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耐候性鋼は、一般的な商標 COR-TEN 鋼で呼ばれることが多く、ハイフンなしでcorten 鋼と表記されることもありますが、安定した錆の外部層を形成することで塗装の必要性をなくすために開発された鋼合金のグループです。
US Steel (USS) はCOR-TEN という名称の登録商標を保有しています。 [1] COR-TEN という名称は、このタイプの鋼の 2 つの際立った特性、耐食性と引張強度に由来しています。[2] USS は 2003 年に個別鋼板事業をInternational Steel Group (現ArcelorMittal ) に売却しましたが、[3]現在もストリップミル鋼板およびシートの形で COR-TEN ブランドの材料を販売しています。
オリジナルの COR-TEN は、 ASTM 国際規格グループから標準指定 A242 (COR-TEN A) を受けました。新しい ASTM グレードは、薄板用の A588 (COR-TEN B) と A606 です。すべての合金は、一般的に製造され、使用されています。
表面酸化は通常6ヶ月かかりますが、表面処理によりこれを1時間程度まで加速することができます。[4]
歴史
耐候性鋼の歴史は1910年代に米国で始まり、異なる量の銅を合金にした鋼が風雨にさらされました。研究は1920年代まで続けられ、1926 年頃にはリン含有量も耐食性を高めることが発見されました。[5]
1933年、USSは研究結果を商品化することを決定し、優れた機械的耐性を持つ鋼の特許を取得しました。これは主に、石炭、金属鉱石、その他の鉱物製品、穀物などの重いバルク荷物の取り扱いのための鉄道ホッパー車で使用するためのものでした。[6]この材料が現在最もよく知られている制御された腐食は、その後すぐに発見された歓迎すべき利点であり、USSは商標名Cor-Tenを適用しました。この鋼は本来の靭性のため、バルク輸送、複合輸送コンテナ、バルク保管に現在でも広く使用されています。[7]
プルマン・スタンダード社では1936年からサザン・パシフィック鉄道向けに、塗装は施されていたものの、コルテン鋼を使用した客車も製造しており[8] 、 1949年にはロック・アイランド線の通勤客車にも使用された[9]。
1964年、ムーアズタウンインターチェンジがニュージャージーターンパイクの37.02マイルポストに建設されました。この高架道路は、耐候性鋼が初めて高速道路構造物に適用されたと考えられています。[11] [10]アイオワ州、オハイオ州、ミシガン州を含む他の州もすぐにこれに続きました。[12]これに続いて、1967年にイギリスのヨーク大学歩道橋が建設されました。それ以来、橋梁に耐候性鋼を使用する慣行は多くの国に広がっています。[13]
プロパティ
耐候性とは、これらの鋼の化学組成のことで、他の鋼に比べて大気腐食に対する耐性が高まります。これは、鋼が天候の影響を受けて表面に保護層を形成するためです。
保護層の腐食抑制効果は、その中の合金元素の特定の分布と濃度によって生み出されます。緑青の形成が通常の錆とどのように異なるのかはまだ明らかではありませんが、濡れた表面の乾燥が必要であり、銅が最も重要な合金元素であることは明らかです。[5]
表面を保護する層は、天候の影響を受けると継続的に発達し、再生します。言い換えれば、保護コーティングを形成するために鋼鉄は錆びるのです。[14]
耐候性鋼の機械的性質は、使用される合金の種類と材料の厚さによって異なります。[16] [17]
ASTM A242
オリジナルの A242 合金は、最大 0.75 インチ (19 mm) の厚さの軽中量圧延形材および板材で、降伏強度が 50キロポンド/平方インチ(340 MPa )、極限引張強度が 70 ksi (480 MPa) です。厚さ 0.75～1 インチ (19～25 mm) の中重量圧延形材および板材では、降伏強度が 46 ksi (320 MPa)、極限強度が 67 ksi (460 MPa) です。最も厚い 1.5～4 インチ (38～102 mm) の圧延形材および板材では、降伏強度が 42 ksi (290 MPa)、極限強度が 63 ksi (430 MPa) です。ASTM A242 には、タイプ 1 とタイプ 2 があります。どちらも、厚さに基づいて用途が異なります。タイプ 1 は、住宅構造、建設業界、貨車でよく使用されます。[18]タイプ2鋼はコルテンBとも呼ばれ、主に都市の家具、客船、クレーンに使用されます。[19]
