Страница 7: ДСТУ-Н Б EN 1993-1-4:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-4. Загальні положення. Додаткові правила для неіржавіючої сталі (59847)

А.2.4 Корозійне розтріскування під напруженням

A.2.4 Stress corrosion cracking

(1) Розвиток корозійного розтріскування під напруженням вимагає одночасної присутності розтягуючого напруження і специфічних чинників навколишнього середовища, які навряд чи можна зустріти у звичайній атмосфері будівлі. Напруження не обов'язково повинні бути дуже високими відносно межі текучості матеріалу. Вони можуть бути викликані навантаженням або залишковим напруженням від процесів виробництва, таких як зварювання чи формування. Необхідно бути обережними при використанні елементів з нержавіючої сталі, які містять високе залишкове напруження (таке, що викликане холодною обробкою) у багатих хлоридом середовищах, таких як басейни, морські або приморські конструкції, включаючи морські платформи (див. А.4.1.(10)).

(1) The development of stress corrosion cracking requires the simultaneous presence of tensile stresses and specific environmental factors that are unlikely to be encountered in normal building atmospheres. The stresses do not need to be very high in relation to the yield strength of the material. They might be due to loading or to residual stresses from manufacturing processes such as welding or forming. Caution should be exercised when stainless steel members containing high residual stresses (such as those due to cold working) are used in chloride rich environments such as swimming pools or marine or maritime structures, including offshore platforms (see A.4.1(10)).

(2) Ймовірність корозійного розтріскування під напруженням збільшується зі збільшенням розтягуючого напруження і зі збільшенням температури. В аустенітних хромово-нікелевих нержавіючих сталях нікель є елементом сплаву, який найбільш істотно знижує чутливість до корозійного розтріскування під напруженням.

(2) The likelihood of stress corrosion cracking increases with increasing tensile stress and with increasing temperature. In austenitic chromium-nickel stainless steels, nickel is the alloying element that most strongly reduces the sensitivity to stress corrosion cracking.

А.2.5 Загальна корозія

A.2.5 General corrosion

(1) Загальна корозія значно менш сильна у нержавіючих сталей, ніж у інших сталей.

(1) General corrosion is much less severe in stainless steel than in other steels.

(2) Ця форма корозії не є проблемою для марок нержавіючої сталі, що зазвичай використовуються в звичайних будівельних конструкціях. Можна послатися на таблиці в документації виробника, в якості альтернативи необхідно отримати рекомендації інженера фахівця з корозії, зокрема, якщо нержавіюча сталь буде контактувати з іншими хімічними речовинами.

(2) This form of corrosion is not a problem for the grades of stainless steel commonly used in normal building applications. Reference can be made to tables in manufacturers' literature; alternatively the advice of a specialist corrosion engineer should be sought, particularly if the stainless steel is to come into contact with chemicals.

А.2.6 Міжзернова корозія та корозія зварного шва

A.2.6 Inter-granular attack and weld decay

(1) Коли аустенітні сталі піддаються тривалому нагріванню в діапазоні від
450 °С до 850 °С, вуглець в сталі розсіюється до меж зерен і виділяє карбід хрому. Це прибирає хром з мікроструктури і дає менший рівень вмісту хрому поряд з межами зерна. Сталі в такому стані називаються «чутливими».

(1) When austenitic stainless steels are subject to prolonged heating in the range
450 °C to 850 °C, the carbon in the steel diffuses to the grain boundaries and precipitates chromium carbide. This removes chromium from the microstructure and leaves a lower chromium content adjacent to the grain boundaries. Steels in this condition are termed “sensitized”.

(2) Межі зерен стають схильними до преференційного роз'їдання при подальшому впливі корозійного середовища. Такий феномен відомий як «корозія зварного шва», коли він відбувається в зоні теплового впливу зварного виробу.

(2) The grain boundaries become prone to preferential attack on subsequent exposure to a corrosive environment. This phenomenon is known as “weld decay” when it occurs in the heat affected zone of a weldment.

(3) Існує три способи уникнення міжзернової корозії:

(3) There are three ways to avoid
inter-granular corrosion:

- використовувати сталь, що має
низький вміст вуглецю;

- using steel having a low carbon content;

- використовувати сталь, стабілізовану титаном або ніобієм, оскільки ці
елементи преференційно комбінуються з вуглецем для утворення стійких сполук, таким чином зменшуючи ризик формування карбіду хрому;

- using steel stabilized with titanium or
niobium, because these elements combine preferentially with carbon to form stable compounds, thereby reducing the risk of forming chromium carbide;

- використовувати теплову обробку,
однак цей метод рідко застосовується на практиці.

- using heat treatment, however this method is rarely used in practice.

(4) Марки з низьким вмістом вуглецю (близько 0,03 %) не страждають від міжзернової корозії зварного шва після виконання зварювальних процедур належним чином.

(4) Grades with a low carbon content (about 0,03 %) do not suffer from welded area inter-granular corrosion after following proper welding procedures.

