建筑用不銹鋼材料選材指南

不銹鋼是耐用的建筑材料之一。但是，不銹鋼不止一種，不同的不銹鋼性能各不相同，特別是耐腐蝕性各不相同。如果不銹鋼牌號(hào)和表面選擇正確，設(shè)計(jì)合理，維護(hù)得當(dāng)，實(shí)際上不銹鋼的外觀和性能將在建筑物的整個(gè)壽命期內(nèi)始終保持不變，其壽命甚至可超過(guò)100年。但如果不銹鋼牌號(hào)和表面選擇不當(dāng)，可能會(huì)有腐蝕的問(wèn)題。盡管對(duì)結(jié)構(gòu)的完整性可能沒(méi)有太大的影響，但會(huì)影響外觀，增加維護(hù)工作量。

在建筑應(yīng)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)或城市污染的地區(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(jī)動(dòng)車(chē)排放的廢氣所形成的酸雨。

建筑常用的不銹鋼材料

建筑常用不銹鋼大致分為奧氏體、鐵素體和雙相不銹鋼。這些不銹鋼一般可通過(guò) “冷加工” 而不是熱處理硬化。

奧氏體不銹鋼如304和316含有鐵、鉻和鎳，它們沒(méi)有磁性，有非常好的成形性；

鐵素體不銹鋼如430，444含有鐵和鉻，它們有磁性，成形性有限；

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

下圖比較了不同不銹鋼的相對(duì)耐點(diǎn)蝕能力，采用耐點(diǎn)蝕當(dāng)量數(shù)（PRE）來(lái)評(píng)估材料的耐腐蝕性，隨著鉻、鉬和氮含量的增加，不銹鋼的耐腐蝕性增加。圖1所示的不銹鋼中，耐腐蝕好的是超級(jí)鐵素體不銹鋼447、超級(jí)雙相不銹鋼2507和6%鉬的超級(jí)奧氏體不銹鋼, 當(dāng)這些牌號(hào)的不銹鋼浸沒(méi)在海水中時(shí)，能夠耐海水的點(diǎn)蝕。除了304不銹鋼，都添加了鉬來(lái)提高耐腐蝕性，特別是耐鹽 (氯離子) 腐蝕。

冷軋、壓花和成形操作如彎曲或深沖改變了金屬的形狀，對(duì)其進(jìn)行了冷加工或強(qiáng)化。所有這三類(lèi)不銹鋼都可以用通常的建筑成形技術(shù)來(lái)成形，但只有奧氏體不銹鋼有時(shí)特意采用冷加工來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化處理。在可能承受較高載荷或沖擊的結(jié)構(gòu)及薄板用途中，冷加工是減輕重量和提高強(qiáng)度的一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。

建筑和結(jié)構(gòu)常用的不銹鋼牌號(hào)有430，304/304L和316/316L不銹鋼以及2205和444，其中占主導(dǎo)地位的牌號(hào)是304和316不銹鋼。

不銹鋼的選用概述

430不銹鋼可用于低腐蝕性的室內(nèi)、鄉(xiāng)村/郊區(qū)或城市地區(qū)；

304不銹鋼可用于室內(nèi)、鄉(xiāng)村/郊區(qū)、低-中度污染的城市環(huán)境以及低濕度和低溫度的沿海環(huán)境。304適合于絕大多數(shù)的內(nèi)部應(yīng)用和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較低的外部應(yīng)用，所需要的維護(hù)很少甚至不需要維護(hù)。在中等腐蝕性的環(huán)境中，如果選用光滑的表面，并且有定期的沖洗，304不銹鋼也可采用；

