل انرژی ضربه بزرگتر یا مساوی 34 J است که بالاتر از A588 و S355J2W است. عملکرد عالی در دمای پایین{7}} دارد و مخصوصاً برای پروژههایی در مناطق سردسیر مانند شمال چین مناسب است.
2. مقایسه مقاومت در برابر خوردگی
مقاومت در برابر خوردگی فولاد کورتن عمدتاً به نوع و محتوای عناصر آلیاژی (مس، کروم، نیکل، فسفر و غیره) بستگی دارد که به طور مشترک تشکیل یک لایه زنگ محافظ متراکم -FeOOH را افزایش میدهند. تفاوت مقاومت به خوردگی سه درجه در پیکربندی عنصر آلیاژی و شاخص مقاومت به خوردگی منعکس می شود:
2.1 ترکیب عناصر آلیاژی
ASTM A588: متعلق به سیستم آلیاژ مس-کروم-نیکل است، با محتوای مس 0.25-0.40٪، محتوای کروم 0.40-0.65٪، و محتوای Ni کمتر یا مساوی 0.40٪. محتوای فسفر (P) به شدت کنترل می شود (کمتر یا مساوی 0.03٪)، که عملکرد جوش را در اولویت قرار می دهد و در عین حال مقاومت در برابر خوردگی را تضمین می کند. این فولاد کورتن از نوع کم فسفر است.
EN 10025-5 S355J2W: استاندارد به وضوح مستلزم آن است که محتوای کل Cu + Cr + Ni بیشتر یا مساوی 0.80٪ باشد، با محتوای Cu 0.20-0.50٪، محتوای Cr 0.30-1.20٪، و محتوای Ni کمتر یا مساوی 0.65%. می توان آن را به "نوع با فسفر بالا" (S355J0WP، محتوای P 0.06-0.15٪) بر اساس نیاز سفارشی کرد، و نوع با فسفر بالا مقاومت در برابر خوردگی بهتری دارد اما عملکرد جوش کمی کاهش می یابد.
GB/T 4171 Q355NH: سیستم آلیاژ مس-کروم-نیکل را با محتوای مس 0.25- 0.55%، محتوای کروم 0.40-0.80% و محتوای نیکل کمتر یا مساوی 0.65% اتخاذ میکند. محتوای کل Cu + Cr + Ni نیز بیشتر یا برابر با 0.80٪ است که با S355J2W مطابقت دارد. این دارای دو نوع است: نوع معمولی (P کمتر یا برابر با 0.03٪) و نوع مقاومت در برابر آب و هوا (Q355GNH، P 0.07-0.15٪)، که نیازهای مختلف محیط خوردگی را پوشش می دهد.
2.2 عملکرد مقاومت در برابر خوردگی
ASTM A588: شاخص مقاومت در برابر آب و هوا (I) بزرگتر یا مساوی 6.0 و میزان خوردگی سالانه در اتمسفرهای صنعتی و روستایی 0.015{3}}0.025 میلی متر در سال است. برای محیطهای با خوردگی متوسط مناسب است و در مناطق ساحلی با نمک پاشش زیاد باید اقدامات ضد خوردگی{5} کمکی (مانند اشباع سیلان) اضافه شود.
EN 10025-5 S355J2W: شاخص مقاومت در برابر آب و هوا (I) بزرگتر یا مساوی 6.0 و نوع{1}فسفر بالا (S355J0WP) دارای شاخص مقاومت در برابر آب و هوا بزرگتر یا مساوی 7.0 است. نرخ خوردگی سالانه در محیطهای خوردگی متوسط-0.010-0.020 میلیمتر در سال است که کمی بهتر از A588 است. زیرگرید S355J2W(H) که مخصوص پل های راه آهن طراحی شده است، مقاومت قوی تری در برابر خوردگی یون کلرید دارد.
GB/T 4171 Q355NH: شاخص مقاومت در برابر آب و هوا (I) بزرگتر یا مساوی 6.0، و مقاومت در برابر آب و هوای بالا نوع Q355GNH دارای شاخص مقاومت در برابر آب و هوا بزرگتر یا مساوی 7.0 است. مقاومت به خوردگی آن برابر با S355J2W است و نرخ خوردگی سالانه 0.010-0.020 میلی متر در سال است. در مقایسه با دو گرید دیگر، مزایای هزینه آشکاری دارد (15-20٪ کمتر از A588 و S355J2W).
3. پیشنهادات انتخاب خلاصه و عملی
به طور خلاصه، تفاوتهای عملکرد اصلی سه گرید اصلی فولاد کورتن به شرح زیر است: از نظر خواص مکانیکی، S355J2W و Q355NH دارای استحکام تسلیم بالاتری نسبت به A588 هستند و Q355NH دارای بهترین چقرمگی ضربهای در دمای پایین-است. از نظر مقاومت در برابر خوردگی، S355J2W و Q355GNH (نوع مقاومت در برابر آب و هوای بالا) بهتر از A588 هستند و Q355NH بالاترین عملکرد هزینه را دارد.
برای مشتریان خارجی، پیشنهادات انتخاب زیر با توجه به نیازهای مختلف پروژه ارائه می شود:
اگر پروژه در آمریکای شمالی واقع شده است و باید با استانداردهای محلی مطابقت داشته باشد یا عملکرد جوشکاری در محیطهای خوردگی متوسط-را در اولویت قرار دهد،ASTM A588توصیه می شود؛
اگر پروژه در اروپا واقع شده است، یا نیاز به استفاده در محیطهای با دمای پایین-(-20 درجه ) و محیطهای خوردگی متوسط تا زیاد است، و دارای الزامات بالایی برای پایداری عملکرد است،EN 10025-5 S355J2Wتوصیه می شود؛ برای محیطهای با خوردگی بالا مانند مناطق ساحلی، S355J0WP (نوع-فسفر بالا) را میتوان انتخاب کرد.
اگر پروژه عملکرد هزینهای را دنبال میکند، یا نیاز به تعادل استحکام بالا، چقرمگی دمای پایین-و مقاومت در برابر خوردگی دارد،GB/T 4171 Q355NHتوصیه می شود؛ برای محیطهای با خوردگی بالا، میتوان Q355GNH (نوع{2}}مقاومت در برابر آب و هوای بالا) را مطابقت داد.
