,
又称耐大气腐蚀钢
,
是通过在普通钢中添加一定量的合金元素制成
的一种低合金钢
,
主要合金成分为
Cu
、
P
、
Cr
、
Ni
等元素。耐候钢的特点是能够
抵御自然大气条件下的腐蚀。
钢铁的锈蚀是钢结构损坏的主要原因之一，
腐蚀损
耗也是相当可观的，
据报导北美每年因腐蚀损耗也是相当可观的，
据报据报导北
美每年因腐蚀损耗的钢占年产量的
20%,
在加拿大每年腐蚀损失达到
6
亿美元。
人们解决大型钢结构的防腐蚀问题的方法一般是加大腐蚀余量
,
并涂以防锈油
漆。前者会造成材料的浪费
,
后者因为需要定期进行维护性重涂
,
造成维护成本
提高
,
有时还会影响正常使用。
还有一种方法是在结构中使用金属涂覆层进行保
护
,
主要是热浸镀或喷涂锌或铝
,
利用镀层金属的阴极保护性能延长钢结构寿
命。但应用金属涂覆层也存在着成本较高、污染环境、大型构件应用困难
,
以及
不易焊接等问题。
耐候钢并非不锈钢
,
初期同普通碳钢一样也会锈蚀
,
后期则情况不同。
耐候
钢锈蚀一段时间后由于钢表面
Cu
、
P
等微量元素富集
,
形成一层致密的非晶态锈
层组织
,
并与基体结合得非常牢固。
这层稳定化锈层能够在一定程度上抵御大气
中水气及有害离子的侵入
,
防止基体金属进一步腐蚀。
耐候钢在使用时
,
可以涂装、
裸用或进行稳定化处理
,
涂装时的要求与普通碳
钢相同。
这里特别要指出的是这种材料可以不涂漆裸用
,
这是耐候钢最突出的优
点。
在无严重大气污染或非特别潮湿的地区
,
耐候钢可以不用涂装
,
直接裸露于大
气中
,
一般经过年时间后
,
锈层逐渐稳定
,
腐蚀不再发展
,
外观呈美丽的巧克力
色
。
这种钢结因没有油漆老化等问题
,
无需涂装维护
,
大大降低了维护成本
,
当
然也就避免了因涂漆影响使用等造成的损失。
1.2
耐候钢的发展历程
我国耐候钢的研制始于年
60
代初
,
当时铁道部向冶金部提出仿制
Corten
牌
号的耐候钢
,1965
年试制出
09Mn
2
Cu
薄钢板。
1967
年用武钢生产的
09MnCuPTi
等
两种牌号的耐候钢制造了两辆
P
61
型试验棚车
,
经过
18
年的运行
,
在
1985
年厂修
时检查发现
,
两种耐候钢的防腐能力均比普通碳素钢高
2
～
3
倍。铁道部已决定
从
1990
年起新造车辆全部采用耐候钢
,
这使耐候钢成为铁路车辆制造的主要材
料。
由于这种材料的使用使车辆维修周期延长
,
截换率下降
,
在一定程度上缓和了
目前铁路运力紧张、车辆不足的矛盾。如表
1.1
所示介绍了耐候钢的发展历程，
1.2.1
武钢典型耐候钢产品介绍
（
1
）
09CuPTiRE
钢
09CuPTiRE
钢是武钢
20
世纪
80
年代
,
结合我国的资源特点
,
开发的最为典
型的耐候钢
,
其屈服强度级别
295
Mpa
级
,
主要用于我国铁路货车制造。
在武汉、
广州、成都、青岛、万宁、江津等地
2
年暴晒试验结果表明
,
09CuPTiRE
钢的耐
大气腐蚀性能是
A3
钢的
1.7
～
1.9
倍
,
达到或接近
Corten
钢的水平。在黄海、
东海、
南海海域对含
09CuPTiR
钢在内的
18
种试验钢进行了挂片试验
,
结果表明
,
09CuPTiR
钢耐海水局部腐蚀和均匀腐蚀性能在
18
个试验钢中最好。
（
2
）
06CuPRE
钢
06CuPRE
是武钢成功研制
09CuPTiRE
钢之后
,
为满足汽车及其它构件需要而研制
的冷轧薄板耐候钢
,
是
CuPRE
系列化产品之一
,
其屈服强度级别为
275Mpa
级。
06CuPRE
钢具有良好的成型性能和耐腐蚀性能
