一文帶您了解耐候鋼及其焊接性能
發布時間：2022-03-25
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耐候鋼， 即耐大氣腐蝕鋼，是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼系列，耐候鋼由普碳鋼添加少量銅、鎳等耐腐蝕元素而成，具有優質鋼的強韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、抗疲勞等特性；耐候性為普碳鋼的2~8倍，涂裝性為普碳鋼的1.5~10倍。同時，它具有耐銹，使構件抗腐蝕延壽、減薄降耗，省工節能等特點。耐候鋼主要用于鐵道、車輛、橋梁、塔架、光伏、高速工程等長期暴露在大氣中使用的鋼結構。用于制造集裝箱、鐵道車輛、石油井架、海港建筑、采油平臺及化工石油設備中含硫化氫腐蝕介質的容器等結構件。
從20世紀初至今，美、德、英、日各國對耐候鋼進行了深入的研究。早在1916年，歐美科學家就發現銅可以改善鋼在大氣中的耐蝕性能。1916年，美國實驗和材料學會(ASTM)開始了大氣腐蝕研究。C. P. Larrabee 等進行了大氣腐蝕的數據積累工作，總結腐蝕規律，探討了腐蝕機理。20世紀30年代，美國的 U. S. Steel 公司首先研制成功了耐腐蝕高強度含銅低合金鋼——Corten 鋼，在20世紀60年代不涂漆直接用于建筑和橋梁，其中最普遍應用的是高磷、銅+鉻、鎳的Corten A 系列鋼和以鉻、錳、銅合金化為主的Corten B系列鋼。這種耐候鋼在歐洲、日本也得到廣泛應用。目前，國外已將耐候鋼逐漸作為普通鋼種廣泛使用，并且在鋼種開發、使用及設計施工方面也進行了詳細規定。表1列出了國內外耐候鋼發展主要歷程。
高耐候鋼的牌號和化學成分(質量分數)列于表2 。耐候鋼與一般含銅鋼的區別在于除含銅外，還含有磷、鉻、鎳、鈦及釩等合金元素。國外代表鋼種為CORTENA 和SPA2H ，主要為Cu2P2Ni2Cr 系。國內考慮到資源條件及原料經濟性，常在鋼中加入適量的稀土(RE)，主要為Cu2P2RE系。
耐候鋼的力學性能列于表3 和表4?？梢钥闯?，耐候鋼的力學性能基本上與優質碳素鋼或優質低合金鋼接近，但要求耐候鋼應具有較好的冷加工性能。
鋼材的金相組織應為鐵素體+珠光體，氧化物夾雜級別不超過2級，硫化物夾雜級別不大于215級，晶粒度不小于7級。
耐候鋼中除含P鋼外，焊接性與一般低合金熱軋鋼沒有較大差別，焊接熱影響區的最高硬度不超過350HV故焊接性良好，焊接時不會產生熱裂紋，冷脆傾向也不大，所以可與強度較低(o=343~292MPa)的低合金熱軋鋼一樣擬訂焊接工藝。在選擇焊接材料時應注意，除滿足強度要求外還必須使焊縫金屬的耐蝕性能與母材相匹配。如果使用無抗大氣腐蝕的填充金屬則應該確保焊縫本身是耐候的。在焊接之前，應該將已形成的表面層清除至接頭邊緣10mm到20mm的距離。焊接鋼材級別磷含量很高時，應該采用特殊的預防措施。針對耐候鋼的不同用途有不同的標準，我國主要關于耐候鋼的標準有:
GB/T 4171《高耐候結構鋼》，主要鋼種為Q××GNH(L)，其中××代表屈服強度，L代表含有Cr、Ni元素。
GB/T 4172《焊接結構耐候鋼》，主要鋼種有Q××NH，其中××代表屈服強度。
GB/T 18982《集裝箱用耐腐蝕鋼板及鋼帶》，主要鋼種有Q××GNH(L)J、Q××NHYJ，其中L代表含有Cr、Ni元素，NHY代表耐海洋，J代表集裝箱。
TB/T 1979《鐵道車輛用耐大氣腐蝕鋼訂貨技術條件》，主要鋼種以含有的合金元素表示，如08CuPVRE、09CuPCrNi等。
