【BCW】不锈钢为何也生锈？

作为新兴材料，不锈钢在建筑幕墙中应用越来越多。按理说，既然叫不锈钢，就不应该生锈。可是，一些当初炫目美丽的不锈钢建筑，竟然出现斑斑锈迹，人们不禁要问——不锈钢为什么生锈？

生锈的不锈钢

1、不锈钢定义与牌号

根据国家标准GB/T 20878-2007的定义，不锈钢是指以不锈、耐蚀性为主要特性，且铬(Cr)含量至少为10.5%，碳含量最大不超过1.2%的钢。

推荐的建筑幕墙用不锈钢国内外牌号对照，见下表。

 

2、不锈钢具有不锈性原因

不锈钢具有不锈性是因为不锈钢中含有铬元素。铬在腐蚀介质的作用下，钢件表面生成一层坚固致密的氧化物膜，称作“钝化膜”。这层膜会使金属与外界的介质隔离，阻止金属被腐蚀。

 

3、不锈钢锈蚀原因

不锈钢的“耐腐蚀”是在一个特定范围内的概念，“不锈性”是相对的。

一旦不锈钢氧化物膜遭到了不断破坏，空气或液体中氧原子就会不断渗入，或金属中铁原子不断地析离出来，就会形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到锈蚀，于是不锈钢就生锈了。

调查显示，全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约相当于年产量的30%。我国每年约有4%的不锈钢设备因腐蚀而报废，约10%钢铁因生锈而报废。

 

4、不锈钢常见的腐蚀类型

不锈钢常见的腐蚀有均匀腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。不锈钢腐蚀破坏占比如下图所示，应力腐蚀占比高达49%。

 不锈钢腐蚀破坏占比

 

(1) 均匀腐蚀

均匀腐蚀是一种最常见的腐蚀形式。这类腐蚀导致材料均匀减薄。由于侵蚀均匀并可预测，因而这类腐蚀的危险性最小。均匀腐蚀的程度取决于钢种和介质条件。

(2) 晶间腐蚀

晶间腐蚀是一种局部的、选择性的、自晶间区发生的腐蚀，它使晶粒之间的结合力受到破坏，不易被察觉，即使晶界腐蚀已发展到相当严重的程度，其表观仍保持光亮无异的原态。是一种危害性很大的腐蚀破坏形式。

奥氏体不锈钢具有晶间腐蚀倾向是较普遍的现象。影响不锈钢晶间腐蚀的因素有很多，例如成分因素、热处理因素、加工因素以及环境因素等。

晶间腐蚀

(3) 点腐蚀

点腐蚀是一种外观隐蔽而破坏性大的局部腐蚀，虽然因点蚀而损失的金属重量很小，但若连续发展，能导致腐蚀穿孔直至整个设备失效。造成巨大的经济损失，甚至产生危害性更大的事故。

(4) 缝隙腐蚀

缝隙腐蚀是在电解液中由于不锈钢与金属或非金属间存在极狭窄的缝隙，使有关物质的迁移受到阻抑形成浓差电池而在缝隙内或其近旁产生的局部腐蚀。

(5) 应力腐蚀

应力腐蚀破裂是指材料在外加或残余应力和腐蚀介质联合作用下产生的破坏，破坏形态是裂纹、裂缝直至断裂。这是一种危害十分严重的局部腐蚀，有人对不锈钢设备发生的腐蚀破坏事故进行估计分析，虽具体数字不一样，但应力腐蚀高居榜首，占50%以上。

应力腐蚀

 

5、预防不锈钢锈蚀的措施

(1) 参考耐（点）蚀指数PRE值选用不锈钢材

(a) Cr17型铁素体不锈钢适宜于室内或室外干燥环境构件、附件、配件或装饰；高性能铁素体不锈钢可应用于室外环境；

(b) 奥氏体型不锈钢适宜于建筑幕墙装饰性高的内外构件、附件、配件；

(c) 奥氏体-铁素体型双相不锈钢适宜于建筑幕墙对强度和耐腐蚀性能要求较高的内外部构件、附件、配件。

 

(2) 选择适当表面加工类型

不锈钢材不同表面加工类型对耐腐蚀性能有较大影响，宜根据建筑幕墙对不锈钢表而装饰性的环境要求，选择适当表面加工类型。

对建筑幕墙在颗粒状腐蚀性污染物浓度较高的环境、接触海洋性盐雾而不能及时清洗维护的幕墙构件、附件、配件的表面宜采用镜面等方法。

 

(3) 保持不锈钢表面的清洁

(4) 防止Cl^‑附着

(5) 减少高应力部件的应力集中

(6) 避免产生应力的加工

(7) 防止双金属腐蚀

不锈钢构件采用紧固件与碳素钢及低合金钢构件连接时，应采用绝缘垫片分隔或采取其他有效措施防止双金属腐蚀，且不应降低连接处力学性能。不锈钢构件不应与碳素钢及低合金钢构件进行焊接。

6、不锈钢材牌号的特性与用途

轧制或锻制不锈钢材牌号特性与用途见下表。

推荐的铸造不锈钢材牌号特性与用途见下表。

作者 | 陈美合

编辑 | 万成龙

审核 | 李   滇

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