Varmförzinkat stål ett spännande uttrycksmedel

Transkript

1 Annikki Hirn, Nordic Galvanizers Varmförzinkat stål ett spännande uttrycksmedel Stockholmsmässan Rosenbergs Arkitekter

2 Varmförzinkning ett tåligt korrosionsskydd Varmförzinkning har tidigare främst valts för det långvariga, underhållsfria korrosionsskyddets skull Nu kommer allt fler tillämpningar där arkitekter väljer varmförzinkat stål av estetiska skäl Ofta kombineras den råa metallytan med glas och / eller trä

3 AE-hallen, Stockholmsmässan 3 mm varmförzinkad plåt Hela plåtar och perforerade Arkitekt: Rosenbergs Arkitekter

4 Lomma Bibliotek 2 mm varmförzinkad plåt Arkitekt: Jais-Nielsen & White Arkitekter AB

5 3 mm varmförzinkad plåt Arkitekt: Joliark Byggherre: PEAB Flerfamiljshus i Enskede

6 Lagerlokal för fiskare, Cangas hamn, Ponteverda, Spanien Varmförzinkad plåt samt gallerstruktur Arkitekt: Irisarri + Pinera Arquitectos

7 Oeconomicum, Düsseldorf Heinrich Heineuniversitetet Arkitekt: Ingenhoven Architects 7

8 Flyttbara strandhus, Julianadorp aan Zee Flyttbara strandhus byggda av varmförzinkat stål och trä. Husen är placerade nära strandlinjen men klarar den korrosiva miljön mycket bra. 8

9 Varmförzinkat stål vid Australiens kust Varmförzinkat stål används i stor utsträckning i kustnära byggnader i Australien. Studier av äldre konstruktioner har visat att varmförzinkat stål fungerar utmärkt även i denna vanligtvis mycket korrosiva miljö. 9

10 Rewa Rewa bron Nya Zeeland Konstruktionen är duplexbehandlad: Varmförzinkad och lackerad, 75 µm epoxy samt 50 µm polyuretan

11 Zink skyddar stål! Stål är vår tids mest använda konstruktionsmaterial Tyvärr har stål en stor nackdel den höga korrosionshastigheten Genom varmförzinkning kan underhållsfria livslängder på år uppnås, beroende på miljön. Zinken skyddar stålet på två sätt: 1. Genom att bilda ett heltäckande skikt på såväl konstruktionens in- som utsida 2. Genom att ge katodiskt skydd i mindre skador som repor, slagmärken, mm - som därmed inte behöver åtgärdas

12 Zink en metall med många användningsområden Zink är ett essentiellt ämne, dvs livsnödvändigt Zink ingår bland annat i läkemedel, sårsalvor, krämer, puder och sololjor. Andra användningsområden: Konstruktionsmaterial, offeranoder, korrosionsskydd

13 Vad är varmförzinkning? En doppningsprocess där stål sänks ned i ett bad av smält zink En legering mellan stål och zink fås Med hjälp av olika parametrar kan skiktets tjocklek och egenskaper till viss del - styras Varmförzinkning kan ske kontinuerligt (tunnplåt) eller som styckedoppning (färdiga konstruktioner) Varmförzinkning ger ett mycket långvarigt, underhållsfritt korrosionsskydd i de flesta miljöer 13

14 Skiktets utseende Nyförzinkat gods är ofta blank. Efter en tids exponering utomhus blir ytan mer gråmatt. Vissa legeringstillsatser till zinkbadet kan ge ytan ett mönster. 14

15 Att tänka på: Vilken korrosivitsklass gäller där byggnaden ska placeras? Korrosivitetsklassen avgör hur tjockt zinkskiktet behöver vara Skikttjockleken styrs med stålets kemiska sammansättning (kiselhalt) Vilken plåttjocklek är lämplig? Hur vill man att tak- eller fasadelementen ska fästas in?

16 Korrosivitetsklasser för atmosfärisk korrosion - så mycket korroderar bort per år vid exponering i luft Massförlust per ytenhet samt tjockleksreduktion (1-årig exponering) Stål Zink Massförlust (g/m 2 ) Korrosivitetsklass Tjockleksreduktion (μm) Massförlust (g/m 2 ) Tjockleksreduktion (μm) C C2 > > >0.7-5 > C3 > >25-50 >5-15 > C4 > >50-80 >15-30 > C5-I > > >30-60 > C5-M > > >30-60 > Zinkens korrosion i Sverige idag ligger mellan 0,5 till 4 µm. I Stockholms innerstad gäller 0,5 µm, liksom i stora delar av övriga landet 16

