高强钢丝布增强UHPC约束混凝土柱轴压性能

为掌握新型高强钢丝布增强超高性能混凝土(UHPC)的约束效应,研究高强钢丝布面密度和层数变化对约束混凝土柱轴压性能的影响规律.首先,利用混凝土泊松比、延性指数和韧性指数对高强钢丝布增强UHPC的约束效应进行评估;其次,考虑高强钢丝布与UHPC提供的约束力,建立复合约束层的侧向约束力模型;最后,基于Ottosen破坏准则和有效约束指标,建立约束混凝土轴压本构模型.研究结果表明:约束柱受压时呈明显的延性破坏,高强钢丝布增强UHPC约束体系可有效抑制裂缝发展,减缓加载后期试件刚度退化;与未约束柱相比,约束柱极限承载力、峰值压应变和峰值应力的最大增幅分别为147.0%、104.0%和58.0%;当高强钢丝布层数从1层增加至2层,面密度增加至3.3倍时,约束柱极限承载力、峰值压应变和峰值应力分别提高了8.4%、29.3%和15.8%,延性指数和韧性指数分别提高了50.3%和44.2%.对比经典约束混凝土轴压本构模型,本文建立的模型结果与试验结果吻合度较高.

点蚀效应下超强钢丝疲劳损伤演化及寿命预测

主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点,从而显著降低构件的疲劳寿命。为研究点蚀效应对超高强钢丝疲劳性能的影响,采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型模拟点蚀复杂形成过程,并基于盐雾试验标定演化参数,获得超高强钢丝的表面点蚀坑模型;在ABAQUS中开发基于连续损伤力学的UMAT子程序,实现腐蚀钢丝的疲劳损伤演化与寿命预测,揭示腐蚀程度、蚀坑形状参数对超高强钢丝的损伤演化规律和疲劳寿命的影响。结果表明:采用元胞自动机方法能够准确模拟钢丝点蚀过程,生成的模型可以很好地展现真实的蚀坑形态和特征;在蚀坑处最早出现损伤,前中期损伤速率较慢,后期发展迅速;随着疲劳荷载的加载,蚀坑处会发生应力重分布现象,蚀坑底部的应力逐渐降低,周边应力反而增加;在元胞自动机中以质量损失率表征钢丝腐蚀程度,当钢丝的质量损失率从0.1%增加到0.25%时,其疲劳寿命减少约36.8%;点蚀坑的深宽比越大,形状越尖锐,钢丝越容易发生疲劳破坏。研究结果可为腐蚀环境下超高强钢丝的疲劳寿命评估和提高桥梁的耐久性提供参考。

适用于超高强钢丝缆索的新型主缆锚具设计研究

随着悬索桥跨径的增大,主缆钢丝的强度等级不断提高,对锚具的合理设计也提出了更高的要求。本文对主缆锚具的现有设计方法进行了介绍。基于2200 MPa级超高强钢丝缆索,对主缆锚具的材料、结构形式与外形尺寸开展初步设计,提出了新型主缆锚具的设计方案。采用有限元方法建立锚具的精细有限元模型,对设计方案的受力性能进行了数值模拟与参数分析。结果表明新型主缆锚具受力合理,设计方案可行,锚具壁厚、摩擦系数对锚具应力水平的影响最为明显,并据此提出了锚具的建议优化设计方向。

超高强度钢丝多道次冷拉拔模拟及工艺优化

冷拉拔过程中钢丝塑性变形不均匀,拉拔后钢丝内部会产生明显的残余应力,这会极大影响钢丝的力学性能。本文利用Abaqus建立了超高强度钢丝多道次冷拉拔有限元模型,研究了模具半锥角、拉拔道次、定径带长度、摩擦系数对冷拉拔后钢丝残余应力的影响,并分析了各个工艺参数对钢丝残余应力及塑性变形均匀性的影响程度,在此基础上优化了拉拔工艺参数。

