Mosty pracują w środowisku, w którym korozja jest jednym z głównych czynników ryzyka eksploatacji. Dotyczy to zwłaszcza stref narażonych na chlorki, zarówno obszarów przybrzeżnych jak i środowisk miejskich, gdzie stosuję się sól do odladzania w okresie zimy. W takich środowiskach chlorki przenoszone są przez aerozol na znaczne odległości, co powoduje zwiększenie korozyjności atmosfery. W takich warunkach kluczowe staje się nie tylko spełnienie wymagań nośności konstrukcji, ale także możliwe ograniczenie kosztów utrzymania przez długi czas eksploatacji. Właśnie w takich zastosowaniach stale nierdzewne typu duplex są coraz częściej wybierane jako priorytetowy materiał konstrukcyjny [1,2,3].

Stale dwufazowe typu duplex to grupa stali o strukturze austenityczno-ferrytycznej. W praktyce konstrukcyjnej zapewnia to dwie kluczowe przewagi. Pierwsza to wysoka wytrzymałość, która pozwala projektować smukłe elementy i ograniczać masę konstrukcji. Druga przewaga to wysoka odporność korozyjna w środowiskach chlorkowych, szczególnie na korozję wżerową i szczelinową, która w konstrukcjach mostowych często występuje w obszarze połączeń oraz miejscach zalegania osadów. W praktyce konstrukcyjnej stale duplex są wskazywane jako najczęściej stosowana grupa stali nierdzewnych dla konstrukcyjnych elementów mostów różnego typu, od prostych kładek dla pieszych do dużych konstrukcji drogowych i kolejowych [3, 5].

W konstrukcjach mostowych problemy korozji rzadko dotyczą dużych powierzchni płaskich blach. Istotny problem natomiast stanowią mniejsze detale. W tym kontekście są to cienkościenne stężenia, balustrady, elementy pomostu, koryta i profile zamknięte, węzły oraz strefy, gdzie powłoki malarskie są trudne do wykonania i jeszcze trudniejsze do kontroli cyklicznej naprawy w trakcie eksploatacji. W takich miejscach zastosowanie stali nierdzewnej bywa często bardziej korzystne niż zastosowanie tradycyjnych antykorozyjnych powłok malarskich. Użycie stali nierdzewnej eliminuje ryzyko degradacji powłok ochronnych i korozji podpowłokowej. Zmniejsza także liczbę koniecznych interwencji serwisowych, co istotnie wpływa na obniżenie kosztów eksploatacji w długim horyzoncie czasowym [3].

Przykład zastosowania stali duplex w konstrukcji mostu dla pieszych przy zamku Tintagel w Wielkiej Brytanii

Most dla pieszych w okolicy zamku Tintagel Castle w Kornwalii znajduje się w skrajnie trudnej lokalizacji pod względem korozyjności środowiska. Obiekt pracuje w bezpośrednim oddziaływaniu morskiego aerozolu przenoszącego chlorki i silnego wiatru, przy intensywnych cyklach zwilżania i wysychania powierzchni. W tym projekcie przyjęto hybrydową konstrukcję łączącą zarówno stal konstrukcyjną jak i stal nierdzewną, które można traktować jako wzorzec dla mostów o wysokich wymaganiach trwałości [1].

Główne pasy nośne wykonano ze stali konstrukcyjnej – węglowej zabezpieczonej powłoką antykorozyjną. Natomiast elementy smukłe i bardziej wrażliwe pod względem utrzymania zabezpieczenia antykorozyjnego wykonano ze stali nierdzewnej typu duplex EN 1.4462 / UNS S32205). Stal duplex zastosowano między innymi w stężeniach, balustradach oraz w korytach pomostu. Takie elementy mają zwykle wiele krawędzi, szczelin i połączeń, więc są to miejsca, gdzie w atmosferze morskiej najłatwiej może rozwinąć się korozja [1].

Wybór gatunku EN 1.4462 był podyktowany wymaganą odpornością na środowisko bogate w chlorki oraz ogólną odpornością na powstawanie wżerów i korozję szczelinową. W ujęciu ogólnym odporność na korozję lokalną w obecności chlorków zależy od zawartości głównych pierwiastków stopowych, czyli chromu, molibdenu oraz azotu. Na tej podstawie opierał się dobór gatunku typu duplex dla mostu pracującego w środowisku agresywnym [1, 4].

Opisana realizacja znajduje się w trudnym terenie co wymagało montażu bez klasycznej obsługi dźwigowej. Konstrukcję podzielono więc na segmenty i składano etapami. W takim przypadku istotna jest masa poszczególnych elementów składowych, możliwość łatwej prefabrykacji i pewność zachowania jakości wykonania w zakładzie produkcyjnym. W konsekwencji zastosowanie stali duplex i jej wysoka wytrzymałość sprzyja projektowaniu smukłych przekrojów i wspiera logistykę oraz sam montaż konstrukcji mostowej [1, 3].

