Loading article…
耐候性鋼は、コルテン鋼（または商標名であるCOR-TEN ）とも呼ばれ、塗装の必要がない安定した錆の外層を形成する鋼合金のグループです。これは1933年にUSスチール社によって初めて導入されました。[ 1 ]
US Steel (USS) は、2016 年まで COR-TEN という名称の登録商標を保有していました。 [ 2 ] COR-TEN という名称は、このタイプの鋼の 2 つの特徴、つまり耐食性と引張強度を表しています。[ 3 ] USS は 2003 年に個別鋼板事業をInternational Steel Group (現在のArcelorMittal ) に売却しましたが、[ 4 ] COR-TEN ブランドの材料をストリップミル鋼板やシートの形で製造しています。
オリジナルのCOR-TENは、 ASTMインターナショナル規格グループからA242（COR-TEN A）という規格番号を与えられました。より新しいASTM規格は、A588（COR-TEN B）と薄板用のA606です。これらの合金はすべて、広く生産・使用されています。
表面酸化は通常6ヶ月かかりますが、表面処理によってこれを最短1時間に短縮できます。[ 5 ]
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化した鋼を風雨にさらした。研究は1920年代まで続き、1926年頃にはリンの含有量も耐食性に役立つことが発見された。[ 6 ]
1933年、ユナイテッド・ステーツ・スチール社は研究成果を商品化することを決定し、主に石炭、金属鉱石、その他の鉱物製品、穀物などの重量バルク貨物の取り扱いに使用される鉄道ホッパー車向けに、優れた機械的強度を持つ鋼材の特許を取得しました。[ 7 ]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社が商標名「Cor-Ten」を適用するきっかけとなりました。その固有の靭性により、この鋼材は現在でもバルク輸送、複合一貫輸送コンテナ、バルク貯蔵に広く使用されています。[ 8 ]
鉄道の客車も、1936年からプルマン・スタンダード社によってサザン・パシフィック鉄道向けに塗装されたものの、コルテン鋼で製造されており[ 9 ] 、 1949年にはロック・アイランド鉄道の通勤客車まで製造が続けられた[ 10 ]。
1964年、ニュージャージー・ターンパイクの37.02マイル地点にムーアズタウン・インターチェンジが建設されました。この高架橋は、耐候性鋼を使用した最初の高速道路構造物であると考えられています。[ 12 ] [ 11 ]アイオワ州、オハイオ州、ミシガン州など他の州もすぐにこれに続きました。[ 13 ] 1967年には、イギリスのヨーク大学歩道橋がこれに続きました。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。[ 14 ]
風化とは、これらの鋼材の化学組成の変化を指し、他の鋼材に比べて大気腐食に対する耐性が向上する。これは、鋼材が風雨の影響を受けて表面に保護層を形成するためである。
保護層の腐食抑制効果は、その層における合金元素の特定の分布と濃度によって生じる。緑青の形成が通常の錆びとどのように異なるのかはまだ明らかになっていないが、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確立されている。[ 6 ]
表面を保護する層は、天候の影響を受けると継続的に形成され、再生される。言い換えれば、鋼は保護コーティングを形成するために錆びることを許容される。[ 15 ]
耐候性鋼の機械的特性は、合金の種類と材料の厚さによって決まります。[ 17 ] [ 18 ]
オリジナルの A242 合金は、厚さ0.75 インチ (19 mm)までの軽量から中量圧延形材および板材の場合、降伏強度が50 ksi (340 MPa )、引張強度が70 ksi (480 MPa)です。厚さ0.75 ～ 1 インチ (19 ～ 25 mm)の中量圧延形材および板材の場合、降伏強度が46 ksi (320 MPa)、引張強度が67 ksi (460 MPa)です。最も厚い圧延形材および板材 (厚さ1.5 ～ 4インチ (38 ～ 102 mm))の場合、降伏強度が42 ksi (290 MPa)、引張強度が63 ksi (430 MPa)です。ASTM A242 はタイプ 1 とタイプ 2 で入手可能です。どちらも厚さによって用途が異なります。タイプ 1 は、住宅構造、建設業界、貨車によく使用されます。[ 19 ]コルテンBとも呼ばれるタイプ2鋼は、主に都市家具、客船、クレーンなどに使用されます。[ 20 ]
