Rostfritt stål, korrosion & Eurocode Hasse Groth Avesta Research Center 2015-11-11 Innehåll 1. Vad är rostfritt stål och olika typer och korrosionsegenskaper 2. Skillnad: Rostfritt kolstål (Varför finns EN 1993-1-4?) 11/16/2015 2
Vad är rostfritt stål? Järn med tillsats av minst 10.5% krom Naturligt bildad passivfilm 20-30 Ångström = 0.000 002-0.000 003 mm Självläkande Vykort passivfilm Fe + >10.5% Cr 1 mm 11/16/2015 3 Det finns rostfritt. och sen så finns det syrafast 11/16/2015 4
Olika typer av rostfria stål Legeringselement + mikrostruktur ger typiska egenskaper. Ståltillverkare gillar denna indelning! (Tillverkad volym Världen/Sverige) Austenitiska stål Krom + Nickel (Mo, N). Formbarhet, svetsbarhet. Vanligast. (80/70%) Duplexa stål Mycket Krom lite Ni, Mo, N. (50% ferrit-50% austenit) Hög hållfasthet. Växer snabbast. (1/29%) (Austenitic-ferritic) Ferritiska stål Krom. Magnetiskt. Vanligt förekommande. (19/1%) Martensitiska stål Krom + ganska mycket kol. (Ej i Eurocode) Hög hållfasthet, härdbara. Speciella applikationer. 11/16/2015 5 Olika typer av rostfria stål Austenitiska stål Från milda till aggressiva miljöer Höga och låga temperaturer Duplexa stål Från milda till aggressiva miljöer, hög hållfasthet Ferritiska stål Lämpliga i mildare miljöer Martensitiska stål Lämpliga i milda miljöer där hårdhet krävs 11/16/2015 6
Eurocode 3: EN 1993-1-4:2006 /FprA1:2014 Nya stålsorter inkluderade Lean duplex 11/16/2015 7 Korrosionsegenskaper 11/16/2015 8
Hur mycket rostar syrafast (1.4404) på ett tak i Stockholm? 1) Hur lång tid tar det innan 1 gram försvinner på en 1 m 2 yta? (Tips: Materialet är beständigt i denna miljö. Regnar på plåten regelbundet.) 2) En takplåt är 0.5 mm tjock och väger 4 kg per m 2. Hur lång tid tar det innan 0.1 mm försvinner? 1) 160.000 år! 2) Väldigt lång tid. Källa: Korrosionsinstitutet Swerea/Kimab 11/16/2015 9 Duplexa rostfria stål Hög hållfasthet och korrosionsmotstånd R p0.2 [MPa] 600 550 500 450 400 350 Duplex Forta LDX 2101 1.4162 Forta DX 2304 1.4362 Forta LDX 2404 1.4662 Hållfasthetsvärden för varmvalsade band. Forta DX 2205 1.4462 Forta SDX 2507 1.4410 300 250 200 150 Austenit 1.4307 1.4404 1.4436 1.4438 1.4439 Ultra 904L 1.4539 Ultra 254 SMO 1.4547 Korrosionsresistans, CPT typiska värden 11/16/2015 10
Eurocode 3: EN 1993-1-4:2006 /FprA1:2014 Corrosion Resistance Factor CRF = F1 + F2 + F3 F1 = Risk of exposure to chlorides from salt water or deicing salts; F2 = Risk of exposure to sulfur dioxide; F3 = Cleaning regime or exposure to washing by rain. 11/16/2015 11 Eurocode: EN 1993-1-4:2006 /FprA1:2014 11/16/2015 12
Innehåll 1. Vad är rostfritt stål och olika typer och korrosionsegenskaper 2. Skillnad: Rostfritt kolstål (Varför finns EN 1993-1-4?) 11/16/2015 13 Skillnad: Rostfritt kolstål Spänning - töjningskurvor 11/16/2015 14