17 Varmförzinkning enligt standard: SS-EN ISO 1461 Standardiserade skikttjocklekar på olika godstjocklekar: Föremål och Lokal skikttjocklek Medelvärde godstjocklek Minimum (µm) skikttjocklek (µm) Stål > 6 mm Stål > 3 mm - 6 mm Stål 1.5 mm - 3 mm Stål < 1.5 mm Gjutgods 6 mm Gjutgods < 6 mm

18 Exempel En konstruktion ska uppföras i ett område där korrosivitetsklassen bedömts vara C3. Den önskade underhållsfria livslängden är 50 år. Vilken skikttjocklek krävs? C3 innebär att 0,7-2,1 µm av skiktet korroderar bort varje år. Om man räknar på ett medelvärde inom intervallet (dvs 1,4 µm/år) så blir det 1,4 x 50 = 70, dvs en skikttjocklek på 70 µm behövs. 18

19 Livslängden för en zinkbelagd produkt är proportionell mot skikttjockleken Förbelagd tunnplåt med zink, aluminium och magnesium - kan vara ett alternativ i mindre korrosiva miljöer Skikten är betydligt tunnare än vid styckeförzinkning (10 25 µm) Eftersom plåten först förzinkas och därefter formas till en produkt, blir alla klippkanter och hål obelagda. Legeringsämnen i zinkbadet, som aluminium eller magnesium, ger förbättrat korrosionsskydd i vissa miljöer, men kan inte kompensera för tunna skikt.

20 Lagring och transport av fasadplåtar Om kraven på ytfinish är höga var noga vid transport och lagring av nyförzinkade plåtar Zinken blir stabil och mycket korrosionsbeständig när ett passiverande skikt har byggts upp på ytan Nyförzinkat gods som inte är fullt passiverat kan påverkas så att nyansskiftningar uppstår Detta påverkar inte livslängden, men däremot det estetiska intrycket Använd mellanlägg för att undvika risken för ytoxider som gör ytan spräcklig ( vitrost ) Transportera på täckt lastbil - regn (och saltstänk under vintertid) kan ge missfärgning

21 Exempel på infästningar / montering Synliga skruvförband

22 Synliga skruvförband 2 mm fasadplåt Korrosivitetsklass: C3

23

24

25

26 Sedan 2010 finns det en tysk standard för varmförzinkade fasadkonstruktioner, DIN Standarden omfattar bärverk, fasadplåt och fästelement. I det här fallet har man använt 3 mm stålplåt och Z- formade infästningar, bestående av två vinkeldelar, som sammanfogas.

27 Osynlig infästning Väggkonstruktion: 3 mm varmförzinkad stålplåt monterad med hjälp av infästningar i aluminium

28 Zink och miljön Zink ingår i luft, vatten och jord De flesta stenar och mineraler innehåller zink i varierande mängd Genom naturlig erosion sker en liten men tydligt mätbar ökning av halten zink i miljön Vulkanutbrott och skogsbränder är andra exempel på naturliga källor som också bidrar till att zinkhalten i miljön ökar

29 Är zink farligt? Zink är inte farligt för människor, djur eller växter under normala omständigheter Tvärt om behöver vi en viss halt, ca 12 mg per dag, för att motverka infektioner Vissa vattenlevande organismer (alger) kan dock påverkas av zink om halterna är höga Av den anledningen genomför bland annat Vattenmyndigheten och Naturvårdsverket i Sverige olika aktiviteter där metaller i vatten, sediment och slam mäts och analyseras Studier har visat att med korrekt utförd mätning där man bland annat tar hänsyn till metallens form (biotillgänglighet) samt bakgrundshalten i det aktuella området utgör inte zink något problem

30 Zink och biotillgänglighet För att ett ämne ska kunna tas upp av levande organismer måste det vara biotillgängligt. Zink har en förmåga att komplexbindas i svårlösliga föreningar biotillgängligheten är låg. Endast en mycket begränsad del av den zink som kommer ut i miljön kan tas upp av människor, djur eller växter. Zinkbrist är ofta ett större problem än förhöjda halter Studier har visat att det inte finns någon relation mellan t ex total halt av zink i vatten och upptaget hos vattenlevande organismer.

