CORTEN(考登钢） A and B 的抗氧化性能

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求助CORTEN A and CORTEN B 钢的抗氧化性能，高温和常温的抗氧化性能。

bj2008

考登钢又名Corten钢，分两大类：Corten A、Corten B，是美国Cu-P系列钢的代表钢种，属于低合金高强耐大气腐蚀结构钢。
2 {9 K( D  Q5 h3 L' z1 \/ W4 ^4 ]标准为ASTM A871/A871M-2003《耐大气腐蚀高强度低合金结构钢板标准规范》，标准里面的牌号是Grad65和Grad60。
/ i6 k$ R2 i1 M3 u& NSi：1.5～16.0%，Mn：≤0.12%，P：0.25～0.75%，S：0.2～0.5%，Cu：0.07～0.15%，Cr：≤0.03%，Ni：0.25～0.55%
工程上常被用作空气预热器的未段。
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COR-TEN钢于1958年首先使用于建筑物方面，因为它具有抗腐蚀的特性，随后用于桥梁、火车、汽车、卡车及工业设施等方面，用途日渐广泛。以桥梁方面的应用而言，美国、日本实例最多，最近在日本东京湾内施工的荒川钢桥，长840米，就是全部采用COR-TEN钢材建造而成的。
2 b, \' _  j+ Y: `$ o, d) j一、COR-TEN的种类及化学成份
COR-TEN这种耐候性钢材（weathering steel），系在普通钢内加入少许铜、铬、磷、钒等元素，并经特殊处理制成，其耐候抗腐性能，较普通钢材高出四至八倍。依种类及用途的不同，COR-TEN可分为四种：即COR-TEN A、COR-TEN B、COR-TEN C、COR-TEN B-QT。其中COR-TEN A的耐候抗腐性能优于普通钢料五至八倍，而COR-TEN B则为四倍。
2 r+ G4 C; R& t+ q/ Q二、抗腐蚀原理
6 r/ {* w) D  f: s, Z. B% KCOR-TEN中所含的特殊元素，与大气接触后，形成一层氧化物膜，这层坚固的膜使COR-TEN与外界隔绝，不再受气候影响，而达到耐候抗腐的目的。当COR-TEN或普通钢料暴露于大气中，与水分、氧气接触后，会发生下列化学反应：
3 {4 U7 R5 l% D1 Y1 eFe+0.5O2+H2O→Fe(OH)2
2Fe(OH)2+0.5O2+H2O→2Fe(OH)3
COR-TEN钢料外因为有一层坚固的膜，阻绝水分、氧气与钢料再起化学反应，至于为什么COR-TEN中因含有少量的铜、铬、磷等就能生成一层保护膜，到目前为止尚未定论，但是我们可以由下列几点而得到一些启示。
7 X# m" h: Y. l4 M（1）COR-TEN的基底层几乎没有FeOOH(Fe2O3•H2O的实验式)生成，在FeOOH层与基底层之间，形成一层坚固的氧化物膜。但普通钢料则没有此种情形，FeOOH甚至直接于基底层上生成，因此造成了裂缝，进而剥落。
（2）FeOOH层与基底层之间的氧化物膜呈放射状不定形（radiographically amorphous）。
（3）铜、铬、磷均集中在不定形层上，而硫则以硫酸根的形式均匀分布在这层氧化物膜上，但普通的钢料，硫则多集中在外层的氧化物上。
0 x7 h% b1 s( K. v! r! }COR-TEN钢料与一般钢材的腐蚀速率比较，可由两个暴露实验（exposure test）表示出来。第一个实验是在美国新泽西州凯尼地方做的，第二个实验是在日本兵库县做的（这两个实验地点都是工业区）。COR-TEN于实验三至四年后，腐蚀就停止了，而其它实验钢材则仍然继续锈蚀。
