时间：2023-05-30 08:53:59
[关键词]304不锈钢；焊接工艺；奥氏体；马氏体
中图分类号：F689 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0094-01
1、背景介绍
石油化工装置中，存在许多高温、高压管道，或者洁净度要求较高的的管道和设备，因此不锈钢大量采用。不锈钢是指主加元素Cr高于12%，能使钢处于钝化状态、又具有不锈钢特性的钢，奥氏体不锈钢通常在常温下的组织奥氏体+少量铁素体。由于所需要获得的组织要求比较严格，不锈钢的焊接尤为重要，焊材的选取成为关键。某装置304不锈钢管道焊接时，施工单位根据自己的焊接工艺评定采用了A132焊条，一些现场人员认为没有采取常用的A102焊条，会产生问题，那么到底采用A132焊条是否可行呢？下面从理论上对304不锈钢焊材的选用作一介绍。
2、304不锈钢的焊接特点
2.1 304不锈钢简介
304相当于我国的0Cr18Ni9不锈钢，化学成分见下表：
力学性能：抗拉强度 σb （MPa）≥520；条件屈服强度 σ0.2 （MPa）≥205；伸长率 δ5 （%）≥40；断面收缩率 ψ （%）≥60；硬度：≤187HB。
2.2 304奥氏体不锈钢的焊接特点
（1）容易出现热裂纹：尽量使焊缝金属呈双相组织，铁素体的含量控制在3-5%以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。尽量选用碱性药皮的优质焊条，以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。
（2）晶间腐蚀：根据贫铬理论，焊缝和热影响区在加热到450-850℃敏化温度区时在晶界上析出碳化铬，造成贫铬的晶界，不足以抵抗腐蚀的程度。
（3）应力腐蚀开裂：应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式，表现为无塑性变形的脆性破坏。
（4）焊缝金属的低温脆化：对于奥氏体不锈钢焊接接头，在低温使用时，焊缝金属的塑韧性是关键问题。此时，焊缝组织中的铁素体的存在总是恶化低温韧性。
（5）焊接接头的σ相脆化：焊件在经受一定时间的高温加热后会在焊缝中析出一种脆性的σ相，导致整个接头脆化，塑性和韧性显著下降。σ相的析出温度范围650-850℃。在高温加热过程中，σ相主要由铁素体转变而成。加热时间越长，σ相析出越多。
3、不锈钢焊接的焊材选用
不锈钢主要用于耐腐蚀，但也用作耐热钢和低温钢。因此，在焊接不锈钢时，焊条的性能必须与不锈钢的用途相符。不锈钢焊条必须根据母材和工作条件（包括工作温度和接触介质等）来选用。
（1）一般来说，焊条的选用可参照母材的材质，选用与母材成分相同或相近的焊条。如：A102对应0Cr19Ni9；A137对应1Cr18Ni9Ti。
（2）由于碳含量Σ恍飧值目垢蚀性能有很大的影响，因此，一般选用熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。如316L必须选用A022焊条。
（3）奥氏体不锈钢的焊缝金属应保证力学性能。可通过焊接工艺评定进行验证。
（4）对于在高温工作的耐热不锈钢（奥氏体耐热钢），所选用的焊条主要应能满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。
（5）对于在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢，则应按介质和工作温度来选择焊条，并保证其耐腐蚀性能（做焊接接头的腐蚀性能试验）。
（6）也可选用镍基合金焊条。如采用Mo达9%的镍基焊材焊接Mo6型超级奥氏体不锈钢。
4、304不锈钢焊接材料选用分析
A102焊条是与304化学成分匹配的焊材，A132则是加入了Nb元素，那么焊接形成的焊缝会是什么组织呢，这需要通过舍弗勒图来进行计算。所用公式为：
Creq =Cr+1.37Mo+1.5Si+2Nb+3Ti Nieq=Ni+22C+14.2N+0.31Mn+Cu（图1）
A132焊条的化学成分为：
对于A132：
Creq = Cr+1.37Mo+1.5Si+2Nb+3Ti = 19.83+1.5×0.59+2×0.52 = 21.76
Nieq = Ni+22C+14.2N+0.31Mn+Cu = 9.54+22×0.043+0.31×1.15 = 10.84
对于304不锈钢：
Creq = Cr+1.37Mo+1.5Si+2Nb+3Ti = 19.00+1.5×1.00 = 20.50
Nieq = Ni+22C+14.2N+0.31Mn+Cu=9.50+22×0.08+0.31×2.00=11.88
焊接时，焊缝的成分取决于熔合比D，设D=0.3，即母材金属熔入焊缝30%，则对于焊缝：
Creq = 0.3 × 20.50+0.7×21.76 = 21.38
Nieq = 0.3 × 11.88+0.7×10.84 = 11.15
以上三组数据对应舍弗勒图全部落在图上的A+F区，也就是奥氏体+少量铁素体区，不会生成易裂的马氏体区，焊缝组织完全可以保证。以上是计算分析，其实简言之奥氏体不锈钢采用奥氏体不锈钢的焊材焊接一定生成奥氏体组织。
那么Nb元素加入到304不锈钢焊缝中会有什么影响呢，Nb的固溶强化作用很强，显著提高钢的淬透性和强度，还可细化晶粒，并提高钢的高温性能，适当加入Nb元素对焊缝的性能是有益的。
【关键词】：复合板；不锈钢；压力容器；质量控制
【 abstract 】 : because the pressure vessel's circumstances has diversity, so for manufacturing and design quality is of very high technical requirements. As the pressure vessel manufacture enterprise, the ultimate pursuit is to can produce comply with the design requirements and national policies and standard products. In this paper the desulfurization tower for the manufacture of converter examples, the article use stainless steel composite board for the materials, how to control and improve the pressure vessel manufacture quality.
【 key words 】 : composite board; Stainless steel; Pressure vessels; Quality control
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：
引言
不锈钢复合板是利用如热轧成形、爆炸成形等一定的方式，把低合金钢与碳素钢或不锈钢板结合成一个整体，通常把低合金钢或碳素钢称作基层，而把不锈钢称为复层。因为在设计时，不锈钢复层仅仅用作耐氧化、抗腐蚀，并没有计入到强度计算中，所以一般取复层的厚度为3mm。通常使用爆炸不锈钢复合钢板来作为压力容器的不锈钢复合板，要求基层和复层的结合率达到BZ级板以上。因为在设计和结构上，不锈钢复合板容器和一般的单一材质的压力容器不同，所以本文拟对不锈钢复合板容器的设计和制造过程中的技术关键要点，如无损检测及热处理、焊接接头设计、壳体壁厚的设计等相关问题进行分析，以期对建造不锈钢复合板容器有一定的借鉴作用。
1设备概况
变换器脱硫塔的筒体是φ2800×(18+2),是Ⅱ类容器,各由一个椭圆形的封头构成了两头。此容器的介质是烤胶液体、变换气,最高的操作温度是450,最高的工作压力是1.1Mpa,选用的主体材料Q345R+S32168。设备的制造检验及验收根据GB150-98进行,同时必须要接受《固定式压力容器安全技术监察规程》的监督；根据JB/T4730-2005《承压设备无损检测》对复合钢板进行100%UT检查，对全部复层焊缝进行100%PT检查，对A、B类焊缝进行20%RT检查。技术要求：①根据劳动部门颁发的《固定式压力容器安全技术监察规程》(2009版)进行监督，②根据SH3524—1999《石油化工钢制塔类容器现场组焊施工工艺标准》、CDl30A3—1984《不锈钢复合钢板焊制压力容器技术条件》和JB/T4710—2005《钢制塔式容器》进行制造，试验及验收；③依据JB／T4730—2005《压力容器无损检测》的要求对设备上的A、B类焊缝进行20％RT检查，Ⅲ级为合格；应对复层焊缝进行100％渗透检查，I级为合格；④不锈钢复层和内件在试验合格后均应进行酸洗钝化处理。
2筒体成型质量控制
2.1控制错边量