中空注浆矿用锚索用6.20 mm 2200 MPa钢丝生产

中空注浆矿用锚索用6.20 mm 2200 MPa超高强度钢丝因强度要求高,生产难度大,在生产时容易出现断丝,表面处理时采用盐酸两道次浸泡酸洗,酸洗后水冲洗采用先高压水冲洗再浸泡洗然后再高压水冲洗的方式,水冲洗后选用锌系高温快速磷化液,磷化时间3~5 min,选用8道次拉拔。采用该工艺生产的钢丝能够满足产品的要求。

国产高强级焊接材料在船舶领域的研究与应用

为了保证疫情期间的生产率及生产质量,首次将国产品牌京群药芯焊丝引入到船舶领域。以Q690ME钢为母材,京群GFR-110K3药芯焊丝为焊接材料,采用药芯焊丝气体保护焊方法对厚板母材进行了X形坡口焊接工艺试验研究,以各项力学性能,如拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、宏观试验及硬度试验结果为依据,不仅对后续现场施工提供了较强的技术支持,更证明了该种国产焊丝在690级钢材上的可焊接性与可推广性。

一种低碳低合金超高强度钢丝低周疲劳寿命的研究

采用恒应变幅（△ε）控制低周疲劳试验方法，测定了一种低碳低合金超高强度钢丝的循环应力幅（△σ）和最大应力（σ_（ｍａｘ））与循环周次（Ｎ）之间的关系，并与高碳高强度Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ钢丝对比。研究了温形变处理对钢丝低周疲劳性能的影响。结果得出，低碳低合金钢丝比高碳Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ钢丝具有高的低周疲劳抗力，温形变处理又可提高低周疲劳寿命３０％～３５％。并对这种钢丝的低周疲劳损伤进行了评价。

超高强钢丝锌铝合金镀层腐蚀的元胞自动机模拟方法

根据锌铝合金镀层的电化学腐蚀原理,结合锌铝合金镀层微观组织试验、镀层均匀性试验、中性盐雾腐蚀试验数据,建立适用于锌铝合金镀层的二维腐蚀元胞自动机模型,模拟锌铝合金镀层的腐蚀演化过程,分析镀层金属氧化反应、水化反应、水化物溶解反应和镀层不均匀性对腐蚀过程的影响规律.研究结果表明,二维腐蚀元胞自动机模型能够准确模拟锌铝合金镀层的腐蚀演化过程;在镀层腐蚀过程中,金属的氧化反应起主导作用,金属的水化反应和金属水化物的溶解反应是次要因素;同一时刻,氧化概率大小与单位面积金属腐蚀量呈非线性正比关系,溶解概率大小与单位面积金属腐蚀量呈非线性正比关系,水化概率大小与单位面积金属腐蚀量呈反比关系;镀层金属含量的不均匀分布对镀层腐蚀演化过程影响较小,镀层厚度的不均匀性会导致局部区域铁基体过早发生腐蚀,引起蚀坑的出现.

桥梁缆索用超高强度镀锌钢丝的研制

介绍国内外桥梁缆索用镀锌钢丝应用现状,提出提高镀锌钢丝强度的方法和途径,包括提高盘条强度、提高盘条拉拔压缩率及降低热镀锌强度损失等。提高盘条强度主要通过盘条索氏体化和合金化技术实现,C,Si质量分数分别控制在0.7%～1.2%,0.15%～1.5%,Mn,Cr质量分数分别控制在1%和0.5%以下。总压缩率控制:Φ7mm镀锌钢丝用盘条直径为13～14mm,Φ5mm镀锌钢丝用盘条直径为11～13mm。Si和Cr质量分数分别为1.2%和0.3%时,可有效降低热镀锌强度损失。选择Φ12.5mm高碳高硅盘条,试制出直径约5mm的超高强度桥梁缆索用镀锌钢丝,抗拉强度近2000MPa,钢丝扭转值达到20次以上。