31 Riskbedömning av zink på Europanivå Zink har genomgått en omfattande studie i Europa (rådets förordning 793/93/EEC Riskbedömning av nya och existerande ämnen ) Studien inleddes redan 1995 slutrapport september 2006 I studierna analyseras metallhalten i jord, vatten och sediment i olika områden över hela Europa Under tiden riskbedömningen pågått har tekniken för mätning av metallhalter i olika miljöer förbättrats

32 Riskbedömningen har bland annat visat följande: Det föreligger inga hälsorisker att arbeta med zink Produktion och användning av zink innebär mycket begränsad inverkan på omgivningen Varmförzinkningsprocessen innebär ingen risk för omgivande miljö Zink och zinkbelagda produkter ger ett ytterst begränsat bidrag till förhöjda zinkhalter i miljön Vanliga källor till förhöjda zinkhalter är naturlig erosion från berggrunden, historiska källor och zinkrelaterade industriprocesser Det nuvarande användandet av zink och zinklegeringar är inte anledning till att förhöjda halter av zink i ytvatten och sediment har påträffats på regional nivå i vissa områden i Europa

33 Studier har visat att avrinningen från zink och zinkbelagda produkter är mycket låg Kommer all zink som korroderar ut i naturen? Nej, merparten sitter kvar på produkten, och endast en mindre del lossnar och följer med regnvatten ut i naturen. Korrosion och avrinning är två helt skilda processer, se figur. Källa: Div. Surface and Corrosion Science Royal Institute of Technology, KTH och professor Inger Odnevall Wallinder, Tekn. Dr.,

34 Avrinning av zink Fasta ytor nära en byggnad eller en konstruktion, t.ex. trottoarer, betong och jord, har en förmåga att binda upp avrunnen zink. Reducerar den del som kan tas upp av levande organismer. Studier har visat att den största andelen avrunnen zink ( %) binds upp på detta sätt. Den zink som transporteras med avrinningsvattnet späds ut genom kontakt med vatten från andra källor, t ex dagvatten, vattendrag och avlopp vilket gör att koncentrationen sjunker ytterligare.

35 Halterna av zink i svenska vatten är mycket låga eller låga I sjöar och vattendrag är det generellt sett mycket låga halter eller låga halter av zink. Samtliga 93 trendsjöar som undersöktes under 2007 hade i ytvattnet mycket låga halter (mindre eller lika med 5 mikrogram per liter) eller låga halter (Källa: Naturvårdsverket) 35

36 Återvinning av zink Idag kommer ca 30 % av världens zinktillgångar från återvunnen zink Beräkningar tyder på att ca 80 % av den zink som är möjlig att återvinna faktiskt återvinns Industrin arbetar för att höja denna siffra ytterligare Både ekonomisk och miljömässig drivkraft ligger bakom

37 Miljömärkning Väletablerade Environmental Product Declarations (EPDs) för byggmaterial, t ex BREEAM i Storbritannien LEED i USA Démarche HQE i Frankrike ger inga begränsningar när det gäller användande av zink

38 Varmförzinkat stål - ett miljömässigt hållbart material? Hur kan man mäta/utvärdera om ett material eller en produkt är miljömässigt hållbar? Ett stort gemensamt projekt för att öka kunskapen inom detta område startades 2004 av varmförzinkare och zinkleverantörer i Europa. Syfte: granska hur varmförzinkningsprocessen och varmförzinkat stål står sig miljömässigt i jämförelse med andra konstruktionsmaterial och ytbeläggningar som finns på marknaden.

39 Livscykelinventering för varmförzinkat stål Utförd av Life Cycle Engineering i Turin. Uppdrag: Livscykelinventering för varmförzinkade produkter, användbar inom hela Europa. Kvantifiering av medelenergier, resursförbrukning samt emission av olika substanser till miljön. Datainsamlingen omfattar runt ton stål varmförzinkat på 46 olika anläggningar i Europa. Resultatet representerar medelvärdet för en typisk, styckvis varmförzinkad produkt.

40 Resursförbrukning Bidraget ifrån återvinning (recycling potential) har inte beaktats i denna redovisning. Notera att varmförzinkningen står för en mindre del av de totala beloppen. Enhet: Resursförbrukning per år av korrosionsskydd.

41 Miljöpåverkansindikatorer

42 Avfall

43 Ytterligare miljöfördelar med zink Med undantag av järn är zink den metall som kräver minst energi att utvinna, både relaterat till vikt och volym. Aluminium Nickel Krom Koppar Zink Järn

44 Nordenproducerat = dyrt? Zink och energi två höga, fasta kostnader vid varmförzinkning Zinkens pris styrs av LME varierar inte så mycket mellan olika länder, men det finns olika kvalitéer med olika kostnadsnivå Mindre ren zink med bly- och kadmiuminnehåll = lägre pris Arbetsmiljökrav, personalsäkerhet och kollektivavtal = höjer produktionskostnaden Höga miljökrav från länsstyrelser och andra myndigheter = investeringar i filter och utsug, deponi för begagnade kemikalier och andra krav på anläggningarna = höjer priset I Norden finns tydliga regler för vad en industrianläggning får släppa ut. Lokala myndigheter kontrollerar att regelverket efterlevs. DongSheng, Kina

45 Tack för idag! Vill du veta mer om alla möjligheter med varmförzinkat stål? Gå in på