我国不锈钢消费结构中，建筑幕墙、建筑装饰等的比例已达30%以上，而且仍呈快速增长趋势。然而使用过程中，不锈钢常出现因与碳钢接触而腐蚀的现象，这是怎么回事呢？

一、不锈钢与碳钢接触腐蚀现象和原因分析

1 腐蚀现象

不锈钢和碳钢长期直 接接触容易造成不锈钢表面出现铁沉积现象，使靓丽的不锈钢表面出现黄色的锈迹，典型腐蚀现象见下图。

被铁污染的不锈钢

用碳钢钢丝刷“清理”不锈钢焊缝，使表面退色并出现锈迹

碳钢捆带在不锈钢管表面留下锈迹

2 腐蚀的原因

不锈钢和碳钢直接接触产生的沉积物起始态为铁素体，通常以粒子形态粘附于不锈钢表面。 暴露于空气中的铁粒子并不稳定，在潮湿、含氧的环境下很容易发生氧化。

铁在潮湿环境下容易氧化主要是电化学上的问题，即电化学腐蚀，铁因失电子 而被氧化生成。 在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，水膜里含有少量 H+ 和 OH- ，同时溶解了氧气等气体，会在钢铁表面形成一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。 足够的时间后，在氧气和水充足的情况下，普通钢铁表面生成一种红褐色的物质，即铁锈。 铁锈主要由三氧化二铁水合物 Fe 2 O 3 ·nH 2 O 和氢氧化铁( FeO(OH), Fe(OH) 3) 组成。

同时在腐蚀介质中容易发生电偶腐蚀，铁粒子与不锈钢基体会形成微小原电池，活性铁粒子作为阳极优先发生腐蚀，导致不锈钢表面局部区域上腐蚀速率大于其余大部分表面腐蚀速率，且腐蚀会以较快速度向基体内部发展，最终不锈钢表面出现局部腐蚀坑。

3 易发生铁污染的情况

(1) 不锈钢与碳钢材料直接接触，如不锈钢使用的钢丝刷、工装夹具、装配工具以及运输过程中齿轮、绳索、链条等工具容易引起铁污染。

(2) 间接引入铁污染，如使用碳钢用过的砂轮磨削不锈钢，使用清理碳钢的砂石或含铁的砂石来喷丸处理不锈钢等。

4 铁污染的形式与影响

铁污染可能是浅表式或镶嵌式。当作用力较小时，铁粒子会转移并粘附于不锈钢表面，未侵入不锈钢基体，这种存在方式为浅表式；在较大的外界作用力下，铁粒子会嵌入不锈钢表面，与不锈钢基体直接接触造成较为严重铁污染，此时称为镶嵌式。

浅表式影响：腐蚀初期表面不会出现明显锈蚀，随着腐蚀的不断地进行，引起不锈钢耐腐蚀性能降级。

镶嵌式影响：铁粒子嵌入不锈钢表面，肉眼难以察觉，不锈钢表面的钝化膜受到破坏。若不及时检测处理，孔蚀会持续发展，很可能导致腐蚀穿孔破坏，产生危害性的事故。

实际的加工工艺中，没有严格定义区分铁污染的存在形式，但无论哪种形式的铁污染，都会影响不锈钢表面钝化膜的质量，给材料的外观、耐蚀性能以及其它性能带来不利影响。

二、不锈钢和碳钢在幕墙中的应用

1 不锈钢在幕墙中的应用

不锈钢具有耐腐蚀性和耐久性、良好的加工性能、优良的耐高温性能和低温韧性、良好的抗冲击性能、循环利用简单、符合建筑和美学的要求等优良特性，在建筑幕墙中可作为钢构件、室外墙板、屋顶材料、玻璃幕墙不锈钢支撑体系和单独的外幕墙装饰等使用。

(1) 装饰件

不锈钢装饰板主要用在建筑幕墙、吊顶等，如幕墙面板、不锈钢门框、包柱、装饰格栅、吊顶。

建筑装饰用不锈钢板以薄板为主，一般厚度为1.5~2.5mm；曲面装饰线条或室内装饰的不锈钢一般厚为2.0~3.0mm；收边条、扁钢立柱及墙面装饰等一般采用厚度为5.0~12.0mm不锈钢。

随着不锈钢成型技术提高，不锈钢曲面装饰板在幕墙工程中的应用越来越广泛。

小米移动互联网产业园项目的遮阳窗套采用2mm厚压纹不锈钢薄板，材质为奥氏体型S31608不锈钢，最大板块为735mm×3850mm。面板通过自攻钉固定在两根长向布置的铝合金附框上，两根附框通过铝合金连接件组合成一体，并通过转接件与铝合金竖框固定，形成单元组件。不锈钢与玻璃构成的立面，轻盈而冷峻，并且具有极强烈的秩序感。