316或444不銹鋼廣泛用于低-中等濃度的海鹽或除冰鹽條件，以及中等-高度城市污染環(huán)境，或低-中等工業(yè)污染環(huán)境。若表面粗糙度選擇得當(dāng)，316或444不銹鋼在大多數(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(duì)于腐蝕性非常強(qiáng)的環(huán)境，包括經(jīng)常被鹽水海水噴濺或在鹽水里浸泡的情況；降雨很少的沿海區(qū)域和時(shí)常有鹽霧或有其它鹽在材料表面高度濃縮的情況；工業(yè)污染、酸雨和沿海或除冰鹽三者結(jié)合的環(huán)境，以及高度工業(yè)或城市污染或高鹽環(huán)境而又不能經(jīng)常清潔維護(hù)（被遮擋的部位）等情況，若采用316或444不銹鋼，則需要定期清洗。如果希望免清洗維護(hù)，可選用耐蝕性更好的2205、317LMN、904L、447、6%Mo不銹鋼等超級(jí)不銹鋼牌號(hào)。

如果設(shè)計(jì)中涉及厚度大于6毫米（0.25英寸）的焊接型材時(shí)，應(yīng)采用低碳帶“L”的不銹鋼牌號(hào)（如304L和316L）以便保持耐腐蝕性。規(guī)定硫含量不超過(guò)0.005%，這樣可改善耐點(diǎn)蝕性能。

如果不銹鋼牌號(hào)選用適當(dāng)，則無(wú)需施加保護(hù)層。不銹鋼有各種機(jī)械加工的表面以及各種顏色的表面可供選擇,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(chǎng)所和設(shè)計(jì)評(píng)估系統(tǒng)

在建筑應(yīng)用中，美學(xué)要求和性能要求必須與預(yù)算方面的考慮（希望采用具有成本效益的材料）相平衡。確定一種符合美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)又具有成本效益的不銹鋼，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、天氣、不銹鋼的表面處理、設(shè)計(jì)和維護(hù)計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估。初步評(píng)估腐蝕對(duì)建筑項(xiàng)目的影響，可利用IMOA的“場(chǎng)所和設(shè)計(jì)評(píng)估系統(tǒng)”，使設(shè)計(jì)師了解哪些因素影響不銹鋼的選擇。這里假定不銹鋼的腐蝕銹斑即使不會(huì)引起結(jié)構(gòu)上的損壞，在美學(xué)上也是不可接受的。

使用之前好對(duì)附近的不銹鋼結(jié)構(gòu)和維護(hù)狀況進(jìn)行考察，因?yàn)橛行┳兓蛩仉y以預(yù)料，建議樣品模擬設(shè)計(jì)方案并暴露4-6個(gè)月，在腐蝕較嚴(yán)重的海洋和工業(yè)環(huán)境下暴露時(shí)間也可縮短至6周。

“場(chǎng)所和設(shè)計(jì)評(píng)估系統(tǒng)”是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和大氣暴露試驗(yàn)結(jié)果開(kāi)發(fā)出來(lái)的。對(duì)一個(gè)場(chǎng)所及應(yīng)用進(jìn)行評(píng)估是復(fù)雜的，由于局部條件和微觀氣候的不同，相鄰的場(chǎng)所也可能有不同的要求。這里的分值應(yīng)被看作是進(jìn)行初步評(píng)估的原則，不是**的科學(xué)定義。

評(píng)估系統(tǒng)有5部分，根據(jù)這5個(gè)方面的具體情況確定每部分的分值，然后加起來(lái)算出總分，根據(jù)總分選擇不銹鋼。如果不同建筑部件的設(shè)計(jì)特性、維護(hù)計(jì)劃或暴露情況有明顯的不同，則每個(gè)建筑部件都應(yīng)有一個(gè)分值。

如果僅靠現(xiàn)場(chǎng)考察不能確定腐蝕性污染物或鹽類(lèi)（氯化物）是否存在，可在實(shí)驗(yàn)室對(duì)未沖洗過(guò)的現(xiàn)場(chǎng)樣品表面進(jìn)行試驗(yàn)。樣品必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期暴露且未清洗過(guò)，收集和處理樣品時(shí)注意不要去掉表面的沉積物。