耐候钢的研究、应用和展望.pdfVIP

建筑用耐候钢应用与研究 耐候钢的研究、应用及展望 刘清友，汪兵，王向东 (钢铁研究总院结构材料研究所北京 100083) 摘要：介绍了耐候钢在国内外的研究及应用状况，概述了耐候钢耐蚀机制，对今后耐候钢 的研究与发展前景提出了展望． 关键词：大气腐蚀耐候钢 1 前言 金属腐蚀现象遍及国民经济和国防建设各个领域，危害十分严重。椐统计，材料因大气 腐蚀所造成的经济损失约占总腐蚀损失的50％【l】，因此，国内外学者在提高材料的抗大气腐 Steel)， 蚀性能方面进行了广泛深入的研究，并且开发出了一系列耐候钢。耐候钢(Weathering 即耐大气腐蚀钢，是指含少量合金元素在大气中具有良好耐蚀性的一类低合金高强度钢，主 要合金元素有Cu、P、Cr、Ni、Si、Mn、V、RE等。耐侯钢在使用过程中表面会逐步形成 一层致密的、附着牢固的腐蚀产物保护膜，阻止大气中的氧、水及其它腐蚀性介质对基体迸 一步腐蚀，其耐蚀性是碳结钢的4～8倍【2J，并且由于其具有较高强度，且价格合理，成本 远低于不锈钢，因此一经问世即引起人们的极大关注。本文将综述国内外耐候钢的研究和使 用情况，介绍合金元素对耐候性的影响，并对耐候钢的发展前景提出展望。 2耐候钢的应用领域 耐候钢可以轧成热或冷板卷、型材、线材甚至管材，根据使用情况，耐候钢可分为结构 用耐候钢和焊接结构用耐候钢。前者主要用于非焊接或焊接要求不高的结构件中，具有优良 的耐大气腐蚀性能，以Cu．P系为主，其中P含量在0．07％-0．15％之间，由于含P量高， 系列和日本JIS中的SPA系列耐候钢均属此类。焊接结构用耐候钢，主要用于大型焊接结构 中，以Cu．Cr-Ni系为主，含P量在0．04％以下，具有优良的焊接性能和低温韧性，应用十 分广泛，如已有美国的ASTMA588和A514系列、日本的JISSMA系列耐侯钢等型号，我 国也制定了国家标准《焊接结构用耐候钢》GB4172．2000。近几年国内外也开发了多种新型 耐候钢。 耐候钢的应用领域具体有： 1) 钢结构及构件，包括铁路公路钢桥、建筑物、铁塔铁架及其它户外结构： 2) 车辆，包括铁路车辆(客、货车、地铁车等)、公路车辆(大型客车、载重汽车、 轿车)、工程车辆(挖掘车、起重机等)； 3)矿用设备、机械设备等； 4) 集装箱； 5) 输送管线，用于煤、矿灰、泥等浆体的输送。 3耐候钢在国外的研究及应用 耐候钢的研发起源于欧美，早在1900年，欧美的科学家就发现Cu可以改善钢在大气 中的耐蚀性能。1916年美国实验和材料学会(ASTM)和英国钢铁协会等开始对钢材的耐大 110 钢结构2011年增刊 Ⅻ女i}。日*q*t＆月A^i 气腐蚀性能进行系统的大气暴晒试验的研究．结果发现，铜中的Cu、P、Cr对提高钢村的 耐大气腐蚀性能非常有效，Ni、Mo、AI，V、Ti等也有一定的辅助教果。在此基础上，1933 年美国的USSteel公司首先研制成功了耐腐蚀的含Cu低合金钢…_c．or-Ten系列钢。美国 关于耐候钢的大气曝晒试验在历史上有三次较为重要、引人注目的试验。从1934年开始． Bethlehem”o钢铣公司进行了一系列包括300余种化学成分、18000余个试样的低台金钢室 外工业性大气曝晒腐蚀试验；Copson…对76种不同化学成分的试样进行了大气曝晒试验， 分别在工业、海洋性大气环境下进行试验，试验周期最长为181年；1942，--1958年L—bee 和cob啪[si进行了270余种化学成分、8000余个试样的大气曝晒试验，曝晒时间晟长为 155年。以k--次大规模的大气曝日两试验奠定了低合金耐蚀钢的坚定理论基础，为人们确 定耐候钢的化学成分提供丁可靠