,
对
06CuPRE
钢的挂片曝晒试验结
果表明
,06CuPRE
钢的耐腐蚀性能优于碳钢
,
并以工业性大气（武汉）
和湿热性
大气（海南）的耐大气腐蚀性能更好
,
武汉、海南
1
年暴晒
,
06CuPRE
钢耐腐蚀
性能为
A2
钢的
1.5
倍：武汉、成都、青岛、广州
2
年暴晒
, 06CuPRE
钢耐腐蚀
性能为
A2
钢的
1.2
～
2
倍。
电化学测试结果显示
,06CuPRE
钢的腐蚀速度比
A2
钢
小
,
其耐大气腐蚀性能是
A2
钢的
2.4
倍。
（
3
）
09CuPCrNi
09CuPCrNi
钢是武钢仿
Corten A
钢
,
开发的又一典型的耐候钢产品
,
按屈服强
度级别不同分为
295Mpa
级的
09CuPCrNi
和
345Mpa
级
09CuPCrNi-A,
尤其是
2002
年
,
成功开发
16
～
25
厚
09CuPCrNi-A,
具有极强的市场竞争力
,
主要用于
我国铁路客车制造。
对
09CuPCrNi
钢进行了静态挂片试验和动态挂片试验
,
试验
结果表明
,
工业大气（武钢）和海洋大气（广州）
5
年挂片
, 09CuPCrNi
钢耐腐
蚀性能是含
Cu
碳钢
2.7
和
1.4
倍
,
优于
CortenA
钢
, 09CuPCrNi-A
钢耐腐蚀性
能是含
Cu
碳钢的
2.7
～
1.4
倍
,
优于
CortenA
钢，铁路车辆
5
年动态挂片试验
,
09CuPCrNi
钢耐腐蚀性能是含
Cu
碳钢
2.26
和
2.6
倍
,
优于
CortenA
钢
,
09CuPCrNi-A
钢耐腐蚀性能是含
Cu
碳钢的
2.28
～
2.6
倍
,
优于
CortenA
钢
.
(4) JN345
钢
JN345
钢是武钢为降低耐候钢成本
,
结合自身矿石特点开发的一种新型耐候
钢
,
其屈服强度
345Mpa
级
,
在广州、青岛、万宁、江津等地
2
年暴晒试验结果表
明
,JN345
钢的耐大气腐蚀性能是
Q235
钢的
1.3
～
2.1
倍。
（
5
）
NFS390
钢
NFS390
钢是为实现
CuP
系耐候钢强度级别系列化而开发的产品
,
其屈服强度级
别为
390Mpa ,
具有良好的成型性、低温冲击韧性和焊接性
,
间浸和盐雾试验表
明
NFS390
钢的耐腐蚀性能明显优于
A3
钢。
（
6
）
Q45NQRI
、
WQ550NQRI
钢
Q45NQRI
（表
1.2
是攀钢
Q45NQRI
成分）
、
WQ550NQRI
钢是武钢为满足我国铁
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路高速、
重载发展需求
,
根据铁道部要求开发的高强度耐候钢
,
为了解其耐腐蚀性
能，目前正在铁路货车上进行动态挂片试验。
表
1.2
攀钢
Q45NQRI
耐候钢成分
钢厂
C
Si
Mn
P
S
Cu
Ni
Cr
攀钢
Q450NQR1
0.05
～
0.10
0.30
～
0.50
0.80
～
1.00
0
～
0.020
0
～
0.008
0.20
～
0.30
0.15
～
0.35
0.40
～
0.60
（
7
）
WJX750-NH
钢
WJX750-NH
钢是武钢为满足我国集装箱制造业对高强度钢的需求
,
而开发的屈
服强度
700Mpa
级耐候钢
,
该钢的成功研制
,
打破的国外垄断
,
具有良好的市场
竞争力。
（
8
）
WQ450GN
钢
WQ450GN
钢是武钢为满足我国铁路货车制造及其它行业对高强度高耐候钢的
需求
,
而研制的屈服强度
450Mpa
级高耐候钢
