耐候鋼,即耐大氣腐蝕鋼,是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼系列,耐候鋼由普碳鋼添加少量銅、鎳等耐腐蝕元素而成,具有優質鋼的強韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、抗疲勞等特性;耐候性為普碳鋼的2~8倍,涂裝性為普碳鋼的1.5~10倍。同時,它具有耐銹,使構件抗腐蝕延壽、減薄降耗,省工節能等特點。耐候鋼主要用于鐵道、車輛、橋梁、塔架等長期暴露在大氣中使用的鋼結構。用于制造集裝箱、鐵道車輛、石油井架、海港建筑、采油平臺及化工石油設備中含硫化氫腐蝕介質的容器等結構件。
中文名耐候鋼外文名weatheringsteel耐候鋼標準GB/T4171-2008
牌號:Q235NHB、Q235NHC、Q235NHD、Q355NHB、Q355NHC、Q355NHD、Q460NHB、Q460NHC、Q460NHD。
全稱耐大氣腐蝕鋼
特點塑延、成型、焊割、磨蝕
用處鐵道、車輛、橋梁、塔架
實用上海世博會盧森堡大公國國家館
案例大同美術館
目錄
1耐候鋼概述
?耐候鋼特點
?耐候鋼原理
?耐候鋼制造工藝
2耐候鋼運用
3耐候鋼新一代材料和“十二五”發展規劃
4世博會中的應用
耐候鋼概述編輯
其特征在于:耐候鋼的合金成分及重量百分比含量為:C:0.12~0.21、Si:0.2~2.0、Mn:0.7~2.0、S≤0.036、P≤0.034、Cu:0.10~0.40、Al<0.2,其余為Fe和微量雜質。通過Cu、Mn、Si、Al等合金化,并簡單調整普通低碳鋼(Q235鋼)的部分元素含量,在不需改變Q235鋼生產工藝條件下,就能生產出具有良好的耐大氣腐蝕性能、綜合機械性能的經濟耐候鋼。
耐候鋼(即耐大氣腐蝕鋼)在融入現代冶金新機制、新技術和新工藝后得以可持續發展和創新,屬世界超級鋼技術前沿水平的系列鋼種之一。耐候鋼由普碳鋼添加少量銅、鎳等耐腐蝕元素而成,具有優質鋼的強韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、疲勞等特性;耐候性為普碳鋼的2~8倍,涂裝性為普碳鋼的1.5~10倍,能減薄使用、裸露使用或簡化涂裝使用。該鋼種具有耐銹,使構件抗腐蝕延壽、減薄降耗,省工節能的特性,使構件制造者、使用者受益。耐候鋼產品供制造集裝箱、鐵道車輛、石油井架、海港建筑、采油平臺及化工石油設備中含硫化氫腐蝕介質的容器等結構件。
耐候鋼特點
指具有保護銹層耐大氣腐蝕,可用于制造車輛、橋梁、塔架、集裝箱等鋼結構的低合金結構鋼。與普碳鋼相比,耐候鋼在大氣中具有更優良的抗蝕性能。與不銹鋼相比,耐候鋼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。
耐候鋼原理
鋼中加入磷、銅、鉻、鎳等微量元素后,使鋼材表面形成致密和附著性很強的保護膜,阻礙銹蝕往里擴散和發展,保護銹層下面的基體,以減緩其腐蝕速度。在銹層和基體之間形成的約50μm~100μm厚的非晶態尖晶石型氧化物層致密且與基體金屬黏附性好,由于這層致密氧化物膜的存在,阻止了大氣中氧和水向鋼鐵基體滲入,減緩了銹蝕向鋼鐵材料縱深發展,大大提高了鋼鐵材料的耐大氣腐蝕能力。耐候鋼是可減薄使用、裸露使用或簡化涂裝,而使制品抗蝕延壽、省工降耗、升級換代的鋼系,也是一個可融入現代冶金新機制、新技術、新工藝而使其持續發展和創新的鋼系。
耐候鋼制造工藝