必须对筒节板的下料尺寸进行严格的控制，因为两对接筒节板的下料尺寸偏大会导致错边量的超标。控制错边量不超标的关键就是使相邻筒节的下料误差小于1.5π。
（1）卷制筒节应把筒节卷制成略比图样要求小的曲率，同时对板头200mm内变形度的控制要特别注意，再者要使采用卷制，焊接及校圆一次成型的工艺。为了保证筒体的圆度，焊完后就应立即在筒节内使用米字形支撑加固。复合钢板弯曲或深拉加工时一般应采用冷卷加工,当不得不采用热加工时,必须注意如下几点:加热前应除去油污和附着物;燃料含硫低;加热时间为2min/mm,且不超过15mm;加热火焰或固体燃料不得直接接触复层,且温度要分布均匀,以防渗碳;应避免在敏化温度范围(550℃～850℃)加工,以防产生晶间腐蚀;加热气氛应保持弱氧化性,不得采用还原性;根据不同的复层材料应控制加热温度范围,加工之后最好空冷。
（2）组对筒体环缝组对是组对筒体的关键,可以使用圆环形径向的找圆装置来确保环缝的错边量不超标。利用固定圈的支撑作用和顶丝把力作用在弧形的顶板上，从而达到全圆周方向顶紧。根据图样筒节的内径曲率制作弧形顶板,每块顶板均可顶紧1/6圆周段的圆弧,而且还能分别灵活调节。
2.2控制筒节下料的展开尺寸
通常都是根据筒节中径展开计算容器的筒节下料尺寸,但由于复合板容器的错边量有严格的要求,所以我们必须对焊缝的收缩量、焊接时的对口间隙及卷制板材时的伸长量等影响因素进行综合的考虑。
L实 = L理 – ΔL – nC + nΔC + 2Δl
L理：为理论上的展开长度，
ΔL：为周长伸长量，
n：纵焊缝的条数，
C：对口间隙，
ΔC：为焊缝的收缩量，
Δl：材料的加工余量。
2.3焊接
（1）选择焊接材料
按照母材化学成份和力学性能,根据GB983-85《不锈钢焊条》和GB5117-85《碳钢焊条》分别选择了过渡层、复层及基层的焊条为A302、A132、J507。
（2）选择坡口形式
严格区分开基层和复层,为避免出现未熔合和夹渣缺陷，在复层侧增加了30℃斜角。在基层刨去了0.5—1.0mm,增加了复层厚度,进而为复层和过渡层的焊接质量提供了保障。
（3）产品施焊
应该对焊接顺序进行合理的选择，以控制容器的焊接变形。此外可使用以下办法避免在局部区域形成较多的马氏体组织，从而避免焊接接头韧度的降低:
第一，堆焊过渡层之前,必须打磨平整基层焊缝组织的堆焊面,不能出现凸起和凹槽,必须进行100%PT的渗透检查；
第二，必须根据工艺文件的要求执行焊接电流,在确保焊道熔合的前提下,尽可能加快焊接速度。
第三，焊过渡层时应该采用较小的线能量,以防止基层金属渗入复层而引起焊缝缺陷。
关键词 不锈钢结构；建筑；特点；应用；现状
1.不锈钢的特点
根据化学成分和热处理工艺的区别，目前普遍将不锈钢分成五大类：奥氏体型、奥氏体-铁素体（双相）型、铁素型、马氏体型和沉淀硬化型，使用和研究较多的是前两种类型。奥氏体型有很好的耐腐蚀性和奥氏体微观结构。双相型比奥氏体型有更好的耐腐蚀性，并且更高的强度和更好的耐久性，但价格更高。由于材料造价高、相关技术的不成熟，长期以来不锈钢常常仅用来制作结构零件。但随着更深入研究和比较，发现不锈钢有比普通建筑钢更优秀的材料性质和经济指标。
1.1 材料造价高但维护费用低
不锈钢结构造价约为碳素钢的四倍，此外钢材生厂量小和生产标准不成熟，这些成为了制约不锈钢推广的重要原因。但是对近海结构使用周期内总花费的调查显示，综合考虑原材料费用、维修费用、防腐蚀费用、防火费用、结构修复损伤费用和其他潜在费用，铝结构和不锈钢结构能节省很可观的经济指标，不锈钢的经济效益和防火安全是其他材料不可取代的。
1.2 美观且耐久性好
建筑师对结构造型和结构外表的美学需求不锈钢同样可以满足，例如纽约1936年建成的近海结构Chrysler Building虽然空气环境恶劣，但目前材料表面依旧明亮清洁。只需少量维修，不锈钢结构寿命可以超过100年。
1.3 σ-ε曲线和耐火性
不锈钢和碳素钢的σ-ε曲线如图1，由对比可知由于不锈钢是一种合金材料，σ-ε曲线没有明显的屈服点但有很好的延性（不锈钢为40-60%，碳素钢为20-30%），有可观的硬化阶段。目前一般采用0.2%的应变作为不锈钢屈服点的等效值，如图2。
非线性材料一般采用Ramberg-Osgood本构关系，Hill对表达式进行了修正：
式中：为弹性模量；为材料的屈服强度；n为应变硬化指数，，对于不锈钢一般取3~10。
由于合金元素的作用，不锈钢比碳素钢耐火性更好。图3为实验研究得到的两者屈服值随温度变化曲线，图4为两者刚度随温度变化曲线。按照欧洲标准的要求对五种不锈钢等级耐火实验都显示，大于600°C的温度，不锈钢屈服值和材料刚度都比普通碳素钢高，这一实验结构与有限元法数值模拟的结构是相吻合的。
1.4 延性好、冲击性能好、材料可持续利用
良好的延性和冲击性能可以让不锈钢结构在海岸线、碰撞和爆炸作用下得到应用，也可以合适结构抗震的需求。建材的制造过程会产生严重的工业污染和垃圾，但是废弃不锈钢结构经过再熔化形成的构件由于有很好的耐久性可以再次得到使用，从而可以实现材料的可持续利用，减少建材工业废弃物的产生。
2.不锈钢研究的热点
国外不锈钢的研究已经取得了初步的成效，国内研究目前很多领域仍属于空白。不锈钢的应用要从结构零部件领域转变到结构主体领域仍然需要一个很长的过程。对SCI检索得到的200篇论文的高频引用论文进行关键词分析，并结合我国一些学者的研究成果可以得到目前不锈钢研究的主要热点。
2.1 应力应变的确定
Ramberg-Osgood本构关系对未达到等效屈服点的不锈钢材料描述是可行的，但是当应力超过等效屈服点之后，一系列的不锈钢应力应变实验都显示Ramberg-Osgood本构关系与实验结果不符合。实验曲线和Ramberg-Osgood本构关系曲线的对比如图5。Kim J.R. Rasmussen给出了新的应力应变模型：在未达到屈服点阶段采用Ramberg-Osgood本构曲线；超过屈服点采用以σ0.2为起点的Ramberg-Osgood本构曲线，如下：
第一阶段：第二阶段：
Kim J.R. Rasmussen模型和实验结果相接近，图6对欧洲标准的UNS31803牌号合金的本构关系描述。
2.2 不锈钢梁挠度试验
E. Mirambell为了测得不锈钢梁弯矩和挠度曲线，设计了多个不锈钢梁的受弯试验，试验构件的几何尺寸如表1所示，并且用非线性有限单元法对实验进行数值仿真。
通过荷载位移曲线的对比，E. Mirambell指出数值仿真由于没有考虑局部失稳的因素，所以挠度计算偏小；欧洲标准的提供的简便方法使用切线模量理论会使挠度过大。要想得到更加准确的荷载位移关系就应当考虑材料模量的变化和内力重分布引起的结构非线性因素。
2.3 耐火性实验和残余应力分析
Lin Gang等人分析了双相型不锈钢热塑性的影响因素：相界面的结合力、微结构、相比率、铁氏体和奥氏体力学性能的差别。合金热处理和S含量显著影响其热塑性，适当的热处理和分界表面结合力增强均可以改善合金的热塑性。Balbi等人对双相体不锈钢在固溶退火和时效两种温度条件下的微裂纹扩展及抗疲劳性能进行了研究，合金表面损伤和裂纹扩展在微裂纹的密度、成核位置和裂纹扩散速度方面都有显著的区别。
2.4 不锈钢螺栓连接性能
Bouchair等人对不锈钢螺栓连接建立了有限元模型，对盖板连接和T型连接进行分析。当螺栓孔壁承压时，盖板连接必须考虑变形限值；在T型连接中，不锈钢的应变硬化表明，施加荷载的增加会影响失效模态。Bouchair同时也对不锈钢结构中的螺栓连接节点的强度和变形、抗力和延性进行了研究。不锈钢紧固件的抗滑性能研究表明，不锈钢的抗滑性能良好。
2.5 国内研究概述
国内制订的上述标准都只涉及到不锈钢材料和构件，仅对材料的化学成分和构件的加工制作进行了规定，但到目前为止，仍然没有制订相关的不锈钢结构设计规程。《不锈钢结构技术规程》正在编制当中。沈祖炎等对3个牌号的不锈钢做了一系列屈服强度实验，根据数理统计的方法得到了屈服强度的标准值，并结合可靠度理论得到了3个牌号不锈钢的抗力分项系数。刘锡良等则主要关注不锈钢在空间网架结构的研究，主要包括网架焊接球节点不锈钢薄壁管的性能、初始缺陷和残余应力的影响等。
应当指出，在不锈钢研究方面我国所处水平较低，主要还局限于不锈钢节点、紧固件等结构部件上，而没有对不锈钢作为主要承力构件的性能进行研究。
3.结论和展望
作为一种生产、研究、应用都不成熟的“新”型结构材料，不锈钢结构需要更多的的发展。虽然不锈钢结构能够依靠耐腐蚀性和耐久性弥补造价方面的缺陷，但是没有标准生产线的支撑，没有材料性质、力学性质的可靠数据，没有专门技术人员的推广应用，除某些特殊用途之外不锈钢结构的推广依旧很艰难。
参考文献：
[1] E. Mirambell， and E. Real， “On the calculation of deflections in structural stainless steel beams: an experimental and numerical investigation，” Journal of Constructional Steel Research， vol. 54， no. 1， pp. 109-133， Apr， 2000.