小米移动互联网产业园项目

(2) 功能件

幕墙中常用的不锈钢功能件有不锈钢紧固件、不锈钢挂件、不锈钢驳接件、开启扇五金件、特殊节点等。

某工程中不锈钢节点

(3) 结构件

不锈钢可以作为支撑构件、受力构件在幕墙中使用，如幕墙中的梁、柱、拉索、压杆等。

北京地铁7号线环球影城地铁站项目的龙骨采用了316L不锈钢和铝合金，不锈钢表面为拉丝处理，竖龙骨为H型不锈钢，横龙骨为π型不锈钢，部分采用π型吊杆龙骨。

北京地铁7号线环球影城地铁站

1986年自由女神像进行了一次大修，使用316L型和双相型不锈钢更换了雕像内部的铁架。

自由女神像的骨架

华安保险总部大厦中单层平面索网玻璃幕墙采用不锈钢拉索，横向拉索和竖向拉索直径均为Ф60，索网幕墙玻璃选用12+1.52SGP+10钢化夹胶玻璃，分格多数为2500mm(宽)×1400mm(高)。

华安保险总部大厦的不锈钢拉索

2 不锈钢和碳钢在幕墙中组合应用

钢结构支撑体系与不锈钢板块的组合系统以其灵活多变、外观精美的特点，可以轻松实现建筑师设想的各种建筑效果，在超高层及大跨度结构场馆建筑中得到广泛应用。

新建杭州火车东站项目中就采用了钢结构支撑体系与不锈钢板块的组合系统，桁架斜柱外包不锈钢幕墙板，并用PVDF氟碳喷涂进行表面处理。内部钢龙骨为Q235B，由钢管432×2，470×4，4102×4分别构成塑性钢管、次龙骨钢管、主龙骨钢管。

新建杭州火车东站

幕墙主龙骨通过铰支座与主体钢桁架柱连接，使整个幕墙系统相对于主体钢结构具有一定变形功能，消除两者之间由于协调变形产生的内力效应。

不锈钢幕墙结构示意图

根据曲率的不同将不锈钢幕墙板分为单曲板和双曲板，将Ф32钢管与不锈钢板塑性钢管点焊，再通过间距为300mm的“几”字形钢构件将塑性钢管与面板固定加强。

利用钢管Ф70×4组成内层龙骨组件，与塑性钢管焊接固定，并与不锈钢面板形成单元组件。

在单元组件与巨型钢桁架斜柱之间采用纵横向钢管Ф102×4网架作为过渡连接，连接部分用螺栓铰接。按4m×4m×10m原则将面板分割成大块板单元，板块接缝位置采用无缝焊接、打磨、喷涂，最终形成无缝异型曲面整体。

幕墙巨柱平、立面图

三、目前标准中是如何规定的？

JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》中关于不同金属连接的规定如下：

4.3.7 幕墙的连接部位，应采取措施防止产生摩擦噪声。构件式幕墙的立柱与横梁连接处应避免刚性接触，可设置柔性垫片或预留1-2mm的间隙，间隙内填胶；隐框幕墙采用挂钩式连接固定玻璃组件时，挂钩接触面宜设置柔性垫片。

4.3.8 除不锈钢外，玻璃幕墙中不同金属材料接触处，应合理设置绝缘垫片或采取其他防腐蚀措施。

也就是说，在正常使用条件下，JGJ 102-2003中把不锈钢当成特例，可不考虑不锈钢与其他金属之间的双金属腐蚀。

四、使用建议

1 对标准的建议

现行的《钢结构通用规范》GB 55006-2021对不锈钢和碳素钢连接已有相应规定，建议JGJ 102修订时不要把不锈钢当成特例，应和其他金属材料一样采用绝缘垫片分隔或采取其他有效措施防止双金属腐蚀，不锈钢构件不应与碳素钢及低合金钢构件进行焊接。

2  生产场地和制造环境建议

(1) 设置专用的制造车间、工装和场地；

(2) 不锈钢与碳钢的加工工具分开使用。

3 包装运输建议

(1) 运输用的夹具、捆带、链条、钩子和其他装置应为不锈钢材料，或使用塑料、纸板保护；

(2）人工操作需轻拿轻放，运输过程中需捆扎牢固，避免晃动摩擦；

(3）不锈钢的运输尽量通过厢式货车运输。

4 设计与施工建议

( 1) 不锈钢材与普通钢材及其他金属材料接触、紧固时，应采用非金属的隔离材料(如垫圈、套筒等)；

不锈钢与普通钢板螺栓连接构造示意

(2 ) 施工时，零件和工具须有专门平台进行放置，不得与不锈钢面板接触；

(3) 采用合理的焊接顺序或焊接后喷丸（不得使用铁丸）处理，降低构件中的残余应力；

(4) 不锈钢构件不应与普通碳素钢预埋件进行焊接。经过表面防腐处理的不锈钢构件焊接后，应对焊缝处进行打磨和相应的防腐处理。

5 其他注意事项

(1) 不锈钢的清理只能用不锈钢钢丝刷和不锈钢钢棉；

(2) 若不锈钢受到碳钢污染，必须进行酸钝化处理，使不锈钢表面复原。

作者 | 陈美合

编辑 | 万成龙

审核 | 李    滇