耐候鋼一般采用精料入爐-冶煉(轉爐、電爐-微合金化處理-吹氬-LF精煉-低過熱度連鑄(喂入稀土絲)-控軋控冷等工藝路線。在冶煉時,廢鋼隨爐料一起加入爐內,按常規工藝冶煉,出鋼后加入脫氧劑及合金,鋼水經吹氬處理后,隨即進行澆鑄,吹氬調溫后的鋼水經連鑄機鑄成板坯。由于鋼中加入稀土元素,耐候鋼得到凈化,夾雜物含量大為減少。
耐候鋼運用
工程實例
一、高性能耐候鋼和耐火鋼可減小鋼結構的維護費用,為解決外露無防護鋼結構的防火防腐問題提供了新的解決方案,如高壓電塔
二、耐火耐候鋼的制作安裝工藝與常規鋼材基本相同,設計方法亦與普通鋼結構相同,但需要更多試驗驗證
三、高強度耐候鋼已在橋梁工程中推廣應用,需要研究設計理論和方法
四、耐火耐候鋼也可運用于樓承板
耐候鋼新一代材料和“十二五”發展規劃編輯
耐候鋼,作為新一代先進鋼鐵材料,耐大氣腐蝕性能為普通碳素鋼的2~5倍,并且使用時間愈長,耐蝕作用愈突出。由于具有耐銹、免涂裝、減薄降耗,省工節能等特點,可以應用到建筑、車輛、橋梁、塔架等長期暴露在大氣中使用的鋼結構,也可以用于制造集裝箱、鐵道車輛、石油井架、海港建筑、采油平臺等結構件。
鋼鐵工業“十二五”發展規劃,顯示我國耐候鋼需求用量逐漸增多,在鐵路、公路、電力塔架建設等方面凸顯。在美國、日本等發達國家,耐候鋼已經得到了廣泛應用。我國耐候鋼起步較晚,但隨著國民經濟的迅速發展,耐候鋼的應用已引起國內有關部門的高度重視,所以耐候鋼及其防腐蝕的研發和升級,具有重要現實意義,同時也有利于促進鋼鐵行業產品結構的升級。
耐候鋼具有良好的耐大氣腐蝕性能,雖然應用耐候鋼前期的投資成本較普碳鋼略高,但是與普碳鋼表面噴涂防腐涂層等方法比較,普碳鋼的后期維護費用是耐候鋼的1.5-2倍。因此耐候鋼可減少環境污染,屬于節能減排推廣技術。國內耐候鋼大都涂裝使用,其免涂裝和“以銹防銹”的設計初衷并沒有得到大程度的發揮。在苛刻的服役環境下,耐候鋼存在銹層難以致密化,另外在服役初期,鋼結構的外觀銹蝕呈現不均勻等相關問題,因此耐候鋼的應用環境和表面處理技術一直困擾耐候鋼的應用。
世博會中的應用
上海2010年世博會中的盧森堡大公國國家館,該館主體建筑外觀整體呈銹色,因為建筑用料是一種名叫耐候鋼的特殊鋼材。耐候鋼又叫考頓鋼,它的特別之處在于,暴露在自然環境中,經與空氣、雨水等作用,鋼材表面會自動形成抗腐蝕的保護層,無需涂漆保護,材料的壽命在80年以上。繼2004年同濟大學中法中心使用耐候鋼作為建筑外觀之后,盧森堡館再次使用。完工后的盧森堡館整體將呈現耐候鋼的天然原色,展館的內墻則由冷杉木組成。新型的耐候鋼與自然的冷杉木,營造出雕塑式的古堡,不僅藝術感十足,也諳和了環保和可持續的當代理念。同時,這也刻畫出與鋼鐵密切相關的盧森堡形象———100多年來,盧森堡一直以精湛的煉鋼技術聞名于世,當年巴黎建造埃菲爾鐵塔所用的鋼材,就來自于盧森堡。這次盧森堡館所用的耐候鋼,也將全部從盧森堡進口。此外,建造整個盧森堡館的耐候鋼在展館拆除后可100%回收利用。
耐候鋼演變過程
上海2010年世博會中的澳大利亞館,就是用紅赭石色的耐候鋼材料制成。耐候鋼鋼板組成連綿不絕的波浪外墻,它代表了澳大利亞的海岸線,也體現了他們在鐵礦石方面的資源優勢。耐候鋼的原料采自澳大利亞西部的礦山,由當地的工廠生產。館方特意將天然的礦石繞著展館擺放了一圈。澳大利亞館周圍的地磚,都是紅色的,這些地磚原料也產自紅土地帶,由十多個集裝箱漂洋過海運來上海。里里外外,紅色不僅代表了自然,還將“工業”和“城市”的概念體現出來了。