不锈钢管在建筑领域中的应用

1不锈钢管的种类

不锈钢管是一种最低铬含量为10.5%的耐腐蚀铁基合金材料家族，通过调整镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)及其它元素的含量来改善其性能。在自然环境中，普通碳素钢会因氧化作用而在表面生成粉末状的铁锈，如果不加制止，锈蚀便会一直持续下去，直到钢材被完全腐蚀。而不锈钢管也会被氧化，但其氧化产物不是一般的铁锈，而是抗渗性极好的氧化铬薄膜，进而可抵抗腐蚀介质的进一步侵蚀，实现不锈钢管的“不锈”性能。根据化学成分和冶金特性大致可将不锈钢管分为三类:奥氏体、铁素体和马氏体。部分国家则根据数码编号将不锈钢管进行标准化分类，其中AISI(美国钢铁协会编号)和UNS(统一编号)为常用的分类标准。

(1)奥氏体不锈钢管。含有铬和镍的奥氏体不锈钢管为AISI300系列，而含有铬、镍和锰的合金为AI-SI200系列。奥氏体不锈钢管的特点在于其良好的综合性能，包括耐蚀性好、强度高、易加工及可焊性好，并且能在较大的温度范围内表现出良好的塑性和韧性。奥氏体不锈钢管也是不锈钢管市场的主流，约占不锈钢管总产量的70%，而304牌号不锈钢管则是奥氏体中应用最为广泛的合金钢。

(2)铁素体不锈钢管。铁素体不锈钢管为只含铬元素的AISI400系列不锈钢管，这种不锈钢管经过加工便可达到一定程度上的硬化，但加工后的延展性则逊色于奥氏体不锈钢管。铁素体不锈钢管有磁性，同时也有较好的耐蚀性及延展性。430系列不锈钢管为铁素体中最为常用的牌号。

(3)马素体不锈钢管。马素体不锈钢管为只含有铬元素的AISI400系列不锈钢管，此类不锈钢管有磁性，延展性良好可以通过热处理达到硬化，即使在温暖潮湿的环境下也能抵抗锈蚀，其中某些型号的不锈钢管热处理后其抗拉强度甚至达到1379MPa。

2建筑中常用的不锈钢管

不锈钢管应用于建筑领域已有80年之久，尤其以欧美及日本应用较多，其在建筑中的应用形式主要是外幕墙、屋面、地面、雨棚大门及栏杆扶手等。目前为止，建筑中常用的不锈钢管主要有以下六种，见表1。

欧洲标准规范对304L、316L以及2205的使用及制作作了具体规定。此外，AISI已确认的301、302、303、305等，在建筑领域中也有成功应用的典范。

3不锈钢管的腐蚀

值得注意的是，不锈钢管在使用过程中也会发生不同程度的腐蚀，当两种电化学势能相差较大的金属相接触时，便有可能发生这种腐蚀。如果水汽把这两种金属连接起来，就会产生电流回路，从而形成电化学反应。这种反应会显著地增加阳极金属的腐蚀速度。任何两种不锈钢管之间的势能差都不足以引起此种腐蚀，只会有些影响，但是，碳素钢与大面积的不锈钢管接触时，碳素钢就会被迅速地腐蚀掉。因此，设计者应尽可能避免不同金属的相互接触，无法避免时，应尽量杜绝水汽在接触面附近聚集，必要时需做绝缘处理。

表2给出了常用金属材料的电解难易程度的排序，其中排位越靠下的金属，越容易成为阳极，表中相距越远的金属之间，越容易发生电化学腐蚀。当然，金属的相对数量也是影响因素，一般地，惰性金属的增加会削弱电解作用。

4不锈钢管的选择

不同的使用场所，选择的不锈钢管也不尽相同，需综合考虑使用环境、建筑造型以及后期维护的难易程度。一般来说，处于中、低等污染环境及海边16km范围内的建筑，应优先选用316不锈钢管，如1999年竣工的新加坡赛马场，该赛马场地处海滨，高温度、高湿度加剧了环境的腐蚀性，业主希望屋面既漂亮美观又经久耐用。事实证明，316不锈钢管是满足业主要求的极好选择。而2000年建成的摇滚音乐博物馆则是应用304不锈钢管的典范。该建筑位于美国西雅图市中心，复杂的建筑造型以及丰富的外墙色彩，使得屋面材料必须使用不锈钢管304或316，因为只有奥氏体不锈钢管才能通过电化学着色来获得彩色效果。虽然西雅图也是港口城市，但是电化学着色可以提高304的耐腐蚀性，同时考虑该建筑形状有利于雨水的冲刷和定期维护，综合比较后选择304不锈钢管。

一般而言，使用环境条件越恶劣，要求不锈钢管的合金含量也越高。一般环境下，使用304/304L和316/316L是较为经济的，430型在室内的使用效果非常好，而如果户外使用要求较高时，则需尽量选择耐腐蚀性更好的2205。如果设计中涉及到厚度大于6mm的焊接型材时，应优先选用低碳带“L”的牌号。特别说明的是，对于同一种牌号、同一种表面的不锈钢管，不同的供货商，其表面粗糙度也不尽相同，而表面粗糙度、纹理方向等都会影响不锈钢管的使用效果。因此，设计说明文件中应提出对表面粗糙度的具体要求。

5结语

不锈钢管经常应用于世界各地的知名建筑，这并非是一种单纯的巧合，不锈钢管的巧妙应用，使得建筑本身在相当长的时间里保持时尚。由于不锈钢管具备建筑材料所要求的诸多理想性能，且个别型号已经能满足高级建筑应用的严格要求，而不断出现的新类型，也必定使不锈钢管的使用范围越来越广泛。工程设计人员，应了解不锈钢管材料本身的特性，精心设计、合理选择，借以展现不锈钢管建筑的独特魅力。