Ruostumaton teräs
Ruostumaton teräs on termi seoksille, jotka täyttävät kaksi kriteeriä:
- Päämetalli on rauta (Fe)
- Sisältää vähintään 10,5 % kromia (Cr)
Tämä tarkoittaa, että toisin kuin kupari ja alumiini, ruostumaton teräs on seos eikä metalli. Teräs ei ole jaksollisen järjestelmän alkuaine.
Kromin lisäksi ruostumattoman teräksen seokset sisältävät usein metalleja, kuten nikkeliä, mangaania ja molybdeeniä - seokset, joissa on korkea molybdeenipitoisuus, tunnetaan ”haponkestävinä” laatuluokkina.
Ruostumaton teräs keksittiin 1900-luvun alussa, joten se on suhteellisen uusi materiaali. Materiaalin ilmeisten etujen vuoksi siitä tuli kuitenkin nopeasti suosittu, ja se on nykyään yksi teollisuuden yleisimmin käytetyistä materiaaleista.
Mihin ruostumatonta terästä käytetään?
Ruostumattomasta teräksestä valmistetaan kaikkea keittiöaltaista koneenosiin ja suuriin säiliöjärjestelmiin, koska se on kestävää (oikeissa olosuhteissa) ja soveltuu yleisesti ottaen koneistettavaksi.
Elintarvike- ja lääketeollisuus
Säiliö- ja putkijärjestelmät ovat tyypillisiä ruostumattoman teräksen käyttökohteita. Ruostumattoman teräksen etuja tässä yhteydessä ovat alhainen pinnankarheus ja hyvä korroosionkestävyys, jotka helpottavat pinnan puhtaana pitämistä. Elintarvike- ja lääketeollisuudessa kokonaisia prosessilaitoksia rakennetaan ruostumattomasta teräksestä valmistetuista levyistä, tangoista ja putkienosista.
Jos terästä aiotaan käyttää elintarviketuotannossa, tarvitaan vaatimustenmukaisuusvakuutus, joka osoittaa, että teräs on hyväksytty elintarvikekäyttöön. Ruostumaton teräs on yleisesti hyväksytty elintarviketeollisuuteen.
Voit ladata kaikki Alumeco-tuotteiden vaatimustenmukaisuusilmoitukset: täältä.
Koneistus
Ruostumaton teräs soveltuu yleensä koneistukseen. Yleisiä työstö- ja valmistusmenetelmiä ovat esimerkiksi jyrsintä, sorvaus, hitsaus ja taivutus.
Ruostumattoman teräksen luokittelu
Ruostumaton teräs jaetaan yleensä viiteen ryhmään kiderakenteen mukaan:
- Austeniittiset
- Ferriittiset
- Martensiittiset
- Erkaumakarkaistut
- Duplex-teräkset
Näillä viidellä terästyypillä on kullakin oma tyypillinen seoskoostumuksensa ja näin ollen erilaiset vahvuudet ja heikkoudet.
Fysikaaliset ominaisuudet
|
|
Yksikkö |
Austeniittinen EN1.4404 (316L) |
Ferriittinen EN1.4016 (430) |
Martensiittinen EN1.4057 (431) |
|
Tiheys |
g/cm3 |
7.9 |
7.7 |
7.0 |
|
Sulamispiste |
°C |
1375-1400 |
1425-1510 |
1430-1510 |
|
Kimmomoduuli |
MPa |
200.000 |
200.000 |
215.000 |
|
PREN* (Pitting resistance equivalent number) |
|
23.1 |
16.0 |
15.0 |
|
Lämpölaajenemiskerroin |
µm/m*K |
16.0 |
10.5 |
10.0 |
* Korkeampi PREN-arvo = parempi korroosionkestävyys
Miten lämpölaajeneminen lasketaan?
Ruostumaton teräs laajenee ja supistuu lämpötilan mukaan.
Tämän huomioon ottamiseksi on laskettava lämpölaajeneminen, kun terästä käytetään ympäristössä, jossa lämpötilan vaihtelut ovat suuria. Esimerkiksi Pohjois-Euroopan ulkolämpötila voi helposti vaihdella -20 °C:sta +30 °C:een.
Lämpölaajeneminen lasketaan lämpölaajenemiskertoimen avulla (ks. taulukko kohdassa Fysikaaliset ominaisuudet).
