建筑用不锈钢护栏质量分析

陈全旺，舒艳丽

1 前 言

护栏在建筑中应用比较广泛，在人们的日常生活中随处可见，也密不可分，主要起到防护、警示、隔离等作用。护栏主要有锌钢、不锈钢、铝合金、铁艺材质等。在人员密集的购物广场、校园等场所，考虑到美观、表面光滑不易伤手等因素，不锈钢圆管护栏得到了越来越多的应用。随机选取了一所学校教学楼上的一段不锈钢护栏，对其进行质量检验，在管壁壁厚、材质、焊口等部位存在着诸多问题，值得警惕。

2 不锈钢护栏质量分析

2.1 管壁壁厚测量

对不锈钢护栏横管1、横管2、横管3和竖管1进行测量，壁厚分别为0.87 mm、0.87 mm、0.88 mm、0.88 mm。通过查阅工程中护栏图纸，4个尺寸分别应为1.2 mm、1.0 mm、1.0 mm、1.2 mm，实际尺寸与图纸尺寸存在较大的偏差。

2.2 钢管化学成分检验

从横管1和竖管1上任意截取一段进行化学成分的检验，检验结果如表1所示。与GB/T 20878—2007标准中的牌号系列进行比对，没有对应的牌号。查阅采购合同，仅描述为“不锈钢护栏”，无法确定所使用的不锈钢牌号，对其性能也很难进行有效的判定。

表1 不锈钢管化学成分检测结果（质量分数）%

2.3 金相组织检验

在横管2的一端焊缝位置、竖管9与横管3接触的焊缝部位分别截取试样进行金相分析，编号为1#和2#试样。依据GB/T 13298—2015标准要求制备试样，试样经镶嵌、研磨和抛光后，用光学显微镜进行显微组织观察，发现两个试样中均存在着大量的非金属夹杂物，如图1所示。焊缝中存在因夹杂物引起的微裂纹，见图2。经10%草酸溶液电解后在金相显微镜下观察，母材的显微组织为奥氏体+铁素体。焊缝及熔合线附近组织如图3所示，靠近熔合线的位置是方向性很强的柱状晶，焊缝组织中存在大量铁素体。焊口附近及热影响区的组织中可以看出晶界变黑、变粗，断口处晶粒脱落。

图1 试样金相组织

材料中含有大量非金属夹杂物，依据标准GB/T 10561—2005标准对夹杂物进行评级，级别评定为B类细系＞2.5级，DS类＞3级。非金属夹杂物的存在破坏了金属基体的均匀连续性，造成局部应力集中，促进裂纹的产生，并在一定条件下加速裂纹的扩展。带状和链状分布的夹杂物的存在，能够显著降低材料的冷加工性能和力学性能，尤其是夹杂物分布于表面时，在使用过程中受到反复应力的作用，在夹杂物尖角处形成微裂纹，从而容易造成材料的早期破坏。

图2 试样焊缝中的微裂纹

图3 试样焊缝及熔合线附近金相组织

2.4 扫描电镜及能谱检验

对1#、2#试样进行扫描电镜及能谱检测。焊口附近热影响区的组织晶界粗大，沿晶界析出的富铬相脱落，在晶界上留下凹坑，见图4。对试样的夹杂物能谱检测结果进行分析，结果可知，非金属夹杂物的类别包含了氧化物、硫化物、氧化铝及单颗粒球状夹杂物。

图4 试样断口及晶界组织电镜形貌

焊口附近HAZ中，富铬相沿晶粒边界析出，由此产生了沿晶界的贫铬区，降低了热影响区组织的局部耐腐蚀性，极易被侵蚀。富铬相脱落后，在晶界上形成凹槽，最终整个晶界受到侵蚀、溶解，导致该处力学性能降低，在外力作用下极易从此处断裂。

3 结语

不锈钢护栏外观美观、表面光滑，但对随即选取的教学楼上的护栏进行分析，可以看到存在牌号不清、钢管壁厚不足、焊口及母材处材料存在缺陷等问题，尤其是不锈钢的焊接对质量影响较为明显，进而导致护栏力学性能下降，对护栏的安全性会产生较大的影响。成品护栏单纯靠肉眼无法判断是否符合要求，需要专业的检测机构进行深入的检测。护栏一旦安装很难再次进行维修或更换，因此为了确保施工时的质量，对其壁厚、材质等项目进行事前检验很有必要。