Arkkitehtonisissa Kohteissa Käyettävän Ruostumattoman Teräksen Oikea Työstö

Arkkitehtonisissa kohteissa käytettävän ruostumattoman teräksen oikea työstö

ämän tiedotteen sisältö on tarkoitettu yleiseksi informaatioksi. Euro Inox ja sen jäsenet, henkilökunta sekä konsultit pidättyvät kaikesta vastuuvel-vollisuudesta tai vastuusta, joka johtuu tähän julkaisuun sisältyvän informaation käytön aiheutta-masta menetyksestä, vahingosta tai vauriosta.

ISBN 2-87997-068-7
© Euro Inox 2002, 2003


Jäsenet

Acerinox
www.acerinox.es

Outokumpu Stainless
www.outokumpu.com/stainless

ThyssenKrupp Acciai Speciali Terni
www.acciaiterni.it

ThyssenKrupp Nirosta
www.nirosta.de

Ugine & ALZ Belgium
Ugine & ALZ France
Groupe Arcelor
www.ugine-alz.com


Liitännäisjäsenet

British Stainless Steel Association (BSSA)
www.bssa.org.uk

Cedinox
www.cedinox.es

Centro Inox
www.centroinox.it

Informationsstelle Edelstahl Rostfrei
www.edelstahl-rostfrei.de

Institut du Développement de l’Inox
(I.D.-Inox)
www.idinox.com
International Chromium
Development Association (ICDA)
www.chromium-asoc.com

International Molybdenum
Association (IMOA)
www.imoa.info

Nickel Institute
www.nickelinstitute.org

Polska Unia Dystrybutorów Stali (PUDS)
www.puds.com.pl

SWISS INOX
Informationsstelle für nichtrostende Stähle
www.swissinox.ch



1. Johdanto

Arkkitehdit tuntevat ruostumattoman teräksen erinomaisen korroosionkestävyyden ja ulkonäölliset ominaisuudet. Materiaalin oikea työstäminen ja käsittely on tärkeää, jotta nämä ominaisuudet säilyvät. Ruostumatonta terästä ei ole vaikeampi leikata, muotoilla tai liittää yhteen kuin muita metalleja, mutta se on jonkin verran erilaista. Tuntemalla nuo pienet eroavuudet päästään hyvään lopputulokseen.

Nämä ohjeet on tarkoitettu arkkitehdeille, rakennesuunnittelijoille, kiinteistön omistajille, rakennuttajille ja muille rakennusmateriaalien valinnoista vastaaville henkilöille, jotka tarvitsevat tietoa tärkeimmistä asioista, mutta ei kuitenkaan valmistustekniikoiden yksityiskohdista.

Tarkoituksena on antaa tietoa oikean materiaalin valintaperusteista, jotka on tärkeä tietää mm. seuraavissa työvaiheissa:
• suunnitteluvaiheessa
• valmistajaa valittaessa
• työnjohtotehtävissä työmaalla
• ennen luovutusta tapahtuvassa työn viimeistelyvaiheessa

2. Materiaalin valinta

Ruostumaton teräs on yleisnimitys tuoteperheelle, joka sisältää yli sata erilaista seosmetallipitoisuutta. Yhteistä näille teräksille on, että ne sisältävät enintään 1,2% hiiltä ja vähintään 10,5% kromia. Eri teräslaadut kestävät eri tavoin korroosiota erilaisissa olosuhteissa – toimistorakennusten sisätilojen erittäin helpoista olosuhteista meri-ilmaston korroosiolle altistaviin olosuhteisiin ja rakennuksen osiin, joihin teillä talvisin käytettävä suola ja merivesi pääsevät vaikuttamaan.

Rakentamisessa käytetään kuitenkin 90 prosenttisesti vain kourallista eri teräslaatuja. Monet niistä ovat ”austeniittisia” ruostumattomia teräksiä, joiden kromi (Cr)- ja nikkeli (Ni)-pitoisuus on korkea. Nämä teräkset ovat toimitusvaiheessa antimagneettisia.

