不锈钢管在建筑领域中的应用

不锈钢管的广泛应用与其良好的使用性能密不可分为保证不锈钢管的使用效果要有针对性地选择不锈钢管牌号本文简要介绍了不锈钢管的种类锈蚀及防护并就建筑中如何选择不锈钢管的牌号给出了指导意见

建筑材料的不断发展推动着建筑科学的前进而不锈钢管的出现使得建筑师的设计思想得以永久表达不锈钢管把两个最基本的建筑材料特性即强度和耐久性非常完美地结合在一起这在建筑材料中是唯一的因此注定了不锈钢管在建筑领域的独特魅力相对于传统的碳素钢而言虽然不锈钢管在初期的成本较高但其长期良好的使用效果使得后期维护费用大大降低不过不适当的设计也会使不锈钢管腐蚀因此必须针对使用场所合理选择不锈钢管

1不锈钢管的种类

不锈钢管是一种最低铬含量为10.5%的耐腐蚀铁基合金材料家族通过调整镍(Ni)(Cr)(Mo)及其它元素的含量来改善其性能在自然环境中普通碳素钢会因氧化作用而在表面生成粉末状的铁锈如果不加制止锈蚀便会一直持续下去直到钢材被完全腐蚀而不锈钢管也会被氧化但其氧化产物不是一般的铁锈而是抗渗性极好的氧化铬薄膜进而可抵抗腐蚀介质的进一步侵蚀实现不锈钢管的不锈性能根据化学成分和冶金特性大致可将不锈钢管分为三类:奥氏体铁素体和马氏体部分国家则根据数码编号将不锈钢管进行标准化分类其中AISI(美国钢铁协会编号)UNS(统一编号)为常用的分类标准

(1)奥氏体不锈钢管含有铬和镍的奥氏体不锈钢管为AISI300系列而含有铬镍和锰的合金为AI-SI200系列奥氏体不锈钢管的特点在于其良好的综合性能包括耐蚀性好强度高易加工及可焊性好并且能在较大的温度范围内表现出良好的塑性和韧性奥氏体不锈钢管也是不锈钢管市场的主流约占不锈钢管总产量的70%304牌号不锈钢管则是奥氏体中应用最为广泛的合金钢

(2)铁素体不锈钢管铁素体不锈钢管为只含铬元素的AISI400系列不锈钢管这种不锈钢管经过加工便可达到一定程度上的硬化但加工后的延展性则逊色于奥氏体不锈钢管铁素体不锈钢管有磁性同时也有较好的耐蚀性及延展性430系列不锈钢管为铁素体中最为常用的牌号

(3)马素体不锈钢管马素体不锈钢管为只含有铬元素的AISI400系列不锈钢管此类不锈钢管有磁性延展性良好可以通过热处理达到硬化即使在温暖潮湿的环境下也能抵抗锈蚀其中某些型号的不锈钢管热处理后其抗拉强度甚至达到1379MPa

2建筑中常用的不锈钢管

不锈钢管应用于建筑领域已有80年之久尤其以欧美及日本应用较多其在建筑中的应用形式主要是外幕墙屋面地面雨棚大门及栏杆扶手等目前为止建筑中常用的不锈钢管主要有以下六种见表1

欧洲标准规范对304L316L以及2205的使用及制作作了具体规定此外AISI已确认的301302303305在建筑领域中也有成功应用的典范

3不锈钢管的腐蚀

值得注意的是不锈钢管在使用过程中也会发生不同程度的腐蚀当两种电化学势能相差较大的金属相接触时便有可能发生这种腐蚀如果水汽把这两种金属连接起来就会产生电流回路从而形成电化学反应这种反应会显著地增加阳极金属的腐蚀速度任何两种不锈钢管之间的势能差都不足以引起此种腐蚀只会有些影响但是碳素钢与大面积的不锈钢管接触时碳素钢就会被迅速地腐蚀掉因此设计者应尽可能避免不同金属的相互接触无法避免时应尽量杜绝水汽在接触面附近聚集必要时需做绝缘处理

2给出了常用金属材料的电解难易程度的排序其中排位越靠下的金属越容易成为阳极表中相距越远的金属之间越容易发生电化学腐蚀当然金属的相对数量也是影响因素一般地惰性金属的增加会削弱电解作用

4不锈钢管的选择

不同的使用场所选择的不锈钢管也不尽相同需综合考虑使用环境建筑造型以及后期维护的难易程度一般来说处于中低等污染环境及海边16km范围内的建筑应优先选用316不锈钢管1999年竣工的新加坡赛马场该赛马场地处海滨高温度高湿度加剧了环境的腐蚀性业主希望屋面既漂亮美观又经久耐用事实证明316不锈钢管是满足业主要求的极好选择2000年建成的摇滚音乐博物馆则是应用304不锈钢管的典范该建筑位于美国西雅图市中心复杂的建筑造型以及丰富的外墙色彩使得屋面材料必须使用不锈钢管304316因为只有奥氏体不锈钢管才能通过电化学着色来获得彩色效果虽然西雅图也是港口城市但是电化学着色可以提高304的耐腐蚀性同时考虑该建筑形状有利于雨水的冲刷和定期维护综合比较后选择304不锈钢管

一般而言使用环境条件越恶劣要求不锈钢管的合金含量也越高一般环境下使用304/304L316/316L是较为经济的430型在室内的使用效果非常好而如果户外使用要求较高时则需尽量选择耐腐蚀性更好的2205如果设计中涉及到厚度大于6mm的焊接型材时应优先选用低碳带L的牌号特别说明的是对于同一种牌号同一种表面的不锈钢管不同的供货商其表面粗糙度也不尽相同而表面粗糙度纹理方向等都会影响不锈钢管的使用效果因此设计说明文件中应提出对表面粗糙度的具体要求

5结语

不锈钢管经常应用于世界各地的知名建筑这并非是一种单纯的巧合不锈钢管的巧妙应用使得建筑本身在相当长的时间里保持时尚由于不锈钢管具备建筑材料所要求的诸多理想性能且个别型号已经能满足高级建筑应用的严格要求而不断出现的新类型也必定使不锈钢管的使用范围越来越广泛工程设计人员应了解不锈钢管材料本身的特性精心设计合理选择借以展现不锈钢管建筑的独特魅力

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|小口径厚壁钢管-浙江至德钢业有限公司

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