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我国从60年代起也已经开始大量研制耐候钢板,自1965~1979年将多种含Cu及P、RE、Ti的低合金钢在风沙干燥、工业大气、潮湿都市、农村等不同的环境下进行长达15年之久的大气曝露试验,取得了耐候钢的手数据。1984年我国制定了耐大气腐蚀钢标准GB4171―84及GB4172―84,纳入了高耐候性的3个牌号:09CuPCrNi―A、09CuPCrNi―B、09CuP和焊接结构用耐候钢的4个牌号:16CuCr、1MnCuCr、15MnCuCr、及15MnCuCr―QT。许多钢厂也有不同的耐候钢产品,如铵钢的05CuPCrNi ,09CuPCrNi , 10CrNiCuP系列、武钢的06CuPRE、05CuPCrNi、09CuPTiR、09CuPCrNi系列、宝钢集团上海钢铁有限公司10PCuRE高耐候钢等等。虽然我国耐候钢的产品及研究也不少,但耐候钢主要应用于桥梁、铁路客车、集装箱、工程机械、海洋设施、海港建筑结构等,用于建筑外墙面层几乎还未出现。 耐候钢在与大气的接触使用过程中,金属基体表面形成致密的、粘附性好的非晶态氧化层保护膜,颜色由锈红逐渐变成暗青、终成为暗紫色,并从此不再锈蚀稳定下来,这层保护膜有效地阻挡了腐蚀的侵入,延长了构件的使用寿命。国外某独立的科研机构将耐候钢与普通碳钢在不同环境中的耐腐蚀性能作了对比,显示出耐腐钢材的良好耐候性。高品质的耐候钢在海边环境中16年后平均腐蚀深度约0.1~0.2mm,在工业区及乡村大约为0.02~0.04mm。我国武汉钢铁公司也对其生产的耐候钢进行的测试表明即使在海边城市耐候钢的平均腐蚀深度约0.02mm/年。即使考虑到其他非正常因素,一般认为,耐候钢耐大气腐蚀性能是一般结构钢的3~4倍,即使在裸装使用条件下,其耐腐蚀性寿命也可达30年以上。
耐候钢使用简单方便,可涂装,也可不加保护层裸露使用,这简化了生产工序。由于免除了现有酸洗、热带镀锌等工序,降低了生产制作成本,同时不使用涂料可以杜绝VOC(有机挥发物)的挥发,更加有利于回收利用,对于环境保护大有裨益。由于耐候钢耐腐依靠材料的整体结构,因此不似经表面处理的普通钢对于表面保护层的依赖而对外界的磕碰、撞击那么敏感。
耐腐钢表面涂覆保护漆时,漆面的寿命可达到普通碳钢的两倍,当局部的漆面受损时,耐腐钢不会如普通碳钢生锈而使保护漆失效。
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耐候钢钢板组成连绵不绝的波浪外墙,它代表了澳大利亚的海岸线,也体现了他们在铁矿石方面的资源优势。耐候钢的原料采自澳大利亚西部的矿山,由当地的工厂生产。馆方特意将天然的矿石绕着展馆摆放了一圈。澳大利亚馆周围的地砖,都是红色的,这些地砖原料也产自红土地带,由十多个集装箱漂洋过海运来上海。里里外外,红色不仅代表了自然,还将"工业"和"城市"的概念体现出来了。国内民众及设计师马上喜欢上这种感觉,并且有意加入到他们的设计元素当中去。
但由于对耐候钢不熟悉,而且很多人理所当然地认为这种材料就叫锈钢板,所以很多人就打着"锈钢板"的名称去进行设计及购买材料。不知道是因为供应商的专业水平不足或者其它原因所致,在明知道客户购卖锈钢板用于装饰用图时,仍有部分供应商也理直气壮向其供应普通钢板,再用酸或是什么腐蚀物质进行腐蚀,于是做出了国内初期的锈钢板景观工程。由于以普通钢为底板的锈钢板工程出现严重的掉锈情况,于是施工人员便偿试运用生锈后表面封漆的方法处理。但由于锈表面是疏松层,里面有气孔,一般材料难以封住,一经太阳晒或者时间稍长,又会出现皮现像。
耐候钢原理
钢中加入磷、铜、铬、镍等量元素后,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。在锈层和基体之间形成的约50μm~100μm厚的非晶态尖晶石型氧化物层致密且与基体金属黏附性好,由于这层致密氧化物膜的存在,阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入,减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展,大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。耐候钢是可减薄使用、裸露使用或简化涂装,而使制品抗蚀延寿、省工降耗、升级换代的钢系,也是一个可融入现代冶金新机制、新技术、新工艺而使其持续发展和创新的钢系。
耐候钢制造工艺
耐候钢一般采用精料入炉-冶炼(转炉、电炉-合金化处理-吹氩-LF精炼-低过热度连铸(喂入稀土丝)-控轧控冷等工艺路线。在冶炼时,废钢随炉料一起加入炉内,按常规工艺冶炼,出钢后加入脱氧剂及合金,钢水经吹氩处理后,随即进行浇铸,吹氩调温后的钢水经连铸机铸成板坯。由于钢中加入稀土元素,耐候钢得到净化,夹杂物含量大为减少。
耐候钢,作为新一代先进钢铁材料,耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2~5倍,并且使用时间愈长,耐蚀作用愈突出。由于具有耐锈、免涂装、减薄降耗,省工节能等特点,可以应用到建筑、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构,也可以用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台等结构件。
钢铁工业“十二五”发展规划,显示我国耐候钢需求用量逐渐增多,在铁路、公路、电力塔架建设等方面凸显。在美国、日本等发达,耐候钢已经得到了广泛应用。我国耐候钢起步较晚,但随着国民经济的迅速发展,耐候钢的应用已引起国内有关部门的高度重视,所以耐候钢及其防腐蚀的研发和升级,具有重要现实意义,同时也有利于促进钢铁行业产品结构的升级。
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