ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАЛИ COR-TEN В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

THE USE OF COR-TEN STEEL IN MODERN CONSTRUCTION

Vilkov Anton Vladimirovich

Student, Department of Metal and Timber Constructions, St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются свойства и история развития стали COR-TEN, которая отличается высокой атмосферостойкостью и уникальным внешним видом за счет образования контролируемой оксидной пленки. Обозреваются химические компоненты материала, особенности его производства и применения в строительной сфере, виды стали, а также ее аналоги. Сделан вывод о сохранении актуальности материала благодаря его уникальным свойствам, эстетическому виду и долговечности, что способствует расширению его применения в современном строительстве.

ABSTRACT

The paper discusses the properties and development history of COR-TEN steel, which is characterized by high weather resistance and a unique appearance due to the formation of a controlled oxide film. The chemical components of the material, the features of its production and use in the construction industry, types of steel, as well as its analogues are reviewed. It is concluded that the material remains relevant due to its unique properties, aesthetic appearance and durability, which contributes to the expansion of its use in modern construction.

Ключевые слова: COR-TEN, кортеновская сталь, легированная сталь, антикоррозийная сталь, атмосферостойкая сталь, строительные материалы.

Keywords: COR-TEN, corten steel, alloy steel, anti-corrosion steel, weather-resistant steel, building materials.

Введение

В современном строительстве используется широкий ассортимент материалов, обладающих различными свойствами, которые в тех или иных обстоятельствах становятся ключевыми. Одним из них, инновационных в свое время, и не утратившим актуальности в текущих реалиях является сталь COR-TEN, или кортеновская сталь. Ее уникальные химические и физические свойства дали толчок в разработке аналогов данного материала, а также определили специфику ее использования в строительной сфере.

Целью написания статьи является углубленное рассмотрение научного знания о кортеновской стали, в связи с этим основным методом исследования является анализ данных. Входными данными для анализа были приняты работы отечественных и зарубежных исследователей.

Вопрос изучения свойств кортеновской стали и применения ее в строительной сфере поднимается в научных работах как зарубежных авторов: Л. Коллини, А. Барускотти, В. Вайрамани, Т. Хорват, С. Травассос, Т. Чжан, так и отечественных: В.О. Герасимова, П.Д. Одесский, Ю.В. Новак, О.Б. Сокольская, А.А. Орлова, А.И. Васильев и др.

История стали COR-TEN начинается в 1930-х годах, она была открыта и запатентована в 1933 году американской компанией United States Steel Corporation. Поначалу, она использовалась в производстве металлических конструкций для строительства мостов, а также специфичных сооружений, требующих большего предела прочности, чем у обычной стали, например, железнодорожных вагонов. К 1960-м годам она начинает использоваться в гражданском строительстве и становится популярна благодаря тому, что в 1964 году было построено первое здание, в котором кортеновская сталь использовалась в качестве внешнего каркаса. Этим зданием является и по сей день эксплуатируемая штаб-квартира компании John Deere, «Ржавый дворец» в Молине, штат Иллинойс, США [1].

Название стали происходит от английских слов «corrosion» - коррозия, и «tensile» - прочность на разрыв, что отражает его ключевое свойство – устойчивость к окислению материала [2, с. 251].

Сталь COR-TEN легируется с применением следующих химических элементов, обеспечивающих ее отличительные характеристики:

• P – создает условия для окисления поверхности;
• Cr – увеличивает показатель коррозионной стойкости, препятствуя чрезмерному разрушению;
• Cu – является необходимым условием для получения патины.
• Ci, Ti, Mo и V – увеличивают плотность оксидного слоя, взаимодействуя с Cu и Cr [1].

Данные химические элементы создают некий аморфный слой между сталью и пленкой, образующейся в процессе окисления – FeOOH. Она распределяется равномерным слоем по всей поверхности материала, в отличие от рядовой стали, на которой образуются слой, состоящий из химических элементов метагидроксида железа (FeOOH) и оксида железа (Fe₃O₄), которые вместе представляют собой привычную для всех и опасную для стали проедающую ржавчину (фактурно неравномерную) [5, с. 576].

Для контролируемого создания оксидной пленки разработаны три состава Linea COR:

• act-COR – запускает процесс коррозии;
• bp-COR – останавливает процесс коррозии;
• bz-COR – защищает патину от механических повреждений [2, с. 252].

