獲得今年ISSF最佳技術(shù)金獎項目的3CR12不銹鋼是什么？
3CR12不銹鋼 簡介
歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1.4003
中國GB T 3280-2007：00Cr12 太鋼T4003
3CR12是南非哥倫布廠于上世紀(jì)80年代開發(fā)的一種新型可焊接低碳鐵素體不銹鋼。產(chǎn)品的主要特點是保證耐濕環(huán)境條件下，有一定的耐磨性，較厚產(chǎn)品的焊接性能得到改善，但表面光潔度和色澤處理難度大。由于南非礦產(chǎn)豐富，該鋼種非常適用于井下濕熱環(huán)境，用于制作礦山和礦井裝置的漏斗、鏈條，沿海地區(qū)的送變電鐵塔用該產(chǎn)品制作，壽命可延長到20年以上，也可以制作橋梁的結(jié)構(gòu)件，但表面最好涂上油漆。
3CR12經(jīng)常用于代替涂層碳鋼、耐候鋼和鋁材。具有鐵素體不銹鋼的優(yōu)點，如強度，腐蝕性和耐磨性，可焊接，可成型，耐用性很好，可實現(xiàn)更低維護(hù)性。
表1 ：3CR12 化學(xué)成分
注： 為改善鋼材性能，可以加入Nb、V等微量元素，但這些合金的加入量綜合不應(yīng)超過0.015%。
3CR12最初不銹鋼應(yīng)用領(lǐng)域，是在腐蝕/摩擦環(huán)境下，僅限應(yīng)用于礦井下操作設(shè)備加工制造中。目前，在國際標(biāo)準(zhǔn)中還可以應(yīng)用于以下領(lǐng)域：
1、煤炭及有色金屬開采和加工設(shè)備。
2、制糖加工設(shè)備。
3、散裝運煤和鐵礦石運輸設(shè)備。
4、公共汽車、客運車輛、長途客車的車架、底盤、底座、框架。
5、鐵軌圍欄和護(hù)欄等
3CR12應(yīng)用——制糖工業(yè)
材料的腐蝕和磨損嚴(yán)重以及成本問題一直困擾著制糖工業(yè)。1980至1981年，南非把3CR12用在制糖工業(yè)，并在很多國家的以甘蔗和甜菜為原料的制糖工業(yè)中很多設(shè)備上得到推廣應(yīng)用。3CR12優(yōu)良的耐腐蝕磨損性能和低成本使其在制糖工廠的甘蔗運輸車、散流器、蔗渣收集器和鍋爐等得到應(yīng)用。制糖工業(yè)在收割季進(jìn)行季節(jié)性檢修維護(hù)，生產(chǎn)階段的停產(chǎn)檢修維護(hù)會造成成本增加。
南非一家年產(chǎn)200萬噸蔗糖的制糖廠，大量使用3CR12制造的設(shè)備，經(jīng)對比，3CR12比碳鋼性能要好。例如，用碳鋼制造的甘蔗運輸車最多使用10年就需要更換，而1985年投入使用的3CR12甘蔗運輸車到2003年仍正常使用。采用6mm厚度的3CR12制造的滑槽內(nèi)襯服役15年后仍狀態(tài)良好。糖漿混合裝置，下層儲罐1988年更換成3CR12，上層儲罐1989年換成3CR12，在2003年進(jìn)行的厚度測量中發(fā)現(xiàn)，無明顯厚度損失。與采用碳鋼相比，采用3CR12可以降低材料厚度，并且需要很少的處理和涂層就可以獲得更長的使用壽命，因此3CR12是制糖工業(yè)的高性價比材料。
圖1 1985年投入使用的3CR12甘蔗運輸車經(jīng)18年使用后厚度減薄不到1mm，并仍保持光亮，而碳鋼最多只能用10年
圖2 碳鋼和3CR12制造的加熱器蓋的表面狀況對比
（a）3CR12 (b) 碳鋼
圖3 碳鋼和3CR12制造的散流器檢修井蓋
圖4 3CR12的框架和碳鋼制造的網(wǎng)篩
（a）3CR12 （b）碳鋼
圖5 離心機上3CR12和碳鋼制造的金屬格柵
圖6 3CR12制作的離心機內(nèi)壁
圖 7 散流器屋頂內(nèi)壁
3CR12不銹鋼圍欄
1990年7月在海角格拉鮑的阿姆斯科地區(qū)安裝圍欄，該地區(qū)距海岸線16千米，該區(qū)域?qū)儆诔睗竦纳絽^(qū)。圍欄采用冷軋2B表面的3CR12制造，總長度約35千米。圍欄的設(shè)計壽命為25年，2003年3月19日檢查時發(fā)現(xiàn)圍欄雖有著色但狀態(tài)良好。圍欄完全不需要維護(hù)并且與周圍環(huán)境融為一體。最初輿論曾認(rèn)為選擇光亮的圍欄與周圍的環(huán)境不相符。在檢查前不久一場草原火災(zāi)襲擊了該地區(qū)但對3CR12圍欄并無影響。如果當(dāng)初圍欄選擇傳統(tǒng)的鍍鋅碳鋼線材網(wǎng)制造，那么火焰會破壞鍍鋅層從而使碳鋼直接暴露在空氣中。