1.4301
Suosituin teräslaji on klassinen ns ”18/8” tai ”18/10”-teräs, joka sisältää noin 18% kromia (Cr) ja 8-10,5% nikkeliä (Ni). Tämän teräksen Euronormin EN 10088/1 mukainen tunnus on X5CrNi18-10 / 1.4301 ja vastaava amerikkalainen tunnus on 304. Tästä lajista valmistetaan tavallisesti padat ja pannut, keittiötarvikkeet ja ammattikäyttöön tarkoitetut catering-tarvikkeet. Sitä käytetään yleisesti myös rakennusten sisä- ja ulkotiloissa tavallisessa kaupunki-ilmastossa. Tämän teräslajin ominaisuuksia ovat erinomainen muokattavuus ja hitsattavuus, mikä antaa mahdollisuuden tehdä monimuotoisia rakennuksia, teräviä kulmia ja näkymättömiä liitoksia.

1.4307
Teräslaadun X5CrNi18-10 / 1.4301 asemesta valmistajat käyttävät usein laatua X2CrNi18-9 / 1.4307, jonka hiilipitoisuus on alhaisempi, ja sen vuoksi yli 6 mm paksuista materiaalia on helpompi hitsata. Mikäli kyseessä on ohuempi materiaalipaksuus, teräslaadulla X2CrNi18-9 / 1.4307 voi aina korvata laadun 1.4301 ilman mitään käyttäjälle aiheutuvaa haittaa.

Korroosiolle altistavissa olosuhteissa pitäisi käyttää teräslajia, joka sisältää molybdeeniä (Mo). Jopa pieni molybdeenipitoisuus parantaa huomattavasti ruostumattoman teräksen rakokorroosionkestävyyttä. Molybdeeniä sisältävät teräslajit soveltuvat myös rannikkoseuduille, missä ilmassa esiintyy halideja (pääasiassa klorideja). Nämä kerääntyvät pinnoille, joille kosteuden haihtuessa jää suolajäämiä. Tällaisilla pinnoilla kloridin määrä saattaa olla suurempi kuin ilmassa.

Toinen kloridijäämien aiheuttaja on teillä käytettävä suola, jolle kadun kalusteet tai julkisivujen alaosat voivat olla alttiina. Teollisuusalueilla vastaavia saastuttajia voivat olla tehtaiden rikkidioksidipäästöt. Näissä olosuhteissa molybdeeniä sisältävät ruostumattomat teräkset ovat ainoa oikea valinta. Näitä teräksiä pitäisi käyttää myös helpommissa olosuhteissa silloin, kun puhdistustoimenpiteitä ei voida tehdä säännöllisesti.

1.4401
Tämän teräsryhmän tyypillisin laatu on X5CrNiMo17-12-2 / 1.4401. Sen kromi- ja nikkelipitoisuudet ovat samat kuin lajin 1.4301, mutta se sisältää lisäksi 2-2,5% molybdeeniä. Vastaava amerikkalainen tunnus on 316.

1.4404
Edellä mainitun peruslaadun lisäksi on olemassa vähemmän hiiltä sisältävä laatu X2CrNiMo17-12-2 / 1.4404 (316 L). Sitä käytetään tyypillisesti silloin, kun materiaalin seinämäpaksuus on yli 6 mm. Sitä voidaan kuitenkin aina käyttää - vaikka kysymyksessä olisivat ohuemmatkin seinämäpaksuudet - laadun 1.4401 (316) sijaan ilman, että siitä aiheutuisi mitään teknisiä tai ulkonäöllisiä ongelmia.

1.4571
Vaihtoehto teräslajille X2CrNiMo17-12-2, jonka hiilipitoisuus on alhainen, on laji X6CrNiMoTi12-12-2 / 1.4571 (316 Ti). Sitä voidaan käyttää kiinnikkeissä ja muussa kuin sisustuskäytössä. Kromin (Cr), nikkelin (Ni) ja molybdeenin (Mo) lisäksi se sisältää stabilisoivana aineena myös titaniumia (Ti), jonka ansiosta paksujen ruostumattomien tankojen ja levyjen hitsiliitoksiin ei synny korroosiota. On tärkeää tietää, että tätä teräslaatua ei voi kiillottaa, eikä se sen vuoksi sovellu sisustustarkoituksiin.

