W jakiej temperaturze konstrukcje stalowe niszczeją?

Stal to w dzisiejszych czasach jeden z podstawowych materiałów wykorzystywanych w branży budowlanej – wykonuje się z niego liczne elementy, między innymi zbrojenia betonu oraz konstrukcje nośne obiektów, takich jak magazyny czy zakłady przemysłowe. Mimo wielu zalet stal ma również pewne wady, między innymi ograniczają odporność na temperatury, co może doprowadzić do niszczenia wykonanych z niej elementów.

Stal a niska temperatura

Stal to stop żelaza i węgla, ceniony między innymi za swoją bardzo wysoką wytrzymałość mechaniczną. Nic dziwnego zatem, wykorzystuje się ją do tworzenia konstrukcji, których zadaniem się przenoszenie bardzo dużych obciążeń. Należy jednak pamiętać, że trwałość konstrukcji stalowych w dużej mierze zależy warunków panujących w otoczeniu – w tym również temperatury. Jaka temperatura może przyczynić się do zniszczenia konstrukcji stalowych? Należy podkreślić, że ani zbyt niska, ani zbyt wysoka temperatura nie jest korzystna dla stali. W pierwszym przypadku wiele zależy jednak od tego, o jakim gatunku stali mówimy. Zwykła stal węglowa z powodzeniem radzi sobie w temperaturach powyżej -30 stopni Celsjusza. Do wykonywania obiektów, takich jak zbiorniki do przechowywania określonych substancji chemicznych (np. helu, dwutlenku węgla czy propanu) stosuje się odpowiednio wyselekcjonowane gatunki stali, które wykazują się wyższą odpornością na niskie temperatury. Osiąga się to między innymi przez dodanie do stali pewnych pierwiastków, np. niklu. Dlaczego jest to tak ważne? Ponieważ w zbyt niskiej temperaturze stal traci swoją plastyczność, staje się krucha i przez to całkowicie nieodporna na ewentualne uszkodzenia mechaniczne czy obciążenia.

Stal w wysokiej temperaturze

Bardzo niskie temperatury mają to do siebie, że w naturalnych warunkach właściwie nie występują – dlatego wyjątkowo odporne na zimno gatunki stali znajdują zastosowanie w bardzo ściśle określonych sytuacjach, np. do budowy zbiorników czy pomieszczeń laboratoryjnych. Inaczej wygląda sytuacja w przypadku temperatur wysokich, z którymi mamy do czynienia podczas pożarów.

- Stal nie zmienia swoich właściwości w temperaturach mieszczących się w zakresie od o do 120 stopni – mówi przedstawiciel firmy Jack Service – Powyżej tego zakresu zmniejsza się jednak naprężenie dopuszczalne stali. Innymi słowy, zaczyna się ona łatwiej odkształcać pod wpływem obciążeń. Im wyższa temperatura tym większy spadek naprężenia. Przy 500-600 stopniach stal staje się już niezdolna do przenoszenia jakichkolwiek obciążeń, wykonane z niej konstrukcje są bardzo narażone na zawalenie się pod własnym ciężarem.

Jak chronić konstrukcje stalowe?

Aby zminimalizować ryzyko zniszczenia konstrukcji stalowych w wyniku działania wysokich temperatur, zabezpiecza się je poprzez zastosowanie izolacji ogniochronnej. Izolacja taka nie jest w stanie zapobiec nagrzewaniu się elementów stalowych, ale może sprawić, że osiągnięcie przez stal temperatury krytycznej zostanie znacząco spowolnione. W ten sposób zyskujemy więcej czasu na ewakuację lub ugaszenie pożaru. W dzisiejszych czasach powszechnym rozwiązaniem są specjalne farby ogniochronne, którymi pokrywa się powierzchnię stali. Pod wpływem temperatury powłoka ta pęcznieje, tworząc grubą warstwę ochronną. Rozwiązanie to ma wiele plusów – farby łatwo się nakłada, nie zaburzają one estetyki konstrukcji, a przy tym nie stanowią one dla niej żadnego dodatkowego obciążenia.