А.3 Рівні ризику

A.3 Levels of risk

(1) Рівні ризику залежать від матеріалів, конфігурації і умов середовища. Розрізняють три рівні ризику, що наведені нижче:

(1) The level of risk depends on the materials, the configuration and the environmental conditions. A distinction may be drawn between three risk levels as follows:

– 1 рівень ризику: Тільки косметичне
поверхневе корозійне роз’їдання
(мікроточкова корозія), що відбувається протягом 50-річного проектного терміну експлуатації. Ремонт не є необхідним для конструкційної цілісності, але може
знадобитися для підтримки бездоганного зовнішнього вигляду. Більшість
стандартних нержавіючих сталей
відповідають цій вимозі в легких і помірно агресивних атмосферних корозійних умов.

– Level 1 risk: Only cosmetic surface attack (micro-pitting) occurs within a 50 years design life. Maintenance is not necessary for
structural integrity, but might be required to maintain pristine appearance. Most standard stainless steels will meet this requirement for lightly or moderately aggressive atmospheric corrosion conditions.

– 2 рівень ризику: Ризик точкової корозії або щілинного корозійного роз'їдання, що призводить до втрати перерізу або
проникнення, що може вимагати перевірки або ремонту з причин конструкційної
відмови або розгерметизації протягом
50-річного проектного терміну
експлуатації. Це стосується атмосферного впливу, що включає хімічно забруднені
атмосфери від морських до важких
промислових середовищ, або тих, які
знаходяться в будівлях, пов'язаних з
певними процесами і операціями.

– Level 2 risk: Risk of pitting or crevice
attack, causing loss of section or penetration, which might require inspection or repair for reasons of structural or containment failure within a 50 years design life. This is relevant for atmospheric exposure involving
chemically contaminated atmospheres from marine and heavy industrial environments, or those inside buildings associated with certain
processes and operations.

– 3 рівень ризику: Ризик, що пов'язаний з локалізованим корозійним роз'їданням агресивними речовинами (наприклад, опадами хлорангідридів або рідкого цинку), що може викликати втрату конструкційної цілісності за рахунок локалізованого процесу розтріскування (наприклад, корозійне розтріскування під напруженням або міжзернова корозія). Термін експлуатації і частота перевірок визначаються комбінацією вибору матеріалів і жорсткістю та ймовірністю впливу агресивних речовин. Це важливо при впливі специфічних середовищ, таких як ті, що характерні для певних закритих басейнів, де можуть збиратися агресивні опади з високим вмістом хлоридів. Цей рівень також приймається, якщо існує ризик виникнення вогню в конструкціях, що містять гальванізовані або покриті цинком металеві частини. У разі пожежі, рідкий цинк не повинен мати можливість потрапити на нержавіючу сталь.

– Level 3 risk: Risk of localized attack by aggressive substances (for example acid chloride deposits or liquid zinc metal) which might cause loss of structural integrity through localized cracking mechanisms (for example stress corrosion cracking or intergranular corrosion). Life and inspection frequencies are determined by the combination of materials selection and the severity and probability of exposure to aggressive substances. This is relevant to exposure in specific environments, such as those found above certain enclosed swimming pools, where aggressive deposits with high chloride concentrations can be generated. It also applies if there is a risk of fire in structures containing galvanized or zinc-coated metal components. In the case of fire, liquid zinc should not be able to drop onto the stainless steel.

(2) Хоча загальні вказівки по вибору матеріалів можуть бути дані для рівнів ризику 1 і 2, в разі рівня ризику 3 дуже важливо отримати рекомендацію експерта.

(2) Although general guidance on materials selection can be given for level 1 and level 2 risks, in the case of level 3 risk it is essential to seek expert guidance.

А.4 Вибір матеріалів

A.4 Selection of materials

А.4.1 Загальні положення

A.4.1 General

(1) Вибір найбільш прийнятної марки нержавіючої сталі повинен враховувати середовище застосування, технологію виробництва, можливість механічної обробки матеріалу, чистоту обробки поверхні і технічне обслуговування конструкції. Незважаючи на те, що нержавіючі сталі мають низькі вимоги до технічного обслуговування, необхідно приділити увагу розгляду розробки захисту від корозії матеріалу, обраного для використання в агресивних середовищах.

(1) The selection of the most appropriate grade of stainless steel should take into account the environment of the application, the fabrication route, the ability to machine the material, the surface finish and the maintenance of the structure. Although stainless steels have low maintenance requirements, detailed consideration needs to be given to design for corrosion resistance when a material is selected for use in a corrosive environment.

(2) Необхідно враховувати наступні ризики протягом проектного терміну експлуатації:

(2) Consideration should be given to the risks, over the design life of the structure, of the following:

• корозійного розтріскування під напруженням;

• stress corrosion cracking;

• щілинної корозії;

• crevice corrosion;

• гальванічної корозії;

• galvanic corrosion;

• точкової корозії;

• pitting;

• корозійних плям;

• staining;

• втрати товщини.

• loss of thickness.