Toisen ruostumattomien terästen ryhmän muodostavat ns. ferriittiset ruostumattomat teräkset. Ne ovat kromipitoisia teräksiä, joissa voi olla myös molybdeeniä sekä lisäksi stabilisoivana aineena titaniumia ja/tai nyobia (Nb), joiden ansiosta hitsiliitoksista saadaan korroosionkestäviä.

1.4510
Esimerkki em. käytöstä ovat vesikatteet, joissa käytetään joskus (tinattua) ferriittistä ruostumatonta terästä X3CrTi17 / 1.4510. Tämä on titaniumilla stabiloitu kromi-teräs, jonka korroosionkestävyys on sama kuin laadun 1.4301 (304).

1.4016
Stabiloimaton vastine edellä mainitulle on X6Cr17 / 1.4016, jota käytetään pääasiassa sisustustarkoituksiin.


Tällä suhteellisen pienellä määrällä eri teräslajeja voidaan suunnitella ja valmistaa suurin osa arkkitehtuurissa käytettävistä sovelluksista. Vain erityistarkoituksiin voidaan tarvita muita lajeja. Esimerkiksi sisäuimaloissa käytettävien sisäkattorakenteiden kiinnikkeet ovat alttiina erityisen voimakkaalle korroosiolle. Mekaaninen rasitus yhdessä kloridipitoisen kostean ilman kondensoitumisen kanssa tekevät tällaisen ympäristön korroosio-olosuhteista erityisen vaativia. Uuden, metallurgiassa tapahtuneen kehityksen ansiosta saatavilla on jopa erittäin poikkeuksellisiin olosuhteisiin tarkoitettuja korkeaseosteisia, austeniittisia teräksiä (kuten X1NiCrMoCuN25-20-7 / 1.4529 ja X1CrNiMoCu25-20-5 / 1.4539) sekä super-dublex laatuja (kuten X2CrNiMoN25-7-4 / 1.4410).

Terässarjan alapäässä ovat edulliset, kromipitoisuudeltaan 10,5-12%, ferriittiset teräkset kuten X2CrNi12 / 1.4003. Niitä voidaan käyttää raudoitteissa, mutta ne eivät sovellu yleiseen arkkitehtuurikäyttöön.

Ruostumatonta terästä valittaessa on tärkeää mainita oikea tunnus Euronormin EN 10088 mukaisia määrityksiä käyttäen. Pelkkä termi ”ruostumaton teräs” tai sellaiset suositut nimitykset kuin ”18/8” -teräs voivat viitata väärään teräslaatuun ja eri hintaluokan teräksiin, mikä tekee valmistajien antamien tarjousten vertailun mahdottomaksi.



3. Pinnanlaadut

Arkkitehtuurikäytössä pinnanlaadulle asetetut vaatimukset ovat yleensä paljon korkeammat kuin muussa teknisessä käytössä. Sen vuoksi on tärkeää, että arkkitehti ja valmistaja puhuvat samoista asioista samoilla nimikkeillä.

Ruostumattoman teräksen pinnanlaadut määritellään EN 10088/3 mukaisesti. Arkkitehtuurikäyttöön tarkoitettuja pinnanlaatuja esitellään Euro Inox´in julkaisemassa oppaassa Ruostumattoman teräksen pinnanlaadut.

Oppaan tiedot ovat kuitenkin vain suuntaa-antavia, sillä pinnanlaaduista on markkinoilla erilaisia muunnelmia. Esim. kahden eri valmistajan pinnanlaadut 2B eivät ehkä ole täysin samanlaisia. Jopa saman valmistajan eri valmistuserissä tai keloissa voi olla eroavuuksia. Jotta rakennusvaiheessa vältytään ikäviltä yllätyksiltä, pinnanlaatua määriteltäessä kannattaa toimia seuraavasti:

• Käytä aina EN 10088/3 mukaisia määrityksiä.
• Määritysten lisäksi kannattaa käyttää arkkitehdin ja valmistajan yhteisesti hyväksymiä näytteitä.
• Kriittisissä kohteissa pitäisi käyttää samasta valmistuserästä tai kelasta peräisin olevaa ruostumatonta terästä.