ASTM A588
A588 は、すべての圧延形状および最大 4 インチ (100 mm) 厚のプレートに対して、降伏強度が少なくとも 50 ksi (340 MPa)、極限引張強度が 70 ksi (480 MPa) です。4～5 インチ (102～127 mm) のプレートは、降伏強度が少なくとも 46 ksi (320 MPa)、極限引張強度が少なくとも 67 ksi (460 MPa) で、5～8 インチ (127～203 mm) のプレートは、降伏強度が少なくとも 42 ksi (290 MPa)、極限引張強度が少なくとも 63 ksi (430 MPa) です。
用途
耐候性鋼は、その古びたアンティークな外観から、屋外彫刻によく使用されています。一例として、シカゴのデイリーセンター裁判所の広場に立つシカゴ・ピカソの大型彫刻があり、これも耐候性鋼で作られています。他の例としては、バーネット・ニューマンの「壊れたオベリスク」 、ロバート・インディアナの「数字」彫刻のいくつかと彼のオリジナルの「愛」彫刻、リチャード・セラの多数の作品、ニューヨーク州マンハッタンのアラモの彫刻、ニューヨーク州ブルックリンのバークレイズ・センター[20]、ゲーツヘッドの「エンジェル・オブ・ザ・ノース」、リーズの女性たちを称えるピッパ・ヘイルの彫刻「リボンズ」 [21]、リーズ・ベケット大学の放送塔[22]などがあります。
また、ニューリバーゴージ橋、ニューバーグ・ビーコン橋の第2スパン（1980年）、オーストラリア現代美術センター（ACCA）やMONAの建造物など、橋やその他の大型構造物にも使用されています。
これは海上輸送、複合輸送コンテナの建設[23]、およびロンドンのM25高速道路の最近拡張された区間に沿った目に見えるシートパイル工事で非常に広く使用されています。
耐候性鋼が建築用途に初めて使用されたのは、イリノイ州モリーンにあるジョンディア本社である。この建物は建築家エーロ・サーリネンが設計し、1964年に完成した。クヌート・ホルシャーとヨルゲン・ヴェスターホルトが設計したオーデンセ大学（1971～1976年建設）の主要な建物は耐候性鋼で覆われており、ラステンボー（デンマーク語で「錆びた要塞」）というニックネームが付けられている。1977年、ロバート・インディアナは、イスラエルのエルサレムにあるイスラエル博物館アートガーデンのために、4文字の単語アハヴァ（ヘブライ語で「愛」を意味するאהבה）を使用して、耐候性鋼で作られた愛の彫刻のヘブライ語バージョンを制作した。デンマークでは、電化鉄道の架線を支えるマストはすべて、美観上の理由から耐候性鋼で作られている。
耐候性鋼は、1971年にセントルイス・カー・カンパニーがイリノイ・セントラル鉄道向けに製造したハイライナー電気自動車に使用された。耐候性鋼の使用は、当時の鉄道車両の標準であるステンレス鋼と比較して、コスト削減策と見なされていた。1979年の後続の注文は、耐候性鋼の車体を含む同様の仕様でボンバルディアによって製造された。車両は塗装されたが、これは耐候性鋼鉄道車両の標準的な手法である。耐候性鋼の耐久性は期待に応えられず、車両に錆び穴ができた。塗装が問題の一因となった可能性がある。塗装された耐候性鋼は従来の鋼よりも耐食性が高くない。なぜなら、保護緑青が間に合わず、小さな塗装の剥がれなどの局所的な攻撃領域の腐食を防ぐことができないためである。これらの車両は2016年までに引退した。[24]
バークレイズ・センターの外装には耐候性鋼が使用され、ASI Limited & SHoP Construction社が設計した12,000枚の耐候性鋼板で構成されている。[25] ニューヨーク・タイムズ紙はこの素材について「一見すると不審なほど未完成に見えるが、芸術や建築の世界では多くのファンがいる」と評している。[26] 2015年、 KTH王立工科大学建築学部の新校舎が同校のキャンパスに完成した。耐候性鋼の使用により、ファサードの未来的な形状がはるかに古い周囲の環境によく溶け込み、2015年にカスパー・サリン賞を受賞した。[27]
デメリット
