Dálniční most přes Ostravici nese patinující ocel z Vítkovic
Povětrnostně odolná ocel, kterou není potřeba natírat. To není nereálné přání architektů, projektantů a investorů. Ve světě se používá už několik desítek let. V České republice se vývoji a výrobě patinující oceli věnuje hlavně společnost VÍTKOVICE STEEL. Její plechy pod označením Atmofix se uplatnily například při stavbě dálničních mostů na Ostravsku. S rostoucím důrazem na ochranu životního prostředí a společenskou odpovědnost narůstá význam této neobyčejné oceli ve stavebnictví.
Už před zhruba sto lety lidé zatoužili po oceli, která je odolná proti korozi. První povětrnostně odolná ocel byla patentována v roce 1933 v USA pod obchodním názvem COR-TEN. V České republice se patinující ocel začala používat v 70. letech pod českým označením Atmofix. Průkopníkem byl v tomto směru podnik Vítkovice. Rozmach povětrnostně odolných ocelí v ČR nastal v 80. letech, jednalo se především o využití v energetice na konstrukce stožárů přenosové soustavy, pro stavbu lodních kontejnerů, nosných konstrukcí a mostů, později také na opláštění budov.
„Za předpokladu, že patinující ocel je vhodně použitá, správně projektovaná a pravidelně kontrolovaná, může být její životnost prakticky neomezená. Zásadní je i její vysoká ekologická hodnota daná 100% recyklovatelností. Na rozdíl od jiných tříd oceli totiž nevyžaduje při dodržení vhodných podmínek žádnou povrchovou úpravu v podobě neekologických nátěrů,“ vysvětluje Tomáš Pogány, obchodní ředitel společnosti VÍTKOVICE STEEL.
S OHLEDEM NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ
Jak se už mnohokrát potvrdilo, nutnost pravidelně obnovovat nátěr u běžných ocelí znamená další náklady a způsobuje například u mostů dlouhé uzavírky frekventovaných komunikací. Za pozornost stojí také toxické výpary. Například u jednoho z nejznámějších ocelových mostů na světě Golden Gate v Americe (San Francisco), který se mimochodem musí natírat prakticky nepřetržitě, se zjistilo, že při mlhavém počasí se jeho nátěr rozkládá a po desetiletí znečišťoval životní prostředí, než se našla ekologičtější alternativa.
Naproti tomu patinující ocel spolehlivě slouží mnoho let a má minimálními nároky na údržbu. Tím jsou konstrukce ve většině případů ekonomicky výhodnější a nesporně ekologičtější. To jsou faktory, které nabývají na významu a v západní Evropě je to vidět,“ dodává Tomáš Pogány. Recyklovatelnost a efektivní využívání zdrojů patří mezi základní principy cirkulární ekonomiky, kterou prosazuje Evropská unie a hlásí se k ní i Česká republika. Povětrnostně odolná ocel se tak může stát materiálem budoucnosti i v ČR.
DLOUHÁ ŽIVOTNOST, VYSOKÁ ODOLNOST
Jedná se o nízkolegované oceli obsahující malé množství Cr, Cu, Ni, P a dalších legujících prvků (Mo), přičemž důležitá je jejich vyvážená kombinace. Specifickou vlastností je schopnost tvořit za vhodných atmosférických podmínek postupně na povrchu vrstvu oxidů (patiny), která významně zpomaluje rychlost koroze materiálu.
Vrstva patiny se vyvíjí postupně a ustálených vlastností dosahuje cca po 3 až 5 letech. Je to dynamický systém, který reaguje na vnější podmínky – působení korozních i mechanických vlivů, ale na druhou stranu má i schopnost regenerace a obnovy ochranných vlastností. Základní vlastnosti patiny oproti běžné rzi jsou vyšší kompaktnost, nižší poréznost, více amorfních podílů apod.
„Tvorba ochranné vrstvy korozních produktů – patiny – je podmíněna cyklickým působením mokrých a suchých period. Ve vhodných atmosférických podmínkách vzniká postupně pevná a přilnavá vrstva korozních produktů, která významně zpomaluje korozní proces. V běžných podmínkách se v období 3 – 4 leté expozice sníží korozní rychlost patinujících ocelí na hodnoty 5 – 7 µm za rok na rozdíl od běžných konstrukčních uhlíkových ocelí, u kterých se sníží pouze na hodnotu 25 – 30 µm za rok,“ dodává Ladislav Kander, výkonný ředitel firmy MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM.
VÍTKOVICE STEEL se společně s touto výzkumnou organizací věnovaly v letech 2008 – 2010 výzkumu metalurgicko-technologických podmínek, ověření a zavedení technologie nově povoleného provedení normalizačně válcovaného stavu u plechů z nejpoužívanější patinující oceli S355W v rámci oborového komplexního projektu pod Ministerstvem průmyslu a obchodu (FT-TA5/076).
KVALITA OVĚŘENA V PRAXI
Na základě příznivých zkušeností s uplatněním a dlouhodobou dobrou funkcí velkých mostů z patinujících ocelí realizovaných na Moravě v 70. a 80 letech přijalo Ředitelství silnic a dálnic v roce 1998 zásadní rozhodnutí, že materiálová koncepce bude využita i pro realizaci velkých ocelových mostů na dálnici D47 (dnes D1). Z patinující oceli byly následně postaveny dálniční mosty přes Ostravici, přes Odru a přes rybník Rojek a železniční trať a dále také mosty na Opavské ulici přes dálnici v Ostravě. Vítkovice (dnes VÍTKOVICE STEEL) dodaly na tyto stavby přes 27 tisíc tun oceli Atmofix.
