建筑用不銹鋼護(hù)欄質(zhì)量分析

陳全旺，舒艷麗

1 前 言

護(hù)欄在建筑中應(yīng)用比較廣泛，在人們的日常生活中隨處可見，也密不可分，主要起到防護(hù)、警示、隔離等作用。護(hù)欄主要有鋅鋼、不銹鋼、鋁合金、鐵藝材質(zhì)等。在人員密集的購(gòu)物廣場(chǎng)、校園等場(chǎng)所，考慮到美觀、表面光滑不易傷手等因素，不銹鋼圓管護(hù)欄得到了越來越多的應(yīng)用。隨機(jī)選取了一所學(xué)校教學(xué)樓上的一段不銹鋼護(hù)欄，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，在管壁壁厚、材質(zhì)、焊口等部位存在著諸多問題，值得警惕。

2 不銹鋼護(hù)欄質(zhì)量分析

2.1 管壁壁厚測(cè)量

對(duì)不銹鋼護(hù)欄橫管1、橫管2、橫管3和豎管1進(jìn)行測(cè)量，壁厚分別為0.87 mm、0.87 mm、0.88 mm、0.88 mm。通過查閱工程中護(hù)欄圖紙，4個(gè)尺寸分別應(yīng)為1.2 mm、1.0 mm、1.0 mm、1.2 mm，實(shí)際尺寸與圖紙尺寸存在較大的偏差。

2.2 鋼管化學(xué)成分檢驗(yàn)

從橫管1和豎管1上任意截取一段進(jìn)行化學(xué)成分的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。與GB/T 20878—2007標(biāo)準(zhǔn)中的牌號(hào)系列進(jìn)行比對(duì)，沒有對(duì)應(yīng)的牌號(hào)。查閱采購(gòu)合同，僅描述為“不銹鋼護(hù)欄”，無法確定所使用的不銹鋼牌號(hào)，對(duì)其性能也很難進(jìn)行有效的判定。

表1 不銹鋼管化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

2.3 金相組織檢驗(yàn)

在橫管2的一端焊縫位置、豎管9與橫管3接觸的焊縫部位分別截取試樣進(jìn)行金相分析，編號(hào)為1#和2#試樣。依據(jù)GB/T 13298—2015標(biāo)準(zhǔn)要求制備試樣，試樣經(jīng)鑲嵌、研磨和拋光后，用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行顯微組織觀察，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)試樣中均存在著大量的非金屬夾雜物，如圖1所示。焊縫中存在因夾雜物引起的微裂紋，見圖2。經(jīng)10%草酸溶液電解后在金相顯微鏡下觀察，母材的顯微組織為奧氏體+鐵素體。焊縫及熔合線附近組織如圖3所示，靠近熔合線的位置是方向性很強(qiáng)的柱狀晶，焊縫組織中存在大量鐵素體。焊口附近及熱影響區(qū)的組織中可以看出晶界變黑、變粗，斷口處晶粒脫落。

圖1 試樣金相組織

材料中含有大量非金屬夾雜物，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10561—2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)夾雜物進(jìn)行評(píng)級(jí)，級(jí)別評(píng)定為B類細(xì)系＞2.5級(jí)，DS類＞3級(jí)。非金屬夾雜物的存在破壞了金屬基體的均勻連續(xù)性，造成局部應(yīng)力集中，促進(jìn)裂紋的產(chǎn)生，并在一定條件下加速裂紋的擴(kuò)展。帶狀和鏈狀分布的夾雜物的存在，能夠顯著降低材料的冷加工性能和力學(xué)性能，尤其是夾雜物分布于表面時(shí)，在使用過程中受到反復(fù)應(yīng)力的作用，在夾雜物尖角處形成微裂紋，從而容易造成材料的早期破壞。

圖2 試樣焊縫中的微裂紋

圖3 試樣焊縫及熔合線附近金相組織

2.4 掃描電鏡及能譜檢驗(yàn)

對(duì)1#、2#試樣進(jìn)行掃描電鏡及能譜檢測(cè)。焊口附近熱影響區(qū)的組織晶界粗大，沿晶界析出的富鉻相脫落，在晶界上留下凹坑，見圖4。對(duì)試樣的夾雜物能譜檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果可知，非金屬夾雜物的類別包含了氧化物、硫化物、氧化鋁及單顆粒球狀?yuàn)A雜物。

圖4 試樣斷口及晶界組織電鏡形貌

焊口附近HAZ中，富鉻相沿晶粒邊界析出，由此產(chǎn)生了沿晶界的貧鉻區(qū)，降低了熱影響區(qū)組織的局部耐腐蝕性，極易被侵蝕。富鉻相脫落后，在晶界上形成凹槽，最終整個(gè)晶界受到侵蝕、溶解，導(dǎo)致該處力學(xué)性能降低，在外力作用下極易從此處斷裂。

3 結(jié)語

不銹鋼護(hù)欄外觀美觀、表面光滑，但對(duì)隨即選取的教學(xué)樓上的護(hù)欄進(jìn)行分析，可以看到存在牌號(hào)不清、鋼管壁厚不足、焊口及母材處材料存在缺陷等問題，尤其是不銹鋼的焊接對(duì)質(zhì)量影響較為明顯，進(jìn)而導(dǎo)致護(hù)欄力學(xué)性能下降，對(duì)護(hù)欄的安全性會(huì)產(chǎn)生較大的影響。成品護(hù)欄單純靠肉眼無法判斷是否符合要求，需要專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行深入的檢測(cè)。護(hù)欄一旦安裝很難再次進(jìn)行維修或更換，因此為了確保施工時(shí)的質(zhì)量，對(duì)其壁厚、材質(zhì)等項(xiàng)目進(jìn)行事前檢驗(yàn)很有必要。