De weerstand tegen roest en verhoogde temperatuursterkte van roestvast staal zijn waardevolle eigenschappen in gebouwen en constructies waar brandweerstand belangrijk is. De meest bruikbare familie van roestvast staalsoorten voor deze toepassingen zijn de austenitische, maar het korte-termijnkarakter van brand betekent dat brosheid geen praktisch probleem moet zijn. Om die reden kunnen de ferritische en duplexfamilies ook worden overwogen.
Dit is een vertaling van een artikel van de Britse BSSA-associatie
Omdat roestvaste stalen geen intrinsieke 'brandklasse' hebben, worden tests om de brandweerstand te beoordelen uitgevoerd op specifieke constructies onder precieze omstandigheden. Dit wordt gedekt door de norm (British Standard) BS476 delen 20, 21, 22. Dit is een norm uit de UK (de EN-norm is 1363 t/m 1366): 20 en 21 gelden voor dragende elementen en 22 voor niet-dragende elementen.
Brand testen
BS476 heeft betrekking op brandproeven op bouwmaterialen en constructies. Veel van de onderdelen van deze norm zijn niet direct relevant voor roestvast staal. De delen 4, 6, 7, 11, 12, 13 en 15 zijn met name niet geschikt voor roestvast staal, omdat deze betrekking hebben op tests zoals:
- brandbaarheid (ontvlambaarheid door vlaminslag of thermische bestraling)
- branduitbreiding
- oppervlakteverspreiding van vlammen
- warmteoverdracht bij 750 ° C
Roestvast staal is niet ontvlambaar en zal ook niet helpen bij de verspreiding van branden door vlamverspreiding. Het oppervlak van roestvast staal is normaal traag en stabiel in oxiderende omstandigheden, zoals die worden aangetroffen in de meeste vlammen en warmtebronnen. Om echter te voldoen aan de vereisten van BS476 en vergelijkbare normen voor brandproeven, moeten tests worden uitgevoerd op specifieke gefabriceerde componenten.
Resultaten van brandproeven op roestvast stalen componenten
Tests uitgevoerd voor Stewart Fraser Ltd. op hun brandwerende 316 type deuren en kozijnen volgens BS467 deel 22 toonden aan dat na 60 minuten de temperatuur aan de 'veilige' zijde van de deur slechts 98° C bereikte. Deze deuren hebben een 316-frame en bevatten een isolerende niet-brandbare plaatvulling.
De test werd na 2 uur en 10 minuten beëindigd met de deuren en kozijnen volledig intact. De enige schade was te wijten aan thermische vervorming en enige verkleuring van het rvs aan de 'veilige' kant. Het vuur aan de 'aanval'-zijde was meer dan twee uur volledig door de deuren ingesloten.
Tests uitgevoerd op duplex type 1.4362 (2304), geleverd voor testen door Avesta AB 1991 en gefabriceerd in een bekleed scheepsschot, tonen ook de brandweerstand van roestvast staal aan. Het gefabriceerde schot, met een 1,5 mm dikke golfplaat van 1,4362 gegolfd profiel en isolerende vulstof uit keramische wol, presteerde naar tevredenheid onder een gesimuleerde brand. De 'aanvalstemperatuur’ bereikte 1100° C en straalde na slechts 15 minuten een fel oranje kleur uit. Tijdens de tests werd enige vervorming -en daarmee gepaard gaande isolatierook- waargenomen, maar na 40 minuten was de temperatuur aan de 'veilige' zijde nog steeds onder 30° C. Deze oppervlaktetemperatuur was na 60 minuten gestegen tot ongeveer 110° C. Na 120 minuten werd opgemerkt dat de testeenheid bleef voldoen aan het criterium (Internationale Maritieme Organisatie Resolutie A517 (XIII)) voor weerstand tegen rook en penetratie van hete gassen.
Fabrikanten van producten en componenten voor brandwerende toepassingen moeten in een vroeg stadium worden geraadpleegd om in een later stadium kostbare ontwerpwijzigingen te voorkomen.
Hittebestendige eigenschappen van roestvast staal
De meeste roestvast staalkwaliteiten die in aanmerking komen voor bouwtoepassingen -dat wil zeggen de 304 (1.4301) en 316 (1.4401) types- hebben een nuttige, langdurige oxidatieweerstand bij temperaturen boven 800° C en beginnen niet te smelten onder de 1375° C. Het is onwaarschijnlijk dat uniforme, aanhoudende hoge temperaturen zoals deze zouden worden bereikt in kortstondige 'tijdelijke' brandomstandigheden.
De mechanische (trek)sterkte, elastische (Youngs) modulus op korte termijn en fysische eigenschappen van thermische uitzetting en geleidbaarheid zijn van belang bij het beoordelen van roestvast staal op brandwerendheid.
De 304 en 316 austenitische soorten verliezen tot ongeveer 55% van hun sterkte bij 700° C, waarbij de 0,2% rekgrens rond 225 tot 308 Mpa (N/mm2) bij omgevingstemperatuur tot 95 tot 131 Mpa (N/mm2) liggen bij 700° C. De modulus, typisch rond 200KN/mm2 bij omgevingstemperaturen, daalt tot ongeveer 144 KN/mm2 bij 700 ° C voor type 304. Dit verschilt aanzienlijk van koolstofstaal, waar de modulus bij 800° C zo laag kan zijn als slechts 9% van de omgevingswaarde.
De hogere thermische expansiesnelheden voor de austenitische roestvaste staalsoorten betekent dat fysieke vervorming een probleem kan zijn in voorbijgaande brandomstandigheden, waar de thermische gradiënten waarschijnlijk groot zullen zijn.
De thermische geleidbaarheid van de austenitische familie is lager dan die van de ferritische. Hoewel dit nuttig kan zijn bij het begrijpen van warmtegeleiding in een constructie, kan het bijdragen aan thermische vervorming. Bij het ontwerp dient rekening te worden gehouden met het mogelijk optreden van deze thermische vervorming.
Klik hier voor ons assortiment duplex.