摘要：不锈钢广泛应用于建筑工程中。其良好的耐腐蚀、耐冲击、耐划伤等性能不仅符合建筑设计的美学理念，而且符合可持续设计标准的要求。同时，维护成本低，提高了建筑设施的使用寿命。建筑用不锈钢材料大多为焊接结构件。焊缝质量的好坏直接影响到建筑材料的应用和结构的美观。因此，有必要加强对施工用不锈钢焊接技术的探索，分析其对不锈钢外观和焊缝力学性能的影响，为不锈钢更好地应用于建筑工程和生活实践提供重要的技术支持。
关键词：建筑工程 不锈钢 应用情况 焊接性能
目前，无论是国内还是国外，不锈钢焊接结构，不但在航空、化工和原子能等工业中得到广泛的应用，也在建筑装饰和公共设施当中占有较高的比重。加强不锈钢焊接性能研究，为不锈钢材料应用于建筑工程获得更多的技术指导。本文分析了建筑施工中广泛应用的316L不锈钢，用搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊的焊接性能、焊缝力学性能、抗腐蚀性能及外观平整性。
1 不锈钢材料应用于建筑工程中的情况分析
不锈钢即钢中添加了一定量的铬、镍和钼等合金元素，在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，广泛应用于建筑结构以及建筑装饰中。按照金相显微组织划分，可以把不锈钢分为奥氏体、铁素体以及双相（奥氏体-铁素体）不锈钢等。第一，奥氏体不锈钢。具有较高的强度及良好的耐腐蚀性能，可以更好地推动建筑结构成型，同时满足建筑美学设计标准，优势诸多。奥氏体不锈钢在建筑结构件、装饰件、点式幕墙等结构中具有大量的应用。例如，英国综合性建筑物
Lowry以及北京保利大厦外索网幕墙等，采取316L奥氏体不锈钢，不仅能够有效的防止于建筑上涂抹防腐蚀涂层，而且使得建筑具有良好的结构性。第二，铁素体不锈钢。由于应用铁素体不锈钢存在较多的脆性缺点以及晶界腐蚀敏感性，所以其在室内环境装饰材料中具有大量的应用。例如不锈钢厨房设施设备和楼梯护栏等。同时B445R不锈钢中具有更高含量的铬（Cr）元素，所以它的抗腐蚀性能更加理想，在室外环境中的应用量较大。第三，双相不锈钢。双相不锈钢中包括了两种元素，即奥氏体、铁素体，而且双方含量基本相同。奥氏体可降低材料脆性，铁素体能提升材料屈服强度以及削弱焊接热裂倾向，在不锈钢钢筋混凝土结构中具有重要的应用。例如，香港的昂船洲大桥中，以双相不锈钢作桥塔基础的钢筋。
不锈钢属于绿色建筑材料，但是建筑构件不断增多以及应用环境逐渐的严酷情况下，使得不锈钢连接技术要求标准也更高。具有大部分的不锈钢建筑建造期间应该展开焊接加工操作，所以采取最佳焊接技术，确保不锈钢材料应用期间形成较高的质量结果非常关键。搅拌摩擦焊接为先进固相焊接技术，焊接期间具有较低的温度，以及能够防止因裂纹及气孔等熔化焊接导致缺陷状况，可明显的提升焊缝强度以及韧性。本文选择奥氏体不锈钢作焊接对象，对于316L不锈钢板材实施钨极氩弧焊、搅拌摩擦焊接，分析焊缝性能以及外观质量情况。
2 316L不锈钢焊接过程记录实验
所实施不锈钢化学成分内容为：设置搅拌头旋转速度、焊接速度分别是每分钟为600r和每分钟47.5mm。在进行搅拌摩擦焊接之前，应该实施316L奥氏体不锈钢板材（厚度为2mm）的表面除油处理。之后以钨极氩弧焊展开自熔化双面焊接同样的不锈钢板材，在进行焊接前，采取钢丝刷对于焊接材料表面实施打磨处理以及丙酮清洗，把氧化膜、污垢有效的清除干净。设置焊接电流在80~120A，每分钟为100mm的焊接速度。同时钨极直径是2mm，喷嘴内径以及钨极长分别是12mm和4mm，气体流量为每分钟6~8L之间。
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3 实验结果的分析
3.1 焊缝外表平整性
通过进行观察316L不锈钢搅拌摩擦焊接以及氩弧焊接焊后表面形貌显示：实施搅拌摩擦焊接举措以后，具有良好的焊缝成型表面效果，而且焊缝的平整度大概相同于母材。同时在焊缝的表面部位出现圆环，分析产生的因素就是搅拌摩擦焊接期间，轴肩转动的情况让金属出现环向流动。施工后期以砂纸打磨后，得到良好平整度效果。同时实施钨极氩弧焊接的焊缝结果显示，其表面部位具有凸起的现象，而且焊缝周边出现了显著的氧化痕迹，相较于前一种方式而言，不具有理想的美观度以及整洁性。
3.2 焊缝力学性能分析
通过展开力学性能测试母材以及搅拌摩擦焊焊缝、钨极氩弧焊焊缝，结果显示：搅拌摩擦焊焊缝和钨极氩弧焊焊缝抗拉强度分别为母材的83.6%以及80.5%。另外，搅拌摩擦焊焊缝延伸率具有降低，为母材的52.1%，钨极氩弧焊焊缝延伸率同样具有降低，为母材的40.8%。相较于钨极氩弧焊而言，搅拌摩擦焊接焊缝具有更高的抗拉强度，而且其具有更大的延伸率。究其原因，钨极氩弧焊焊缝进行熔化、凝固的环节，形成铸造组织后加大了组织疏松、偏析等不良几率，降低了抗拉强度、延伸率。实施搅拌摩擦焊接期间，焊缝金属沿着搅拌针旋转出现较强塑性变形情况，然后产生动态再结晶以及其尺寸细化，进而有效地提高强抗拉强度和延伸率。
3.3 焊缝的抗腐蚀性能分析
通过观察母材、搅拌摩擦焊焊缝和钨极氩弧焊焊缝极化曲线，结果显示：搅拌摩擦焊焊缝阳极极化曲线中，最小的是钝化后的电流密度、钝化的临界电流密度，钝化态的电位范围点蚀电位和钝化电位最为广泛，而且点蚀电位显著的高于母材以及钨极氩弧焊焊缝。此种情况表明了，搅拌摩擦焊接316L不锈钢后焊缝的抗腐蚀性能同母材、钨极氩弧焊焊缝相比较更具有优越性。其原因是搅拌摩擦焊接以后，显微组织细化、致密化以及均匀化，有效的削弱了晶界以及晶粒在电化学上的不均匀性，并且形成了钝化膜，明显的增强了焊缝抗腐蚀性。
4 结语
不锈钢材料耐腐蚀性能较好，同时具有良好的加工性能，是应用前景最为广阔的建筑材料，符合建筑设计理念以及绿色环保标准。应用搅拌摩擦焊焊缝的抗电化学腐蚀性要高于母材，同时相较于母材而言，氩弧焊焊缝抗电化学腐蚀性会明显削弱。搅拌摩擦焊接后焊缝与氩弧焊接相比较，具有更好的美观度以及平整性，在建筑结构以及装饰用不锈钢材料焊接中，可以应用搅拌摩擦焊接这一技术操作。
参考文献
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论文作者:董亚光
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/1
标签：不锈钢论文; 摩擦论文; 奥氏体论文; 性能论文; 氩弧焊论文; 建筑论文; 建筑工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;