圖1 山區(qū)3CR12圍欄
3CR12混凝土鋼筋
鋼筋混凝土廣泛應(yīng)用于建筑物和工業(yè)車間、隧道和其他各類的公路設(shè)施。在所有鐵路和公路的橋梁中直觀可見的是高速公路交互式立交橋和立交橋。
鋼筋混凝土依靠混凝土的保護(hù)來防止鋼筋的腐蝕，隨著時間的推移，空氣中的二氧化碳擴(kuò)散到混凝土中，在有水蒸氣存在的條件下會中和混凝土的堿性，從而降低了混凝土對鋼筋的保護(hù)。碳酸化過程通常很慢，最終當(dāng)混凝土的pH值達(dá)到7時，鐵鹽變得可溶，鋼筋就開始腐蝕。海洋或工業(yè)環(huán)境中的氯離子會加速混凝土的降解，氯離子非常小，可以穿透多數(shù)混凝土，一旦他們與鋼筋接觸，腐蝕就開始發(fā)生。腐蝕產(chǎn)物會造成混凝土的剝離和斷裂。
沿海海港和橋梁的鋼筋混凝土的預(yù)期壽命是100年，因此腐蝕問題變成突出的問題。應(yīng)對腐蝕問題，鋼筋可采用涂層碳鋼和昂貴的不銹鋼如304，316等。
常用的涂層碳鋼鋼筋是熱鍍鋅鋼筋。然而在中等或高的氯離子濃度下，熱鍍鋅鋼筋并不能發(fā)揮作用。實驗室研究表明環(huán)氧樹脂涂層能有效地保護(hù)碳鋼鋼筋，但前提條件是涂層完整。經(jīng)過五年的各種對比試驗表明，不銹鋼和3CR12在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中，具有良好的耐蝕性。在海洋或苛刻的工業(yè)環(huán)境中，長期免維護(hù)，預(yù)期使用壽命超過50年的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最好選用耐蝕鋼筋。使用3CR12或其他不銹鋼鋼筋建造的建筑結(jié)構(gòu)，具有較長的壽命期并且可最大限度的降低因腐蝕問題造成的損失。在海洋或工業(yè)環(huán)境中，3CR12鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與碳鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，整個壽命周期成本方面更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
涂漆3CR12的應(yīng)用
3CR12容易變色并形成一層黑色的腐蝕層，對3CR12進(jìn)行涂漆處理是出于美學(xué)或提高耐蝕性的考慮。3CR12涂漆后的耐蝕性與表面漆被破壞后的耐蝕性一樣好。
圖2 油漆涂層3CR12郵箱
圖3 Richards Bay服役超過20年的配電箱
圖4 開普敦威爾地產(chǎn)的涂漆柵欄
3CR12在水工業(yè)中的應(yīng)用
1979年，3CR12 被引入并被廣泛應(yīng)用到水環(huán)境中。3CR12可經(jīng)受住一般的腐蝕，耐蝕性取決于材料表面形成的的鈍化膜。
3CR12已經(jīng)成功的應(yīng)用于如管道、水罐、冷卻塔X型網(wǎng)格、沉降池、牲畜飲水槽等。
80年代早期，3CR12就被成功應(yīng)用于城市污水的凈化系統(tǒng)。由于其良好的耐濕磨和腐蝕性，證明其是碳鋼良好的替代品。通常用于制造的充氣機的涂層碳鋼在89/90年成功被3CR12所取代。污水處理典型的應(yīng)用有圍堰擋板、浮渣板、泄水閘、浮渣槽、格欄、樓梯臺面。
米德爾斯堡市污水處理廠浮選式濃縮池咋1989年投入使用，濃縮池的直徑為8米，高度為3.6米，由6mm和10mm厚經(jīng)酸洗鈍化的3CR12板材建成。2003年外觀仍保持如新。
圖 5 1989年在米德爾斯堡市建的浮選式濃縮池
在碰碰車游樂場的應(yīng)用
80年代早期迪拜海濱娛樂場的碰碰車運營者需要面臨非常嚴(yán)重的維護(hù)問題。
使用碳鋼制造的碰碰車地面持續(xù)發(fā)生腐蝕，腐蝕通常發(fā)生在夜間或旅游淡季。表面的氧化層會被碰碰車粉化并脫落，繼而污染了電動碰碰車從而增加了維護(hù)和維修費用。
采用規(guī)格為6*1000*2000mm的3CR12鋼板取代碳鋼作為碰碰車游樂場地面的材料，鋼板用螺栓固定在地面上，經(jīng)過20多年的使用，2003年7月檢查時，地面仍保持光亮平滑，并且碰碰車維護(hù)費用降低了近80%。
圖6 3CR12建造的碰碰車娛樂場地面
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