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    高耐候抗耐腐蝕板Corten-A(考登鋼)
    作者:lijie   發布時間:2015/2/10 13:46:04   點擊:

    1、Corten-A高耐候耐腐蝕板(corrosion-tensile steel)即:耐候抗腐蝕、高拉力之鋼料(atmospheric-corrosion-resistant,high-strength steel)的簡稱。
        在所有的金屬材料中,鋼鐵是我們最熟悉的,因為鋼料具有高拉力,同時易于彎曲、割切、鉆孔及焊接,所以廣泛的使用在各種建筑物上及工業設施方面。但是鋼料最捆擾人們的一個問題就是「腐蝕及生銹」,因此,如何防止腐銹就成了專家們研究的一大課題。防止腐銹的方法有很多,一般而言,可以分為三種,第一種方法系在鋼料表面涂抹一層物質,以隔絕鋼料與環境間的接觸,防止腐銹。第二種為電位防腐銹。第三種著重改變鋼料的材質,以達到抗拒腐蝕的效果。本文介紹的COR-TEN鋼材,就是第三種防銹法的一個例子。
        Corten-A鋼材于一九五八年首先使用于建筑物方面,因為它具有抗腐蝕的特性,隨后用于橋梁、火車、汽車、卡車及工業設施等方面,用途日漸廣泛。以橋梁方面的應用而言,美國、日本實例,最近在日本東京灣內施工的荒川鋼橋,長840公尺,就是全部采用Corten-A鋼材建造而成的。
    2、 Corten-A的種類及化學成分
        Corten-A這種耐候性鋼材(weathering steel),系在普通鋼內加入少許銅、鉻、磷、等元素,并經特殊處理制成,其耐候耐腐蝕性能,較普通鋼料高出三至八倍。依種類及用途的不同,Corten-A可分為四種:COR-TEN A、COR-TEN B、COR-TEN C、COR-TEN B-QT。其中COR-TEN A的耐候抗腐蝕性能優于普通鋼料的五至八倍,而COR-TEN B則為四倍。
    3、抗腐蝕原理
        優異的耐大氣腐蝕性是由于鋼的表面形成了致密的鐵銹層,將鋼的基體與空氣隔絕而有效的制止了鐵銹的繼續生長。COR-TEN中所含的特殊元素,與大氣接觸后,形成一層氧化物膜,這層堅固的膜使COR-TEN于外界隔絕,不再受氣候影響,而達到耐候抗腐的目的。當Corten-A或普通鋼料暴露于大氣中,與水分、氧氣接觸后,會發生下列化學反映:
    Fe+0.502+H2O→Fe(OH)2
    2Fe(OH)2+0.502+H2O→2Fe(OH)3
        Corten-A鋼料外因為有一層堅固的膜,阻絕水分、氧氣與鋼料再起化學反映,至于為什么Corten-A中含有少量的銅、鉻、磷等就能生成一層保護膜,到目前為止尚未定論,但是我們可以由下列幾點而得到一些啟示
     (1)Corten-A的基底層幾乎沒有FeOOH(Fe2O3.H2O的實驗式)生成,在FeOOH層與幾基底層之間,形成一層堅固的氧化物膜。但普通鋼料則沒有這種情形,FeOOH甚至直接于基底層上生成,因此造成了裂縫,進而剝落。
     (2)FeOOH層與基底層之間的氧化物膜呈放射狀不定形(radiographically amorphous)。(3)銅、鉻、磷均集中在不定形層上,而硫則以硫酸根的形式均勻分布在這層氧化物膜上。Corten-A鋼料與一般鋼料的腐蝕率比較,可由兩個暴露實驗(exposure test)表示出來。第一個實驗是在美國新澤西州凱尼地方做的,第二個實驗是在日本兵庫縣做的(這兩個實驗地點都是工業區)。Corten-A(考登鋼)于實驗三至四年后,腐蝕就停止了,而其他實驗鋼料則仍然繼續銹蝕。氧化物膜的形成于氣候因素有關。一般而言,氣候因素包含:溫度、日照時間、濕度、雨量、風速、大氣中二氧化碳及鹽分含量等。通常這些因素多與腐蝕率成正比,根據在日本四國足摺岬做的實驗,該地溫度、濕度、鹽度皆高,一般鋼料的腐蝕率每年達0.75毫米,而Corten-A的腐蝕率則每年只有0.25毫米。實驗歷時八年,但是五年后,Corten-A的腐蝕率大為減低,而普通鋼料則尚在繼續腐蝕中。一般估計。在日本,形成穩固氧化物膜需的時間,約五年至八年,在臺灣則需時八年左右。
        因此。由于地區、環境及氣候因素的不同,Corten-A表面形成穩固氧化物膜的時間也有很大的差異。為了使此穩固氧化物膜及早形成,通常海島國家使用COR-TEN時,需作耐候處理(weather-coated treat-ment),使COR-TEN更易發揮耐候抗腐的特性。
    4、耐候處理
       耐候處理的過程是先將Corten-A鋼料的表面清除干凈,再噴上一層耐候性溶液(weather coat solution),于是Corten-A表面的一些化學元素產生電化學反映,形成一層銅、磷、鉻、鎳之鐵氧化物膜。然后再噴上一層prepalene,prepalene是一種有顏色的混合物,包括低分子量的壓克力樹脂(acrylic resin)及有機溶液。因為prepalene具有高度吸濕及吸收紅外線的能力,故可加速穩固氧化物膜的形成。經過一段時間,即足以保護COR-TEN不再繼續腐蝕。Corten-A經過耐候處理后,即有下列優點:
     (一)因為生成穩固氧化物膜,所以沒有鐵銹剝落,因此可以避免污染問題。
     (二)表面相當光滑。
     但是在做耐候處理前,我們必須考慮到下面三點。
     (一)下列情形不適于作耐候處理:1.置于泥土中或水中時;2.處于含有氨氣及其他堿性氣體的地區時;3.位于易受撞擊的地點時。因為這些情況都影響穩固氧化膜的形成。 
     (二)當Corten-A需要焊接時,焊接材料必須也具有耐候抗腐蝕的性能,所以通常都是先焊接后再經過耐候處理,若噴過preplene后再行焊接,則有氣泡產生。
     (三)使用高拉力的螺釘、螺帽、墊板時,這些用品也必須具有耐候抗腐蝕的特性。
        一九六五年起,經耐候處理的Corten-A鋼料,用于結構物者已超過400個例子,效果都極令人滿意,耐候處理最適于橋梁結構,橋梁以此法處理后,幾乎不再需要任何維護費用。因此若基于長遠的經濟觀點來看,這種處理是值得考慮及推廣的。
        Corten-A與普通鋼料一樣,也可以油漆維護,且Corten-A較普通鋼料更易涂刷油漆。尤有進者,Corten-A上的油漆壽命,較普通鋼料至少長二倍以上。
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