[2] K. H. Lo， C. H. Shek， and J. K. L. Lai， “Recent developments in stainless steels，” Materials Science & Engineering R-Reports， vol. 65， no. 4-6， pp. 39-104， May， 2009.
关键词：薄型钢结构；防火涂料；施工工艺
1 钢结构表面处理方法研究
表面处理的目的：第一，清除被涂物件表面的各种污垢，使涂层与被涂钢基材表面很好地附着，以保证涂层具有优良的性能。污垢分为无机和有机污垢两类，它们的存在不仅影响涂层外观，严重的会使涂膜成片脱落；第二，修整被保护物件表面，除去存在的缺陷，提供防火涂料施工时需要的表面粗糙度，使涂刷时有良好的附着基础。实践表明：被涂物件表面合适的粗糙度为4～6 级；第三，针对被保护钢基材的不同材质采用不同的处理方法，以提高涂层的附着力和防腐蚀能力。
1.1 除油
去除金属工件表面的油污，可增强各种涂料的附着力。根据油污情况，选用成本低、溶解力强、毒性小和不易燃的溶剂。常用的溶剂有200# 石油溶剂油、松节油、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳、二氯甲烷、三氯乙烷、三氟三氯乙烷等。
1.2 除锈
彻底清除钢材表面的锈垢，以延长涂膜的使用寿命，不同的钢铁器件表面有不同的除锈标准。除锈方法主要有：
（1） 手工打磨除锈，是最简单、古老的除锈方法。它能除去松动、翘起的氧化皮，疏松锈蚀及其他污物。
（2） 机械除锈，借助于机械力的冲击与摩擦作用，清除钢材表面的氧化皮、锈层、旧漆层及焊渣等。其特点是操作简便，效率比手工除锈有所提高。常用的除锈设备有：钢板除锈机，钢材在一对快速转动的金属丝滚筒间通过，靠丝刷与钢材表面的快速摩擦，除去钢材表面的锈蚀层；手提式钢板除锈机，由电动机通过软轴带动钢丝轮与钢材表面摩擦而除锈；滚筒除锈机，靠滚筒转动使磨料同钢材表面相互冲击、摩擦而除锈。此外，喷砂除锈也是一种重要的除锈方式。
（3） 化学除锈，通常称为酸洗，是以酸溶液促使钢材表面锈层发生化学变化并溶解在酸液中，而达到除锈目的。常用浸渍、喷射、涂覆3 种处理方式。
（4） 除锈剂除锈（常用络合除锈剂），既可在酸性条件下进行，也可在碱性条件下进行，前者还适合于除油、磷化等综合表面处理。
1.3 表面处理对涂层性能的影响
钢基材的表面处理对涂层附着力有很大影响。涂覆水性防火涂料前，钢基材表面应达到无锈、无油、干燥和有合适的粗糙度，以便提高涂层的附着力。先用喷射除锈剂对钢基材表面除油、除锈后，再采用机械打磨和化学洗液处理两种不同的方法对钢基材表面进行处理.
钢基材经机械打磨后，所得涂层的附着力、初期干燥抗裂性等性能比化学洗液处理方法要好。这是由于钢基材经机械打磨后增大了基材的粗糙度，使防火涂层牢牢地镶嵌在钢基材表面。
2 施工环境对涂装效果的影响
施工环境对防火涂料涂装效果有相当大的影响。一般要求施工场所环境明亮、不受日光直晒、温度和湿度合适、空气清洁、风速适宜、防火条件好。
施工场所除应具备一定亮度或照明条件外，还要求避免日光直晒，在烈日下施工很易造成涂膜缺陷。大气的温湿度与涂料施工和干燥性能关系很大。实验表明：在高温、高湿情况下，防火涂料中的一些组分会慢慢发生化学反应而造成涂膜变脆而开裂脱落。一般温度在5℃以下或高于50℃，相对湿度在85% 以上时，施工效果都不太理想。适宜的施工气候条件为：在施工过程和施工之后，涂膜干燥固化之前，环境温度宜在5～50℃，相对湿度不大于90%，空气应流通。若温度过低或过高，风速在5 m/s（4 级）以上时，都不利于防火涂料施工。不能在户外露天施工，钢构件表面或防火涂料表面有结露时不能施工；施工好的涂膜未完全固化前不能受到雨淋、雾水的影响和表面结露；每次涂刷厚度不能太厚，上道涂膜未干就进行下一次施工等都可造成涂层空鼓、开裂。
空气中的尘埃对涂装效果影响特别大，必须采取防尘措施，不同涂层要求不同的防尘标准。通风效果既影响涂层质量，又影响施工场所的安全卫生。
3 施工工艺研究
施工工艺包括工艺流程、工艺条件和参数、施工方法和使用设备等。不同的被涂钢件和涂料品种，对应不同的施工工艺。
3.1 刷涂法
它是使用最早、最简单的一种涂装方法，适用于涂刷任何形状的物件，绝大多数防火涂料可以用此种方法施工。刷涂法涂刷很容易渗透金属表面的细孔，可增强涂料对金属表面的附着力。缺点是生产效率低、劳动强度大，有时涂层表面留有刷痕，影响装饰性。
3.2 滚筒刷涂法
滚筒是一个直径不大的空心圆柱，表面粘有合成纤维制成的长绒毛，圆柱两端装有两个垫圈，中心带孔，弯曲的手柄即由这个孔中通过。施工时先将辊子浸入漆中浸润，然后用力辊涂到所需的表面上。现在采用空压机压送涂料的辊涂装置。
3.3 刮涂抹涂法
使用金属或非金属刮刀，如硬胶皮片、玻璃钢刮刀、牛角刮刀等手工抹涂各种厚浆型防火涂料和腻子。
3.4 喷涂法
采用压缩空气及喷枪，使涂料雾化的施工方法。其特点是喷涂后涂膜均匀，生产效率高。缺点是有一部分涂料被挥发损耗，同时由于溶剂大量挥发，影响操作者身体健康。喷涂法包括空气喷涂法、无空气喷涂法、热喷涂法、双口喷枪喷涂法、静电喷涂法、自动喷涂法等。防火涂料一般采用空气喷涂法。空气喷涂的关键设备是喷枪。依据涂料供给方式，喷枪通常分为重力式、吸引式和压送式3 种，又按喷涂能力分为小型和大型两类。
3.5 水性薄型钢结构防火涂料的施工工艺
由于水性薄型钢结构防火涂料的粒度较大、黏度较稠，因而不太适宜采用刷涂法和滚筒刷涂法，而选用喷涂、抹涂和刮涂相结合的施工工艺。
薄涂型钢结构防火涂料为水性涂料，直接涂刷在钢基材表面易生锈。因此施工前首先应将钢基材表面的油污、杂质、锈迹、锈斑彻底除掉，然后先刷一道防锈底漆，目的是防止钢结构生锈，以延长使用寿命，另外可使钢结构表面与涂层之间具有良好的结合力，提高整个涂层的保护性能。涂防锈底漆紧接着施工前表面处理进行，两工序之间的间隔应尽可能缩短。
正确地选择防锈底漆品种及其涂装工艺，就能起到提高涂层性能、延长涂层寿命的作用。对防锈底漆的性能要求：应与钢结构底材具有很好的附着力；本身有较好的机械强度；对底材具有良好的防腐蚀保护性能和不产生其他副作用；能为防火涂层提供良好的基础，不含能渗入上层涂膜引起弊病的组分；具有良好的涂装性、干燥性和打磨性，这点在大批量流水线生产中至关重要。
4 结语
施工工艺条件对薄型钢结构防火涂料的使用性能和装饰性有重要影响。 本文研究了被保护基材钢结构表面处理方法和防火涂料施工环境对涂装效果的影响，以及防火涂料的施工工艺，以期对薄型钢结构防火涂料最佳施工工艺的选择提供有价值的参考。
参考文献
[1]覃文清.室内外钢结构用超薄型防火涂料的研究[J].涂料工业，2001（10）.