Esivalmistetut tuotteet, kuten paneelit ja kasetit, asennetaan niin, että valssaussuunta on aina sama. Muuten heijastavuudessa saattaa olla eroja tietyissä valaistusolosuhteissa. Sen vuoksi on tärkeää vaatia tehdasta merkitsemään valssaussuunta ruostumattoman teräslevyn kääntöpuolelle. Sama ohje pätee myös kiillotussuuntaan kiillotettua pintaa määriteltäessä.

Ferriittisestä (kromipitoisesta) ja austeniittisesta (kromi- ja nikkelipitoisesta) ruostumattomasta teräksestä valmistettuja verhoilupaneeleja ei pitäisi käyttää yhdessä, vaikka molemmat lajit soveltuisivatkin teknisesti ko. tarkoitukseen. Cr-pitoiset ferriittiset laadut ovat värivivahteeltaan jonkin verran kylmempiä kun taas Cr- ja Ni-pitoiset austeniittiset laadut ovat lämpöisempiä. Austeniittisten ja ferriittisten ruostumattomien terästen väriero saattaa näkyä kriittisissä kohteissa.

Euro Inox´in CD ROM ”Ruostumattoman teräksen pinnanlaadut” on apuväline tutustuttaessa ruostumattoman teräksen eri pinnanlaatuihin ja siihen, miltä ne käytännössä näyttävät. Tämä opas on myös painetussa muodossa, ja sen saa veloituksetta pyydettäessä.



4. Suunnittelu

Suunnitelmissa pitäisi välttää rakennuspaikalla hitsaamista ja jättää liitoksiin riittävästi tilaa hitsaamista ja kiillotusta varten. Kosteutta ja likaa kerääviä pintoja pitää välttää.



5. Valmistus

Hyvän lopputuloksen varmistamiseksi kannattaa valita laadukas ja kokenut ruostumattoman teräksen työstöön erikoistunut valmistaja. Työtilat ja aikaisemmat ruostumattomasta teräksestä valmistetut työt toimivat parhaiten laadun takeena.


5.1 Hiiliteräksen kosketuksen välttäminen

Ollessaan kosketuksissa hiiliteräksen - erityisesti leikattaessa, hiottaessa ja hitsattaessa muodostuvien jäämien - kanssa ruostumattoman teräksen korroosionkestävyys voi vaarantua. Tästä syystä on erittäin tärkeää, että pajassa on erotettu hiiliteräksen ja ruostumattoman teräksen työstö. Molemmille teräksille pitää varata omat työkalut. Kaikki koneet, esim. särmäykseen yms. tarkoitetut, pitää puhdistaa hyvin hiiliteräksen jäljiltä vaihdettaessa materiaali ruostumattomaan teräkseen.

Ruostumatonta terästä varastoitaessa ja käsiteltäessä pitää välttää ruostumattoman teräksen ja hiiliteräksen välistä kosketusta. Kosketus voi syntyä esim. trukeista, ketjuista yms.


5.2 Hitsiliitokset

Arkkitehtien pitäisi ensi sijassa pyrkiä suunnittelemaan ruostumattomat teräskomponentit siten, että työmaalla hitsaamista tarvittaisiin mahdollisimman vähän. Hitsaustoimenpiteiden valvominen konepajassa on huomattavasti helpompaa kuin rakennuspaikalla.
Vaikka useimmat hiiliteräksen hitsausmenetelmät soveltuvat myös ruostumattomalle teräkselle, on tärkeää käyttää oikeita lisäaineita. Niiden pitäisi yleensä olla perusmateriaalia korkeampiseosteisia.

Konepajan ammattitaito näkyy hitsiliitosten viimeistelyssä.

