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    不銹鋼棒材機械技術性能
    欄目:行業動態 發布時間:2021-07-27
    為了通過在沿海橋梁上應用不銹鋼來提高耐久性,制作了三種不銹鋼作為原型,對不銹鋼和普通鋼筋進行拉伸和彎曲試驗,得到以下結果。不銹鋼棒不僅具有良好的耐腐蝕性能,而且其力學和技術性能滿足混凝土結構的要求,并進行了不銹鋼棒的焊接工藝試驗,焊縫金相分析,晶間腐


    為了通過在沿海橋梁上應用不銹鋼來提高耐久性,制作了三種不銹鋼作為原型,對不銹鋼和普通鋼筋進行拉伸和彎曲試驗,得到以下結果。不銹鋼棒不僅具有良好的耐腐蝕性能,而且其力學和技術性能滿足混凝土結構的要求,并進行了不銹鋼棒的焊接工藝試驗,焊縫金相分析,晶間腐蝕,沖擊,拉伸,彎曲等試驗表明,不銹鋼棒材的焊接接頭沒有明顯劣化,焊接性非常好,設計了不銹鋼肋螺絲連接絲頭和連接套,接頭拉壓疲勞性能滿足要求螺紋連接規做。

    不銹鋼棒,顧名思義就是用不銹鋼制作的棒材,可以徹底解決棒材的腐蝕問題。不銹鋼棒材憑借優異的耐腐蝕性能和力學性能,有效提高了結構的耐久性,降低了維護成本,延長了結構的使用壽命,在海外橋梁港口和建設工程中得到迅速發展和應用。 1-5]。不銹鋼棒材應用相對較少的一個重要原因是成本因素,目前不銹鋼棒材的價格遠高于普通鋼棒材,但隨著不銹鋼棒材冶煉和加工的發展和成熟。隨著軋制技術的發展,更多品牌的高強度不銹鋼棒被開發和應用,低鎳不銹鋼棒具有成本競爭力,不銹鋼與普通鋼棒的成本差異將縮小[6]。在混凝土件的主要部位采用不銹鋼鋼筋代替碳鋼鋼筋,在成本考慮下可以大大延長鋼筋混凝土結構的使用壽命,使用壽命可達100a以上[5]。目前,許多國家制定了相關標準,如英國標準BS6744:2001+A2:2009、美國材料試驗協會標準ASTMA955/A955M-10。 2004年5月發布的《混凝土結構耐久性設計與施工指南》(CCES01-2004(rev. 2005))中,“不銹鋼棒可用于特殊工程,使用壽命超過100年”。為了提高韓國沿海橋梁結構的耐久性,綜合考慮不銹鋼品種的價格和耐腐蝕性,選用022Cr22Ni5MO3N(2205)、06Cr17Ni12MO2(316L)、00Cr23Ni4N(2304)三種不銹鋼鋼筋進行原型制作。不銹鋼坯料[5,11-12]。已進行機械和技術測試,測試結果可作為制定不銹鋼棒材產品標準的參考。 1 不銹鋼棒的力學性能試用022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)和00Cr23Ni4N(2304)不銹鋼坯料試制不同規格的不銹鋼棒,其中12以上為螺紋棒,其他為光面。部分產品初始樣機性能低于國外同類產品,不銹鋼鋼筋在軋制過程中由于不銹鋼熱塑性差,表面出現裂紋。其他技術創新,試生產性能不低于國外同類產品。不銹鋼棒。試制成功的022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)、00Cr23Ni4N(2304)不銹鋼棒材選用不同尺寸,對比拉伸試驗選用HPB235和HRB335鋼棒材。表1為一般鋼筋的試驗結果統計。各種鋼筋的典型載荷-位移曲線如圖1 所示。

    如表1所示,這三種不銹鋼棒與碳鋼相比具有更高的強度、屈服比和延伸率,應用于混凝土結構時,不僅能提高耐久性,還能顯著節約鋼材,提高抗震性能。表現。但是,不銹鋼棒的彈性模量較低,因此用于大跨度混凝土結構時,會產生較大的變形和裂縫,用于混凝土受壓材料時,無法充分發揮強度。如圖1所示,一般鋼筋的荷載-位移曲線分為4個階段:彈性階段、屈服階段(非均勻塑性變形)、強化階段(均勻塑性變形)和頸縮階段(非均勻密集可塑性)。變形)不銹鋼棒的載荷-位移曲線只有三個階段:彈性階段、增強階段(均勻塑性變形)和頸縮階段(非均勻集中塑性變形)。與普通鋼棒相比,不銹鋼棒具有不均勻的屈服塑性變形階段,在載荷-位移曲線上直接出現從彈性階段到均勻塑性變形階段,說明不銹鋼材料更均勻??幢?,不同直徑的同種鋼筋的強度、伸長率、模量的平均值比較接近,標準偏差小,因此材料受直徑影響不顯著。還進行了統計分析。根據《工程結構可靠性設計統一標準》(GB50153-2008),采用2法對不銹鋼棒材強度試驗數據實測值進行擬合優度(分布)檢驗,當檢驗顯著性水平為=0.05時,概率分布模型遵循正態分布。那么強度標準值fk=f-1.64f。 (1)根據實際測試數據計算出的標準值見表2??紤]到不銹鋼棒材使用經驗不足,各項指標均根據產品出廠檢驗標準進行了適當縮減和四舍五入。

