装配式建筑钢结构具有节能、环保、资源可循环利用的特点，符合我国未来建筑发展方向。但普通钢材易受腐蚀，钢材表面防腐是目前钢结构设计中必须考虑的内容。由于防腐作业成本高，并且除锈产生粉尘，涂料有机化学物质、镀层金属对大气及土壤产生污染，是制约建筑钢结构发展的重要因素。故开发免涂装新型钢材，降低加工成本，减少环境污染，对于建筑钢结构发展具有重大意义。为此，在钢中添加Ni、Cr、Cu合金元素满足材料耐大气腐蚀性能要求，结合型钢轧制工艺特点，采用V微合金化，轧后冷却过程中V(C,N)弥散析出强化，研发了Q390级抗震耐候热轧H型钢(Q390NHD)，采用周浸对比试验研究了其耐蚀性，分析了在大气中长期暴露的腐蚀问题，论证了耐候钢作为装配式建筑钢结构材料的可行性。
Q390NHD级型钢的主要化学成分范围：m(C)≤0.12%，m(Si)≤0.50%，m(Mn)≤1.50%，0.20%≤m(Ni)≤0.65%，0.30%≤m(Cr)≤1.25%，0.20%≤m(Cu)≤0.55%，m(V)≤0.12%；力学性能：下屈服强度ReL在400 MPa以上，抗拉强度Rm在560～600 MPa之间，屈强比不大于0.80，短比例试样断后伸长率不小于25%，-20 ℃夏比冲击功不小于34 J/cm2，满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》中采用抗震性能化设计的钢结构构件材料性能要求。72 h周浸试验中，Q390NHD钢的腐蚀速率为1.665 g/(m2·h)，是普碳钢的47.0%，其耐蚀性是普通钢的2倍多，与09CuPCrNiA相当。参照ISO 11844-1∶2006标准分析，Q390NHD型钢70 a的腐蚀厚度，若按照室内腐蚀性IC3级给出的腐蚀速率上限估算，总腐蚀量不超过0.031 mm；达到IC4级时，不超过0.3 mm；即使室内最严重腐蚀情况(IC5级)，也不超过0.7 mm。
因此，只要适当增加腐蚀裕量，在我国大部分地区，将Q390NHD钢应用于普通民用办公及住宅钢结构建筑中是可以免涂装的。
1 概 述
自中华人民共和国成立初至1980年，我国钢产量缓慢增长；1980—2000年为稳步增长期；2000—2010年为高速增长期。钢材市场由供不应求、供需平衡逐步发展到供大于求。我国的钢结构产业政策也随之变化，由长期以来实行的“节约钢材”转变为“合理用钢”，到现在的“鼓励用钢”。目前，国家提倡大力发展建筑钢结构。
装配式建筑钢结构具有环保、节能、资源循环利用的特点，符合我国未来建筑发展的主要方向之一。然而，普通钢材易受腐蚀，钢材表面防腐蚀是目前钢结构设计中必须考虑的内容。钢结构在制作、安装过程中，不可避免要进行除锈、涂镀防腐层作业，其产生的粉尘、有机化学物质、镀层金属对大气及土壤造成污染，且导致建筑钢结构成本上升。而开发免涂装新型钢材可略去防腐作业，降低环境污染并且可降低结构制造成本，对于建筑钢结构发展将具有重大意义。为此，介绍了作者及其团队在这方面进行的科研工作，以及在装配式建筑钢结构工程中初步开展应用的情况，以此为从事材料耐蚀性研究及应用的科技人员提供参考。
2 研究方法
2.1 材料成分设计
本研究的建筑钢结构主材为Q390级热轧耐候H型钢且满足-20 ℃冲击性能不小于34 J/cm2(质量等级相当于D级)(简称“Q390NHD型钢”)，腹板厚度6 mm，翼缘厚度8 mm。考虑到平直度控制，热轧H型钢轧后不能喷水加速冷却，只能缓冷，并且强度要求不太高，细晶强化和组织强化(形成板条贝氏体铁素体或针状铁素体或贝氏体组织)不应作为重点考虑的内容。故采用固溶强化和析出强化是比较现实的。在ASTM相关标准中，当钢材具有较好的耐大气腐蚀性能时，要求其按该标准公式计算出的耐腐蚀性指数I应不小于6.0。本文热轧H型钢的耐蚀性以此为依据。由于是较厚截面的热轧H型钢，必须考虑焊接性和冷脆性要求，因此，没有采用09CuPNiCr-A高P含量设计，而是通过增加Cu、Cr、Ni的方法满足该项要求。GB/T 4171—2008《耐候结构钢》中没有Q390强度级别，所以成分设计Ni、Cr、Cu的加入量只能参考Q355NH和Q415NH。而钢中加入上述元素后，材料的强度将会提高，焊接裂纹敏感性指数Pcm也会提高。此外，C、Mn含量也不得不参考上述相邻强度级别的要求。Q355NH要求m(C)≤0.16%，0.50%≤m(Mn)≤1.50%，Q415NH要求m(C)≤0.12%，m(Mn)≤1.10%，后者要求范围比前者窄。所以，C、Mn含量参考Q415NH确定。考虑材料低温冲击性能要求，P、S含量应尽可能低，析出强化主要考虑V(C,N)的析出强化。综上所述，Q390热轧耐候H型钢(Q390NHD型钢)成分设计如表1所示。
2.2 材料生产流程
工艺路线：转炉吹炼→挡渣出钢→钢包白渣精炼(LF)炉精炼→大方坯连铸→铸坯下线缓冷→型材厂热连轧→轧后空冷→矫直。
2.3 材料腐蚀试验研究方法