A588は、すべての圧延形状および厚さ4インチ（100 mm）までの板厚において、降伏強度が50 ksi（340 MPa）以上、引張強度が70 ksi（480 MPa）以上です。厚さ4～5インチ（102～127 mm）の板厚では、降伏強度が46 ksi（320 MPa）以上、引張強度が67 ksi（460 MPa）以上であり、厚さ5～8インチ（127～203 mm）の板厚では、降伏強度が42 ksi（290 MPa）以上、引張強度が63 ksi（430 MPa）以上です。
耐候性鋼は、独特の錆びたような外観が安定した保護パティナとして現れるため、屋外彫刻によく使用されます。このプロセスにより、作品は時間の経過とともに「使い古された」またはアンティークな質感を帯びます。注目すべき初期の例としては、デイリーセンター裁判所の広場にあるシカゴ・ピカソがあり、それ自体が耐候性鋼でできています。[ 21 ]その他の主要な例としては、バーネット・ニューマンのブロークン・オベリスク、ロバート・インディアナのナンバーズ彫刻のいくつか、彼のオリジナルのラブ彫刻、リチャード・セラの多数の作品、マンハッタンのアラモ、ゲーツヘッドのエンジェル・オブ・ザ・ノース、リーズのピッパ・ヘイルのリボン、リーズ・ベケット大学の放送塔などがあります。[ 22 ] [ 23 ]
1960年代以降、芸術家や建築家は耐候性鋼の耐久性を高く評価するだけでなく、酸化プロセスを美的かつ象徴的な要素として取り入れてきました。エドゥアルド・チリーダ、ベルナール・ヴェネ、マウロ・スタッチョーリなどの彫刻家は、コルテン鋼で記念碑的な作品を制作しており、そこでは変化する緑青が作品の意味に不可欠な要素となっています。[ 24 ] [ 25 ]
美術史家や批評家は、錆を美的特徴として再解釈することに注目している[ 26 ]。ロバート・ピンカス＝ウィッテンは、ポストミニマリズムの出現における酸化を含む自然過程の役割について述べている[ 27 ] 。アルテ・ポーヴェラの理論家であるジェルマーノ・チェラントは、ヤニス・クネリスやジョヴァンニ・アンセルモなどのアーティストが、変化とエントロピーのテーマを強調するために酸化しやすい素材をどのように取り入れたかを強調している[ 28 ]。フローレンス・ド・メレデューは、錆は記憶の担い手として、また素材に個性と歴史的共鳴を与える変容過程として作用すると主張した[ 29 ] 。
彫刻や建築以外にも、風化した鋼の酸化はインスタレーションや写真にも取り入れられています。レオナルド・ドリューやマーク・ディオンなどのアーティストは、錆びた要素を使って衰退、記憶、物質文化を探求しており、ベルントとヒラ・ベッヒャーの工業的な類型論は、錆を無常のメタファーとして用いた後世のアーティストに影響を与えました。[ 30 ]
また、ニューリバー渓谷橋、ニューバーグ・ビーコン橋の2番目のスパン（1980年）、オーストラリア現代美術センター（ACCA）やMONAの建設など、橋梁やその他の大規模構造物にも使用されています。
海上輸送、インターモーダルコンテナの建設[ 31 ] 、ロンドンのM25高速道路の最近拡幅された区間の目に見える鋼矢板など、非常に広く使用されています。
建築用途に耐候性鋼が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・ディア本社ビルです。この建物は建築家エーロ・サーリネンによって設計され、1964年に完成しました。クヌート・ホルシャーとヨーゲン・ヴェスターホルトによって設計されたオーデンセ大学の主要な建物（1971～1976年建設）は耐候性鋼で覆われており、デンマーク語で「錆びた要塞」を意味する「ルステンボルグ」という愛称で呼ばれています。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、ヘブライ語で「愛」を意味する4文字の単語「 ahava」（אהבה）を用いて、耐候性鋼で作られた「愛」の彫刻のヘブライ語版を制作しました。デンマークでは、電化鉄道の架線を支えるすべてのマストは、美観上の理由から耐候性鋼で作られています。
