装配式建筑钢结构用耐蚀钢材的腐蚀性研究及工程应用

作者：范建文; 孙国强; 高勇刚; 陈鹰; 王启丞; 董瀚

来源：钢结构(中英文), 2021, 36(03): 52-57.

DOI：10.13206/j.gjgS20021001

• 装配式建筑钢结构
• 耐候钢
• 免涂装

装配式建筑钢结构具有节能、环保、资源可循环利用的特点,符合我国未来建筑发展方向。但普通钢材易受腐蚀,钢材表面防腐是目前钢结构设计中必须考虑的内容。由于防腐作业成本高,并且除锈产生粉尘,涂料有机化学物质、镀层金属对大气及土壤产生污染,是制约建筑钢结构发展的重要因素。故开发免涂装新型钢材,降低加工成本,减少环境污染,对于建筑钢结构发展具有重大意义。为此,在钢中添加Ni、Cr、Cu合金元素满足材料耐大气腐蚀性能要求,结合型钢轧制工艺特点,采用V微合金化,轧后冷却过程中V(C,N)弥散析出强化,研发了Q390级抗震耐候热轧H型钢(Q390NHD),采用周浸对比试验研究了其耐蚀性,分析了在大气中长期暴露的腐蚀问题,论证了耐候钢作为装配式建筑钢结构材料的可行性。Q390NHD级型钢的主要化学成分范围:m(C)≤0.12%,m(Si)≤0.50%,m(Mn)≤1.50%,0.20%≤m(Ni)≤0.65%,0.30%≤m(Cr)≤1.25%,0.20%≤m(Cu)≤0.55%,m(V)≤0.12%;力学性能:下屈服强度ReL在400 MPa以上,抗拉强度Rm在560～600 MPa之间,屈强比不大于0.80,短比例试样断后伸长率不小于25%,-20℃夏比冲击功不小于34 J/cm2,满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》中采用抗震性能化设计的钢结构构件材料性能要求。72 h周浸试验中,Q390NHD钢的腐蚀速率为1.665 g/(m2·h),是普碳钢的47.0%,其耐蚀性是普通钢的2倍多,与09CuPCrNiA相当。参照ISO 11844-1∶2006标准分析,Q390NHD型钢70 a的腐蚀厚度,若按照室内腐蚀性IC3级给出的腐蚀速率上限估算,总腐蚀量不超过0.031 mm;达到IC4级时,不超过0.3 mm;即使室内最严重腐蚀情况(IC5级),也不超过0.7 mm。因此,只要适当增加腐蚀裕量,在我国大部分地区,将Q390NHD钢应用于普通民用办公及住宅钢结构建筑中是可以免涂装的。

• 单位
  上海大学; 钢铁研究总院