耐候钢-桥梁研究报告.pdf

上传人:耐候钢 文档编号:100190457 上传时间:2021-06-09 格式:PDF 页数:12 大小:2.65MB
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北科耐候钢-产品手册 北京创氪材料科技有限公司 COR-TENTM 需要耐候钢调研报告请 加微信:13621215405 CORCOR- -TENTEN COR-TEN钢又称耐候钢 是由美国钢铁公司最早生产并命名的新一代先进钢铁材料 产品手册目录 1耐候钢简介 耐候钢生锈液 技术原理 技术特点 施工案例 2 耐候钢锈层封固涂层 技术原理 技术特点 施工案例 仿锈漆 技术原理 技术特点 施工案例 普碳钢锈层转化剂 技术原理 技术特点 施工案例 耐候钢焊丝7 公司简介7 耐候钢锈层稳定化涂层 技术原理 技术特点 施工案例 3 4 5 6 腐蚀监测8 北科耐候 耐候钢简介 1933年美国钢铁公司生产了名为COR-TEN的耐蚀钢,后来逐渐发展为耐大 气腐蚀的耐候钢。 耐候钢中加入了Cu、P、Cr、Ni等合金元素,钢在大气环境下腐蚀后,表面 逐渐形成一层致密锈,防止继续生锈,简称“以锈防锈”。 耐候钢自开发以来,被广泛用于桥梁、铁路车厢、建筑、集装箱、塔架、护 栏等领域。 耐候钢可以免涂装使用,避免了喷漆和镀锌对环境造成的污染,因此耐候钢 是一种环境友好材料。同时,其后期不需要维护,极大降低了后期的维护成本。 耐候钢的耐蚀性 耐候钢暴露在大气环境下,最初会形成一层与普碳钢一样的锈层,但随着时 间的延长(3-5年),紧邻钢基体的锈逐渐转化致密的锈层。这种内锈层是一种富 集了Cr、Cu、Ni等合金元素的-FeOOH,与钢基体结合非常紧密,能够保护钢 基体免于腐蚀。 耐候钢锈层转变示意图 北科耐候 耐候钢的牌号和化学成分 Corten-A作为发展最早的耐候钢,被很多人作为耐候钢的统称,但其仅是 耐候钢众多牌号中的一种。钢中只有加入了Cu、P、Cr、Ni等合金元素,且比例 达到一定的数值才可以称为耐候钢。 Cu能促使作为阳极的钢基体钝化,同时在腐蚀过程中形成保护性较好的锈 层,同时在基体与锈层之间形成以Cu为主要成分的阻挡层。 P有助于非晶态锈层的形成,从而增大了锈层的电阻,使得锈层成为腐蚀介 质接触钢基体的屏障,当P形成PO43-离子时还能起到缓蚀作用。 Cr置换-FeOOH中部分的Fe,使锈层具有阳离子选择透过性,抑制Cl-的进 入,减缓了腐蚀过程. Ni能使钢的自腐蚀电位向正方向改变,增加钢基体电化学的稳定性。当Ni 含量在4mass%左右时,能显著提高耐候钢在海洋大气下的耐腐蚀性 耐候钢必须用耐候钢专用焊丝进行焊接,否则会造成焊缝处锈层颜色与基体 不一致,以及焊缝处锈蚀更加严重的情况发生。有些耐候钢中加入较多的P元素, 这使得此类耐候钢的焊接性较差,因此需要焊接的耐候钢,最好采用低P成分体系 的牌号。 目前国内耐候钢的屈服强度在355MPa420MPa之间,抗拉强度在 490MPa630MPa之间,可以满足不同钢结构的力学性能要求。 虽然耐候钢开发的初衷是免涂装使用,但有些耐候钢中合金成分含量较低, 并不适合裸露使用,需要对其进行涂漆处理。 耐候钢需要在干湿交替的大气环境下才可形成致密的锈层,另外沿海大气环 境中由于氯离子含量较高,致密的锈层也不容易形成,需要考虑加入较高的合金 成分,或者进行锈层稳定化处理。 北科耐候 耐候钢的应用案例建筑 路灯 雕塑 耐候钢在使用初期呈现土黄色,随后往红褐色转变,逐渐变为红棕色,最后 呈现黑褐色。 耐候钢随时间延长,颜色不断变化。 北海道纪念塔 1969年刚建成 1973年 4年后 1977年 8年后 1991年 22年后 2010年 44年后 2010年世博会,澳大利亚馆 芝加哥城市中心 路灯雕塑 北科耐候 耐候钢生锈液 耐候钢在使用初期,表面颜色不均匀,我公司开发的耐候钢生锈液可在1天 内使钢表面快速形成一层颜色均匀的锈层,可极大缩短施工周期,并提高耐候钢 长周期的耐蚀性。 表面未处理的耐候钢 耐候钢生锈液处理后 25m 生锈液处理后的锈层截面 生锈液处理后锈层中Cu和Cr的富集 由下图可以看出,经耐候钢生锈液处理过的耐候钢在加速腐蚀30天后的腐 蚀失重与未经处理的耐候钢几乎相同,但加速腐蚀80天后,表面处理过的耐候钢 的腐蚀量明显低于没有处理过的耐候钢,这表明耐候钢生锈液可以提高耐候钢长 期的耐蚀性。 