鸟的天空
 域名:http://hainiu.blog.globalimporter.net/
 
  ·向建筑设计师介绍不锈钢的优点

向建筑设计师介绍不锈钢的优点
许多年来,不锈钢一直在建筑行业广泛使用。当其用作正面装饰材料,或者用作玻璃和其它材料的联接配料时,它那明亮的反射表面,给人以强烈的吸引力和良好的视觉效果。纽约闻名的Chrysler 大厦、伦敦优雅的Savoy 大酒店就是有力的证明,它们在建筑上使用的不锈钢曝露于污染的城市空气中50 多年了,但仍然保持明亮的外观,充分表明了不锈钢的耐久性和成本、效益质量。
为了得到不锈钢在长期使用过程中保持良好的表面和避免腐蚀的结果,必须针对特殊的使用场所,精心选择***适合的不锈钢。不锈钢的使用性能还决定于精心设计,精心制造和在建筑过程中所采取的维护程序。下面对在建筑师设计中使用不锈钢的优点给予了原则性指导意见,***是它的抗腐蚀能力。
    特殊使用场所选择***适宜的不锈钢为特殊使用场所选择不锈钢的种类时,必须考虑造成这种腐蚀气氛的污染元素,如硫或是氯。从一个地区换成另一个地区,使不锈钢表面失去光泽或腐蚀的程度可能发生很大的变化,而***没有两个不同的地区发生的情况是完全相同的。讨论对不锈钢钢种进行选择的目的是要把使用场所分为市郊农村、市区、工业区和海洋地区。为了详细论述腐蚀环境的变化,有许多种不锈钢可以分别用于不同环境中的建筑物(参看附录A),***简单和费用***的是那些空气条件***干净的环境。环境越是恶劣,不锈钢的合金含量越高,有四种不锈钢已经作了广泛的试验,其中430 型、304 型和316 型已经成熟,几乎适用于所有的场所,而315 型具有特殊性,只能用于某些特殊场所。315 型不适应的场所,至少316 型可以使用。430 型属于400 系不锈钢,是一种铁铬合金。它们的金属组织是铁素体。其它三种都是300 系不锈钢,是铁一格一镍合金,在某些情况下,可能含其它合金元素,如钼、钛或铌,以使其获得某些特殊性能。300 系不锈钢是一种奥氏体组织,这种金属组织强度和延展性都很好。除了所列的通用牌号不锈钢外,还有一些特殊的高合金不锈钢,***典型的是含18%~25%铬,***多到6%的钼,还含4%-25%的镍。这种钢可用于具有极强腐蚀条件的环境。它们常常是有专利技术的钢,只有在特殊环境中的建筑才使用这种钢。标准等级的不锈钢已经完成了许多大气腐蚀试验。由Baker 和Lee 在美国的海洋地区进行了长期曝露的***综合性的试验。其他的研究者如Chandler、Karlsson、Olsson 和Evans 都在不同的腐蚀场所对不同的不锈钢进行了试验。第4 节和图2-27 提供了这方面的信息。作
为选择的初步指导,图1 指示了各种标准不锈钢所适用的不同场所。作为仔细的选择,针对某个特殊的场所,根据通常条件所做的那些分类,可能因为地理条件的变化,引起更强的腐蚀,这种地理条件因素要充分加以识别。例如,直接邻近排放腐蚀气体的烟囱或管道,对这些场所就必须采取预防措施。
    四种地理位置和常用不锈钢见图1。
L-***弱的腐蚀条件,例如:适中的低温、低湿度。
M-正好符合分类的标准条件。
H-较强的腐蚀环境,例如:持久的高湿度、高温环境、特殊的腐蚀性大气污染物。
О-表示一般能适用,若偶尔超过规范,则选用更高等级的不锈钢。
Δ-或许在性能和价格上进行***。
● -很可能遭受过度的腐蚀。
