耐候钢发展及技术难点浅析

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1、耐候钢的发展及技术难点浅析秦树超董志强邢台钢铁有限责任公司摘要：本文介绍了耐候钢的发展历史、分类情况及合金元素在耐候钢中的作用，同时简要分析了生产含铜耐候钢的技术难点。关键词：耐候钢合金元素铜脆1前言耐候钢是指通过添加少量合金元素，使其在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金高强度钢。耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2-8倍，并且使用时间愈长，耐蚀作用愈突出。耐候钢除具有良好的耐候性外，还具有优良的力学、焊接等使用性能。耐候钢的耐大气腐蚀性能远高于普碳钢，在国外被广泛应用于集装箱、桥梁、汽车、铁路车辆和建筑等制造行业，目前国内耐候钢主要用

2、于集装箱、铁路车辆，由此可见我国的耐候钢应用领域还有很大的发展空间。2耐候钢的发展及种类耐候钢的研制起源于欧美。早在1900年，欧美的科学家就发现Cu可以改善钢在大气中的耐蚀性能。1916年美国实验和材料学会(ASTM)开始了大气腐蚀的研究。30年代美国的U.S.Steel公司首先研制成功了耐腐蚀高抗拉强度的含Cu低合金钢——Corten钢，并在60年代不涂漆直接用于建筑和桥梁。其中应用最普遍的是高P、Cu加Cr、Ni的Corten-A系列和以Cr、Mn、Cu合金化为主的Corten-B系列。这种耐候钢在欧洲、日本也得到广泛应用。我国自

3、60年代起大量研制耐候钢，并发展了一些自己的钢种，如鞍钢集团的08CuPVRE系列、武钢集团的09CuPTi系列、济南钢铁公司的09MnNb、上海第三钢铁厂的10CrMoAl和10CrCuSiV等。现在，国外已将耐候钢逐渐当作普通钢种来广泛使用，在钢种开发、使用及设计施工上也逐渐作了详细规定。总的来说，目前的耐候钢都是以Corten为基础，有的加人微合金化元素，提高强度，美国的Mayari-R钢，耐蚀性是普通钢的3-6倍，日本的加铌钢River-ten，日本的加钛钢Hi-YAW-ten等，有的是去掉Corten钢中的磷、镍、铬，改加其他

4、元素。国内外耐候钢发展的主要历程如表1所示[1]。表1国内外耐候钢的发展历史时间记述1900美国开始含铜钢——早期耐候钢的研究与开发1933美国U.S.Steel公司推出Corten-A型低合金耐候钢1955日本开发耐候钢1959美国开始使用裸耐候钢1961中国开始试制16MnCu钢1965中国试制出09CuPTi薄钢板日本建成第一座耐候钢大桥（涂漆）1967中国首次用于试验车辆日本建成第一座裸耐候钢桥（知多2号桥）1968日本制定JIS63114“焊接构造用耐候性热轧钢材”，即SMA钢材标准化1969德国开始使用裸耐候钢1972英国开

5、始使用裸耐候钢1980日本建成第三大川桥（最初用于桥梁的衍架）1983日本制定了将Smaoop作为涂装用耐候钢、Smaoow作为不涂装用耐候钢的JIS标准，并且用于建造志染川桥（Ⅱ型钢架）1984中国制定高耐候性结构钢国家标准1988中国初步试制出NH-35q桥用耐候钢1990中国建成国内第一座裸耐候钢桥1999中国试制出JT系列塔桅高耐候钢性结构钢根据耐候钢的性能特点，常规的耐大气腐蚀钢可以分为两大类：一类是着重考虑其耐大气腐蚀性能，钢中的耐腐蚀合金元素以Cu-P为基础，含有0.07%-0.15%的P，作为一般结构用钢，称为高耐候性钢

6、。这类钢主要用于车辆、塔架、建筑等结构件中，其耐候性能比焊接结构用耐候钢好，我国的GB/T4171系列、美国的ASTMA242系列和日本JIS3125中的SPA-H均属此类。另一类是既考虑其耐大气腐蚀性能，又考虑其焊接性能，主要是限制了P的含量，一般规定P的含量小于0.04%，称为焊接结构用耐候钢。这类钢主要用于桥梁、建筑等大型焊接结构中，我国的GB/T4172系列、美国的ASTMA588系列、日本的JISG3114系列属此类。我国针对耐候钢的不同用途有不同的标准，我国主要关于耐候钢的标准有GB/T4171《高耐候结构钢》，主要钢种为Q

7、××GNH(L)，其中××代表屈服强度，L代表含有Cr、Ni元素；GB/T4172《焊接结构耐候钢》，主要钢种有Q××NH，其中××代表屈服强度；GB/T18982《集装箱用耐腐蚀钢板及钢带》，主要钢种有Q××GNH(L)J、Q××NHYJ，其中L代表含有Cr、Ni元素，NHY代表耐海洋，J代表集装箱；TB/T1979《铁道车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》，主要钢种以含有的合金元素表示，如08CuPVRE、09CuPCrNi等。3合金元素在耐候钢中的作用耐候钢有良好的抗大气腐蚀能力，其中合金元素起到了决定性作用[2]，包括：1)降低锈层

8、的导电性能，自身沉淀并覆盖钢表面；2)影响锈层中物相结构和种类，阻碍锈层的生长；3)推迟锈的结晶；4)加速钢均匀溶解；5)加速Fe2+向Fe3+的转化，并能阻碍腐蚀产物的快速生长；6)合金元素及其化合物阻塞