Maailma tarvitsee kestävämpiä siltoja

Monien viime vuosisadalla valmistuneiden hiiliteräsrakenteisten siltojen elinkaari on jäänyt alle 100 vuoteen. Siltojen rakentamiseen ja kunnossapitoon liittyvät haasteet puhuttavatkin nyt maailmanlaajuisesti. Viimeisimpänä Suomessa on uutisoitu Turun saaristossa sijaitsevan 60-vuotiaan Kirjalansalmen sillan uusimistarpeesta.

Outokummun teknisen asiantuntijan Mikko Palosaaren mielestä modernit ja ruostumattomat duplex-teräkset soveltuisivat siltarakentamiseen hiiliterästä paremmin. 

– Ne ovat lujia, sitkeitä sekä helposti muokattavia ja hitsattavia. Korroosionkestonsa ansiosta ne eivät vaadi erillistä pintakäsittelyä ja ovat siten huoltovapaita ja pitkäikäisiä. Duplexit ovat ilmasto- sekä ympäristöystävällisiä, elinkaarikustannuksiltaan erittäin kustannustehokkaita ja sataprosenttisesti kierrätettäviä, Palosaari sanoo.

Hiiliteräs sen sijaan vaatii korroosioherkkyytensä vuoksi säännöllistä pintakäsittelyä, mikä lisää sillan elinkaarikustannuksia ja rasittaa ympäristöä sekä ilmastoa. 

Siltojen huoltovälit ovat vähintään 90 vuotta

Duplex-nimi kuvaa erikoisteräksen kahdesta faasista – austeniitistä ja ferriitistä – muodostuvaa mikrorakennetta. Kaksifaasisuus antaa duplexille niiden erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Perinteisiin ruostumattomiin teräksiin verrattuna duplexien valmistuksessa tarvitaan merkittävästi vähemmän kallista ja voimakkaasta hintavaihteluistaan tunnettua nikkeliä. Tämä vähentää raaka-ainekustannuksia ja auttaa hallitsemaan projektirakentamisen kustannuksia.

– Perusrosteri ei sovi korkeampien kustannustensa ja alhaisen lujuutensa vuoksi siltarakentamiseen. Duplexien lujuus on noin kaksinkertainen, mikä mahdollistaa merkittävän painonsäästön. Puhtaasti ferriittiset ruostumattomat teräkset eivät sovi kantaviin rakenteisiin kylmäsitkeys-, korroosio- tai hitsattavuusominaisuuksiensa vuoksi, Palosaari kertoo. 

Outokumpu kehitti ensimmäiset ruostumattomat duplex-erikoisteräslajit 1930-luvulla Ruotsissa. Jo ensimmäisissä duplexeissa korroosionkestävyys oli hyvä. Sittemmin on pystytty kehittämään oleellisesti muun muassa niiden hitsattavuus- ja kylmäsitkeysominaisuuksia. 

Siltarakentamisessa duplexruostumattomia erikoisteräksiä voidaan käyttää siltojen tuki- ja pintarakenteissa sellaisenaan tai betonirakenteiden raudoitusmateriaalina. Palosaari muistuttaa, että oikean duplex-lajin valinta on avaintekijä onnistuneessa rakennusprojektissa. Se ratkaisee hankkeen kustannustehokkuuden, valmiin sillan kestävyyden ja myös rakentamisen ympäristöystävällisyyden. 

– Ruostumattomissa teräksissäkin voi tapahtua nopeasti etenevää paikallista korroosiota, mutta ilmiöt tunnetaan hyvin. Käyttökohteeseen sopivalla materiaalivalinnalla sillan rakenteet saadaan kestämään ilman huoltoa vähintään 90 vuotta. Pidempää kokemusta duplexeista ei vielä ole. Tässä ajassa hiiliterästä joudutaan kunnostamaan pinnoittamalla lukuisia kertoja korroosion hidastamiseksi. 

Teräslajin materiaalivalinta riippuu käyttöpaikasta 

Materiaalivalinnan tärkeyttä painottaakseen Palosaari nostaa esimerkiksi Outokummun 2000-luvun alussa kehittämän lean duplexin (Forta LDX 2101). Sen nikkelipitoisuutta pystyttiin alentamaan merkittävästi typpi- ja mangaaniseostuksen avulla. Samalla korroosionkesto on vähintään perusrosterin tasolla. 

– Kehitimme raaka-ainekustannuksiltaan stabiilin ruostumattoman teräksen, jolla on erinomaiset tuoteominaisuudet. Materiaali soveltuu erittäin hyvin esimerkiksi suomalaisiin järviolosuhteisiin. Meriolosuhteissa tulee käyttää suolavettä paremmin kestäviä seostetumpia duplex-lajeja, kuten Forta DX 2205:ttä. Ruostumattomien teräsrakenteiden suunnitteluun ja materiaalivalintaan on kehitetty eurooppalainen Eurocode-3 -standardi, Palosaari kertoo.

Hyvä esimerkki Outokummun osaamisesta on Ruotsin Nynäshamniin vuonna 2011 rakennettu silta. Sen kansi on betonia ja kantavat I-palkkirakenteet lean duplex-erikoisterästä (Forta LDX 2101). Luja ja korroosiota hyvin kestävä erikoisteräs ei vaadi pintakäsittelyä ja se mahdollistaa sillan pitkän jännevälin. Sillan huoltotarve on erittäin vähäinen. 

Palosaaren mukaan laadukkaiden duplex-erikoisterästen valmistaminen vaatii valmistusketjun tarkkaa kontrollia. Duplex-materiaalin keksijänä ja pitkäaikaisena kehittäjänä tunnetulle Outokummulle on kehittynyt vahva asema ruostumattomien erikoisterästen globaaleilla markkinoilla. 

– Vahvuuksiimme kuuluvat erikoisteräksien valmistaminen laajalla skaalalla, omavaraisuus valmistukseen tarvittavan kromin osalta ja ympäristövastuullisuus. Teräksemme on valmistettu yli 90-prosenttisesti kierrätetyistä raaka-aineista ja käyttämästämme sähköstä noin 80 prosenttia on tuotettu vähähiilisesti. Hiilijalanjälkemme on koko terästeollisuuden alhaisin, 70 prosenttia globaalia keskiarvoa pienempi.