1971年、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車両には耐候性鋼が使用されました。耐候性鋼の使用は、当時の鉄道車両の標準であったステンレス鋼と比較してコスト削減策と見なされていました。1979年の追加発注では、ボンバルディア社が耐候性鋼製の車体を含む同様の仕様で車両を製造しました。車両は塗装されましたが、これは耐候性鋼製鉄道車両の標準的な慣行でした。耐候性鋼の耐久性は期待に応えられず、車両に錆穴が現れました。塗装が問題の一因となった可能性があります。塗装された耐候性鋼は、小さな塗装の剥がれなどの局所的な攻撃部分の腐食を防ぐのに十分な保護パティナが時間内に形成されないため、従来の鋼よりも耐腐食性が高いわけではありません。これらの車両は2016年までに廃車されました。[ 32 ]
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 が設計した 12,000 枚のプレウェザリング鋼板で構成されています。[ 33 ]ニューヨーク・タイムズはこの素材について、「一般の人には未完成に見えるかもしれないが、芸術や建築の世界では多くのファンがいる」と述べています。[ 34 ] 2015 年、KTH 王立工科大学建築学部の新校舎がキャンパス内に完成しました。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馴染むようになり、2015 年にカスパー・サリン賞を受賞しました。[ 35 ]
耐候性鋼を建築に使用すると、いくつかの課題が生じます。溶接部が他の材料と同じ速度で風化するようにするには、特別な溶接技術や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。鋼材の表面に水が溜まると腐食速度が速くなるため、排水対策を講じる必要があります。NTSBによると、排水設備の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。耐候性鋼は湿潤な亜熱帯気候に弱く、そのような環境では保護膜が安定せず、腐食が進行する可能性があります。例えば、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年後に解体するという決定の大きな要因となりました。海塩分を多く含む環境でも同様のことが起こり得ます。1975年に建設されたハワイのアロハ・スタジアムはその一例です。[ 36 ]耐候性鋼の通常の表面風化によって、近くの表面に錆の染みが生じることもあります。
耐候性鋼が望ましい緑青を形成する速度は、腐食を触媒する大気汚染物質の存在によって大きく異なります。このプロセスは一般的に大都市では成功しますが、より田舎の環境では風化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であるユーリスホールでは、ベスレヘムスチール社のマヤリR耐候性鋼フレームで予測された表面仕上げが予測された時間内に達成されませんでした。ゆっくりと錆びていく鋼材からの雨水流出が多数の大きな窓を汚し、メンテナンスコストが増加しました。[ 37 ]保護層が形成されないまま腐食が進んだため、開館から2年も経たない1974年に緊急の構造補強と亜鉛めっきが必要になったようです。[ 38 ]
ペンシルベニア州ピッツバーグにあるUSスチールタワーは、 USスチールがCOR-TEN鋼を展示する目的で建設した。この素材の初期風化により、周囲の歩道や近隣の建物に「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た。 [ 39 ]風化が完了すると、同社はマーキングを除去するために清掃活動を組織した。近くの歩道のいくつかは清掃されずに残され、錆色のままになっている。この問題は、耐候性鋼の新しい配合で軽減されている。構造を設計して、水が鋼からコンクリートに流れ落ちてシミが目立たないようにすれば、シミを防ぐことができる。
{{cite web}}: CS1 maint: url-status (リンク)+処理製品は1時間で錆を形成します。