火焰矫正对耐候桥梁钢Q345qDNH组织和性能的影响

采用650℃加热温度、空冷和石棉布缓冷两种冷却方式对耐候桥梁钢Q345qDNH进行火焰矫正试验,对火焰矫正处理后的试样进行显微组织观察和力学性能检测。试验结果表明:上述两种火焰矫正工艺可以使钢板的显微组织保持不变而晶粒明显细化,且不产生脆硬相;火焰矫正后试样的屈服强度、塑性和韧性略有提高,硬度略有降低;与石棉布缓冷相比,空冷后钢板组织更为细小。在实际应用时,可采用650℃保温+空冷工艺对焊后变形的耐候桥梁钢Q345qDNH进行矫正。

强腐蚀桥梁钢Q345的J-C本构模型及数值模拟

为了研究桥梁钢Q345在强酸腐蚀下的应力流动变化规律,将18根桥梁钢Q345试件置于质量分数为36%工业盐酸中,分别浸泡0、1、4、12、48、72 h,并通过准静态拉伸试验得到工程应力-应变曲线,利用Origin软件对颈缩前的真实应力-应变曲线进行拟合,获得了基于J-C模型的强腐蚀桥梁钢Q345弹塑性本构关系。在此基础上,建立ABAQUS有限元模型并加入柔性金属损伤演化以模拟钢板的应力流动规律及颈缩破坏,分析不同强酸腐蚀时间对桥梁钢Q345力学性能退化的影响。结果表明:腐蚀率为0.53%、1.22%、2.47%、4.12%、4.98%的桥梁钢Q345弹性模量分别下降了1.26%、2.36%、4.04%、7.01%、10.93%,屈服强度分别下降了0.61%、2.61%、3.56%、5.37%、6.82%,极限强度分别下降了0.42%、2.31%、3.57%、4.58%、6.42%;腐蚀时间超过12 h后,桥梁钢板的力学性能下降速率曲线较为平缓。J-C本构模型能很好地模拟强腐蚀下桥梁钢的应力流动,采用柔性损伤演化能准确地模拟强腐蚀钢材的延性退化行为。

低温环境下桥梁钢Q345qD疲劳裂纹扩展行为研究

为了明确在寒冷地区服役桥梁钢的疲劳裂纹扩展行为,以16 mm厚桥梁钢Q345qD为研究对象,完成了室温和低温下的夏比冲击韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验和疲劳裂纹扩展门槛值试验。结果表明,夏比冲击功和试样断口剪切断面率随温度的降低而减少;在应力比0.1、0.2和0.5条件下,疲劳裂纹扩展速率均随温度降低而变缓,该桥梁钢的疲劳韧-脆转变温度点在-60℃以下;在室温^-60℃,其裂纹扩展速率均对应力比的变化不敏感;应力比0.1条件下的疲劳裂纹扩展门槛值随温度的降低有略微增大的趋势。该批次桥梁钢表现出了良好的抵抗低温疲劳裂纹扩展性能,防止低温脆性破坏成为疲劳设计的重点;试验数据能为钢结构桥梁的进一步抗低温疲劳和防低温冷脆断裂设计提供参考。

稀土高性能耐候桥梁钢Q345qFNH的研制

针对大跨度、高强度、轻量化桥梁钢的高品质要求,采用低碳、低裂纹敏感性成分设计路线和控轧控冷工艺,研制了一种新型高性能桥梁钢。添加耐候元素Cu、Cr、Ni以保证钢板耐蚀性,添加稀土Ce来进一步提高钢板的低温冲击韧性及耐蚀性。结果表明:新型桥梁钢的再结晶轧制区铸坯开轧温度为1150~1190℃,非再结晶轧制区终轧温度控制在820~870℃;钢板的冷却速率为6~10℃/s,终冷温度为630~650℃。显微组织为珠光体和铁素体,强度、塑性、冷弯及低温冲击韧性均满足标准要求。添加稀土Ce后,试验钢的平均腐蚀速率由51.8μm/a降至34.50μm/a。

稀土高性能桥梁钢Q345qENH焊接接头的组织与力学性能

分别采用CO_(2)气体保护焊和埋弧焊两种焊接方式对20 mm厚的稀土高性能桥梁钢Q345qENH钢板进行焊接,研究焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:两种接头焊缝的组织均为先共析铁素体+针状铁素体+粒状贝氏体,细晶热影响区组织均为铁素体+粒状贝氏体,CO_(2)气体保护粗晶热影响区组织为贝氏体+少量粒状贝氏体,埋弧焊粗晶热影响区组织为贝氏体;两种接头具有良好的拉伸性能、冲击性能、冷弯性能,热影响区硬度最高,但满足桥梁钢技术标准要求,焊接接头冷裂纹倾向小,可焊性好。

桥梁钢Q345q在3种模拟大气环境中的腐蚀行为研究

选择3种模拟西北地区大气环境的腐蚀介质(除冰盐介质、工业大气介质及除冰盐+工业大气介质),采用干湿交替加速腐蚀实验研究了桥梁钢Q345q的腐蚀行为,通过失重法探讨了桥梁钢Q345q在3种不同腐蚀环境下的腐蚀动力学曲线,并采用XRD、SEM和电化学工作站等分析了桥梁钢Q345q腐蚀不同时间形成的锈层物相、形貌、结构及其电化学特性。结果表明:虽然在除冰盐介质中480 h内腐蚀速率小,但表面形成含有β-FeOOH和氯化物等不稳定可溶性的腐蚀产物,导致锈层疏松,腐蚀电流增大,锈层不具保护性;在NaHSO3介质中的腐蚀速率较高,但随着腐蚀时间的延长锈层致密性增加,腐蚀速率下降较快,锈层阳极稳态腐蚀电流减小,锈层具有保护性;而在混合介质中腐蚀行为为耦合效应,由于氯化物等腐蚀产物使得锈层致密性下降,但锈层仍具有一定的保护性。

Q345qE桥梁钢冲击性能不合原因分析及改进

针对Q345qE出现冲击性能不合格的问题,对冲击性能不合板坯进行了表面质量检测、显微组织与冲击断口形貌观察,同时也进行了金相检验以及EDS成分分析。经综合分析可知,此次造成Q345qE桥梁钢冲击性能不合主要是由局部Mn元素偏析所导致的钢质不均匀,以及沿钢板轧制方向存在较多2.5-3级左右且不连续分布的MnS的A类夹杂所致。

基于金属磁记忆检测技术的波纹斜腹板钢箱梁试验研究

针对桥梁波纹腹板钢箱梁,进行了四点受弯静载试验,采集了不同等级荷载下沿翼缘和腹板检测线方向的磁信号,分析了弹性和塑性阶段沿检测线方向磁信号及其梯度值的变化规律,找出了表征应力集中程度及区域的特征磁信号,得出如下结论:第一,在波纹腹板钢箱梁的四点受弯试验中,过零点的位置不能表征应力集中位置及破坏位置,磁信号过零点的经验判断并不适用;第二,弹性和塑性阶段磁信号变化曲线相似,弹性阶段的特征磁信号能够较好地表征应力集中程度,塑性阶段特征磁信号不能很好地表征应力集中程度;第三,利用钢箱梁跨中挠度和磁信号梯度值绝对值曲线中的转折点可以找出钢箱梁屈服时挠度.