! _8 g8 g: f6 _6 Z氧化物膜的形成与气候因素有关。一般而言，气候因素包含：温度、日照时间、湿度、雨量、风速、大气中二氧化碳及盐分含量等。通常这些因素多与腐蚀率成正比，根据在日本四国足折岬做的实验，该地温度、湿度、盐度皆高，一般钢料的腐蚀率每年达0.75毫米，而COR-TEN的腐蚀率则每年只有0.25毫米。实验历时八年，但是五年后，COR-TEN的腐蚀率大为减低，而普通钢料则尚在继续腐蚀中。一般估计，在日本，形成稳固氧化物膜所需的时间，约五年至八年，在台湾则需时八年左右。
% Q# d: A; u8 C! U1 E, \$ a3 M因此，由于地区、环境及气候因素的不同，COR-TEN表面形成稳固氧化物膜的时间也有很大的差异。为了使此稳固氧化物膜及早形成，通常海岛国家使用COR-TEN时，需作耐候处理（weather-coated treat-ment），使COR-TEN更易发挥耐候抗腐的特性。
三、耐候处理
$ x9 l  o" D5 Z9 ^% b耐候处理的过程是先将COR-TEN钢料的表面清除干净，再喷上一层耐候性溶液（weather coat solution），于是COR-TEN表面的一些化学元素产生电化学反应，形成一层铜、磷、铬、镍之铁氧化物膜。然后再喷上一层prepalene，prepalene是一种有颜色的混合物，包括低分子量的压克力树脂（acrylic resin）及有机溶剂，因为prepalene具有高度吸湿及吸收红外线的能力，故可加速稳固氧化物膜的形成。经过一段时间，当prepalene层剥落后，已生成的稳固氧化物膜，即足以保护COR-TEN不再继续腐蚀。
COR-TEN经过耐候处理后，即有下列优点：
（一）因为生成稳固氧化物膜，所以没有铁锈剥落，因此可以避免污染问题。
. d" U7 Q7 W" l7 v; Q) [（二）表面相当光滑。
/ ~: }' U2 q; k" n( o/ {. S但是在作耐候处理前，我们必须考虑到下面三点。
$ p1 Q+ z4 `5 o8 X（一）下列情形不适于作耐候处理：
1.置于泥土中或水中时；
2.处于含有氨气及其它碱性气体的地区时；
2 I# c# r/ J1 W8 L2 M- f* Q2 \3.位于易受撞击的地点时。因为这些情况都影响稳固氧化膜的形成。
9 d( S" ^9 y/ c* ^2 i（二）当COR-TEN需要焊接时，焊接料必须也具有耐候抗腐蚀的性能，所以通常都是先焊接后再经过耐候处理，若喷过prepalene后再行焊接，则有气泡产生。
' d8 Q9 }0 [, i（三）使用高拉力的螺钉、螺帽、垫板时，这些用品也必须具有耐候抗腐蚀的特性。
1965年起，经耐候处理的COR-TEN钢料，用于结构物者已超过400个例子，效果都极令人满意，耐候处理最适于桥梁结构，桥梁以此法处理后，几乎不再需要任何维护费用。因此若基于长远的经济观点来看，这种处理是值得考虑及推展的。
COR-TEN与普通钢料一样，也可以油漆维护，且COR-TEN较普通钢料更易涂刷油漆。尤有进者，COR-TEN上的油漆寿命，较普通钢料至少长二倍以上。
" j. Q- ~) l+ L我国的耐大气腐蚀钢研制从20世纪60年代开始，自1965～1979年有19种含Cu及P、RE、Ti的低合金钢在风沙干燥、工业大气、潮湿都市和农村等10个不同的环境下进行长达15年的大气曝露试验，取得了宝贵的第一手数据，于1984年制定了我国耐大气腐蚀钢标准（GB/T 4171-2000、GB/T 4172-2000、GB/T 18982-2003）
2 S5 M' Y* ?% [& D( X，现行标准为：GB/T 4171-2008 耐候结构钢
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感谢楼上，是否有关于氧化速率的资料？