耐候性鋼を建築に使用する場合、いくつかの課題があります。溶接点が他の材料と同じ速度で耐候性を保つようにするには、特別な溶接技術または材料が必要になる場合があります。耐候性鋼自体は錆びないわけではありません。鋼の表面に水が溜まると腐食速度が速まるため、排水対策を講じる必要があります。NTSB によると、排水不足が最終的にファーン ホロー橋の崩落につながったとのことです。耐候性鋼は湿度の高い亜熱帯気候に敏感で、そのような環境では保護用の緑青が安定せず、腐食が進む可能性があります。たとえば、 1972 年にアトランタに建設された旧オムニ コロシアムは錆びが止まらず、最終的には構造物に大きな穴が開きました。これが、建設からわずか 25 年で解体を決定した主な要因でした。海塩の多い環境でも同じことが起こる可能性があります。1975 年に建設されたハワイのアロハ スタジアムがその一例です。[28]耐候性鋼の通常の表面の風化により、近くの表面に錆びの汚れが生じることもあります。
一部の耐候性鋼が望ましい緑青を形成する速度は、腐食を促進する大気汚染物質の存在によって大きく異なります。このプロセスは大都市の中心部では一般的にうまくいきますが、田舎の環境では耐候性速度ははるかに遅くなります。ニューヨーク州北部の小さな都市イサカにあるコーネル大学のメインキャンパスにある社会科学棟、ユリスホールでは、ベスレヘムスチールのマヤリ-R耐候性鋼フレームの表面仕上げが予測された時間内に予測どおりに行われませんでした。ゆっくりと錆びる鋼から雨水が流れ出て、多数の大きな窓が汚れ、メンテナンス費用が増加しました。 [29]保護層を形成せずに腐食が進んだため、開館から2年も経たない1974年に緊急の構造補強と亜鉛メッキが必要になったようです。[30]
ペンシルベニア州ピッツバーグのUSスチールタワーは、COR-TEN鋼を展示するためにUSスチール社によって建設されました。この材料は当初風化により、周囲の市街地の歩道や近くの建物に「ブリーディング」または「ランオフ」と呼ばれる変色が発生しました。 [31]風化が完了すると、マークをきれいにするための清掃活動が会社によって組織されました。近くの歩道のいくつかは清掃されずに残され、錆色のままでした。この問題は、耐候性鋼の新しい配合では軽減されました。[要出典]汚れは、汚れが目立つコンクリートに鋼から水が流れ出ないように構造を設計できれば防ぐことができます。
参照
参考文献
- ^ 「商標と所有権」USS 。 2017年6月13日閲覧。
- ^ 「耐候性鋼：コルテン鋼とA/B相当鋼、起源、規格ガイド」AZoM.com 2016年7月4日。
- ^ Plate Products、2003年10月31日、2007年12月28日時点のオリジナルよりアーカイブ、 2010年1月13日閲覧。
- ^ 「Corten+ US」。Corten + | 錆び促進剤。2021年11月20日閲覧。Corten
+処理製品は1時間で錆びを形成します。
- ^ マヌエル・モルシージョ;ディアス、イヴァン。チコ、ベレン。カノ、H.デ・ラ・フエンテ、ダニエル（2014年6月1日）。 「耐候性鋼: 経験的開発から科学的設計へ。総説」(PDF)。腐食科学。83：6-31。Bibcode :2014Corro..83....6M。土井：10.1016/j.corsci.2014.03.006。hdl :10261/94988。ISSN 0010-938X。
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- ^ ab 道路橋における耐候性鋼の性能：第3フェーズレポート（PDF）。アメリカ鉄鋼協会。1995年。5ページ。 2022年9月1日閲覧。
- ^ Nickerson, Robert L (1994年10月). 「Weathering Steel Bridges / A 1994 Review of Performance」. Public Works . 125 (11): 49–50. ISSN 0033-3840 . 2022年8月31日閲覧。
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- ^ セネット、チャールズ（1974年5月8日）。「寄付者がコーソン氏に『古い錆びた』修理の秘密を要求する手紙」コーネル・デイリー・サン。ニューヨーク州イサカ。 2015年3月29日閲覧。
- ^ 「Cor - Tenについて学ぶ/FAQ」Corten.Com。2014年10月17日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 COR-TEN-Steelに関連するメディアがあります。
- テキサス州運輸局による TxDOT 橋梁の耐候性鋼に関するレポート(4464 KB)。汚れを防ぐための推奨事項の詳細が含まれています。注: 橋脚のラッピングは、後に費用対効果が低いことが判明しました。
- STRUCTURE誌の耐候性鋼の入門書(2005 年)
- コロラドとロンドンの耐候性鋼（2020）