,
周浸实验结果显示
,
WQ450GN
钢的耐腐蚀性能明显优于现有耐候钢及
,SPA-H
钢
,
同时具有良好的成型性、低
温冲击韧性和焊接性能。
武钢在我国钢铁业发展十分迅速，
该厂的技术也是国内领先的，
下表是武钢
耐候钢的发展。
表
1.3
武钢耐候钢的发展。
年
钢
种
1965
09MnCuPTiRE
1981
SPA-H 09CuPTiRE
1985
06CuPRE NFS345 NFS390
仿制
CortenB
开发了
NH35q NH41
1995
JN235 JN255 JN345
1997
SPA-H
（至今已生产
200
多万吨）
1998
超细晶耐候钢
CXJ500
、
CXJ600
2002
厚度规格为
16
～
25mm
的
09CuPCrNi-A
2003
W400NQ W450NQ
2004
WQ550NQRI (
年产量
1400
余吨
)
2005
Q45NQRI
（至
2008
已生产
50
多万吨）研制
700Mpa
、
500Mpa
级和
600Mpa
级高强度集装箱钢
2008
WQ450GN
1.2.2
我国各大钢厂耐火耐候钢的发展
(1)
宝钢：由宝钢集团公司开发的耐火耐候钢，采用适宜的技术，使钢含有
特定的成分、
表面结构和微观组织，
从而使钢本身生成所需要的耐火耐候性。
其
耐候性与世界同类名牌美国的
CORTEN
钢相当，
抗大气腐蚀性能为普通钢的
2
～
8
倍，
涂装性可以提高几倍到几十倍，
涂在耐候钢上的涂层的失效年限远高于普通
钢，且可在一般气候条件下裸露使用。耐火性与日本的
FR
钢相当，可使其屈服
强度值在
600
℃的高温时不低于室温规格值的
2
／
3
，
1080
℃条件下，
可保持
2
．
5
h
不屈服。
2001
年，宝钢的
5000
余吨耐火耐候钢已成功用于上海市第一个全钢
结构高层住宅楼——
中福楼工程，这也是国内首次大批量生产和在高层建筑中
使用耐火耐候钢。
(2)
马钢：马钢根据钢的合金化原理，采用了以低碳为原则的耐火钢成分设
计。首先开展了
Mn-Mo
—
Nb
合金系钢、含
Mo
钢、低
Mo
—
Nb
—
Ti
合金系钢、
Mo
—
Nb
—
Cr
合金系钢的研究，然后开展了
Mo
—
V
—
Ti
合金系钢、
Mo
—
Cr
—
V
—
Ti
合金系钢以及
Nb
—
V
—
Ti
．
Re
微合金化钢的探索性研究，
并最终确定了耐火钢的
成分，成功开发了耐火
H
型钢。它基本克服了普通的建筑结构用钢
(
如我国的
Q235
，
Q345
级钢等
)
在高温时迅速软化的弱点，可以减薄或取消耐火涂层，是一
种“环保型”耐火钢材。它不仅具有良好的常温性能、高温性能和焊接性能，还
具有优良的抗高温蠕变性能，
其产品已成功地应用于上海中福花园民用钢结构住
宅工程。
(3)
鞍钢：鞍钢从
2000
年开始研制耐火钢，现已具备了
400
级、
490
级系列
耐火钢的生产技术。
其中工业生产的
490
级高性能耐火钢，
由鞍钢永宝型钢制品
有限公司加工焊接成耐火
H
型钢并已应用于鞍山东方钢结构有限公司的厂房建
设中。按照我国现有标准、试验方法进行的鞍钢自产建筑用耐
火钢的耐火极限试验结果表明
，鞍钢耐火钢在
600~C
高温下保温
30
～
150 min
内屈服强度均不低于常温值的
2
／
3
；在无涂覆状态下，达到国家建筑
4
级梁的
耐火极限；薄型涂覆达到
3
级梁的耐火极限；
厚型涂覆达到
1
级梁的耐火极限，并且实现耐火钢的厚型涂覆材料厚度比普通
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