设计年限与奥氏体不锈钢紧固件浅谈(一)
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作者: 本刊编辑部
钢结构围护体系中,虽然紧固件只是一个体积较小的组件,但是它在使围护系统充分发挥作用,达到设计的使用年限和安全性中却起着至关重要的作用。
紧固件无论体积大小,其分类都属于结构件。紧固件的技术要求以及技术规格如果不在项目的设计阶段就确定下来,那么在项目的进展期间就很容易被忽视或被不合用途产品代替、从而损害建筑的围护结构完整性和安全性。
本文将分别简要介绍欧洲相关设计规范中有关紧固件的腐蚀危害及腐蚀种类,不锈钢种类:建筑物设计使用年限和紧固件材质选择等内容。
紧固件的腐蚀
屋面和墙面的紧固件腐蚀会导致一系列严重的后果,甚至会破坏建筑物的整个围护结构。
紧固件腐蚀的后果
螺钉钉头和垫圈的腐蚀:屋面和墙面出现锈迹;抗风荷载强度减弱;渗漏风险增加;维修费用增加;影响美观。
螺杆的腐蚀:降低螺钉的抗拉强度;削弱抗剪切强度;削弱螺钉由檩条中的抗拔出力;锈迹污染墙表面:安全隐患;产生污垢。
隐藏部分的腐蚀虽然暴露在外面的钉头和暴露在室内的螺杆腐蚀都比较容易被发现,但是隐藏在钢结构围护系统中无法看见的紧固件腐蚀通常会带来更大的风险。这些只有在紧固件完全失效后才能被发现的腐蚀往往会破坏围护结构系统甚至使屋面或墙面系统部分或全部失效和崩溃。
腐蚀的种类腐蚀有很多不同的类型。针对碳钢(带防腐涂层)紧固件来说,主要有如下几类:一般腐蚀(氧化);一般说来,含铬量低于13%的铁合金材料很容易在水中或者潮湿的空气中被氧化腐蚀,导致表面材料的不断流失;上述腐蚀是因为水汽引起金属表面的电解反应而产生的,与此同时,环境污染和空气湿度增大会加速腐蚀的进程。
电化腐蚀(氢化):2种单体体积相近的金属与电介质(水份)结合时会产生微电流,这种因为金属内部的电子转移而产生的腐蚀就是氢化腐蚀。为了防止氢化腐蚀,人们通常在碳钢表面镀锌或者涂布有机保护涂层。然而,一旦涂层被破坏,碳钢的防腐蚀能力也就消失了。碳钢紧固件的涂层在安装过程中无可避免地被破坏。
生化腐蚀:金属在不同浓度的酸性和碱性溶液中会溶解一我们称之为化学腐蚀,原因在于金属很容易与氧结合形成氧化物。活泼性越高的金属,这个趋势越强。腐蚀紧固件的酸性物大多来源于大气层,例如硫酸,就是由废旧燃料燃烧产生的二氧化硫形成,在城市和工业区经常可见;以及其它如二氧化氮,氯化物,氯氢化合物者蚁酸,乙酸等也经常出现在相应的工业区附近,特别是氯化物和氯化钠,是沿海地区最常见的空气污染。
原电池腐蚀 在湿热的保温材料中氧浓度会较低。而在金属板层重合的地方,湿度聚集,染物聚合在一起;凡是这种氧浓度低的地方容易构成原电池的阳极,从而诱发腐蚀。此外,在有其它污染物的地方,PH值较低,会加速腐蚀。
带涂层的碳钢紧固件的防腐蚀局限性:碳钢在潮湿和污染的环境中很容易被腐蚀:碳钢表面的涂层即使具有很强的抗腐蚀能力,也只能够稍微延长紧固件的寿命,但是这些涂层只能延缓腐蚀的进程而不能完全杜绝腐蚀。
涂层的抗腐蚀能力只宜在真实条件下,也就是说紧固件安装到建筑物上后才具有被考察意义。紧固件没有被安装之前的涂层状况和被安装后的涂层状况之间的差别可能极为巨大。
表面防腐涂层的耐磨损强度一般非常低。安装过程中,紧固件的螺杆一般以高速自钻或自攻的方式穿过金属板层和檩条时,在巨大摩擦力作用下,任何涂层都不可避免地受到破坏。
上述金属围护结构系统包括夹芯板(含工厂复合和现场复合);内衬板系统;直立缝屋面系统;单层卷材屋面系统,翻新屋面系统。(待续)
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