建築用不鏽鋼材料選材指南

建築用不鏽鋼材料選材指南

不鏽鋼是耐用的建築材料之一。但是，不鏽鋼不止一種，不同的不鏽鋼性能各不相同，特彆是耐腐蝕性各不相同。如果不鏽鋼牌號和表麵選擇正確，設計合理，維護得當，實際上不鏽鋼的外觀和性能將在建築物的整個壽命期內(nèi)始終保持不變，其壽命甚至可超過100年。但如果不鏽鋼牌號和表麵選擇不當，可能會有腐蝕的問題。儘管對結(jié)構(gòu)的完整性可能冇有太大的影響，但會影響外觀，增加維護工作量。

在建築應用中，腐蝕性環(huán)境被定義為暴露在防凍鹽或沿海含鹽環(huán)境下的地區(qū)或存在工業(yè)或城市汙染的地區(qū)。使環(huán)境具有腐蝕性的成分包括海水或防凍鹽（氯化鈉，氯化鉀和氯化鈣）以及電廠或化工廠和機動車排放的廢氣所形成的酸雨。

建築常用的不鏽鋼材料

建築常用不鏽鋼大致分為奧氏體、鐵素體和雙相不鏽鋼。這些不鏽鋼一般可通過 “冷加工” 而不是熱處理硬化。

奧氏體不鏽鋼如304和316含有鐵、鉻和鎳，它們冇有磁性，有非常好的成形性；

鐵素體不鏽鋼如430，444含有鐵和鉻，它們有磁性，成形性有限；

雙相不鏽鋼如2205含有鐵、鉻和中等量的鎳，它們比鐵素體或奧氏體不鏽鋼強度高，有磁性，成形性一般。還有磚利的“節(jié)約型”雙相不鏽鋼，具有316和317L不鏽鋼的耐腐蝕性和價格以及雙相不鏽鋼的較高強度。

下圖比較了不同不鏽鋼的相對耐點蝕能力，采用耐點蝕當量數(shù)（PRE）來評估材料的耐腐蝕性，隨著鉻、鉬和氮含量的增加，不鏽鋼的耐腐蝕性增加。圖1所示的不鏽鋼中，耐腐蝕好的是超級鐵素體不鏽鋼447、超級雙相不鏽鋼2507和6%鉬的超級奧氏體不鏽鋼, 當這些牌號的不鏽鋼浸冇在海水中時，能夠耐海水的點蝕。除了304不鏽鋼，都添加了鉬來提高耐腐蝕性，特彆是耐鹽 (氯離子) 腐蝕。

冷軋、壓花和成形操作如彎曲或深衝改變了金屬的形狀，對其進行了冷加工或強化。所有這三類不鏽鋼都可以用通常的建築成形技術(shù)來成形，但隻有奧氏體不鏽鋼有時特意采用冷加工來進行強化處理。在可能承受較高載荷或衝擊的結(jié)構(gòu)及薄板用途中，冷加工是減輕重量和提高強度的一種經(jīng)濟實用的方法。

建築和結(jié)構(gòu)常用的不鏽鋼牌號有430，304/304L和316/316L不鏽鋼以及2205和444，其中占主導地位的牌號是304和316不鏽鋼。

不鏽鋼的選用概述

430不鏽鋼可用於低腐蝕性的室內(nèi)、鄉(xiāng)村/郊區(qū)或城市地區(qū)；

304不鏽鋼可用於室內(nèi)、鄉(xiāng)村/郊區(qū)、低-中度汙染的城市環(huán)境以及低濕度和低溫度的沿海環(huán)境。304適合於絕大多數(shù)的內(nèi)部應用和腐蝕風險較低的外部應用，所需要的維護很少甚至不需要維護。在中等腐蝕性的環(huán)境中，如果選用光滑的表麵，並且有定期的衝洗，304不鏽鋼也可采用；

316或444不鏽鋼廣泛用於低-中等濃度的海鹽或除冰鹽條件，以及中等-高度城市汙染環(huán)境，或低-中等工業(yè)汙染環(huán)境。若表麵粗糙度選擇得當，316或444不鏽鋼在大多數(shù)腐蝕性環(huán)境下幾乎不需要人工清洗就能保持良好的外觀；

對於腐蝕性非常強的環(huán)境，包括經(jīng)常被鹽水海水噴濺或在鹽水裡浸泡的情況；降雨很少的沿海區(qū)域和時常有鹽霧或有其它鹽在材料表麵高度濃縮的情況；工業(yè)汙染、酸雨和沿?；虺}三者結(jié)合的環(huán)境，以及高度工業(yè)或城市汙染或高鹽環(huán)境而又不能經(jīng)常清潔維護（被遮擋的部位）等情況，若采用316或444不鏽鋼，則需要定期清洗。如果希望免清洗維護，可選用耐蝕性更好的2205、317LMN、904L、447、6%Mo不鏽鋼等超級不鏽鋼牌號。

如果設計中涉及厚度大於6毫米（0.25英寸）的焊接型材時，應采用低碳帶“L”的不鏽鋼牌號（如304L和316L）以便保持耐腐蝕性。規(guī)定硫含量不超過0.005%，這樣可改善耐點蝕性能。

如果不鏽鋼牌號選用適當，則無需施加保護層。不鏽鋼有各種機械加工的表麵以及各種顏色的表麵可供選擇,有板材、帶材、棒材、管材、鑄件和擠壓型材等各種產(chǎn)品形式。

場所和設計評估係統(tǒng)

在建築應用中，美學要求和性能要求必須與預算方麵的考慮（希望采用具有成本效益的材料）相平衡。確定一種符合美學標準又具有成本效益的不鏽鋼，需要對現(xiàn)場環(huán)境、天氣、不鏽鋼的表麵處理、設計和維護計劃進行評估。初步評估腐蝕對建築項目的影響，可利用IMOA的“場所和設計評估係統(tǒng)”，使設計師了解哪些因素影響不鏽鋼的選擇。這裡假定不鏽鋼的腐蝕鏽斑即使不會引起結(jié)構(gòu)上的損壞，在美學上也是不可接受的。

使用之前好對附近的不鏽鋼結(jié)構(gòu)和維護狀況進行考察，因為有些變化因素難以預料，建議樣品模擬設計方案並暴露4-6個月，在腐蝕較嚴重的海洋和工業(yè)環(huán)境下暴露時間也可縮短至6周。

“場所和設計評估係統(tǒng)”是根據(jù)實際經(jīng)驗和大氣暴露試驗結(jié)果開發(fā)出來的。對一個場所及應用進行評估是複雜的，由於局部條件和微觀氣候的不同，相鄰的場所也可能有不同的要求。這裡的分值應被看作是進行初步評估的原則，不是**的科學定義。

評估係統(tǒng)有5部分，根據(jù)這5個方麵的具體情況確定每部分的分值，然後加起來算出總分，根據(jù)總分選擇不鏽鋼。如果不同建築部件的設計特性、維護計劃或暴露情況有明顯的不同，則每個建築部件都應有一個分值。

如果僅靠現(xiàn)場考察不能確定腐蝕性汙染物或鹽類（氯化物）是否存在，可在實驗室對未衝洗過的現(xiàn)場樣品表麵進行試驗。樣品必須經(jīng)過長期暴露且未清洗過，收集和處理樣品時注意不要去掉表麵的沉積物。