    2 不銹鋼棒的彎曲

    在同一臺試驗機上對022Cr22Ni5Mo3N(2205)、00Cr23Ni4N(2304)和HRB335鋼筋進行彎曲試驗,部分鋼筋彎曲后的性能如圖2所示。鋼棒彎曲后,彎曲表面無裂紋、裂紋和斷裂,說明鋼棒晶體結構均勻,內應力、夾雜、未熔合、微裂紋等缺陷在合理范圍內。極限表明不銹鋼棒材與普通鋼棒材相似,冷彎性能滿足不銹鋼棒材混凝土構件成型時的彎曲要求。

    3 不銹鋼棒材焊接

    以022Cr22Ni5Mo3N(2205)不銹鋼棒材為例,焊接材料為00Cr23Ni9Mo3N(2209)不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N(2205)不銹鋼棒材規格為14,直徑32mm。手工直流電弧焊采用搭接焊和對接焊。對接焊試件焊縫部分低倍金相組織如圖3(a)所示,圖中左下部分為焊縫區,右上部分為母材區。融合線作為接口。從圖中可以看出,焊縫熱影響區較窄,金屬晶粒未明顯粗化。圖3(b)為焊縫熱影響區放大金相組織,母材為典型的奧氏體+鐵素體雙相組織,圖中暗部為奧氏體,亮部為鐵素體。在奧氏體和鐵素體之間的晶界處未發現相析出。母材和焊縫區的金屬組織如圖4所示,焊縫區的金屬組織為結晶器枝晶組織,焊縫區和熱影響區的金屬組織如圖3所示。鐵素體比。但仍有接近50%的焊接接頭結構為焊接雙相結構,不影響受力和工藝性能。

    對對接焊接試樣進行拉伸試驗的結果,所有試樣均從母材斷裂,斷裂后的對接焊試樣的強度和伸長率與母材相當。對焊接試件進行V型缺口沖擊試驗,缺口位于焊縫和熱影響區與熔接線相距1mm處,沖擊破壞為塑性破壞,焊縫韌性由下式確定在熱影響區軋制的母材的金屬組織,是比雙相組織更差的鑄造組織。將不銹鋼棒材焊接試樣的接頭平整后進行彎曲試驗,彎曲直徑與不銹鋼棒相同,彎曲角度為180。裂紋表明焊接接頭具有良好的工藝性能。將不銹鋼棒材對接焊縫加工成5mm20mm80mm的晶間腐蝕試樣,采用不銹鋼硫酸鹽-硫酸銅試驗法進行晶間腐蝕試驗,表明抗晶間腐蝕能力強。經焊接試驗分析,022Cr22Ni5Mo3N(2205)不銹鋼棒材焊縫未出現明顯劣化,焊接性良好。

    4不銹鋼肋螺絲連接

    以022Cr22Ni5Mo3N(2205)不銹鋼棒材為例,不銹鋼棒材的螺紋連接采用鐓粗滾制直螺紋連接,套筒材質為同鋼不銹鋼,螺釘頭尺寸見表4 .和連接套。接頭的單向拉伸、高應力接頭的循環拉壓、接頭的大變形和循環拉壓等試驗均在母材斷裂,滿足規范的型式檢驗要求。不銹鋼棒材疲勞試驗最大應力為230MPa,應力幅值為100MPa,循環次數超過200萬次,滿足法規疲勞試驗要求。

    5. 結論

    試制的022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)、00Cr23Ni4N(2304)等三種不銹鋼棒材與普通碳素鋼棒材相比,強度高、屈強比大、延伸率大、無裂紋。彎曲、裂紋和斷裂后的表面;焊接試件的抗拉強度在母材中全部斷裂,焊接接頭彎曲后無破損無裂紋,焊接接頭抗點蝕和晶間腐蝕能力強。不銹鋼鋼筋加厚、直螺紋連接單向抗拉性能、接頭高應力循環拉壓性能、接頭大變形循環拉壓性能、疲勞性能等均能滿足螺紋連接規定的要求。因此,不銹鋼鋼筋的力學和技術性能也滿足混凝土構件成型和結構使用的要求。在混凝土結構中使用不銹鋼棒不僅可以提高耐久性,還可以大大節省鋼材,提高抗震性能,可廣泛用于腐蝕環境下的混凝土結構,如沿海橋梁工程,降低維護和檢查成本??梢?,減少運營因維護造成的流量,大大延長了混凝土結構的使用壽命,提供了巨大的經濟和社會效益。


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