合理选材
为满足匀胶辊的使用要求，笔者先后分析了多种型号不锈钢材料的耐腐蚀性能和机械加工性能，最终将目标瞄准了304不锈钢材料和316L不锈钢材料。下面，笔者将对这两种不锈钢材料进行综合分析，以最终确定不锈钢匀胶辊的选材。
1.耐腐蚀性能
通过查看304不锈钢材料和316L不锈钢材料的化学成分，笔者了解到二者最主要的区别是后者含有钼元素。众所周知，在不锈钢材料中加入钼元素能显著提高不锈钢材料的热强度和蠕变强度，从而进一步提升抗点蚀及晶间腐蚀的能力。
此外，考虑到304不锈钢材料和316L不锈钢材料对氯离子都比较敏感，由于前者的抗氧化性能低于后者，因此在氯离子含量较高的环境下大多采用316L不锈钢材料。而不锈钢匀胶辊主要应用于氯离子含量较高的生产现场（胶黏剂、油墨等物质中均含有氯离子）。可见，使用316L不锈钢材料能使匀胶辊拥有较高的耐腐蚀性能。
2.机械性能
通过对304不锈钢材料和316L不锈钢材料的力学性能进行测试，前者的强度要高于后者，而从机械加工性能上来看，二者的切削加工性能相差不大，但相比之下，316L不锈钢材料的切削加工性能更强。
3.固溶处理结果分析
固溶处理是使碳化物充分溶解并在常温状态下保留在奥氏体中，从而获取单相奥氏体组织，使材料具备更高的耐腐蚀性能和机械加工性能。固溶处理的加热温度较高，一般在1080～1200℃之间，根据材料中含碳量的高低作适当调整。
3 0 4不锈钢材料固溶处理后的金相组织为奥氏体型。在1100℃高温下固溶处理后，其抗拉强度σb≥530MPa，条件屈服强度σ0.2≥215MPa，断裂伸长率δ5≥35%，硬度≤230HV 。
316L不锈钢材料经高温固溶处理后具有良好的蠕变强度、冷变形和焊接性能，其抗拉强度σb≥550MPa，条件屈服强度σ0.2≥235MPa，断裂伸长率δ5≥35%，硬度≤240HV 。
由此可见，360L不锈钢材料具有更佳的机械加工性能，因此我们结合用户的使用条件，最终选用其作为不锈钢匀胶辊的加工原料。
合理选择切削刀具和参数
不锈钢材料具有韧性大、热强度高、导热系数低、切削时塑性变形大、切削热多、散热困难等特点，极易造成切削刀具刀尖处切削温度高、切屑粘在刀刃口产生积瘤等问题，这不仅会加剧刀具的磨损，还会影响加工零件表面的粗糙度。不锈钢匀胶辊属于典型的轴类零件，与其他零件相比，要求更高的加工精度和工艺条件。因此，合理选择切削刀具和参数，对提高不锈钢匀胶辊加工质量至关重要。
1.切削刀具的选用
（1）材料的选用
根据不锈钢材料的切削特点，刀具材料应具备足够的强度、韧性、硬度和耐磨性，且应与不锈钢材料的黏附性小。
常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两种。使用高速钢刀具切削不锈钢材料时，切削速度不能过高。由于高速钢的硬度和耐磨性均低于硬质合金，因此切削结构较为简单的工件时，应选用强度高、导热性好的硬质合金。常用的硬质合金材料有：钨钴类（YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X），钨类、钴类、钛类（YT30、YT15、YT14、YT5），通用类（YW1、YW2）。
YG类硬质合金的韧性和导热性较好，不易与切屑黏结，由其制成的刀具适用于不锈钢的粗加工；YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性、抗氧化性以及韧性都较好，由其制成的刀具多用于不锈钢的精加工；YT类硬质合金中的钛元素与不锈钢中的钛元素会产生亲合作用，切削过程中易使硬质合金中的钛元素流失，加剧刀具的磨损。
通过与刀具专家进行认真沟通，同时结合我公司不锈钢材料的特性，笔者认为选用YG类硬质合金的刀具较为适宜。
（2）刀具几何参数的确定
刀具切削部位的几何角度对于不锈钢材料切削加工的生产效率、刀具耐用度、零件被加工表面质量、切削力以及加工硬化等都会产生很大影响，选择合适的刀具几何参数是保证加工质量、加工效率，降低加工成本的基本要求。
刀具前角的大小决定刀刃的锋利与强度，增大前角可以减小切削变形，从而减小切削力和切削功率，降低切削温度，提高刀具的耐用度。但过多增大前角会使楔角减小，降低刀刃强度，容易造成崩刃，使刀具耐用度下降。因此，在不降低刀具强度的条件下，适当加大前角即可，一般刀具前角为12°～20°。
合理设置刀具后角的大小可以减小后刀面与切削表面的摩擦。由于不锈钢材料的弹性和塑性均大于普通碳素钢材料，切削不锈钢材料时，刀具后角要比切削普通碳钢材料时稍大一些。如果后角过大，楔角会减小，散热条件会恶化，刀具刃口容易变钝，从而增大切削力和切削温度，进而加剧刀具磨损，直接影响刀具的耐用度；如果后角过小，切断表面与后角的接触面积会增大，摩擦产生的高温区会集中于后角，使得刀具磨损加剧，同时还会增大加工零件的表面粗糙度。可以说，后角过大或过小都易使刀具磨损加剧，影响其使用寿命。经过生产实践，笔者推荐刀具后角应为6°～10°。
2.切削参数的确定
当切削深度和进给量不变时，减小切削主偏角可使散热条件得到改善，并减缓刀具的损坏程度，使刀具切入、切出更加平稳。切削主偏角的具体减少量还应根据车床、零件、刀具系统的刚性和切削用量来确定。但切削主偏角减小，刀具的径向力增大，切削时容易发生震动，影响切削精度。因此，切削主偏角一般为45°～90°。
刃倾角可控制切屑流向，当刃倾角为负值时，刀尖强度较高，耐冲击性能较强，可避免刀尖发生崩裂，且可使刀具切入、切出更加平稳，切屑流向加工表面；当刃倾角为正值时，刀尖强度较低，刀具首先接触加工工件，极易发生损坏，切屑流向待加工表面。但在对工件精加工时，刃倾角要取正值，一般为0°～20°，这样切屑便不会划伤已加工表面。
确定刀具的切削角度之后，再选定合理的切削用量。在确定切削用量时应考虑以下因素：所选用的不锈钢材料及各类毛坯材料的硬度等；刀具材料、焊接质量要求和车刀的刃磨条件；加工零件的直径、加工余量和车床精度等。
值得注意的是，为了防止积瘤和鳞刺的产生，在采用硬质合金刀具进行加工时，切削用量应比切削一般碳素钢类工件稍低些，切削速度不宜过高（一般为50～80m/min）；切削深度不宜过小，为避免切削刀具的刀刃和刀尖划过加工零件的硬化层，切削深度应为0.4～4.0mm；进给量的大小会对断屑和排屑造成一定影响，过大或过小都易拉伤、擦伤加工零件表面，因此进给量一般为0.1～0.5mm/r。
加工工艺
图1为我公司不锈钢匀胶辊的加工示意图，为达到设计要求，除了对加工刀具及工艺参数有较高要求之外，对加工工艺的要求同样重要。
首先，将不锈钢材料放在1100℃高温下进行固溶处理，保证不锈钢材料的机械加工性能和强度。对固溶处理之后的不锈钢材料进行校直，保证加工零件的径向跳动误差小于±0.15mm，之后再进行粗加工，同时保证加工零件的表面粗糙度在Ra1.6左右，磨床留量为0.30mm。加工其他尺寸要求时，如果对轴头有公差要求，应留出0.15mm的磨量。
其次，对加工零件进行表面磨削时，应保证加工零件的跳动误差控制在±0.05mm内。使用粗砂轮进项加工，去掉多余的加工量，留量在0.10mm之内，使用再修砂轮进行精磨，每次的进给量为0.01mm，保证零件的同轴度误差在±0.02mm以内，同时保证加工零件的表面粗糙度为Ra0.6左右，留量在0.03mm时，检验加工零件以保证其除了辊身之外的尺寸在公差范围内。
关键词：不锈钢表面处理
中图分类号：TF764+.1 文献标识码：A 文章编号：
一、不锈钢的定义、作用及其用途
1.不锈钢的定义
不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢， 而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的 合金元素。
2.不锈钢作用
不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可满足建筑师和结构设计人员的需要。
3.不锈钢用途
大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要选用的不锈钢类型时，主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。然而，其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。例如，工业建筑的屋顶和侧墙。在这些应用中，物主的建造成本可能比审美更为重要，表面不很干净也可以。在干燥的室内环境中使用304不锈钢效果相当好。但是，在乡村和城市要想在户外保持其外观，就需经常进行清洗。在污染严重的工业区和沿海地区，表面会非常脏，甚至产生锈蚀。但要获得户外环境中的审美效果，就需采用含镍不锈钢。所以，304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途，但在侵蚀性严重的工业或海洋大气中，最好采用316不锈钢。现在，人们已充分认识到了在结构应用中使用不锈钢的优越性。有几种设计准则中包括了304和316不锈钢。因为"双相"不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体，所以，欧洲准则中也包括了这种钢。
二、不锈钢表面状态
不锈钢表面为了满足美学的要求，已开发出了多种不同的商用表面加工。例如，表面可以是高反射的或者无光泽的；可以是光面的、抛光的或压 花的；可以是着色的、彩色的、电镀的或者在不锈钢表面蚀刻有图案，也可进行拉丝等，以满足设计人员对外观的各种要求。 保持表面状态是容易的。只需偶尔进行冲洗就能去除灰尘。由于耐腐蚀性良好，也可以容易地去除表面的涂写污染或类似的其它表面污染。
三、不锈钢表面常见问题及其处理办法
1.气泡
钢水中含有大量气体，当钢水凝固时气体排出形成气泡，靠近铸坯外层的气泡成为皮下气泡，在钢坯表面下呈蜂窝形垂直排列。通常钢坯经过轧制后内部气泡能焊合，但是，有些皮下气泡距离表面较近，加热时，当钢坯表面发生氧化或烧损时，皮下气泡便会暴露出来，发生氧化，无法焊合，从而产生裂纹。
处理方法：
钢水氧化沸腾还原脱氧要良好，炉聊和一切与钢水接触的耐火材料要干燥，出钢槽、包子、手板、模子等要干燥，模子锈斑要清理干净，涂油要薄均。
2.麻点
不锈钢制品材料表面不平的粗糙面或渺小的凹坑、麻坑。其外形不同、大小不一、有部分的、也有持续成片的，严重时类似橘子皮。有时将数量多、面积小、外形不规矩的称为麻点；数量小、而积大的称为凹坑。麻点使不锈钢防锈能力和耐热性显著下降，需抛光的表面达不到光亮一致的程度。
处理方法：
（1）合理选用型壳耐火材料。做不锈钢铸件时应采用中性耐火材料如刚玉粉砂作面层，不应采用酸性耐火材料硅砂粉。
（2）防止和减少金属氧化。尽量采用快速熔炼，以减少金属氧化。又如适当降低熔炼和浇注温度，并对钢液进行充分脱氧。在还原性气氛下进行浇注。必要时采用真空熔炼及浇注。
（3）适当提高型壳焙烧温度和浇注温度，以适当降低金属液浇注温度。
白点
白点其实是一种细微的裂纹，在刚才横向低倍试样上呈放射性不规则的锯齿裂纹，在纵向低倍试样上是圆形或椭圆星的银亮点，因而叫白点。白点是钢中常见的一种冶金缺陷，是不锈钢中未逸散的氢原子在锻造时的组织应力，加上锻后冷却速度过快等外因，应力超过了钢的极限强度形成开裂而形成，应力和氢的共同作用是白点形成的主要因素。白点会成为今后的裂纹源，对钢材危害较大。
处理方法：
（1）保持原材料干燥、烘烤红热，使用少锈优质的废钢，保证浇注系统干燥。
（2）从熔炼工艺着手，使氢在钢中的成分减少到不至于引起白点的产生。严格控制炼钢操作过程，做到高温氧化，沸腾良好，严格控制脱氧量，确保除氢和减少夹杂。
（3）严格控制炼钢操作过程，设备条件好的情况下，可考虑采用炉外精炼或真空处理。比如采用真空浇注等措施来避免氢超标，同时避免雨季对白点的影响。
4.表面锈蚀
不锈钢并非不锈，当不锈钢表面被水垢或铁锈所玷污，也易于引起点蚀，所以用户必须保持不锈钢表面清洁和干燥，为避免钢须保持不锈钢表面清洁和干燥.
