
耐候钢, 即耐大气腐蚀钢,是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列,耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成,具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性;耐候性为普碳钢的2~8倍,涂装性为普碳钢的1.5~10倍。
同时,它具有耐锈,使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗,省工节能等特点。
耐候钢主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架、光伏、高速工程等长期暴露在大气中使用的钢结构。
用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。
1 发展概况从20世纪初至今,美、德、英、日各国对耐候钢进行了深入的研究。
早在1916年,欧美科学家就发现铜可以改善钢在大气中的耐蚀性能。
1916年,美国实验和材料学会(ASTM)开始了大气腐蚀研究。
C. P. Larrabee 等进行了大气腐蚀的数据积累工作,总结腐蚀规律,探讨了腐蚀机理。
20世纪30年代,美国的 U. S. Steel 公司首先研制成功了耐腐蚀高强度含铜低合金钢——Corten 钢,在20世纪60年代不涂漆直接用于建筑和桥梁,其中最普遍应用的是高磷、铜+铬、镍的Corten A 系列钢和以铬、锰、铜合金化为主的Corten B系列钢。
这种耐候钢在欧洲、日本也得到广泛应用。
目前,国外已将耐候钢逐渐作为普通钢种广泛使用,并且在钢种开发、使用及设计施工方面也进行了详细规定。
表1列出了国内外耐候钢发展主要历程。
表1 耐候钢的发展历程2 钢种基本情况2.1 牌号及化学成分高耐候钢的牌号和化学成分(质量分数)列于表2 。
耐候钢与一般含铜钢的区别在于除含铜外,还含有磷、铬、镍、钛及钒等合金元素。
国外代表钢种为CORTENA 和SPA2H ,主要为Cu2P2Ni2Cr 系。
国内考虑到资源条件及原料经济性,常在钢中加入适量的稀土(RE),主要为Cu2P2RE系。
表2 高耐候钢的牌号和化学成分2.2 耐候钢的力学性能耐候钢的力学性能列于表3 和表4。
可以看出,耐候钢的力学性能基本上与优质碳素钢或优质低合金钢接近,但要求耐候钢应具有较好的冷加工性能。
表3 耐候钢的力学性能表4 耐候钢的常温和低温冲击性能2.3 金相组织、非金属夹杂物及晶粒度钢材的金相组织应为铁素体+珠光体,氧化物夹杂级别不超过2级,硫化物夹杂级别不大于215级,晶粒度不小于7级。
3 耐侯钢焊接性耐候钢中除含P钢外,焊接性与一般低合金热轧钢没有较大差别,焊接热影响区的最高硬度不超过350HV故焊接性良好,焊接时不会产生热裂纹,冷脆倾向也不大,所以可与强度较低(o=343~292MPa)的低合金热轧钢一样拟订焊接工艺。
在选择焊接材料时应注意,除满足强度要求外还必须使焊缝金属的耐蚀性能与母材相匹配。
如果使用无抗大气腐蚀的填充金属则应该确保焊缝本身是耐候的。
在焊接之前,应该将已形成的表面层清除至接头边缘10mm到20mm的距离。
焊接钢材级别磷含量很高时,应该采用特殊的预防措施。
4 耐候钢相关标准针对耐候钢的不同用途有不同的标准,我国主要关于耐候钢的标准有:GB/T 4171《高耐候结构钢》,主要钢种为Q××GNH(L),其中××代表屈服强度,L代表含有Cr、Ni元素。
GB/T 4172《焊接结构耐候钢》,主要钢种有Q××NH,其中××代表屈服强度。
GB/T 18982《集装箱用耐腐蚀钢板及钢带》,主要钢种有Q××GNH(L)J、Q××NHYJ,其中L代表含有Cr、Ni元素,NHY代表耐海洋,J代表集装箱。
TB/T 1979《铁道车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》,主要钢种以含有的合金元素表示,如08CuPVRE、09CuPCrNi等。