由下表可以看出,表面处理过的耐候钢在不同区域曝晒1年后,年腐蚀量都 小于未表面处理过的耐候钢,表面生锈液可以提高耐候钢12%-14%左右的耐蚀性。 北科耐候 耐候钢生锈液工程案例 耐候钢生锈液为国内首创产品,于2012年获国家专利授权,产品应用于国 家电网特高压输电塔架、北京冬奥会办公大厦、大同美术馆、平顶堡大桥、毛家 店高速桥梁、英国安科大厦等项目。 大同美术馆效果图 平顶堡大桥 锈蚀幕墙板 毛家店高速桥梁 国家电网塔架 疏水处理幕墙板 疏水处理 北科耐候 耐候钢锈层稳定化涂层 尽管耐候钢可以免涂装使用,但在腐蚀条件恶劣的地域,使用初期会有锈液 流挂现象,且表面锈层颜色不均匀。为了解决这一问题,本公司开发了耐候钢锈 层稳定化涂层,该产品呈棕褐色,与稳定锈层颜色一致,可以避免锈液流挂现象 发生,加速致密锈层的形成。 工程案例 耐候钢锈层稳定化涂层在日本应用广泛,主要由于日本是沿海岛国,大气中 氯离子含量较高,保护性锈层较难形成。稳定化涂层在钢结构上涂覆一次,服役 初期利用稳定化涂层对耐候钢进行保护,寿命可达5-8年,涂层消失后,形成致密 的锈层对钢基体进行保护,极大延长了耐候钢的使用寿命。该产品用于青岛-连云 港高铁桥梁支座。 稳定化涂层消失后 锈层稳定化涂层原理 北京798艺术区 照明灯塔架 稳定化涂层处理后 北科耐候 耐候钢锈层封固涂层 耐候钢在使用过程中,颜色会不断发生变化,如果用手触摸,会有黄色锈迹 留在手上,这限制了耐候钢在室内的使用。为了解决这一问题,我公司开发了耐 候钢锈层封固技术,将做好的锈进行封固处理,使其颜色保持不变,并且不会再 手上残留锈迹,该技术可对不同颜色的锈进行封固。 为了模仿耐候钢锈蚀后的外观,我公司开发了仿锈漆,该产品包括底漆、中 间漆和面漆,在基体材料刷涂后,表面立刻呈现锈蚀效果,极大缩短了锈蚀外观 的制作周期。该产品在起到装饰作用的同时,还可对钢基体起到保护作用,延长 钢结构的寿命。 红褐色锈层封固效果 褐色锈层封固效果 仿锈漆 红褐色深褐色斑驳效果 北科耐候 普碳钢锈层转化剂 普通碳钢在服役过程中,外层保护的油漆或镀锌层一旦被破损,就会发生较 为严重的锈蚀,传统的维护方式需要将锈层去除,再补涂油漆。 本公司凭借在锈蚀方面多年的研究经验,开发了锈层转化剂,该转化剂为液 体,涂覆于生锈的部位后,转化剂与锈反应,将锈转化为一层致密的保护性楔合 物,防止钢材继续锈蚀,并可在其表面进行喷漆,免去了人工除锈的工序。 转锈后的效果 耐候钢焊丝 生锈钢结构 耐候钢在焊接过程中,需要用专用的耐候钢焊丝进行焊接。焊丝中加入了与 母材相匹配的合金元素,保证了焊接强度和耐蚀性。由于焊丝中的耐蚀性元素含 量高于母材,因此焊缝处的耐蚀性略高于母材。 对于耐候钢的焊缝,其耐蚀性不但与母材不同,形成的锈层颜色也与母材有 差异。我公司开发的新型耐候钢焊丝可做到焊缝处的锈层颜色与母材锈层一致。 普通耐候钢焊丝焊接创氪耐候钢焊丝焊接 北科耐候 腐蚀监测 耐候钢的设计初衷是终生免维护,但耐候钢的服役环境差别较大,因此需定 期对耐候钢钢结构进行监测,以此确定其腐蚀量能否满足安全要求,以及锈层稳 定化的程度。 北京创氪材料科技有限公司,于2012年由中国国际科技促进会发起,会同 北京科技大学科研团队相关成员成立的高新科技企业。公司以推动我国耐候钢及 其防腐蚀的研发和升级为宗旨。北科耐候团队的科研人员35%以上拥有博士以上 学历,并在此领域有10年以上的相关研究经历,目前拥有两项国家发明专利。 公司简介 院士寄语:创氪团队联合相关科研人员,为推广耐候钢在国家电网电力塔架 中的应用,历时2年实验,得到了准确客观的科学数据,验证了其专利产品的优势 与有效性。继往开来,希望他们本着科学严谨的态度,加大耐候钢相关技术的研 发,推动耐候钢在国内的应用和发展,为节能减排的科研创新事业做出贡献。 中国科学院资深院士国家最高科技奖获得者 设计咨询钢贸+加工表面做锈 地址:北京市海淀区西四环北路10号院 网址: 邮箱: 电话:180 0128 4996(技术经理-张旭) 133 0106 6644(市场经理-苏宝塍) 136 2121 5405(项目经理-宿仲刚) 北科耐候 北京创氪材料科技有限公司 地址:北京市海淀区西四环北路10号院 网址:
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