（1）化学侵蚀
化学侵蚀 是不锈钢表面与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。不锈钢表面的油污、尘土、划伤对钝化膜的毁坏，使不锈钢维护才能降低，易与化学介质发作反响，发生化学侵蚀而生锈，或酸洗钝化残液存留，直接侵蚀不锈钢件。
（2）电化学侵蚀
电化学侵蚀是不锈钢在电解质中通过表面产生的原电池作用所发生的金属腐蚀。表面污染、切割焊接、酸洗钝化等原因造成易生锈物质的附着与侵蚀介质构成原电池而发生电化学腐。
处理方法：
（1）对不锈钢全面酸洗钝化或用“不锈钢除锈水或除锈膏”除掉锈迹或焊斑，彻底清水冲净，晾干或风干；
（2）待不锈钢表面彻底干燥后，再用“护膜液”喷涂、刷涂进行保护。
5.表面裂纹
表面裂纹是指不锈钢制品材料表面的开裂，常见的是纵裂、发纹和横裂。纵裂：是指钢锭表面产生的纵向裂纹，很难研磨消除。发纹是不锈钢制品材料表面浮现深浅不一的疏散或成簇散布的发状细纹。横裂：是指钢锭表面发生的横向裂纹，一般深度较浅，经精磨可祛除。纵裂：是指钢锭表面产生的纵向裂纹，一般裂纹很深，很难研磨消除。
处理方法：
合理设计孔型，消除成品前轧件的耳子；准确设计宽展，精确调辊槽位置，减轻或消除飞边、刮伤等缺陷。
四、结束语
不锈钢表面质量好坏直接关系到其应用领域的安全与美观，因此，我们必须对锈钢表面缺陷给与足够的重视，分析其产生的原因，并通过改进制造工艺流程，降低夹杂物含量及减少气泡产生以达到消除或减少缺陷产生的目的。
参考文献
关键词：轻钢结构涂装材料构件制作安装
中图分类号： TU391 文献标识码： A
钢结构涂装的设计
底漆或防锈漆要求最低的除锈等级是不同的，特别是环氧富锌底漆除锈要求更高。某些设计单位把油性酚醛、醇酸底漆或防锈漆的标准和无机富锌底漆等混淆，降低了质量要求，使结构物存在使用寿命大大降低的隐患。
涂料的底层厚度无明确的表示，导致施工单位放松质量要求，不能保证规范规定的漆膜最低总厚度：室外150μm，室内125μm的要求。
钢结构施工
材料
因资金问题方面的原因，施工单位不能做到一次性进料。分批检测原材料的次数相应要增多，容易出现漏检、以次充好等现象；
施工单位购进的钢材锈蚀，给钢结构构件除锈带来极的困难。钢构件除锈稍有放松，造成钢构件锈蚀的致命伤；
为降低工程成本核算，进了小厂的劣质无机富锌底漆。使钢构件涂装工程造成质量事故。应强调大宗钢材一次进料，一次检测。严格控制原材料的锈蚀程度，严谨锈蚀程度C级以下的刚才进场使用；
钢结构的厂房必须采用热镀锌的C型钢及零备件，才能符合钢结构使用寿命50年的标准要求。
2.2钢构件的制作
2.2.1焊缝质量
（1）钢构件焊缝出现偏弧、厚薄不均、砂眼等现象，这和焊工的工作责任心，焊丝的直径、焊条的正确烘培有关系。尤其是埋弧焊的焊剂拱熔超过24h、焊剂被锈垢、氧化铁皮和油脂等污染极易造成上述事故；
（2）在T形、十字形接头、角接头和对接接头主焊缝两端，必须配置引弧板和引出板，不应在焊缝以外的母材上打火、引弧。引弧板和引出板材质坡口应与被焊工件相同；
（3）全焊透焊缝的清根，全焊透焊缝的单面、双面坡口，必须在第一道焊缝的反面用碳弧气刨发清根，必要时宜永角向砂轮打磨平整干净，方可继续施焊。
2.2.2钢构件变形
（1）随着高温中刚才强度的变化，温度增加使钢材的抗拉强度急剧下降、机械性能降低；
（2）高温中钢材随着外力或自由冷却过程中，由于截面不对称、表面散热的不同而变形；
（3）钢材加热校正温度不能超过900℃。要有经验的火工靠经验来决定，以免钢构件变形后的处理造成事故。
2.3钢构件的除锈和涂度的质量问题（本文讨论环氧富锌底漆和除锈）：
2.3.1原材料钢材表面锈蚀程度低于C级；
2.3.2施工与设计为同一单位，也可能为了单位利益以Sa2级代替Sa2.5级的除锈标准；
2.3.3由于设备本身原因，为了延长设备使用寿命、减少设备磨损，如不勤换喷射用的钢丸，除锈时间短等一些不按除锈标准操作操作方法，结果难以保证除锈质量；
2.3.4不了解钢构件涂装，在下列情况产生针状锈斑、气泡、开裂生锈等现象：
（1）环氧富锌底漆可能是小厂生产的，本身的质量不可靠；
（2）环氧富锌底漆在温度低于5℃时固化速度会停止，通常不能在低于10℃以下施工；
（3）环氧富锌底漆在高温使涂料固化速度和干燥速度会大大加快，防止漆膜产生滑喷、针孔、气泡、避盖力差等问题，通常不能在高于40℃以上施工；
（4）气雾、雨雪天和雨露天即将来临时不能施工；
（5）待涂表面因结露而潮湿时、或涂层在最干燥阶段发生结露时不能施工；
（6）如空气中湿度较高，钢构件除锈后二小时以内必须完成环氧富锌底漆的喷涂工作；
（7）环氧富锌底漆涂层厚度不足，一般达不到底漆≥70μ的要求。
从目前市场除锈的情况来看，除锈设备不能适应钢构件的几何体，喷射除锈或抛丸除锈能够达到要求的较少，为保证质量，大部分施工过程中倾向于刚才与处理、埋涂工艺；钢构件的除锈方法有多种，有关除锈严格按《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-2008）标准执行。其中喷射除锈或抛丸除锈有四个等级，要分别按钢材表面锈蚀等级对照、钢材表面除锈等级对照进行。在油漆施工阶段，及时用油膜测厚仪检测油漆分层厚度。
钢结构的安装
钢构件进场前制作单位不先预拼装。不经监理验收后进入安装现场。
钢柱的混凝土基础
地脚螺栓的埋设位移：钢结构制作单位必须以6mm的钢板作为样板为每个螺栓的定位钻孔做样板，以保证钢柱螺栓中心线和钢柱中心线的位置正确，以样板之中心线和刚柱中心线重叠吻合，焊接定位在混凝土柱基的固定钢管脚手架上，以保证基础标高。中心线位置正确。
钢柱底平面的不平度：土建必须采用二次找平的施工方法，保证钢柱基础面的平整度在一2mm以内（本文介绍的钢结构安装没有采取混凝土二次灌捣的方法）。
柱基中心线及不平整度必须验收后，土建单位和钢结构办理移交，不合格必须返工、
钢结构安装的整体垂直度：要求同一轴线的钢柱、屋架必须在同一直线的垂直线平面上，多跨钢结构厂房在最后一跨完成后必须对钢柱进行复验，以纠正安装过程中的误差。
钢结构安装过程中必须及时安装柱间支撑，以保证安装工作的施工安全。
为减少高空工作量，钢构件安装前宜先刷油漆。
在钢结构安装过程中，存在极少用垫圈的现象。
由于制作、安装的误差C型钢在安装时孔距中心线不对号，必须采取重新打孔的方法。如需焊接必须按焊接规范施工。
彩色钢板屋面的安装
要严格控制彩色压延板厚度、延伸率，要求现场对板的厚度用千分卡随时抽检。
现场检查压延板的加工。由于轧制集的原因，轧制的墙板边的不平整度大于1.5mm，造成搭接不严密、漏水、渗水、焊漆成为永远的遗留问题的通病。所以最好预轧预拼装，再大面积施工。
屋面、屋脊板、墙面、泛水板应逆主导方向铺设，屋脊板之间、泛水板之间搭接部位，必须按设计文件的要求敷设防水密封材料。
窗的安装
在墙面安装后测量实际窗口尺寸冰修改泛水形状和尺寸，然后制作。以避免窗下口渗水的通病。
窗下口泛水件与侧口泛水件交接处与墙面板的交接复杂，应注意窗四周气密性、水密性密封。
彩色压延板主窗侧的开口部分一年左右就要生锈，要提前采取措施防腐。
钢结构的修补
修补时采用人工除锈，除锈标准必须达到St3级；
环氧富锌底漆修补必须仍使用环氧富锌底漆修补；
必须保证强制性条文的检验项目、检查记录及证明文件
（一）产业发展
**县不锈钢产业已经形成功能完备的不锈钢交易市场及物流园，项目总投资10亿元，规划用地面积1000亩，目前已入驻工业园区的不锈钢产业项目投资公司包括**双兴不锈钢有限公司、**钢泓金属科技股份有限公司、**省吉美汽车机械工业有限公司、**省**省嘉臣一品不锈钢有限公司、**希科厨房设备成套有限公司和**奥华厨洁炊具制品有限公司，建有承担全省相关质量检验检测工作的全省唯一的省级不锈钢产品质量监督检验中心。
（二）产业规划