Więcej informacji technicznych na temat tej realizacji znajduje się w broszurze IMOA [1], gdzie opisano koncepcję konstrukcji segmentowej, dobór materiału, montaż i logistykę budowy w tym trudnym terenie. Broszura stanowi ciekawe studium przypadku dla osób projektujących konstrukcje narażone na środowiska bogate chlorki oraz bardzo użyteczne źródło do przeniesienia rozwiązań na inne realizacje [1].

Co przesądza o trwałości stali duplex w konstrukcjach mostowych

Trwałość stali nierdzewnej jest zależna od samego projekt detalu i kontroli jego wykonania. W konstrukcjach mostowych krytyczne są szczeliny, pułapki wilgoci i miejsca zalegania soli, osadów, stagnacji cieczy. W takich miejscach dochodzi do inicjacji korozji szczelinowej i przyspieszonej degradacji elementów. Z tych względów użycie stali nierdzewnych powinno być wsparte takim ukształtowaniem detali, które zapewnia swobodny odpływ wody, łatwe zmywanie w naturalny sposób oraz minimalizuje miejsca zatrzymywania soli i osadów [3, 4].

Równie istotne są zasady technologiczne dla stali duplex związane z poprawnym doborem procedur spawania i kontroli oddziaływania cykli cieplnych, ponieważ właściwa struktura i zachowana równowaga faz (między austenitem i ferrytem) determinują własności mechaniczne i odporność korozyjną. Dobre praktyki w tym zakresie są szeroko opisane w wytycznych dotyczących przetwarzania stali nierdzewnych typu duplex, np. w Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless Steels, IMOA [4].

Wniosek dla praktyki mostowej

Zastosowanie stali duplex w konstrukcjach mostowych można więc traktować jako możliwość budowy konstrukcji o niskich kosztach utrzymania w trakcie eksploatacji. Most dla pieszych w Tintagel jest tego dobrym przykładem, ponieważ selektywnie i racjonalnie stosuje stal nierdzewną dla krytycznych miejsc konstrukcji. Stal konstrukcyjna zabezpieczona antykorozyjnie została użyta tam, gdzie jest to uzasadnione konstrukcyjnie i pod względem dalszej konserwacji. Natomiast stal nierdzewna trafiła do miejsc, które zwykle generują problemy eksploatacyjne i są trudne do renowacji w trakcie eksploatacji. Taką strategię można przenieść na konstrukcje mostów drogowych i pieszych, zwłaszcza eksploatowanych w strefach o wysokiej korozyjności środowiska, obszarów bogatych w chlorki [1 3].

W Polsce takie podejście ma szczególny sens dla obiektów narażonych na sól odladzającą i okresowe zaleganie wilgoci, czyli na estakadach, wiaduktach, kładkach miejskich oraz w rejonach węzłów i odwodnień, gdzie osady kumulują się najszybciej. Stal nierdzewną typu duplex można stosować selektywnie w balustradach, stężeniach, elementach wyposażenia, osłonach i detalach połączeń, czyli tam, gdzie renowacja powłok antykorozyjnych jest kosztowna lub trudna organizacyjnie. W praktyce oznacza to mniej napraw, mniej wyłączeń obiektu z ruchu oraz bardziej przewidywalny koszt utrzymania w całym cyklu życia konstrukcji, również poza strefą nadmorską, na drogach intensywnie solonych zimą jak ma to miejsce w Polsce [3, 6].

Literatura

[1]. IMOA, Tintagel Castle footbridge – Bridging the gorge with duplex (PDF): https://www.imoa.info/download_files/molyreview/excerpts/25-1/Tintagel_castle_footbridge.pdf

[2]. World Stainless, Stainless Steel in Infrastructure: Bridges (PDF): https://worldstainless.org/wp-content/uploads/2025/02/Stainless_Steel_in_Infrastructure_Bridges.pdf

[3]. Steel Construction Institute / Team Stainless, Design of stainless steel bridges (SCI P434) (PDF): https://teamstainless.org/wp-content/uploads/2025/04/P434_Stainless_steel_bridges_Dec_2021.pdf

[4]. IMOA, Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless Steels (3rd Edition) (PDF): https://www.imoa.info/download_files/stainless-steel/Duplex_Stainless_Steel_3rd_Edition.pdf

[5]. World Stainless / ISSF, Duplex Stainless Steels (PDF): https://worldstainless.org/wp-content/uploads/2021/11/ISSF_Duplex_Stainless_Steels.pdf

[6]. Team Stainless, Sustainable Duplex Stainless Steel Bridges (PDF): https://teamstainless.org/wp-content/uploads/2025/04/Sustainable_Duplex_Stainless_Steel_Bridges.pdf