(Δ)-指示这种钢适合于使用的场所,值得注意的是要使用相对光滑的表面加工,并定期清洗。
图1 典型场所应选择的不锈钢
1. 市郊农村场所
这些地方基本上未受到污染,并远离工业大气排放物(视风向而言,空气污染可能发生在离污染源许多公里的地方)和不受海洋大气的影响。这些地方可能包括某些污染轻,没有排污工业的市郊区。对于这些地区,在建筑物预计寿命内,应尽可能让其发展。430 型不锈钢能承受中等程度的污染,在曝露和遮蔽的表面上可能生锈。抛光的表面受到的化学腐蚀较轻,定期的清洗虽然可能损失一些光亮度,但却有助于减少腐蚀。虽然304 型不锈钢遮蔽的表面可能有些退色、但曝露表面实质上并未受到腐蚀。抛光表面有更好的耐蚀能力,对受污表面进行清洗维护同样是有效的。315 或316 型不锈钢保持一种经抛光的光亮表面加工(例如电解抛光或2B 表面)。磨光表面可能遭受轻微的污染,但这不会很严重。虽然清洗通常对去除脏膜有好处,但从保持其耐腐蚀性能来说,一般都不必进行清洗。
2.市区
这些地区的特点是集中了居住区、商业区和轻工业区,所以都存在中等程度的污染,例如,从中等到严重的交通污染。430 型不锈钢可能出现严重的锈蚀,特别遮蔽下的暴露表面,因为这些地方污染物不会被雨水冲掉。表面处理并不会有显著的效果,也没有清洗表面的好方法。304 型不锈钢可能遭受轻微的污染,但定期的清洗可以减少污染。大多数情况下,抛光表面比磨光表面耐蚀性好。315 或316 型不锈钢是一种在城市中使用状况***的钢种,即使有污染,遭受的腐蚀也很轻。严格地讲,定期地清洗也是不需要的,但是,把脏东西除掉,对外观的整体效果总是要好一些。
3.工业区
由于重工业集中,这个地区属于从中等到严重大气污染的地区。例如,燃料燃烧后产生的硫的氧化物和氮的氧化物,还有从化学或工艺设备中释放出来的其他气体。特殊物质的沉降也可能产生,如不完全燃烧产生的烟尘,炼钢厂产生的氧化铁,这些都加速了腐蚀的过程。430 型不锈钢在工业污染区通常遭到严重的腐蚀,采用抛光表面和/或定期地清洗都没有显著的改善。304 型不锈钢通常会受到从中等到严重程度的腐蚀,但通过清洗其外观可以得到改善。对于那些不太严重的污染,304 型不锈钢使用结果是满意的。对于那些侵蚀性强的地方,则要采用***别的不锈钢。315 和316 型不锈钢在大多数工业大气污染区使用结果良好,只有很轻微的腐蚀,通过定期清洗能把这种腐蚀保持在***小程度。对于极其严重的侵蚀条件,则需要选择一种高合金含量的特殊不锈钢。
4.海洋地区
除非选择合适等级的不锈钢外,氯离子是造成不锈钢点蚀和紧接着生锈的主要原因。曝露于海雾中是一种十分恶劣的环境,特别是当不锈钢表面上盐溶液通过蒸发而浓缩,又很少被雨水冲洗掉的情况,***为恶劣。在本资料后面有关章节详细报道了距海岸25 米处曝露试验的结果。它代表了***恶劣的浸蚀条件。
430 型不锈钢在这种环境中遭受到严重的大面积锈蚀,它在大多数海洋地区是不适于使用的。304 型不锈钢通常能很好地适应这种环境,但是,可能遭受十分严重的点蚀,因此,选用时应该十分谨慎。315 型不锈钢在不太恶劣的环境中使用效果很好,这种海洋气氛中的氯化物含量不太高,也就是说,这些地区距海岸线有几百米的距离,为了保护表面,建议定期进行清洗。316 型不锈钢***适用于这种恶劣环境,即使用在海岸线附近也能取得很好的使用效果。采用抛光表面和定期进行清洗,一般能保持住原有的光亮表面。如果不清洗,经长期使用表面的光亮度可能降低。还有一种常见情况是恶劣的重工业污染与海洋气氛相结合。此时,***适用于普通条件的316 型不锈钢,也可能遭受到不可接受的腐蚀,因而有必要考虑使用特殊的高合金等级的不锈钢。在这种情况下,要多听听***的意见。设计、制造、表面加工和维护因素附录 B-腐蚀类型中,对***某种不锈钢获取***的性能的精心设计和制造方法作了详细说明。信誉好的和有经验的工程承包者在制造过程中都会采取类似的保护措施。其要点有:
①努力避免在加工区产生裂纹,因为裂纹会遭受更严重的腐蚀。凡是有可能的地方,例如,能蔽雨水和凝结水的地方都要设置机械紧固件(一种与不锈钢相适应的材料)。
②在许多场合,需要将完全不同电化学热能的两种金属连接在一起,例如将不锈钢和碳钢连接在一起,这会引起碳钢的***腐蚀,特别是它的面积显著小于不锈钢时,腐蚀更加迅速。在所有可能的地方,这些连接的部位一般都不应受潮,以便把电化学腐蚀的机会减到***限度。如果这种情况不可避免,应该在两种金属之间夹入一种非导电材料,使两种金属彼此电绝缘。
③凡是在制造过程中对较厚断面进行焊接时(2 毫米以上),焊缝区就可能遭受腐蚀,因此,应考虑选用低碳不锈钢(如304L 或316L)或经过稳定化处理的不锈钢(如321 或347),以减少不锈钢敏化的危险(见附录B)。
④确保焊接不锈钢组件时所使用的焊条与被焊不锈钢的材质相同。如在焊接奥氏体不锈钢304、316 或347 时应该使用奥氏体300 系的焊条。焊条的成分应***它的耐腐蚀性至少应与母体金属相匹配。
⑤在焊接中应该采用高标准的工艺。一些小的缺陷,如气孔、微裂、焊渣或者喷渣都是潜在的腐蚀源。
⑥焊缝应该两面修磨和抛光,使之与母体金属表面差不多,要仔细去除焊渣痕迹和回火色。
⑦铁的粘着能引起锈斑,并能激发腐蚀,为了避免在制造过程中与碳钢的粗糙表面接触(如成型工具或提升机构),应该采用预防措施。铁的粘着也可来自用于其他非不锈材料的研磨工具。如果怀疑存在这种污染物,就应该用稀***进行清洗,或者用专利产品进行处理,随后再彻底用水漂洗,这样就有助于恢复耐蚀表面。
⑧还必须采取措施防止表面局部贫铬。引起贫铬的潜在因素是焊接过程中保护气氛不适当和焊接区的完全氧化。对油脂、标号笔和标签应加以小心,因为这些都能造成表面污染,特别是如果它们在以后的焊接过程中燃烧的话,则污染更严重。专门的表面加工决定于对外观要求的许多条件。有高级抛光表面,反射表面或者光滑的无光泽表面,表面分类见本资料表1 和图1。一般来说,抛光表面等级越高,保持表面清洁和得到更好的耐磨性能越容易。因此,在某些模棱两可的情况下选择无光泽表面时,应考虑合适的钢种(例如304 到315)以***长期的耐蚀性能。电解抛光是把金属作为阳极,在一种特殊配制的溶液中去除金属表面缺陷的工艺,它能提供***光亮的表面,当然,***终能达到的光亮程度还决定于电解抛光前的表面状况。作为一般情况,采用电化学抛光以微米计的表面粗糙度将约降低一半。对某些表面,在一个确定的方向能看见抛光或磨光的印痕。在这种情况下,一定是脏东西粘着了,当印痕的方向是垂直而不是水平时,也许可以把它们清洗掉。关于曝露于大气中的不锈钢表面的维护,通常是定期地使用柔和的洗净剂清洗表面的脏物,如果这些脏物明显地集聚在水平或倾斜表面上的话,定期的清洗不仅可维持洁净的不锈钢外观,而且能减少可能出现的腐蚀。
表1 不锈钢的表面加工
表面加工代表符号 表面特征 粗糙度,μm CLA*
2B 这是通过冷轧、稀酸酸洗,再轻度冷轧而
得到的普通技术条件的表面加工 0.1-0.5
2A 冷轧并经光亮退火而得到的表面 0.05-0.1
2D 冷轧并经软化退火,除鳞而得到的表面 0.4-1.0
3 冷轧后,采用大约粒度100 号的研磨材料进行抛光而得到的无光表面 0.4-1.5
4 冷轧后,采用粒度120-150 号的研磨材料进行抛光而得到比3 级更光亮的表面 0.2-1.58***程度的反射表面加工,通常是用薄板经过机械抛光,接着再使用更细的研磨材料抛光之后再进行特细磨光铁丹***后加工而得到0.2EP 这可能是***光亮的表面,通过电解抛光而得到镜面级表面
参见正文
* CLA-Centre Line Average 的缩写。这是由一种仪器测定的粗糙度。测量仪在钢板表面来回移动并记录下表面不平处的波峰和波谷之间的高度差。CLA 数值越低,表面越光滑。长期曝露于腐蚀性大气环境后的强度在某些建筑结构中,不锈钢或许作为承载元件。在这种情况下,知道它是否遭受侵蚀是很重要的,因为长期曝露于大气中并遭受侵蚀就可能影响它的强度。为了对这方面进行检验,在美国北卡罗来纳海岸的恶劣环境中进行了试验,奥氏体不锈钢的试样曝露于离海岸线25~250 米的地方。
曝露于充满盐雾的环境3 年和26 年后,对其试样进行拉伸试验,将其强度和韧性与没有曝露于腐蚀气氛中,但贮存了同样时间的试样强度和韧性进行比较。在印度腐蚀性海岸区对曝露10 年的试样也进行了类似的试验。两个地方的试验结果表明,如果腐蚀试验之前进行热处理和焊接时对钢的强度和韧性没有什么损害的话,则腐蚀性环境对奥氏体300 系不锈钢的强度和韧性没有遭受明显的损失。图28-30 说明了试验的结果:如果将不锈钢施以诸如焊接这样的加热,随后又将其曝露于腐蚀环境中,那末,正常含碳的不锈钢和非稳定化处
理的不锈钢对强度损失敏感一些。在这种情况下,或者使用低碳不锈钢(如304L 或316L),或者使用经稳定化处理的不锈钢。应力腐蚀在腐蚀和应力联合作用下,不锈钢出现裂纹有两种情况:一种情况是某些种类的不锈钢当其在热处理或焊接后已经进行了缓冷,然后如果它们在长时间升温过程中遭受高的应力作用,则可能产生裂纹。
   第二种情况,不锈钢在正确的热处理条件下,但在特别的腐蚀气氛中存在应力腐蚀问题,这种特别的腐蚀气氛不一定是曝露于室外,只要存在这种腐蚀气氛就可能出现。这种特别的腐蚀气氛类似于与高的机械应力的联合作用,遇到这种情况,应多咨询***的意见。为了检验***种曝露于室外气氛中发生应力腐蚀的可能性,试验在腐蚀性的海洋环境下进行了5 年,欲进行试验的300 系不锈钢经过了下述四个程序的冶金处理:退火(正常条件)、焊接、冷加工和随后在650℃进行敏化处理。试验场地选在美国北卡罗来纳,经历了炎热的夏季。经测量,钢板阴面的温度达到大约50℃,阳面温度达到大约60℃,试验结果列于表
2,可以归纳为如下几点:
①在正确的退火、焊接或冷加工条件下,试验钢板都没有遭受应力腐蚀。
②当不锈钢在650℃进行慎重的敏化处理时,只有302 型不锈钢产生了裂纹,304 和316型不锈钢产生裂纹的程度轻一些。
③低碳304L 型不锈钢即使经敏化处理后,也没有产生裂纹。
表2 耐应力腐蚀裂纹
在北卡罗来纳离海岸线25 米的海洋腐蚀条件下曝露5 年后,U 型弯曲试样产生裂纹的百分数
钢种
退火 焊接A 冷加工B 敏化处理C
302
304
304L
316
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
100
50
0
33
注:A-惰性气体保护钨极弧焊(TIG)。
B-1/4 硬化的冷加工。
C-加热到650℃,保温1.5 小时,随炉冷却(对低碳或稳定化处理的不锈钢,如304L、316L、321 和347 这种处理条件,实际上还不是敏化处理,而只是阐述了其抗热处理影响的能力)
耐大气腐蚀试验
1.腐蚀性环境
在这一节中,讨论了在世界许多地方进行的大气腐蚀试验,对试验结果进行了详细对比分类,把试验地点分成了四类――市郊农村、市区、工业区和海洋地区。当其对环境必须进行简单分类时,下列几点是必须注意的。
① 没有完全相同的两个环境。例如,相距几公里的两个地方,主风向的方向和强度以及受到的污染可能是不同的。
②本文综合介绍的许多资料都是50 年代和60 年代所完成的有关试验。从那时到现在,许多地方在大气污染的程度和特征上都已发生了显著的变化,表3 给出了烟气和硫的氧化物浓度减少的某些实例。硫的氧化浓度已经取得和正进一步法规化,这种趋势还将进一步强化。按此观点,本文给出的这些数据将是保守的,这就是说,在某些市区各种污染程度将比给出的数字要轻。
③上述有关场所的分类仅仅是按一般环境条件进行的,而没有考虑直接邻近污染源的场所,也就是说没有考虑***接近烟囱的地方。
④相反,在设计某建筑物的时候,那个特殊的场所当时可能没有污染,但是在它的整个寿命期内,一般是30-50 年甚至更长,环境可能发生了变化。那个特殊的场所可能就从郊区农村变成了市区,甚至工业区,如果在它附近新建了一座化工厂,那么它就可能变成了一个高污染区。
腐蚀的发生必然是电解的结果,这是一个在水中的化学溶解过程(如硫的氧化物,氯化物),水既可能是雨水,也可能是冷凝水,以及大气污染的存在。在特殊环境中腐蚀的临介因素是在该地区的降雨量和降雨的方式。
有两种方式影响腐蚀,一种是降雨量不大,但经常降雨,特别是同时存在很大的湿度时,这就会出现连续的电解腐蚀。在降雨量很大时,它还有清洗作用,冲淡电解的作用和冲掉沉积在表面上的有害物。在两种极端情况下,特别潮湿和特别干燥的气候造成的腐蚀都较小。***糟的一种情况是表面总保持湿的。在某特定地区年降雨量的多少对腐蚀的严重程度没有十分明显的影响。经常报道的另一个因素是大气温度,但它的影响也可分两方面。在较高温度下,正常的
腐蚀进行得更快,但是,如果高温和对大气腐蚀的影响与低湿度相结合,那么电解过程很快因缺水而停止,腐蚀现象也被抑制。因此,说大气污染的变化是特殊气候条件造成是不可能的。公开发表的那些资料给出的试样在整个试验期间平均降雨量和大气温度***多只是通常的情况。对于某特殊应用,在选择
不锈钢品种时,一定要对应用的场所进行试验,即使这些试验是很粗的(参照下表)。
   严重腐蚀 轻微腐蚀
   严重污染,特别是SO2,氯化物的粉尘 轻微污染低降雨量及低湿度或连续降大雨在整个试验期有中等的降雨量和高湿度 低的大气温度(特别是0℃以下)
中等的大气温度(如10-20)并高湿度有冷凝水存在 高温低湿度图2-27 腐蚀试验的结果说明在估计不同大气腐蚀试验遭到的腐蚀程度时,事实是很复杂的,调研者使用了不同方法报告其结果。对建筑师和设计师来讲有三个重要的问题:
①原始外观有多大程度的变化?
②有穿透现象吗?比如说,屋顶面板,允许渗漏吗?
③对强度有不利的影响吗?
