高性能建筑用鋼的大氣環(huán)境腐蝕試驗研究

高性能建筑用鋼的大氣環(huán)境腐蝕試驗研究*摘要：對建筑用鋼中典型的Q235、Q345、耐候鋼(09CuPCrNi)以及建筑用鍍層板鍍鋅板、鍍鋁鋅板、鍍鋅鋁鎂板進行環(huán)境腐蝕試驗。選取代表我國大氣環(huán)境的北京、沈陽、青島、萬寧、江津、格爾木等6個城市或地區(qū)對上述鋼材進行大氣暴曬試驗。持續(xù)4年的大氣暴曬，獲得了一批材料的環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)，可為鋼結(jié)構(gòu)建筑選材和壽命評估提供基礎(chǔ)資料。目前，我國已進入快速城鎮(zhèn)化時期，建筑市場規(guī)模巨大。我國公共建筑、城鎮(zhèn)住宅、農(nóng)村住宅的建設(shè)面積每年約20億m2。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑具有較多優(yōu)點：自重輕、強度高、安裝便捷、施工周期短、抗震性能好，鋼材報廢后可實現(xiàn)100%廢品再回收利用，鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國正快速發(fā)展隨著鋼鐵材料在建筑行業(yè)應(yīng)用量的增加，材料的腐蝕問題越來越引起人們的重視，鋼鐵材料的失效不僅影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性能，造成資源的浪費，而且還會污染環(huán)境。因此，開展建筑用鋼材的耐蝕性研究，對建筑安全性評估和壽命預(yù)測具有重要意義。我國各地的環(huán)境和氣候差異較大，而鋼鐵材料在不同環(huán)境中的腐蝕形式和失效過程差異較大。在科技部支撐計劃的支持下，本項目選取了我國建筑用鋼材的腐蝕數(shù)據(jù)。1材料和試驗方法選取6個代表我國典型氣候環(huán)境的地點為暴曬試驗點，分別是北京、沈陽、青島、萬寧、江津、格爾木，其氣候類型如表1所示。表1大氣暴曬試驗地點及氣候類型序號地點氣候1北京北溫帶亞濕潤半鄉(xiāng)村大氣2沈陽北溫帶受季風影響的半濕潤大陸性氣候3青島北溫帶濕潤型海洋性氣候4萬寧濕熱海洋大氣環(huán)境5江津亞熱帶濕潤型城郊酸雨環(huán)境氣候6格爾木高原山地氣候選取建筑用鋼材中用量較大，較為典型的Q235、Q345、耐候鋼(09CuPCrNi)、建筑用鍍鋅板、鍍鋁鋅板以及耐蝕性極好、建筑上具有潛在應(yīng)用價值的鍍鋅鋁鎂板。樣，以減少試驗的偶然誤差。試樣在暴曬點的投放方法按照國家材料環(huán)境腐蝕試驗站網(wǎng)的《材料大氣腐蝕試驗規(guī)程》進行。試樣每隔1年取回進行失重分析，試驗周期為4年。腐蝕產(chǎn)物的去除和試樣失重分析方法按照GB/T16545—1996《金屬和合金的腐蝕腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除》進行。2結(jié)果與分析圖1和圖2分別為Q235、Q345、耐候鋼(09CuPCrNi)、鍍鋅板、鍍鋁鋅板、鍍鋅鋁鎂板等6種建筑用鋼材分別在北京和沈陽的暴曬試驗結(jié)果。從圖1、圖2可以看出，北方典型的工業(yè)城市環(huán)境，北溫帶受季風影耐候鋼(09CuPCrNi)的耐蝕性明顯要差于鍍層板，因此在建筑中采用上述鋼材時，最好進行防腐處理。圖1北京暴曬試驗結(jié)果圖2沈陽暴曬試驗結(jié)果區(qū)年平均氣溫12.7℃,3種鍍層的腐蝕速率較北京和沈陽的腐蝕速率明顯減小，說明鍍鋅硅板、鍍鋁鋅板和鍍鋅鋁鎂鋼板在比較溫和的北溫帶海洋性氣候腐蝕速率相對較低，在這種環(huán)境條件下能夠長期適用。圖3青島暴曬試驗結(jié)果氣溫24℃,較青島溫度明顯升高，腐蝕速率較青島也是明顯增加，但是較北京沈陽兩地的腐蝕速率