V roce 2008 a 2009 tým odborníků z VŠB-TUO a dalších institucí provedl atmosférické zkoušky patinujících ocelí v různých typech prostředí. Výsledky porovnali s výsledky zkoušek realizovaných v 70.– 90. letech. Zároveň hodnotil stav 25 objektů postavených z patinujících ocelí s různou dobou expozice a provozních podmínek. Jedním ze závěrů projektu je sdělení, že: „Použití patinujících ocelí je ekonomickým i ekologickým řešením pro některé typy ocelových konstrukcí s dobrými předpoklady pro dlouhou životnost, ale tyto konstrukce stejně jako jiné vyžadují pravidelné kontroly a údržbu, především doplňujících konstrukčních prvků, které jsou často zhotoveny z jiných materiálů.“ (Zdroj: www.atmofix.cz)
ZRAJE DO KRÁSY
Struktura, barva i ochranná funkce patiny závisí na expozičním prostředí a konstrukčním uspořádání. Za optimálních podmínek se dá říct, že čím je starší, tím je hezčí. Barva se z tmavnoucí oranžové postupně mění přes světle hnědou na jednolitě tmavě hnědou. Tím dává patinující ocel stavbám jedinečný vzhled, který však umožňuje zároveň souznění s okolím. V některých zemích proto považují vzhled staveb a konstrukcí z této oceli za přírodě blízký. Také v moderní architektuře už si patinující ocel našla své místo, podobně jako stavby z červených lícovaných cihel. Možná proto, že nejprve působí odvážným a později příjemným dojem.
Pro zajímavost, již zmiňovaný most Golden Gate v Kalifornii je považovaný nejen za technický div, ale i za jednu z nejkrásnějších staveb na planetě i díky oranžové barvě, která ho pokrývá. Původně měl být tmavě šedý nebo černý. Tvůrci ale nakonec zvolili oranžovou, aby byl most v častých mlhách lépe vidět z paluby lodi nebo letadla, ale i proto, aby barevně ladil s okolní přírodou (dnes má kombinaci oranžové a šedé).
NEJEN MOSTY, ALE I KOMÍNY NEBO SOCHY
Z Atmofixu z Vítkovic se postavilo několik mostů, stožárů a komínů, ale také například památník instalovaný v roce 2015 v Plzni, věnovaný americkému generálovi Georgi Pattonovi, jehož jednotky v květnu 1945 osvobodily město. Patinující ocel mu dodává nevšední vzhled, který nemá v tomto případě působit moderně, ale naopak připomenout dobu tanků.
Jak je vidět, patinující ocel má široké uplatnění. Současné podmínky pro používání patinujících ocelí ve výstavbě mostů i dalších typech venkovních ocelových konstrukcí jsou výrazně příznivější zejména proto, že projektanti a konstruktéři mají dostatek konkrétních a ověřených poznatků a zkušeností z dlouhodobé funkce dříve realizovaných staveb. Dalším významným důvodem je fakt, že korozní agresivita atmosféry, podmiňující vznik a vlastnosti ochranné vrstvy korozních produktů na povrchu konstrukcí z patinujících ocelí, se od roku 1990 výrazně snížila (klesly koncentrace SO2 v ovzduší).
VÍTKOVICE STEEL aktuálně nabízí ocel v širokém rozmezí tlouštěk od 6 do 80 mm ve stavu normalizačně žíhaném. „Tento stav zajišťuje vysokou homogenitu výrobku a výborné mechanické vlastnosti v celém objemu výrobku. V tomto roce byly do výrobního portfolia přidány další jakosti se zkouškou rázem v ohybu při teplotách – 40 a – 50 °C, což prokazuje vhodnost použití oceli při nízkých teplotách. Dále nově nabízíme splnění volitelného požadavku ohledně vhodnosti materiálu k ohýbání za studena, což je prokazováno zkouškou ohybu o 90°,“ říká Jakub Jurča, hlavní technolog společnosti VÍTKOVICE STEEL.
Z důvodu neustále rostoucí poptávky po této oceli z německého trhu společnost VÍTKOVICE STEEL letos provedla kroky k rozšíření aprobace u certifikační společnosti Deutsche Bahn (dle standardu DBS 918002- 02) pro stavbu železničních mostů. „Proběhla celá řada mechanických zkoušek, test makrostruktury a vrstvová analýza hotových produktů a výsledky jsou velmi dobré,“ dodává hlavní technolog.
Důležitým faktorem pro budoucnost patinující oceli obecně zůstává vhodné konstrukční řešení a později kontrola stavu, zjednodušeně řečeno, aby se nehromadila nikde voda, nečistoty nebo posypová sůl. Jak uvádí autoři článku „I koroze může být krásná“ M. Zoubek a V. Kreibich z ČVUT v Praze: „Použití ocelí se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi je stejně tak, jako použití jakéhokoliv jiného konstrukčního materiálu spojeno především s důsledným technickým přístupem ve fázi návrhu, tedy obecně se správností volby tohoto materiálu do daného korozního prostředí, vhodným konstrukčním řešením pro zamezení negativních účinků spojených s neuspokojivým vývojem ochranné patiny.“ (Zdroj: www.fs.cvut.cz)
Jana Dronská
www.vitkovicesteel.com