(3) Перший крок – охарактеризувати середовище експлуатації. Корозійна агресивність середовища диктується рядом змінних, таких як вологість, температура повітря, наявність хімічних речовин та їх концентрація, вміст кисню і т. д. Корозія не зможе відбутися, якщо не присутня вологість. Наприклад, нагріті і вентильовані будівлі можуть бути класифіковані як сухі, і малоймовірно, що корозія відбудеться в таких умовах. Ризик конденсації вище в таких місцях, як кухні та пральні. Прибережні райони дуже корозійно агресивні через присутність високих концентрацій іонів хлориду в повітрі, тому конструкції, що піддаються впливу морських бризок особливо схильні до корозійного роз'їдання.

(3) The first step is to characterize the service environment. The corrosiveness of an environment is governed by a number of variables such as humidity, air temperature, presence of chemicals and their concentration, oxygen content, etc. Corrosion cannot occur unless moisture is present. For example, heated and ventilated buildings can be classified as dry, and corrosion is unlikely to occur in such environments. The risk of condensation is higher in areas such as kitchens and laundries. Coastal areas are very corrosive due to the presence of high concentrations of chloride ions in the air, so structures exposed to sea spray are particularly prone to corrosive attack.

(4) Після характеристики загального середовища необхідно взяти до уваги вплив безпосереднього оточення на нержавіючу сталь (наприклад, елементи і речовини, з якими матеріал ймовірно вступить в контакт). Стан поверхні, температура сталі і очікуване робоче напруження також можуть бути важливими параметрами.

(4) Having characterized the general environment, it is then necessary to take into account the effect of the immediate surroundings on the stainless steel (for example elements and substances that the material is likely to come into contact with). The surface condition, the temperature of the steel and the anticipated service stress can also be important parameters.

(5) Потім необхідно приділити увагу розгляду механічних характеристик і впливу від типу навантаження, включаючи робоче навантаження, цикли навантаження, вібрації, сейсмічні навантаження тощо. Можливо, буде потрібно прорахувати вплив циклічного нагрівання та охолодження. Також при остаточному виборі необхідно брати до уваги простоту виробництва, доступність форм продукції, завершальну обробку поверхні і витрати.

(5) Consideration should then be given to mechanical properties and to the effects of the type of loading, including service loads, cyclic loads, vibrations, seismic loads and so on. The effects of cyclic heating and cooling might need to be quantified. Ease of fabrication, availability of product forms, surface finish and costs also need to be taken into account in the final selection.

(6) Оцінка придатності марок найкращим чином проводиться з урахуванням досвіду використання нержавіючих сталей в аналогічних цілях і середовищах. Таблиця А.1 надає вказівки щодо вибору відповідних марок для атмосферних умов з точки зору корозії.

(6) Assessing the suitability of grades is best approached by referring to experience of stainless steels in similar applications and environments. For atmospheric environments, Table A.1 gives guidance for selecting suitable grades from a corrosion point of view.

(7) Крім класифікації нержавіючих сталей для атмосферних впливів, вказаних в таблиці А.1, також необхідно розрізняти:

(7) Besides the classification of stainless steels according to atmospheric applications, as in Table A.1, it is also necessary to make a distinction between:

– естетичні цілі: основна увага при виборі матеріалу приділяється підтриманню зовнішнього вигляду під час терміну експлуатації продукції (в цьому випадку необхідно розрізняти між зовнішнім і внутрішнім застосуванням);

– cosmetic applications: in which the prime consideration in the choice of material is to maintain the appearance during the life of the product [in this case it is necessary to distinguish between indoor and outdoor
applications];

– конструктивні цілі: основну увагу слід приділити механічним характеристикам.

– structural applications: in which the mechanical properties are the prime consideration.

(8) У разі естетичних цілей необхідно брати до уваги не тільки навколишню атмосферу, але також і розташування частин і можливість їх природного очищення погодними явищами. Якщо частини розташовані під навісами (такими, як дахи), їх необхідно очищувати частіше.

(8) In the case of cosmetic applications, it is necessary to take into account not only the environmental atmosphere, but also the location of the parts and the possibility of their natural cleaning by weather agents. If the parts are located under shelters (such as roofs) they have to be cleaned more often.

(9) У разі конструктивних цілей, для яких істотно важливими є механічні характеристики, більшість атмосфер не мають згубного впливу на нержавіючі сталі.

(9) In the case of structural applications, for which mechanical properties are essential, most natural atmospheres have no detrimental effects on stainless steels.

(10) Деякі нержавіючі сталі придатні для багатьох видів застосувань у критих та відкритих басейнах. Для елементів, що сприймають навантаження в атмосферах, що містять хлориди, які не можуть регулярно очищуватися (наприклад, при підтримці стель над плавальними басейнами) повинні використовуватися наступні марки:

(10) Certain stainless steels are suitable for many applications in indoor and outdoor swimming pools. For loadbearing members in atmospheres containing chlorides that cannot be cleaned regularly (e.g. in suspended ceilings above swimming pools) the following grades should be used: