銹蝕鋼板在當今生活中運用是比較常見的。
,任何金屬的腐蝕都是從表面開始的。有些情況下,如鋁材,表面會形成一個氧化層,成為阻止其進一步接觸氧氣的阻擋層,從而抑制了腐蝕的發(fā)生。干燥空氣中鐵的氧化層薄得都無法用肉眼看見,它為鐵提供了保護。但在潮濕的情況下,就會形成氧化鐵的氫氧化物,鐵就會變得多孔,可以吸收氧氣,使腐蝕得以進行。人們數(shù)十年來一直在努力通過向?qū)僦刑砑悠渌镔|(zhì)來抑制或者阻止金屬的腐蝕,取得了不同程度的成功。向鐵中所添加的微量物質(zhì)可能加快腐蝕的速度,但一些其他物質(zhì)則可能抑制腐蝕。在黃銅中添加鋁可以使它更耐腐蝕。采用不容易發(fā)生腐蝕的材料解決腐蝕問題的缺點在于與原來的金屬相比,其物理性能往往會有所缺失,或者由于合金的成本而導致成本增加。
第二,詳細介紹下銹蝕鋼板常用的防腐方式,就是給需要保護的金屬外加一個有耐受能力的表面涂層(或者敷層)。此類涂層所使用的材料各不相同,但常用的是油漆、塑料、橡膠、陶瓷以及通過各種方式(如電鍍、熱浸鍍鋅、噴涂等)施用在表面上的其他金屬,如鋁、鋅、鉻或鎳等。在使用防護性涂層系統(tǒng)保護金屬結(jié)構(gòu)免遭腐蝕時,所有的相關(guān)人員,從構(gòu)件的設計師、油漆工人一直到涂料檢查員都至少對腐蝕及其影響因素有基本的了解。這些化學知識是不可或缺的。
第三,介紹下銹蝕鋼板的歷史。耐候鋼的研制起源于。早在1900年,的科學家就發(fā)現(xiàn)Cu可以改善鋼在大氣中的耐蝕性能。1961年美國實驗和材料學會(ASTM)開始了大氣腐蝕的研究,30年代美國的U.S.Steel公司研制成功了耐腐蝕高抗拉強度的含Cu低合金鋼-Corten鋼,并在60年代不涂漆直接用于建筑和橋梁其中應用普遍的是高P、Cu加Cr、Ni的Corten
A系列和以Cr、Mn、Cu合金化為主的(Corten
B系列這種耐候鋼在歐洲、日本也得到廣泛應用。我國自60年代起大量研制耐候鋼,并發(fā)展了一些自己的鋼種,如鞍鋼集團的08CuPVRE系列、武鋼集團的09CuPTi系列、濟南鋼鐵公司的09MnNb、上海第三鋼鐵廠的10CrMoAl和10CrCuSiV等?,F(xiàn)在,國外已將耐候鋼逐漸當作普通鋼種來廣泛使用。在鋼種開發(fā)、使用及設計施工上也逐漸作了詳細規(guī)定。根據(jù)使用情況,耐候鋼又可分為結(jié)構(gòu)用高耐候鋼和焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼。前者主要用于車輛、塔架、建筑等其它結(jié)構(gòu)件中,具有優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能,以Cu—P系為主,其中P含量在0.07%~0.15%之間由于含P量高,所以這類鋼的屈服強度一般在
343 MPa以下,板厚一般不超過16 mm,美國的
ASTMA242系列和日本JAS中的系列耐候鋼均屬此類。目前我國這種結(jié)構(gòu)用高耐候鋼的發(fā)展十分迅速,除了仿制的幾個品種如09CuPcrNi(仿
Corten)和09CuPTi(叉稱09MnCuPTi)以外,還發(fā)展了具有中國特點的新品種,如09CuPTiRE、09CuPRE和08CuPvRE等。并且已經(jīng)制定出國家標準<高耐候性結(jié)構(gòu)鋼)GB
4171—84。焊接結(jié)構(gòu)
用耐候鋼主要用于橋梁、建筑等大型焊接結(jié)構(gòu)中,以Cu-Cr-Ni系為主,含P量0.04%以下,具有優(yōu)良的焊接性能和低溫韌性,應用十分廣泛。如已有美國的ASTM
A588和A514系列、日本的JIS SMA 系列耐候鋼等型號,而在我國尚在研制中。
將鋼板用于建筑的外表面已有較長的歷史了,為提高鋼板的耐腐蝕性能,一般其外表面作各種涂裝處理如涂漆、搪瓷、鍍鋅等。從20世紀90年始,許多熱衷于追求鋼板的自然銹蝕變化效果將未處理耐候鋼板直接運用于外墻、頂棚、甚至屋面,鋼板在大氣環(huán)境中,表層逐漸氧化變色,雨水的流淌在鋼板表面甚至在與鋼板相接的墻體上留下了銹蝕的印跡,形成了一種的效果。自然氣候引起的鋼板表面的變化體現(xiàn)了時間的印記,建筑如同生命體隨著時間而生長變化。這種材料在建筑外表皮的運用可能和西方“工廠廢墟藝術(shù)”、“垃圾藝術(shù)”的出現(xiàn)也有一定關(guān)系,它對于傳統(tǒng)的設計思想可能是顛覆性的,就如同我國20世紀80年始引進的故意磨白、做舊、甚至磨損的牛仔褲對于人們的思想沖擊一樣。
考慮到室外用板材的耐久年限,這種鋼板一般選擇高強度耐候鋼,它是針對鋼鐵在大氣中的腐蝕而推出的。與傳統(tǒng)鋼材的化學成分相比,這種耐候鋼是低合金鋼,含有合金總量低于3%的不同比例的鈮、鉬、磷、鈦、銅等元素。在所有的耐腐鋼中為所熟知的的可能是號稱Cor-Ten?(Corrosin Resistence-Tensile Strengh,意為耐腐蝕、高強度)系列的鋼材,它是美國鋼鐵業(yè)聯(lián)合會(USSC)耐候鋼材的注冊商標。其實早在20世紀30年代,美國就開展了低合金耐候鋼的研究,并于1933年取得了Cor-Ten耐腐鋼的權(quán),普遍應用的Cor-Ten鋼分為以高磷銅加鉻、鎳為主的Cor-Ten A系列和以鉻錳合金化為主的Cor-Ten B系列。60年代耐候鋼不經(jīng)涂漆防腐而直接用于橋梁和建筑的技術(shù),在歐洲和日本都得到了廣泛的應用。) 我國從60年代起也已經(jīng)開始大量研制耐候鋼,自1965~1979年將多種含Cu及P、RE、Ti的低合金鋼在風沙干燥、工業(yè)大氣、潮濕都市、農(nóng)村等不同的環(huán)境下進行長達15年之久的大氣曝露試驗,取得了耐候鋼的第。1984年我國制定了耐大氣腐蝕鋼標準GB4171―84及GB4172―84,納入了高耐候性的3個牌號:09CuPCrNi―A、09CuPCrNi―B、09CuP和焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼的4個牌號:16CuCr、1MnCuCr、15MnCuCr、及15MnCuCr―QT。許多鋼廠也有不同的耐候鋼產(chǎn)品,如銨鋼的05CuPCrNi ,09CuPCrNi , 10CrNiCuP系列、武鋼的06CuPRE、05CuPCrNi、09CuPTiR、09CuPCrNi系列、寶鋼集團上海鋼鐵有限公司10PCuRE高耐候鋼等等。雖然我國耐候鋼的產(chǎn)品及研究也不少,但耐候鋼主要應用于橋梁、鐵路客車、集裝箱、工程機械、海洋設施、海港建筑結(jié)構(gòu)等,用于建筑外墻面層幾乎還未出現(xiàn)。耐候鋼在與大氣的接觸使用過程中,金屬基體表面形成致密的、粘附性好的非晶態(tài)氧化層保護膜,顏色由銹紅逐漸變成暗青、終成為暗紫色,并從此不再銹蝕穩(wěn)定下來,這層保護膜有效地阻擋了腐蝕的侵入,延長了構(gòu)件的使用壽命。國外某立的科研機構(gòu)將耐候鋼與普通碳鋼在不同環(huán)境中的耐腐蝕性能作了對比,顯示出耐腐鋼材的良好耐候性。從表15對比圖表可見的耐候鋼在海邊環(huán)境中16年后平均腐蝕深度約0.1~0.2mm,在工業(yè)區(qū)及鄉(xiāng)村大約為0.02~0.04mm。我國武漢鋼鐵公司也對其生產(chǎn)的耐候鋼進行的測試表明即使在海邊城市耐候鋼的平均腐蝕深度約0.02mm/年。即使考慮到其他非正常因素,一般認為,耐候鋼耐大氣腐蝕性能是一般結(jié)構(gòu)鋼的3~4倍,即使在裸裝使用條件下,其耐腐蝕性壽命也可達30年以上。
耐候鋼使用簡單方便,可涂裝,也可不加保護層使用,這簡化了生產(chǎn)工序。由于免除了現(xiàn)有酸洗、熱帶鍍鋅等工序,降低了生產(chǎn)制作成本,同時不使用涂料可以杜絕VOC(有機揮發(fā)物)的揮發(fā),更加有利于回收利用,對于環(huán)境保護大有裨益。由于耐候鋼耐腐依靠材料的整體結(jié)構(gòu),因此不似經(jīng)表面處理的普通鋼對于表面保護層的依賴而對外界的磕碰、撞擊那么敏感。
耐腐鋼表面涂覆保護漆時,漆面的壽命可達到普通碳鋼的兩倍,當局部的漆面受損時,耐腐鋼不會如普通碳鋼生銹而使保護漆失效。
耐候鋼具有鋼的韌性、塑性拉伸、成形、焊接和切割、耐磨、耐高溫和抗疲勞的特點;耐候性是普通碳鋼的2-8倍,涂層性能是普通碳鋼的1.5-10倍,涂層性能是普通碳鋼的1.5-10倍,可用于薄涂層、裸涂層或簡化涂層。該鋼種具有防銹、耐腐蝕、延命、減薄降耗、省力節(jié)能的特點,使零部件生產(chǎn)廠家和用戶受益。耐候鋼在大氣中有更好的耐腐蝕性。耐候鋼可以使用薄、暴露或簡單涂裝。
耐候鋼板在很多的時候的一些相關(guān)的性質(zhì)都能夠進行展示出來,尤其是耐磨性和腐蝕性被體現(xiàn)的是,特別是在嚴酷的環(huán)境中都能夠不變形,不走樣,相關(guān)的物理和化學性能都是比較好的。一般來講主要是應用的耐候鋼板的耐腐蝕性,在很多的酸堿鹽等環(huán)境下都是能夠保持的相關(guān)的特性的。我們要是購買的耐候鋼板,我們可以進行相關(guān)的測試,今天小編就做一個關(guān)于耐候鋼板抗腐蝕性的一個實驗:
如果耐候鋼板接觸海水,比如長時間在海水中泡著或者斷斷續(xù)續(xù)的接觸海水,就是因為海水腐蝕造成的。如果僅僅是在船上,從來不接觸海水腐蝕,就是大氣腐蝕造成的。需要特別注意的是,因為海洋大氣含有大量的鹽分,氣體中的氯化物含量很高,很容易造成點蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕。個人感覺,你所述的腐蝕是由于海洋大氣腐蝕造成的。如果要防止這種腐蝕,在材料不可改變的情況下,建議選用合適的氣相緩蝕劑或臨時性保護層來降低腐蝕速率。
我們感覺出來的是耐候鋼板在海水的環(huán)境下是不會腐蝕的,盡管海水中有著很多的化學物質(zhì),是一種比較強大的混合物,也是有很多的酸堿鹽,在這種環(huán)境下耐候鋼板還是不會腐蝕的,看來,耐候鋼板還是比較耐腐蝕性的,這與它本身的構(gòu)造和相關(guān)的化學性質(zhì)有關(guān)系!
耐候鋼板不同于其他的鋼板類型,在各種的條件下都是能夠使用的,抗高溫和抗高壓,在比較惡劣的自然環(huán)境條件下都是能夠進行使用的。耐候鋼板和其他的鋼板不太一樣,有很大的硬度,因此用途比較廣泛,使用的也是比較多的。
耐候鋼板分為很多種,耐候也分等級,耐候鋼板一般強度比較高,使用條件都比較惡劣,比如北極的海上油井,北極溫度極低,一般鋼材容易因為低溫斷裂。耐候鋼板,即耐大氣腐蝕的一種鋼材,介于碳鋼和不銹鋼之間,在碳鋼的基礎上加入少量的銅、鉻、鎳等元素。有焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼板和高耐候性結(jié)構(gòu)鋼之分,如16CuCr、15MnCuCr……(前),和09CuPCrNi-A、B(后種)等。具體性能可見GB4171和4172。
與普碳鋼相比,耐候鋼板在大氣中具有更優(yōu)良的抗蝕性能。與不銹鋼相比,耐候鋼板只有微量的合金元素,諸如磷、銅、鉻、鎳、鉬、鈮、釩、鈦等,合金元素總量僅占百分之幾,而不像不銹鋼那樣,達到百分之十幾,因此價格較為低廉。
目前為止,耐候鋼板的價格不太高,比較穩(wěn)定,大部分人都用得起,因此的話在未來的話使用率比較高,市場比較廣泛!
經(jīng)研究得以下結(jié)論:高強度耐候橋梁鋼的耐腐蝕性大于09CuPCrNi,其優(yōu)勢會在腐蝕的時間越長,效果會更加顯著。
高強度耐候橋梁鋼的優(yōu)點有以下幾點:
1 高強度耐候橋梁鋼充分重視傳統(tǒng)耐候鋼研究成果中環(huán)境因素和耐候性的影響作用,通過適宜的 Cu-Cr-Ni 等耐候性元素的配比對內(nèi)銹層的影響來提高耐候性。
2 同時充分重視化學成分和組織均勻性對耐候性的影響,將碳含量設計到等于或接近碳在α-Fe 的大溶解度0.0218%.由于碳含量極低,增強了δ區(qū)固溶原子擴散速率,有利于成分均勻化
3 鋼中形成ε碳化物或 Fe3C 的可能性極小在適宜的工藝控制下、鋼板終組織為貝氏體組織,與傳統(tǒng)的珠光體-鐵素體鋼相比,這種鋼具有較好的組織均勻性, 組織間具有較小的電極電位差異,致使耐腐蝕性能大幅度提高。
因此,高強度耐候橋梁鋼的耐腐蝕性更強。