**不锈钢产业园区按照“统一规划、布局合理、创新模式、产业凝聚”的原则总体规划，园区内以“构建一条产业链（不锈钢产业链）、发展四大块（冷轧、深加工、产品检测和商贸物流）、强化三大类（构建不锈钢制品、日用不锈钢制品与机械装备不锈钢制品）”为主要目标，逐步建立不锈钢研发、生产、加工、检测、销售、物流及产销体系，不断推进不锈钢产业集聚。园区规划面积12平方公里（1.8万亩），总投资350亿元，分两期建设。力争将不锈钢产业园建成规模化、标准化、集团化的多功能园区，并逐步向周边发展辐射，打造海西有影响力、竞争力的闽粤**边最大的不锈钢产销基地。
经走访、考察和**县经信局、不锈钢企业负责人的介绍，了解到**县积极借助**省打造全国最大的不锈钢生产基地的机遇，大力实施不锈钢产业“回归工程”,不锈钢产业已经从早期的制管、制板企业延伸至各类建筑型材、整体家居、装备制造等各个领域，已培育产值亿元以上企业4家，涌现出以“新三板”上市企业、“不锈钢家居第一股”钢泓科技为代表的一批龙头领军企业，近年来产值保持快速增长，**不锈钢产业实现了从小到大、从散到聚、从弱到强、从低端到高端、从自主发展到多方支持的良好态势。
此次考察学习有助于促进我县钢铁企业与**县不锈钢加工企业间的友好互惠合作，推动市场倒逼下加快我县钢铁产业转型发展，增加我县不锈钢钢坯、钢材销售渠道，缓解钢铁产能过剩危机。
通过本次考察调研学习，结合国内当前钢铁形势和我县实际情况，提出我县钢铁企业发展方向：
1、全国而言，钢铁行业既存在无效产能供大于求的问题，同时又存在优质产能供给不足的问题（比如我国有部分特种钢还需通过俄罗斯或者其他国家进口）。全省而言，缺乏优质产能供给，因此，下一步抓好钢铁产业技术改造，增加不锈钢材等优质产能供给。
2、我县发展不锈钢产业主要基于以下优势：一是原材料供应有保证，不锈钢和传统的普通钢材（钢筋）一样可采用废钢炼制，原材料来源渠道稳定；二是相比于钢筋生产工艺，不锈钢生产工艺较为成熟，转型过程中只需添置直流电机、冷轧板、精炼炉等设备，耗资不多；三是不锈钢材销售渠道优越，不锈钢钢材是**县生产制造不锈钢终端运用产品的原材料，其原材料目前主要来源于广东佛山，据了解，钢材从佛山到**的运费为180元/吨，从**到**运费为30～40元/吨，因此，在运费上的优势会我使得我县成为**不锈钢加工企业的有利客户；四是针对全南县新建不锈钢产业市场，目前全南县钢铁企业没有不锈钢材轧制工序，其生产的不锈钢坯必须先运送到湖南轧成钢材后再运回到全南县的不锈钢市场销售，在相同利润条件下，比之于其本县不锈钢材，我县不锈钢材运到全南不锈钢材市场销售，具有售价优势。因此，尽快抓好钢铁企业转型发展。
【关键词】：耐候材料；钢板材料；园林景观；设计
1.耐候材料的概述
所谓耐候钢板，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。
耐候钢表面是一层锈红色物质，摸上去十分粗糙，质感十分特殊。由于耐候钢表面可形成的这一特殊致密氧化层具有稳定、均匀的自然锈红色，这使它成为一种有吸引力的建筑外墙材料。2010年世博会的澳大利亚馆也大量采用了耐候钢这一外墙材料，营造红土之州的氛围。同时耐候钢板与防腐木和石材的完美结合，在粗糙与细腻，冷与暖，软与硬的对比结合中，凝聚成了丰富的设计语境。
在20世纪初，国外一些前卫的艺术家将钢材用于雕塑创作。由于钢铁锈蚀是材料自身的一种自然状态，十分符合艺术表达的真实性原则，久而久之，钢材成为现代景观造型艺术设计的材料之一。
2.园林景观设计中耐候材料的选择原则
园林景观的美感主要靠材料来表现，目前很多新型的材料已经广泛应用到园林景观的制造中，这些新材料与传统工艺有效结合，可以发挥出更好的园林景观效果。园林景观材料的选择，主要从材料的物理性质和化学性质出发，要求园林景观材料在强度、硬度、质感、防冻、耐腐、防滑等方面符合园林景观的建设要求。具体来说，园林景观材料的选择主要遵循以下几种原则：
2.1 安全性原则。园林景观与人接触密切，在安全性上应当符合对人体无毒无害等要求，特别是在环保理念盛行的今天，人造原材料更要在各种指标上符合国家建筑材料的安全性标准。人身处在园林景观之中，不仅要求具有相应的舒适感，还要求材料的强度、硬度、持久性也符合相关安全要求。
2.2 功能性原则。园林景观的材料应当与园林的风格融为一体，应当承担起建设园林整体风格的部分功能，因此园林景观的材料应当能符合园林设计和建造的特殊功能性要求。例如，有较强的可塑性，可以拆分、可以粘合、可以上色等等，从而满足园林景观艺术表现上的要求。
2.3 融合性原则。园林景观是在艺术塑造过程中，使园林具有独特的审美价值、观赏价值和文化价值，因此无论是传统的天然材质、还是现代新型的人工材质，都应当与园林景观融为一体，能切实达到材料的自然属性于与艺术塑造手法上的完美结合，都应当能为园林的整体意境和风格服务。
2.4 生态性原则。园林景观并非没有思想和生命的物质，它被赋予了人类的思想与情感价值观等文化因素。因此园林景观可以被认为是人类思想智慧的结晶，是人类在与自然完美结合的过程中，依据自然规律对园林景观进行的艺术塑造，所以应当尽量选择符合园林生态发展需要的绿色有生命材料制造园林景观。
3.耐候钢板材料的特性
3.1它具有突出的视觉表现力。
锈蚀钢板会随着时间而发生变化。其色彩明度和饱和度比一般的构筑物材料要高，因此在园林绿植背景下容易突显出来。此外，钢板锈蚀产生的粗糙表面使其构筑物更富体积感和质量感。
3.2它有很强的形体塑造能力。
如同其他金属材料，锈蚀钢板比较容易塑造成丰富变化的形状，并能保持极好的整体性，这一点是木材、石材以及混凝土都很难达到的。
3.3它还具有鲜明的空间界定能力。
由于钢板的强度与韧度很大，不如砖石材料因结构导致的厚度限制那么多。因此可以利用很薄的钢板对空间进行非常清晰、准确地分隔，使场地变得简练而明快，又充满了力量。
3.4化的时间语言。
锈蚀钢板会随着时间而发生变化，其色彩受环境、气候影响变化较大，放置很久之后容易从鲜亮的红褐色变成暗淡的深蓝灰色，随着时光老化，使得充满美感的耐候钢独特的色彩和质感可以体现别出心裁的艺术魅力。可以追溯场地的历史感、记录时间的瞬间感、延伸场地的生命力，让有限的材料能够相互“共生”，体现可持续的设计观。
4.园林景观设计中耐候钢板材料的运用
4.1 在工业中的应用
生锈钢铁作为工业时代的缩影，在西方一些旧工厂改造项目中扮演着重要的角色。例如在1970年的西雅图煤气公园中锈蚀的工业器械被原貌保留提供一种独特的工业审美和文化记忆功能，在北杜伊斯堡风景园中彼得拉茨则利用废弃的钢铁塑造出迷人的金属广场。此外生锈器械相似的形态特征，表面锈蚀的钢板材料便被作为工业时代的名词加以利用，例如纽约新建的高线公园，科纳不仅保留锈蚀的铁轨，而且利用塑造的钢板作为种植池的侧壁挡板以及入口台阶处的挡板材料以暗示公约的工业历史。
4.2 科技与历史的结合的应用
游览过上海世博园的人一定不会忘记“锈迹斑斑”的卢森堡馆，该馆的主体建筑表面整体呈锈色，是由一种名叫耐大气腐蚀钢的特殊钢材制成。据说这种材料暴露在空气中，表面会自动形成抗腐蚀的保护层，无需涂漆保护，材料使用寿命长达80年。而且建造整个卢森堡馆的耐候钢在展馆拆除后可100%回收利用。在锈迹斑斑的背后，展现了卢森堡馆创新与环保的理念。除了卢森堡馆，澳大利亚馆、智利馆的外墙也部分应用了耐大气腐蚀钢。在世博工程的强大影响下，这一材料在园林景观中的应用大大增加。
4.3 耐候材料的创新应用