特高强钢芯铝合金绞线标准解读

贯彻安全可靠、经济合理、技术先进、环境友好的技术原则,完成国家电网公司企业标准《特高强钢芯铝合金绞线》的制定工作。结合特高强钢芯铝合金绞线相应研究成果,从材料技术要求、绞线技术要求(包括主要参数)和试验技术要求3个方面解读主要条款的编制思路、基本原理以及注意事项。该标准额定拉断力计算方法安全可靠,符合我国目前绞线生产水平,有效地节约了社会资源,降低了工程建设成本;提出的G6A级别强度的镀锌钢线,可以有效地满足工程建设的需要,促进国内厂家生产技术水平的提高;对特高强钢芯铝合金绞线系列化规定,填补国内空白,可以有效地指导大跨越工程导线的设计选型。该标准的实施为指导特高强钢芯铝合金绞线工程应用提供重要依据。

高氮奥氏体焊丝焊接超高强钢接头组织和性能

为解决超高强钢焊接冷裂纹问题,采用强度低于母材的高氮奥氏体丝材进行GMAW工艺试验,研究在不同坡口角度下超高强钢焊接接头组织性能.结果表明,采用该焊丝获得的接头焊缝成形良好,焊缝截面未见裂纹缺陷.熔合线附近组织主要为针状和板条状马氏体,焊缝组织主要为奥氏体及被奥氏体基体所包围的铁素体树枝晶.熔合线附近马氏体区硬度平均值为530 HV;焊缝区硬度平均值为275 HV.相对于60°坡口接头,90°坡口接头熔合线附近马氏体组织硬度更高.90°坡口接头的抗拉强度平均达到850 MPa,最高达887 MPa,而60°坡口接头抗拉强度平均仅为690 MPa.

切割工艺对1.5GPa级超高强度钢扩孔性能的影响

针对QP1500和TBF1470两种1.5 GPa级超高强度钢,分别研究了激光切割和线切割两种切割工艺对其扩孔性能的影响。结果表明,QP1500对切割工艺更为敏感,采用激光切割加工边部时扩孔性能显著降低,而TBF1470对切割工艺并不敏感。通过分析切割边部显微硬度和EBSD结果发现,采用激光切割时,试样边部经历局部高温并迅速冷却至室温的过程会产生大量淬火态马氏体组织,这是导致QP1500边部硬度提高从而扩孔性能降低的主要原因。通过基于数字图像相关技术的拉伸实验,进一步研究了切割工艺对QP1500和TBF1470单向拉伸性能的影响。结果表明,采用激光切割时QP1500试样的总伸长率和断裂应变较采用线切割时分别减小了11.59%和44.44%,而TBF1470单向拉伸性能几乎不受影响。采用180℃/20 min烘烤工艺对QP1500激光切割试样进行处理后,单向拉伸性能显著提升,达到与线切割试样相持的水平。

桥梁缆索用超高强度钢丝的研究现状及发展趋势

随着桥梁建设向跨海、跨江、跨越大湾区以及跨越高山峡谷的方向发展,悬索桥和斜拉桥的跨度越来越大,对桥梁缆索用钢丝的要求也越来越高。桥梁缆索用钢丝的微观结构具有双层复合结构,由渗碳体片层和铁素体片层相互间隔组成,渗碳体片层决定其强度,铁素体片层决定其塑韧性,二者层间距的大小对其强韧性配比尤为重要。首先论述了国内外桥梁建设的发展以及桥梁缆索用超高强度钢丝的国内外生产与研究现状;然后讨论了桥梁缆索用超高强度钢丝的微观组织与宏观力学性能之间的关系,分析了其强韧化机理以及国内外热处理技术的优缺点。盘条的原始抗拉强度和冷拉拔加工过程中的形变量共同决定了冷拉拔钢丝的最终抗拉强度,在冷拉拔过程中组织形貌变化和累计的形变能是造成热镀锌过程中钢丝扭转性能降低的关键因素。桥梁缆索用超高强度钢丝存在的不足主要是缺乏与更高强度盘条相匹配的成分设计和热处理技术,及缺乏防止钢丝在热镀锌过程中扭转性能降低的先进冷拉拔加工技术。