Esimerkki:
- 1.4404-levy (lämpölaajenemiskerroin: 16,0 μm/m*K) asennetaan julkisivuun.
- -20 °C:n lämpötilassa levyn leveys on 1000 mm.
- +30 °C:ssa eli 50 astetta lämpimämpänä lämpölaajeneminen on:
16 μm/(m*K)*1 m*50 K=800 μm=0,8 mm.
Levyn leveys on 1000,8 mm +30 °C:ssa.
Laajeneminen tapahtuu kaikkiin suuntiin. Tämä tarkoittaa, että sinun on laskettava laajeneminen kaikissa kolmessa suunnassa: pituus, paksuus ja leveys.
Mitä tarkoitetaan valssaussuunnalla?
Valssatun levyn pinnassa on tarkasti katsoen huomattavissa valssien jättämät rakenteelliset juovat. Kyseiset juovat syntyvät valssaussuuntaan. Joissakin tilanteissa valssaussuuntaan voi olla tarpeen kiinnittää huomiota levyjen käyttötarkoituksen mukaan.
Yhtenäisen ulkonäön aikaansaamiseksi levyt on asennettava siten, että rakenteelliset linjat kulkevat samaan suuntaan.
Jos levy on tarkoitus taivuttaa, valssaussuunta voi vaikuttaa taivutuskykyyn.
Ongelmien välttämiseksi pyydämme ilmoittamaan valssaussuunnan, kun ostat sahattuja levyjä. Näin varmistetaan, että valmiilla levyllä on oikeat ominaisuudet suhteessa pituuteen ja leveyteen.
Tässä esimerkissä levyn valssaussuunta on 300 mm:
Yleisimmät kemialliset pintakäsittelyt ovat:
- Peittaus
- Passivointi
- Dekontaminointi
- Sähkökiillotus
Tyypillisiä mekaanisia pintakäsittelyjä ovat:
- Lasipuhallus
- Hionta
- Kiillotus
Pintakäsittelyn tyypistä ja intensiteetistä riippuen lopputulos voi vaihdella suuresti. Yhteisen viitekehyksen varmistamiseksi ruostumattoman teräksen pinnanlaatu on määritelty standardissa EN 10088-2.
Katso yleiskatsaus pinnanlaatuihin täältä.
Ruostumattoman teräksen puhdistus
Normaaleissa ilmasto-olosuhteissa ja puhtaassa ympäristössä ruostumattomalle teräkselle ei ole korroosioriskiä - edellyttäen, että käyttötarkoitukseen on valittu sopiva laatu.
Todellisuudessa asiat eivät kuitenkaan ole näin yksinkertaisia. Ruostumaton teräs altistuu usein eri syistä vieraille aineille ja lialle esimerkiksi tuotantolaitoksissa tai ulkona. Näissä tilanteissa on tärkeää pitää materiaali puhtaana korroosioriskin vähentämiseksi.
Puhdistusohjeet
Mitä sileämpi pinta on, sitä helpompi se on pitää puhtaana. Tämä on hyvä huomioida pinnanlaatua valittaessa.
On myös tärkeää suunnitella pinta niin, että vesi ja lika voivat valua pois sen sijaan, että ne laskeutuisivat uriin ja kulmiin. Ulkorakentamisessa sade voi hoitaa suurimman osan puhdistuksesta, jos suunnittelu sallii sen.
Jos osa rakenteesta on sateelta suojassa, manuaalinen puhdistus voi olla tarpeen. Näin poistetaan ilman mukana kulkeutuvat epäpuhtaudet, kuten merisuola ja ilmansaasteet.
Puhdistusaineet
Ruostumattoman teräksen pinta on melko kestävä ja kestää useimmat puhdistusaineet. Suurin osa puhdistuksesta voidaan kuitenkin tehdä pelkällä saippuavedellä ja pehmeällä harjalla tai 5-prosenttisella ammoniakilla, jos kyseessä on haastavampi lika.
Puhdistusaineesta riippumatta pinta on huuhdeltava vedellä ennen ja jälkeen puhdistuksen.