Оксидная пленка обладает бархатистой текстурой, отличной от ржавчины, а также наделяет сталь свойством изменения цвета с течением времени (от серебристого цвета стали, к ржаво-оранжевому и до бурого/черного цвета). Помимо этого, уникальным и наиболее ценным свойством данной стали является ее атмосферостойкость. Устойчивость стали к атмосферным воздействиям обеспечивается за счет контроля скорости, с которой кислород из атмосферы может вступать в реакцию с поверхностью металла [6, с. 675].

Однако, так как на образование пленки требуется от 1,5 до 10 лет, в этот период, для наиболее благотворного ее формирования, необходимо чередование влажной и сухой обработки, от частоты циклов которых зависит скорость процесса.

Традиционно выделяют две марки кортеновской стали: Corten A 242 (COR-TEN A) и Corten A 588 (COR-TEN B). Эти типы различаются главным образом количеством фосфора, добавляемого в смесь, который наделяет сталь разными свойствами. Первый тип преимущественно используется дизайнерами в ландшафтных решениях, второй – в строительных конструкциях, которые подвержены большим нагрузкам. Однако, недавно начали выделять третий вид, Corten A 606-4 – тонколистовая сталь, используемая в качестве сайдингов и прочих обшивочных материалов [1].

Некоторые исследователи по ключевым характеристикам выделяют следующие виды стали С355-1 – аналог COR-TEN A, С355К – аналог COR-TEN B [4, с. 58]. Также атмосферостойкостью обладает сталь 14ХГНДЦ, которая является отечественным аналогом кортеновской стали, так как она не нуждается в дополнительном покрытии антикоррозийными составами [3, с. 18]. Однако, другие исследователи полагают, что полноценной замены данному материалу пока не существует на рынке, а при использовании предлагаемых на рынке менее дорогостоящих аналогов, повышаются риски производства и эксплуатации объектов строительства.

Тогда как за рубежом материал получил популярность в прошлом столетии, в отечественном строительстве кортеновская сталь начала активно использоваться лишь недавно, в качестве фасадных материалов благодаря своему необычному внешнему виду, а также свойствам износостойкости и прочности. Так, первым в России зданием, полностью облицованным сталью COR-TEN, стал бизнес-центр Ferrum построенный в Санкт-Петербурге в 2021 году.

Таким образом, данный материал не теряет своей актуальности спустя почти 100 лет, а наоборот – появляется все больше проектов с его использованием благодаря его уникальным для стали свойствам и футуристическому визуалу.

Список литературы:

1. Атмосферостойкие стали. CORTEN – [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: https://emk24.ru/wiki/spetsialnye_stali/atmosferostoykie_stali_corten_7082947/ (дата обращения 03.08.2025)
2. Борисов Д. В. Коррозия металла и методы защиты / Д. В. Борисов // Научно-технические достижения студентов, аспирантов, молодых ученых строительно-архитектурной отрасли. Актуальные проблемы материаловедения: Сборник научных трудов IX Республиканской конференции молодых ученых, аспирантов, студентов и Научных чтений. В 4-х томах, Макеевка, 20–24 апреля 2023 года. Том 1. – Макеевка: Донбасская национальная академия строительства и архитектуры – 2023. – С. 248-253.
3. Васильев А. И. Природные и техногенные факторы, влияющие на скорость атмосферной коррозии металлоконструкций и арматуры в мостовых сооружениях / А. И. Васильев, А. А. Кочетков // Транспортное строительство. – 2022. – № 3. – С. 17-21.
4. Одесский П. Д. Современные стали для строительных металлических конструкций и вопросы экономической эффективности / П. Д. Одесский // Сталь. – 2018. – № 12. – С. 56-60.
5. Таранова Д.А. Сравнительный анализ стали марок C245 и COR-TEN B® / Д. А. Таранова, М. И. Генералов, Д. Н. Залесская, О. Н. Дьячкова // Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации: Сборник материалов VIII Международной научно-практической конференции, Омск, 23–24 ноября 2023 года. – Омск: Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ). – 2023. – С. 575-578.
6. Vairamani N. M. Optimization and microstructure analysis of Corten steel joint in mag welding by post heat treatment / N. M. Vairamani, S.K. Venkatesh, M. S. Karthikeyan // Materials Today: Proceedings, Volume 21, Part 1. – 2020. – С. 673-680.