Hitsiliitokset tarvitsevat hyvän jälkikäsittelyn. Hitsauskohtiin muodostuu väistämättä kuumuuden aiheuttamia tummentumia (hapettumia). Tummentuneilla alueilla ei välttämättä ole enää ruostumattomalle teräkselle ominaista itsekorjautumismekanismia. Nämä oksidit pitää sen vuoksi poistaa joko kemiallisesti peittaamalla tai mekaanisesti hiomalla ja kiillottamalla.

Hitsaus tuhoaa ruostumattoman teräksen viimeistellyn pinnan, joka pitää korjata hiomalla ja kiillottamalla. Käyttämällä hiontanauhoja, joissa on sama raekoko kuin alkuperäisessä pinnanlaadussa (tyypillinen raekoko 180 tai 240), voidaan hitsijäljet poistaa.


5.3 Mekaaniset liitokset

Ruuvi- ja pulttiliitokset ovat suosittuja liitostapoja. Jatkuvasti tehdään virheitä käyttämällä sinkittyjä ruuveja ja pultteja ruostumattoman teräksen kiinnittämisessä. Liittämällä ”jaloseosteiseen” ruostumattomaan teräkseen vähemmän jalosta materiaalista kuten hiiliteräksestä valmistettuja ruuveja, pultteja tai alumiinilistoja muodostuu galvaaninen pari elektrolyytin vaikutuksesta. Kuten missä tahansa galvaanisessa parissa virta kulkee vähemmän jalosta materiaalista (hiiliteräs tai alumiini) jalompaan materiaaliin (ruostumaton teräs), ja vähemmän jalo materiaali ruostuu. Tästä syystä sinkityt ruuvit ja pultit, jotka muuten kestäisivät vuosikymmeniä, ruostuvat hyvin nopeasti, jos niitä on käytetty ruostumattomasta teräksestä valmistettujen tuotteiden liitoksissa. Tällaisesta korroosioprosessista syntyvät ruostejäljet voivat joutua ruostumattomalle teräspinnalle aiheuttaen siihen korroosiota. Sen vuoksi ruostumattoman teräksen liitoksissa täytyy käyttää vain ruostumattomasta teräksestä valmistettuja kiinnikkeitä.


5.4 Kiinnitystavan merkitys pinnan tasaisuuteen

Ruostumattomat teräspaneelit saattavat vääntyä, mikäli ruuveja kiristetään liikaa. Tapitushitsit voivat tällöin olla sopiva vaihtoehto. Tapit voidaan hitsata ruostumattomaan teräslevyyn (vähintään 1,5 mm levypaksuudet) niin, etteivät ne näy levyn etupuolelle.

Kiinnitysaineiden merkitys on kasvanut varsinkin pienemmissä käyttökohteissa. Sideainetta käyttämällä voidaan välttää vääntymisestä aiheutuvat haitat. Tällaiset liitokset voivat kuitenkin hilsehtiä ja haurastua.

Pinnan aaltoilua saatta esiintyä metallikasetteja ja paneeleja valmistettaessa. Ruostumattomien (erityisesti austeniittisten ruostumattomien) terästen lämmönjohtavuus on alempi ja lämpölaajeneminen suurempi kuin hiiliteräksen. Tämä kannattaa huomioida ruostumattomien teräspaneeleiden mitoituksessa ja antaa laajenemiselle tilaa.


5.5 Puhdistus ja huolto

Erinomaisetkin ruostumattomasta teräk-
sestä valmistetut tuotteet voidaan pilata sopimattomalla alkupuhdistuksella. Sen vuoksi on hyvä tutustua laatimaamme ohjeistoon Arkkitehtonisissa kohteissa käytettävän ruostumattoman teräksen puhdistus ja hoito.


Lisäkirjallisuus

- Yksityiskohtaista tietoa saa SCI:n (Steel Construction Institute) kirjasta Architects´Guide to Stainless Steel.

Ruostumattoman teräksen työstötapoja on selostettu kirjassa Working with Stainless Steel, jota saa Euro Inox´ista hintaan EUR 50.


 PDF: Arkkitehtonisissa Kohteissa Käyettävän Ruostumattoman Teräksen Oikea Työstö