在这三个问题中,***个在大多数情况下可能是***重要的,在不锈钢耐大气腐蚀试验中也是衡量的标准。
描述不锈钢外观的方法之一就是把它暴露于大气一定时间之后的表面等级进行归类,典型的表面等级是:
光亮表面:
沾污表面(有脏物,通常用清洗可去掉);
轻度发暗表面(干涉膜),表面颜色有轻度变化:
偶尔有轻度铁锈脱落形成的坑(至少可部分清理掉),这些坑都是由于腐蚀而形成的;
满面都有轻微的坑,表面铁锈严重;
一般轻度生锈;
中等程度生锈;
较严重生锈;
严重生锈。
Karlsson 和Clsson 就使用了这种分类形式,他们对表面的描述如下表:
等级 试样的外观 受腐蚀或变色的面积(%)
0
1~3
4~6
7~8
没有生锈或变色
颜色变深 个别小的锈斑
无光亮,无锈蚀
大部分表面有锈蚀
0
0~25
25~75
75~100
Chandler 使用了类似的0-8 级分类。用他的方法,作者把发生腐蚀的地方,用线条的变化绘图给于定级。0 级表示外观没有变化;1-2 级表示由于干涉膜的作用,表面沾污了或有轻度变色(用左斜线图表示);2-3 级以空白表示,产生了轻度的腐蚀坑而使表面发暗;
4-6 级以右斜线图表示,表面有明显的腐蚀;7-8 级以竖线图表示,表面腐蚀已十分严重了。
使用的另一种方法是用4 级描述腐蚀的情况。①非常薄的干涉膜;②薄薄的一层锈膜;
③中等厚度的锈蚀层;④很厚的一层锈。同时,每一级都表示了侵蚀占表面积的百分比。这种式样的报告用柱状图来说明,用图形(左斜线、空白、右斜线、竖线)表示了腐蚀的种类,用柱子的高度代表表面受蚀的百分比。在某些情况下,作者报告了在给定面积上的沾污,发暗或腐蚀的一种混合类型,而不详细给出每一种所占的比例。这种情况下,在图中就采用混合网,举例如下:
Baker 和 Lee 对比进行了简化,据报道,他们以腐蚀坑的密度定级取代了由于生锈占表面百分比的定级方法。曝露于大气中进行腐蚀试验后的试样外观样品如照片2和照片3。它们应与图2-27 中相应的曲线图对照起来看。在建筑物或部件的设计寿命期内,要考虑是否可能发生渗透,注意力应集中在点状腐蚀上。一般情况不锈钢的腐蚀不会变成严重问题,除非点状腐蚀很多而且很深,在***深的点蚀渗透之前,在实践中常已把它处理了。根据Needham 等人报道,对300 系不锈钢经过18 年之后,***深的点蚀的深度小于100 微米。假定点腐蚀按线性关系蔓延,对典型设计的帮助应该超过50 年。这些作者同时还讨论了腐蚀对机械强度的影响。例如,316 型不锈钢,95%以上的点蚀,其尺寸小于5 微米,遭受点蚀后承载能力没有明显问题。因此,在实践中***应该考虑强度或延展性损失可能性的是局部面腐蚀. 

[2006年 5月17日 9 : 19]      评论:[3] | 浏览:[3763]
     咨询
    我想咨询一下:怎样检测不锈钢的抗腐蚀性?
像一般表明镀镍或镀铬的,可以进行中型测试或铜加速乙酸实验.那么不锈钢的抗腐蚀性怎样检测呢?
谢谢!
    小虫 | 2006年 7月13日 9 : 39

  日 历 calendar
« 3月 2024 »
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
               
  全 站 搜 索

  博 客 介 绍 
    在下目前做不锈钢,2004年3月开始涉及这个行业,一直以来对这个行业很有兴趣。所以在日常和学习中,接触到自以为比较有用的东西,便摘抄到此,希望能给大家带来一些帮助。 在下的EMAIL是chenpeng0401@163(dot)com。鄙人陈鹏,现在青岛经营不锈钢材料,不锈钢板、角钢、圆钢等,电话13792435994。
  文 章 分 类 
· 外贸单证知识 [6]
· 不锈钢知识 [163]
· 销售进口不锈钢角钢、扁钢等 [1]
· 钢管知识 [21]
· 外资企业知识 [78]
· 铁合金知识 [7]
· 钢材知识 [15]
· 炼钢知识 [7]
  最 新 发 表 
    什么叫弹簧钢
    我国不锈钢焊条牌号表示方法介绍
    不锈钢车体在机车轻量化的作用特点
    不锈钢紧固件小常识
    高强度弹簧用不锈钢丝介绍
    双相不锈钢的应用
    904L不锈钢切削性能分析
    不锈钢阀门稳定化处理
    双相不锈钢在石油天然气中的应用
    冷轧罩式炉退火卷黑带产生的原因及防范措施
    超铁素体不锈钢发展介绍
    不锈精密带钢的认识偏差
    不锈钢表面质量与热处理的关系
    正确使用不锈钢餐具的方法
    不锈钢车体在机车轻量化的作用特点
  文 章 归 档 
  最新回复(已关闭) 
  我的连 接(已关闭) 
  博 客 统 计 
·
文章总数:290
·
评论总数:1606
·
访问总数:1964455
   管理入口