影响超高强度超细钢丝拉拔断丝的夹杂物分析

夹杂物是导致超高强度超细钢丝拉拔断丝的主要因素。采用SEM、EDS对钢丝拉拔断口样品进行失效分析,探讨导致拉丝断裂的主要因素。结果表明:拉拔断口主要为扭转断口、斜劈状断口和夹杂物断口(笔尖状断口和塑性变形断口)。夹杂物主要有延性复合型夹杂、硬脆性MgSiO3系和Al2O3系夹杂3大类,夹杂物尺寸为5～20μm,夹杂物引起的拉拔断丝约占总断丝的88%。

AACSR/UGS-540/240导线用超高强度钢绞线的研制

概述了出口巴西大跨越输电导线用超高强度钢绞线的生产,通过生产工艺的控制、原材料的选用及设备的购置,所生产的产品完全满足工程技术条件要求。

应力转移型特强钢芯软铝型线绞线的特性及应用

应力转移型特强钢芯软铝型线绞线是一种性能优、性价比高的新型导线。通过对导线性能的分析,特别是与殷钢芯耐热铝合金绞线比较,得出了该导线的经济性更优、安全性更高。基于对该导线施工特性的分析,给出了该导线应用于新建线路和老旧线路改造的应用实例,可为输电工程设计、施工提供参考。

通条试验方法在超高强度钢丝研发试验中的应用

介绍钢丝主要性能指标30根连续试样通条试验方法在1 960 MPa超高强度钢丝研发和试生产中的应用,并讨论通条试验方法和对应判定方法的合理性。1 960 MPa、5 mm超高强度钢丝研发中,进行了30 t钢丝研制和800 t钢丝小批量生产,生产过程中对钢丝抗拉强度和扭转指标进行30根连续试样通条试验。结果表明,确定的研发钢丝抗拉强度控制在1 960~2 160 MPa、扭转指标不小于14次的标准是可行的,项目应用的钢丝主要性能通条试验方法和不同阶段合格判定方法基本合理。

基于Design-Expert超高强钢金属粉芯焊丝焊接熔敷金属合金系优化设计研究

采用Design-Expert软件对超高强钢金属粉芯焊丝焊接熔敷金属合金系进行了优化设计,为使焊接熔敷金属生成复相分割组织,确定了合金体系中主合金系为Mn-Si-Cr-Mo-Ni,微合金系为Zr-Ti-Ce。通过Design-Expert优化设计对试验数据进行统计分析并建立响应曲面,建立了合金元素与熔敷金属力学性能的回归方程。结果表明,试验优化力学性能预测值与实测值达到很好的吻合,所研制的3-17号焊丝的最优合金配比为0. 05%C,1. 94%Mn,0. 64%Si,0. 42%Cr,0. 54%Mo,2. 46%Ni,0. 077%Zr,0. 040%Ti,0. 033%Ce,0. 010%P和0. 004%S,熔敷金属的抗拉强度为915 MPa,屈服强度为800MPa,断后伸长率为17. 0%,-40℃冲击吸收能量平均值为97 J,获得了最佳强韧性匹配。

自升式钻井平台桩腿窗户板超窄间隙热丝TIG焊接工艺研究

桩腿是自升式海洋石油钻井平台的关键构件,其焊接质量将会直接影响大型海洋钢结构的安全稳定性能。桩腿窗户板的焊接属于高强钢大厚板焊接,焊接难度大、效率低,为此本文提出一种采用超窄间隙热丝TIG焊接方法实现桩腿窗户板的高效、高质量焊接制作。与传统焊接工艺SMAW相比,采用新工艺可提高窗户板焊接质量及生产效率,缩短生产周期,降低劳动强度,改善生产环境,具有广泛的应用前景。

国内外97级超高强度钢帘线用盘条实物质量对比

从化学成分、夹杂物、中心碳偏析、力学性能等指标对日本A厂、国内B厂、国内C厂97级超高强度钢帘线用盘条质量进行对比研究。结果表明:国内外盘条主要成分差别不大,但日本A厂盘条中有害微量元素P、S、O、N含量相对较低;国内C厂盘条抗拉强度均值最高,但日本A厂盘条同圈抗拉强度极差最小,断面收缩率均值最高,盘条均匀性较好;国内外盘条的金相组织、珠光体片层间距比较接近,日本A厂盘条夹杂物控制水平较高。