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。如果不銹鋼牌號和表面選擇正確，設計合理，維護得當，實(shí)際上不銹鋼的外觀(guān)和性能將在建筑物的整個(gè)壽命期內始終保持不變，其壽命甚至可超過(guò)100年。但如果不銹鋼牌號和表面選擇不當，可能會(huì )有腐蝕的問(wèn)題。盡管對結構的完整性可能沒(méi)有太大的影響，但會(huì )影響外觀(guān)，增加維護工作量。

在建筑應用中，腐蝕性環(huán)境被定義為暴露在防凍鹽或沿海含鹽環(huán)境下的地區或存在工業(yè)或城市污染的地區。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(chǎng)或化工廠(chǎng)和機動(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度高，有磁性，成形性一般。還有磚利的“節約型”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度。

下圖比較了不同不銹鋼的相對耐點(diǎn)蝕能力，采用耐點(diǎn)蝕當量數（PRE）來(lái)評估材料的耐腐蝕性，隨著(zhù)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，耐腐蝕好的是超級鐵素體不銹鋼447、超級雙相不銹鋼2507和6%鉬的超級奧氏體不銹鋼, 當這些牌號的不銹鋼浸沒(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，對其進(jìn)行了冷加工或強化。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)行強化處理。在可能承受較高載荷或沖擊的結構及薄板用途中，冷加工是減輕重量和提高強度的一種經(jīng)濟實(shí)用的方法。

建筑和結構常用的不銹鋼牌號有430，304/304L和316/316L不銹鋼以及2205和444，其中占主導地位的牌號是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、鄉村/郊區或城市地區；

304不銹鋼可用于室內、鄉村/郊區、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適合于絕大多數的內部應用和腐蝕風(fēng)險較低的外部應用，所需要的維護很少甚至不需要維護。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，316或444不銹鋼在大多數腐蝕性環(huán)境下幾乎不需要人工清洗就能保持良好的外觀(guān)；

對于腐蝕性非常強的環(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（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，可選用耐蝕性更好的2205、317LMN、904L、447、6%Mo不銹鋼等超級不銹鋼牌號。

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

如果不銹鋼牌號選用適當，則無(wú)需施加保護層。不銹鋼有各種機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)所和設計評估系統

在建筑應用中，美學(xué)要求和性能要求必須與預算方面的考慮（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)標準又具有成本效益的不銹鋼，需要對現場(chǎng)環(huán)境、天氣、不銹鋼的表面處理、設計和維護計劃進(jìn)行評估。初步評估腐蝕對建筑項目的影響，可利用IMOA的“場(chǎng)所和設計評估系統”，使設計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 )引起結構上的損壞，在美學(xué)上也是不可接受的。

使用之前好對附近的不銹鋼結構和維護狀況進(jìn)行考察，因為有些變化因素難以預料，建議樣品模擬設計方案并暴露4-6個(gè)月，在腐蝕較嚴重的海洋和工業(yè)環(huán)境下暴露時(shí)間也可縮短至6周。

“場(chǎng)所和設計評估系統”是根據實(shí)際經(jīng)驗和大氣暴露試驗結果開(kāi)發(fā)出來(lái)的。對一個(gè)場(chǎng)所及應用進(jìn)行評估是復雜的，由于局部條件和微觀(guān)氣候的不同，相鄰的場(chǎng)所也可能有不同的要求。這里的分值應被看作是進(jìn)行初步評估的原則，不是**的科學(xué)定義。

評估系統有5部分，根據這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，根據總分選擇不銹鋼。如果不同建筑部件的設計特性、維護計劃或暴露情況有明顯的不同，則每個(gè)建筑部件都應有一個(gè)分值。

如果僅靠現場(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)驗室對未沖洗過(guò)的現場(chǎng)樣品表面進(jìn)行試驗。樣品必須經(jīng)過(guò)長(cháng)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。