此外，在一些发达国家，随着设计应用增多和公众接受度的增强，耐候钢板已经更多的出现在普通城市的开放空间的设计案例中。生锈钢铁是工业时代的缩影，很多设计师利用它突出一种独特的工业审美和文化记忆功能。而且，锈迹斑驳的表面容易使人产生历史沧桑之感，从而将“时间”这样一个无法捕捉的概念视觉化，所以它便很自然地被应用到一些纪念性园林创作当中。又由于玻璃、金属等材料具有简洁现代的形态特征，于是锈蚀钢铁也常常被赋予科技、艺术创意的标签而应用在一些时尚或办公环境当中。例如巴塞罗那植物园，汇集了地中海景观、分形几何式构图和经过精心选择色彩材料于一体景观元素，这一切使其成为地中海景观的缩影，也成为地中海农耕景观的一种回忆。
【关键词】 凝汽器 铜管 不锈钢 冷却管
凝汽器是凝汽式或抽汽凝汽式汽轮发电机组的重要辅机设备,凝汽器的运行情况的优劣直接影响到整个机组的正常运行。而冷却管腐蚀是影响凝汽器安全稳定运行的一个主要隐患。
我厂两台6MW机组均配用的是N-560型凝汽器,冷却管采用的是Φ20×1的黄铜管,材质为HSn70-1A。两台机组运行至今已有近九年的时间,凝汽器的冷却管出现了大面积的泄漏现象,已经严重影响机组的安全运行,虽经过部分换管,但问题始终不能从根本上解决。所以我们决定对凝汽器进行换管,并考虑对冷却管进行重新选材。
目前,国内凝汽器冷却管采用的管材主要有黄铜、白铜、钛合金和不锈钢等。钛合金作为冷却管的新型工程材料,对各种水质都具有极强的耐蚀性。作为最耐腐蚀的结构金属,其密度小、强度高,并且在沸水环境的研究中,钛的腐蚀阻力显著地高于铜镍合金。在其他材料不能耐受侵蚀的情况下,钛可以说是最佳选择。由于钛管价格昂贵及安装费高,西方国家和我国都只限于滨海电站和核电站中应用,连接造成的电偶腐蚀和管内结垢仍有待解决,这些都限制了它的全面推广。因此下面只对白铜、黄铜和不锈钢进行比较。
1.材料性能
国内外常用的铜管和不锈钢管的化学成分、物理和机械性能见下表1。
可以看出,不锈钢管从材料性能上有以下几个优点:
1)不锈钢管材料的强度大于铜管,从而提高冷却水管在运行过程中对汽侧的高速蒸汽及水滴的抗冲击能力。
2)不锈钢管的弹性模量大于铜管,表明其抗拉强度好,线膨胀系数低于普通铜管,减少来自内部的应力。
3)不锈钢管抗结垢能力强,因为污垢层与不锈钢的热胀系数差别很大,当受热时,由于线型曲率变化不等而自动脱落。
4)在凝汽器的空气冷却区内,经常积聚一些不凝气体,主要由氨气、二氧化碳等,铜管对氨气产生的腐蚀极为敏感,造成氨腐蚀。相反,不锈钢管抗氨腐蚀能力很强。
5)由于不锈钢的抗拉强度和屈服强度较大,所以不锈钢的使用寿命也相应的延长,一般不锈钢管的使用寿命在20年左右,而铜管的使用寿命只有10年左右。
2.传热效果:
虽然从铜和不锈钢材料的导热率看,铜的导热率是不锈钢的10倍,但热交换器总的传热系数是由多个因素决定的。热交换器的传热过程如下:
在以上的三个传热过程中,除铜的导热率比不锈钢高以外,不锈钢管在以下的几个方面具备优势:
1)不锈钢管和铜管相比高粗糙度的金属表面不会形成稳定的水膜,出就是说水膜热阻较小,增强了蒸汽与管外壁的换热效果。
2)因不锈钢的强度较大,同规格的管子可做的比铜管薄,这样以来管子的导热效果也得到相应的提高。
3)因为不锈钢管的壁厚较薄,其相应的内表面积也比同直径的铜管大,因此其对流换热效果也相应提高。
综合以上的几个方面,通过计算可知,采用薄壁不锈钢管的凝汽器和采用铜管的凝汽器换热效果基本相当。
3.经济性。
目前,国内凝汽器用薄壁不锈钢焊接管的技术已日益成熟,其价格也有了大幅度的下降,采用同规格的薄壁不锈钢和采用铜管时的价格相差甚微。
2008年6月份,我厂对2号汽轮机凝汽器进行了换管,冷却管采用Φ20×0.7的TP304不锈钢管。经过一段时间的试运行,发现机组带满负荷运行时,排汽温度、凝汽器端差等参数和换管前比较没有明显的变化,说明此次用不锈钢管替代铜管是成功的。
不锈钢虽然有耐腐蚀、寿命长等优点,但它对冷却水中的Cl-比较敏感,如控制不当易造成管子的点蚀。在Cl-小于200mg/L的淡水中应用可选用TP304或TP304L,在Cl-大于200mg/L的淡水中则应选用TP316或TP316L。总之,和铜管比较不锈钢管有一定的优越性,在凝汽器的应用中不锈钢管替代铜管将是一个发展趋势。
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“马上停用这种水壶，后果很严重”，“当心！用这种壶烧水喝会变傻、致癌”……近日，一则关于市场上不少不锈钢电水壶系“高锰钢”材料制成，加热过程中会使“锰”析出，长期使用会对身体造成伤害，并建议市民在选用此类产品时认准“304不锈钢”的报道在网站、微信朋友圈中疯传。
【调查】“锰析出”源于不锈钢产品持续浸泡在酸性液体中
就“毒水壶”的传言，武汉科技大学、武汉理工大学、河南科技大学等开设有材料工程专业学校的学者表示，作为一种重要的金属元素，“锰”应用于各类合金制品的加工之中。不锈钢作为一种“铁基合金”，锰元素在加工过程中其实已“钻”进了铁、铬等元素的“晶格”之中，而针对电水壶的工作环境，很难让锰“跑出来”造成“锰析出”。
那么，网传“锰析出”究竟是怎么回事儿呢？查询发现，目前关于“毒水壶”的稿件均源于江苏省质监局的一份“2016年电水壶产品风险监测质量分析报告”。
在这份报告中发现，文中确有“锰析出”的数据显示，但在报告“锰析出量”的这个检测项目中，检验源于不锈钢产品持续浸泡在酸性液体中，但这与平时电水壶“煮开水”的工作环境有着极大的不同。更为重要的是在“SN/T2829-2011”试验的开头表述：“本标准适用于金属材料类食品接触材料（搪瓷制品、不锈钢制品、铝制品）于4%乙酸食品模拟液中砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅、锑和锌含量的测定”，但在这其中，唯独不见此次事件的主人公“锰”的身影。
【专家释疑1】“用查汗液的方法去查血，这能查出来个啥？”
“问题就在这里，打个比方，去医院查血，却用一种查汗液的方法去检测，这能查出来个啥？”谈及此次“高锰钢”水壶事件，中国金属材料流通协会不锈钢分会秘书长李强直言不讳，对这份日前的检测报告提出了质疑。
同时，李强还认为，部分网传报道中称，用4%乙酸加热、浸泡方法所得溶液中的锰含量去对比饮用水相关标准也存在问题。“如果用这种检测方法所得到的结果对比饮用水标准，不光是锰，镍、铬等元素都有可能超标，甚至更多。”李强表示，在生活中，只要是正常使用，“高锰钢”所制成的水壶不会出现“锰析出”的问题。
【专家释疑2】使用非“304不锈钢”水壶不必恐慌
武汉科技大学材料与冶金学院教授、博士生导师、省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室副主任李光强介绍，不锈钢在生产过程中，因添加各类元素比例的不同而有着“系列”的区别，“高锰钢”与“304不锈钢”相比，是增加了“锰”的含量而减少了“镍”，这种不锈钢与“304”不锈钢相比，耐腐蚀性稍弱，外观光泽度也不如“304不锈钢”白亮，但因其具有较强的成本优势，在不少领域中有着广泛的应用。
“其实在国外，刀、叉等不少餐具都是高锰钢制造的。”李光强说，根据掌握的文献资料显示，“高锰钢”不建议用于存在酸、碱等化学环境中，在日常的使用环境中可广泛应用于餐具、室内储水设备以及工程“非关键结构件”的制造中。“有条件的用‘304’当然更好，但也不是说‘高锰钢’就不能用，只要是正规厂家出产的产品，大可放心使用。”
根据专家的说法，使用正规厂家生产，由“高锰钢”所制成的水壶烧开水并无明显风险隐患。其实，在江苏省质监局的调查报告中也有类似的表述：“目前国家标准中并未对食品用不锈钢容器或工具的不锈钢材质进行明确的牌号限定。”这就意味着使用“非304不锈钢”制成的电水壶并非“不合格产品”。
【专家释疑3】“锰中毒”多通过呼吸系统所致