Suosittelemme seuraavia puhdistusaineita ruostumattomalle teräkselle - luettelo on järjestetty hellävaraisimmasta menetelmästä (saippuavesi) aggressiivisimpaan (hankausaineet):
- Tavallinen saippua
- 5% ammoniakkiliuos
- Liuottimet, esim. petroli, tärpätti tai mineraalitärpätti
- Kiillotus vahalla (voi vahingoittaa oksidikerrosta tilapäisesti)
- Hionta vahalla (voi tilapäisesti vahingoittaa oksidikerrosta)
- Hiontapuhdistusaine (voi vahingoittaa oksidikerrosta tilapäisesti)
Pienten kauneusvirheiden, kuten sormenjälkien, estämiseksi voit käyttää puhdistusainetta, jolla on suojaava vaikutus.
Lue lisää: Euro Inox guide on cleaning architectural stainless steel.
Ruostumattoman teräksen kierrätys
Ruostumaton teräs on täysin kierrätettävää ja kierrättämällä voidaan säästää hiilidioksidipäästöissä valtavasti, koska ruostumattoman teräksen kierrättäminen vaatii huomattavasti vähemmän energiaa kuin neitseellisen ruostumattoman teräksen tuottaminen alusta alkaen. Kierrätys edellyttää kuitenkin, että ruostumattomasta teräksestä saatua romua on riittävästi.
Euroopassa kierrätetään jo suurin osa ruostumattomasta teräksestä, mutta maailmanlaajuisesti on vielä paljon tehtävää.
Ruostumattoman teräksen korroosio
Ruostumattomalla teräksellä on erittäin hyvä korroosionkestävyys, mutta huonoissa oloissa ruostumatonkin teräs voi ruostua.
Valitsemalla käyttöympäristöön oikean seoksen - ja noudattamalla tarvittavia varotoimia - ruostumaton teräs on erittäin kestävä ja pitkäikäinen materiaali.
Passiivikerros
Ruostumaton teräs muodostaa luonnollisen passiivikerroksen, suojaavan oksidikerroksen joka muodostuu hapen kanssa kontaktissa. Kerros muodostuu suhteellisen nopeasti ja palautuu itsestään, kun se vaurioituu, suojaten materiaalia korroosiolta.
Niin kauan kuin passiivikerros on ehjä, ruostumaton teräs kestää lähes mitä tahansa (oikea seos oikeassa ympäristössä). Jos passiivikerros kuitenkin vaurioituu eikä sille anneta mahdollisuutta palautua, korroosio voi kiihtyä hyvinkin nopeasti.
Seosaineet ja korroosio
Ruostumaton teräs ei ole ainoastaan yksi tarkasti määritelty materiaali, vaan yleinen termi suurelle määrälle erilaisia seoksia. Tämän vuoksi materiaaleihin voidaan lisätä eri seosaineita, jolloin ruostumattomalle teräkselle saavutetaan haluttuja fyysisiä ja kemiallisia ominaisuuksia.
Kromi
Kromi on ruostumattoman teräksen tärkein seosaine, ja se tekee teräksestä itsestään ”ruostumattoman”. Kromi on passiivikerroksen pääainesosa, ja se on välttämätön teräksen kyvylle suojata itseään.
Kromipitoisuus on vähintään 10,5 % (EN 10 020), usein paljon suurempi.
Molybdeeni
Molybdeeni on toinen korroosionkestävyyden lisäämiseksi lisätty aine, ja se tunnetaan erityisesti ”haponkestävistä” laatuluokista, kuten 1.4404 tai 1.4401.
Kemiallisesti molybdeeni on hyvin samankaltainen kuin kromi, mutta se suojaa tehokkaammin korroosiolta - siksi seoksia on kutsuttu ”haponkestäviksi”.
Molybdeenipitoisuus on tyypillisesti 0-6 %.
Nikkeli
Nikkeli on tärkein seosaine austeniittisessa ruostumattomassa teräksessä (8-25 %), ja yleisesti ottaen se lisää korroosionkestävyyttä. Martensiittisissa ja ferriittisissä seoksissa sen pitoisuus on alle 7 %.
Hiili
Ruostumattomassa teräksessä hiiltä pidetään epäpuhtautena, joka on yleensä peräisin kierrätysraudasta. Haluamme, että ruostumattomassa teräksessä on mahdollisimman vähän hiiltä.
Hiilellä on taipumus kerääntyä metallikiteiden väliin ja aiheuttaa rakeiden välistä korroosiota.
Martensiittisen teräksen hiilipitoisuus voi olla jopa 1,2 %, mutta muuten ruostumattoman teräksen hiilipitoisuus on tuskin havaittavissa.