建筑用不銹鋼護欄質量分析

陳全旺，舒艷麗

1 前 言

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

2 不銹鋼護欄質量分析

2.1 管壁壁厚測量

對不銹鋼護欄橫管1、橫管2、橫管3和豎管1進行測量，壁厚分別為0.87 mm、0.87 mm、0.88 mm、0.88 mm。通過查閱工程中護欄圖紙，4個尺寸分別應為1.2 mm、1.0 mm、1.0 mm、1.2 mm，實際尺寸與圖紙尺寸存在較大的偏差。

2.2 鋼管化學成分檢驗

從橫管1和豎管1上任意截取一段進行化學成分的檢驗，檢驗結果如表1所示。與GB/T 20878—2007標準中的牌號系列進行比對，沒有對應的牌號。查閱采購合同，僅描述為“不銹鋼護欄”，無法確定所使用的不銹鋼牌號，對其性能也很難進行有效的判定。

表1 不銹鋼管化學成分檢測結果（質量分數）%

2.3 金相組織檢驗

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行金相分析，編號為1#和2#試樣。依據GB/T 13298—2015標準要求制備試樣，試樣經鑲嵌、研磨和拋光后，用光學顯微鏡進行顯微組織觀察，發現兩個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，依據標準GB/T 10561—2005標準對夾雜物進行評級，級別評定為B類細系＞2.5級，DS類＞3級。非金屬夾雜物的存在破壞了金屬基體的均勻連續性，造成局部應力集中，促進裂紋的產生，并在一定條件下加速裂紋的擴展。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性能，尤其是夾雜物分布于表面時，在使用過程中受到反復應力的作用，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

對1#、2#試樣進行掃描電鏡及能譜檢測。焊口附近熱影響區的組織晶界粗大，沿晶界析出的富鉻相脫落，在晶界上留下凹坑，見圖4。對試樣的夾雜物能譜檢測結果進行分析，結果可知，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夾雜物。

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，由此產生了沿晶界的貧鉻區，降低了熱影響區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，最終整個晶界受到侵蝕、溶解，導致該處力學性能降低，在外力作用下極易從此處斷裂。

3 結語

不銹鋼護欄外觀美觀、表面光滑，但對隨即選取的教學樓上的護欄進行分析，可以看到存在牌號不清、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質量影響較為明顯，進而導致護欄力學性能下降，對護欄的安全性會產生較大的影響。成品護欄單純靠肉眼無法判斷是否符合要求，需要專業的檢測機構進行深入的檢測。護欄一旦安裝很難再次進行維修或更換，因此為了確保施工時的質量，對其壁厚、材質等項目進行事前檢驗很有必要。