Böjknäckningskurvor rostfritt mot kolstål 11/16/2015 15 Rekommenderade partialkoefficienter (för rostfritt) Enligt EN 1993-1-4: MO = 1,1 M1 = 1,1 M2 = 1,25 Enligt Boverket: MO = 1,0 M1 = 1,0 M2 = 1,2 Uti Danmark Kolstål Rostfritt Materialfaktor MO =1.0 för kolstål och 1.1 för rostfritt enl. EN 1993-1-4 Varför? MO = Flytning M1 = Instabilitet M2 = Brott dragspänning Jo, det har inte provats lika mycket rostfria konstruktioner & detaljer! 11/16/2015 16
Tvärsnittsklasser med gränsvärden Internal compression parts Clas s EC3-1-1: carbon steel EC3-1-4: stainless steel EC3-1-4: Future revision Bending Compression Bending Compression Bending Compression 1 c/t 72ε c/t 33ε c/t 56ε c/t 25,7ε c/t 72ε c/t 33ε 2 c/t 83ε c/t 38ε c/t 58,2ε c/t 26,7ε c/t 76ε c/t 35ε 3 c/t 124ε c/t 42ε c/t 74,8ε c/t 30,7ε c/t 90ε c/t 37ε 11/16/2015 17 Utböjning rostfritt mot kolstål Deflection to R p0.2 3,5 δ ss / δ C-steel [m/m] 3 2,5 2 1,5 Kolstål med motsvarande hållfasthet Supra 316L Moda 409 Forta LDX 2101 1 0,5 0 100 200 300 400 500 σ [MPa] 11/16/2015 18
Tack för uppmärksamheten! Över till Anders 11/16/2015 19 Eurocode 3: EN 1993-1-4:2006 11/16/2015 20
Korrosivitetsklasser (ISO 9223) och erforderliga rostfria stål ISO Corrosivity Typical environments Grades C1 Very low Dry or cold zone: Central Arctic/ Antarctica and certain deserts. 1.4016, 1.4307, 1.4162 C2 Low Temperate zone: rural areas and small towns. Dry or cold zone: deserts and subarctic areas. C3 Medium Temperate zone: urban areas and costal areas with low deposition of chlorides. Subtropical and tropical zone: areas with low pollution. C4 High Temperate zone: polluted urban areas, industrial areas, costal areas without spray and exposure to de-icing salts. Subtropical and tropical zone: areas with medium pollution. C5 Very high Temperate and subtropical zone: industrial areas, coastal areas and sheltered positions on coast line. CX Extreme Subtropical and tropical zone: extreme industrial areas, coastal and offshore areas. 1.4016, 1.4307, 1.4162 1.4301, 1.4404, 1.4162, 1.4362 1.4404, 1.4162, 1.4362, 1.4462, 1.4539, 1.4410, 1.4547 1.4462, 1.4539, 1.4410, 1.4547, 1.4565, 1.4652 1.4410, 1.4547, 1.4565, 1.4652 11/16/2015 21 Stainless steel grades listed in EN 1993-1-4:2006 11/16/2015 22
Korrosionsmotstånd, några vanliga stål Outokumpu EN Struktur Cr Ni Mo N PRE* Moda 4016 1.4016 ferrit 16.2 16 Core 4509 1.4509 ferrit 18.0 18 Core 4307 1.4307 austenit 18.1 8.1 18 Core 4404 1.4404 austenit 17.2 10.1 2.1 24 Supra 4432 1.4432 austenit 16.9 10.7 2.6 25 Ultra 904L 1.4539 austenit 20.0 25.0 4.3 34 Ultra 254 SMO 1.4547 austenit 20.0 18.0 6.1 0.20 43 Forta LDX 2101 1.4162 duplex 21.5 1.5 0.3 0.22 26 Forta DX 2205 1.4462 duplex 22.0 5.7 3.1 0.17 35 Forta SDX 2507 1.4410 duplex 25.0 7.0 4.0 0.27 43 *Pitting Resistance Equivalent, PRE = %Cr + 3.3 %Mo + 16 %N ett grovt verktyg för att rangordna olika rostfria ståls motstånd mot punktfrätning 11/16/2015 23 Parameterar för att definera spänningtöjningskurvan för rostfritt stål 11/16/2015 24