受网络中“毒水壶”文章的影响，“锰”似乎成了许多人避之不及的危险元素。那么这个在元素周期表中排行25，符号为“Mn”的元素究竟有着什么样的身份呢？
河南省人民医院营养科营养医师文静说，锰是人体所必需的元素之一，对人体的骨骼正常生长发育有重要作用。在现实生活中，大多数食物和饮水中都含锰：饮用水含锰不足0.1毫克/升，谷物中锰含量为0.4～40毫克/公斤，蔬菜和水果中锰含量为0.2～10.4毫克/公斤。
据文静介绍，锰的毒性远低于铅、砷、镉、镍等元素。对于成年人，锰的适宜摄入量为3.5mg/d（毫克/天），最高可耐受摄入量为10mg/d，长期超标摄入锰，确实会对人的身体造成一定损害，主要表现为它会影响神经系统的功能，引起记忆力减退、嗜睡、精神萎靡不振、神经功能紊乱等症状。
“临床上所见锰中毒的患者多是通过呼吸系统所致且多由职业原因造成，因饮食而造成锰中毒的病例十分鲜见。”文静介绍说，锰是一种高度不溶解元素，存在于食品容器材料中的锰并不会“从锅里跑到饭菜里”；与此同时，因人体消化系统对于锰的吸收率只有1%～5%，大部分通过饮食进入到胃肠道的锰会随粪便排出体外。
>>小知识
不锈钢编号“304”是啥意思
关键词：不锈钢；抗火；研究现状
Abstract: High temperature of fire has significant influence on the building structures and extremely easily causes collapse of buildings. Stainless steel has good corrosion-resistant and beautiful shape and hence it is more and more widely used in structures. Stainless steel are similar with normal steel, the structures are sensitive to damage in fire. The current research statuses on material properties and strain-stress relationship of stainless steel at elevated temperature were summarized. The problems in current research were pointed out and the research trend was prospected.
Keywords: Stainless steel; fire resistance; research status
中图分类号：TF764+.1文献标识码：A 文章编号：
0. 引言
不锈钢在冶炼过程中大量添加了Cr、Ni、Mn、Mo等合金元素，这些元素的加入使得不锈钢的物理力学性能明显区别于碳素钢[1]。力学性能方面：首先，不锈钢在较低的应力应变下就表现出非线性性能，其应力应变关系通常用Ramberg-Osgood模型描述[2]，随后的试验发现，在应力和应变较小时，该模型能够比较准确的描述不锈钢的应力应变曲线，在应力应变均较大时，该模型描述的应力会明显大于试验结果，之后提出的修正Ramberg-Osgood[3]模型分两段描述不锈钢的应力应变关系，成功解决了这一难题；其次，不锈钢的应力应变曲线没有明显的屈服点和屈服平台，通常取0.2%的塑性应变对应的应力为名义屈服应力，因此，不锈钢具有更好的冷加工强化性能，常温下，不锈钢与碳素钢的应力应变关系比较如图1所示；再次，不锈钢还表现出一定的各向异性和拉压不对称性。物理性能方面：在不锈钢中的Cr元素含量在12%~18%之间时，表现出良好的耐腐蚀性能。不锈钢的比热容与碳素钢比热容类似，不同的是碳素钢在大约723℃的时候材料发生转化，需要大量吸热，而不锈钢无此现象。不锈钢导热率随温度的升高而增大，与普通碳素钢相反，在1000℃以下时，其导热率均小于普通碳素钢。不锈钢的热膨胀系数比普通碳素钢高约50%，因此在高温条件下，不锈钢会产生更大的热膨胀变形，在约束构件中会产生更大的温度内力[4]。
图1 不锈钢与碳素钢的应力应变关系
早在上世纪20年代，不锈钢就开始作为屋面材料和室内装饰面材料应用到建筑结构中。1925年，在伦敦的圣保罗大教堂的加固工程当中采用了不锈钢拉索，这是不锈钢第一次作为结构承重材料应用到土木工程结构中[5]。然而由于其冶炼需要大量添加Cr、Ni、Mn、Mo等合金元素，使得不锈钢的生产成本长期居高不下，这也大大限制了它在土木工程结构中的应用[5]。直到1968年在美国的圣路易斯大桥拱门中才又一次将不锈钢作为结构材料应用到土木工程结构中。近三十年来，美国、欧盟[6]、日本[7]等一系列发达国家相继出台了不锈钢的设计规范，这才使得不锈钢在土木工程结构中的应用有了较大发展。国内关于不锈钢的研究起步较晚，相关的设计规程还在制定中，不锈钢的应用还主要于用于装饰和网架等次要结构中。
相对于不锈钢在常温下的受力性能和设计方法等方面的进展，不锈钢在高温下的受力性能在近几年才逐渐引起国内外研究人员的重视。本文将对不锈钢的在高温下的受力性能进行总结回顾，包括温度对不锈钢的物理力学性能影响以及高温下的应力应变关系曲线，指出了目前研究中存在的一些问题，展望了未来的研究方向。
1. 高温下的力学性能
1.1 试验研究
为了研究合金元素的加入对不锈钢高温性能的影响，美国在上世纪六七十年代最早进行了不锈钢在高温下的材性试验，试验获得了不同牌号的铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢在高温下的强度折减系数和弹性模量折减系数[8]。随后的二三十年里，关于不锈钢的高温材性试验没有任何进展。直到1996年以后，不锈钢在高温下的性能才重新引起科研人员的重视。Ala-Outinen[9]针对普通不锈钢试件（牌号1.4301）和冷加工不锈钢试件（牌号1.4571）进行了恒温加载试验，随后，Ala-Outinen和Oksanen[10]对同样的试件又补充做了恒载升温试验。1997年Sakumoto等[11]在美国ASCE杂志上发表了他们为编制日本第一版不锈钢设计规范所做的一批高温材性试验的试验结果，除了不锈钢在高温下的刚度和强度折减系数之外，他们还测得了不锈钢在高温下的徐变－时间曲线，同时证明了Mo元素含量的增加有助于提高抗火性能。Chen和Young[12]通过试验研究了经过一定程度的冷加工的试件的性能。Zhao[13]对1.4301、1.4401、1.4571、1.4462、1.4003等五个牌号的不锈钢做了高温材性试验，得到了和上面类似的试验结果。Montanari和Zilli[14]分别对1.4541不锈钢横向试件和纵向试件进行了恒载升温试验，以研究不锈钢的在高温下的各向异性。
1.2 屈服强度和弹性模量
不锈钢在常温和高温下均表现出比较明显的非线性性能，通常定义0.2%塑性应变对应的应力 为名义屈服应力。与正常使用极限状态相区别的是，火灾条件下，结构构件允许一定程度的大变形，因此根据需要定义不同变形状态对应的名义屈服强度及相应的强度折减系数： －温度为 时，应变为y对应的屈服强度， ，y可取2%的塑性应变，0.5%的总应变，1%的总应变，2%的总应变。图2给出了奥氏体不锈钢1.4301、双相不锈钢1.4462、和铁素体不锈钢1.4003的强度折减系数－温度的试验结果[1]。试验证明，不同牌号的钢材，其强度折减系数离散性较大，因此，对于不同牌号的钢材，采用不同的强度折减系数，为了考虑设计的方便，L.Garnder、A.Insausti等[1]建议将强度折减系数进行分组。
