Q420qNH耐候桥梁钢工艺波动对拉伸性能的影响

采用试验设计方法(DOE)分析TMCP工艺波动对Q420qNH耐候桥梁钢拉伸性能的影响,同时通过热模拟试验研究回火工艺波动对钢板拉伸性能的影响。结果表明:在TMCP工艺波动范围内,试验钢拉伸性能随工艺主效应因子变化而变化:冷却速度较小时,屈服强度和抗拉强度均较低;精轧终轧温度较低时,屈服强度提高,但屈强比也升高;加热温度较高时,抗拉强度较高,屈强比较低,延伸率下降;而返红温度较低时,延伸率较高。同时,在回火工艺波动范围内,随回火温度提高或回火时间延长,屈服强度升高,抗拉强度下降,屈强比上升,而回火温度为450℃、回火时间为45 min时,延伸率可达到30%以上。

Nb含量和热变形参数对纵向变截面耐候桥梁钢变形抗力及组织的影响

通过Gleeble 3800热模拟试验机,对一种新型不同Nb含量纵向变截面耐候桥梁钢进行变形抗力试验,测定了试验钢在变形速率为1、5、10 s-1,变形温度为750~1000℃,变形量为50%等不同变形参数下的变形-应力曲线。并通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段,研究了试验钢在不同热变形参数下的显微组织变化。根据试验结果,分析了变形参数和Nb含量对纵向变截面耐候桥梁钢的变形抗力和显微组织的影响。结果表明:当Nb含量≥0.03%时,钢板的变形抗力显著增大,组织明显细化,添加一定量的Nb元素可提高钢板再结晶温度50℃以上,使LP耐候桥梁钢能够在变形温度为850~950℃的高温区轧制,以更好的保证LP钢板的板型和综合性能,为LP钢板产品的试制提供了理论依据。

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。

腐蚀-荷载耦合作用下耐候桥梁钢及其焊接节点性能劣化研究进展

耐候钢以其可免涂装使用的优越性被广泛应用于桥梁工程,并且是我国钢桥领域将来一段时间大力发展的重要方向。近年来,随着耐候桥梁钢的广泛应用,耐候钢桥焊接节点的腐蚀与疲劳断裂问题也日益突出,这在一定程度上严重影响了耐候钢桥服役性能。因此,迫切需要开展耐候桥梁钢焊接节点腐蚀力学行为与性能劣化预测方法的研究。基于桥梁实际服役工况,耐候钢往往会受到腐蚀-荷载的耦合作用,故全面系统研究腐蚀环境与荷载耦合作用下耐候桥梁钢焊接节点腐蚀行为,量化导致其力学性能劣化的应力腐蚀损伤与疲劳损伤显得尤为重要。通过分析评价国内外关于耐候钢及其焊接节点腐蚀力学行为、腐蚀演化过程模拟与力学性能劣化评估方法的研究现状,建议了针对耐候桥梁钢及其焊接节点性能研究亟待解决的问题,同时介绍了当前的研究新进展,为耐候钢桥相关研究工作的开展指明了方向,旨在消除我国桥梁设计与建设单位对于耐候钢长期性能所存的疑虑,推动耐候桥梁钢在全国规模化应用进程,为今后我国耐候钢桥建设和维护发挥更积极的作用。

Q500qENH耐候桥梁钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为

通过周期浸润腐蚀试验对比研究了鞍钢生产的耐候桥梁钢Q500qENH和传统耐候钢09CuPCrNi在模拟工业大气环境中的腐蚀行为,并采用腐蚀形貌观察和电化学测试等手段对其腐蚀行为进行了分析。结果表明:显微组织和化学成分对钢基体的耐蚀性均具有一定影响,当保护性锈层形成后,耐蚀性主要取决于锈层的保护作用;周期浸润腐蚀试验结果和带锈试样的电化学阻抗谱、线性极化曲线分析表明Q500qENH钢耐工业大气腐蚀的能力优于09CuPCrNi钢的。

耐候桥梁钢及其焊缝耐腐蚀性评价研究

目前耐候钢耐腐蚀性常见评价方法有耐腐蚀指数计算法、周期浸润腐蚀试验法和电化学测试法。针对耐候桥梁钢及其焊缝的耐腐蚀性设计要求,为了准确评价耐候桥梁钢焊缝的耐腐蚀性,以我国耐候钢桥常用的Q420qENH耐候钢板为对比试样,采用与其匹配的CHT71NHQ药芯焊丝熔敷金属制作成焊缝试样,基于3种耐腐蚀性评价方法,分析焊缝的耐腐蚀性。结果表明:Q420qENH耐候钢板和CHT71NHQ药芯焊丝的耐蚀腐蚀指数I均大于等于6.5,焊缝与耐候钢相对腐蚀速率为3.87%,且二者自腐蚀电位差较小,仅为13 mV,CHT71NHQ药芯焊丝与Q420qENH耐候钢耐腐蚀性相匹配,均满足设计要求;3种方法均可反映耐候钢与焊缝耐腐蚀性的优劣。

Cu对耐候桥梁钢耐腐蚀性能的影响

采用干湿周浸实验模拟海洋大气环境研究含Cu耐候桥梁钢腐蚀过程中耐腐蚀性能的变化,并利用XRD,SEM等方法研究了两种不同Cu含量耐候桥梁钢的锈层变化.结果表明:Cu能够有效地降低钢的平均腐蚀深度和腐蚀速率,利于提高钢的耐蚀性能.锈层组成随腐蚀时间而变化,腐蚀初期锈层主要由Fe3O4和γ-FeOOH组成,腐蚀中期锈层开始生成Ni(0.6～1)Fe(2.4～2)O4尖晶石类复合氧化物和α-FeOOH两种晶相;腐蚀后期组成基本保持不变,主要由Ni(0.6～1)Fe(2.4～2)O4、α-FeOOH、γ-FeOOH和少量Fe3O4组成.

高性能Q420qENH耐候桥梁钢焊接试验

文中针对高性能Q420qENH耐候桥梁钢板,进行了母材复验、焊材熔敷金属试验、钢板焊接性试验、对接接头系列温度冲击试验以及典型接头的焊接工艺评定试验,评价和分析了该钢的力学、焊接及耐候性能,为应用于大型耐候钢桥梁制造提供了参考依据。

新型耐候桥梁钢的热处理与腐蚀行为研究

为了提升耐候桥梁钢的综合使用性能,开发了热轧态、退火态和正火态这3种不同状态的耐候桥梁钢,分析了不同状态耐候桥梁钢的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明•热轧态、退火态和正火态耐候桥梁钢的组织都由铁素体和珠光体组成,平均晶粒尺寸分别为15.81、12.76和10.95 pun;不同状态耐候桥梁钢的断后伸长率、屈强比和0°C冲击功较为接近,而退火态和正火态试样的抗拉强度和规定塑性延伸强度都要高于热轧态试样的。电化学阻抗谱与极化曲线测试结果保持一致,即热轧态试样具有最佳耐腐蚀性能,而正火态试样的耐腐蚀性能最差;热轧态、退火态和正火态耐候桥梁钢的年腐蚀速率分别为0.1022.0.1099和0.1148 mm/a,年腐蚀速率从大至小顺序:正火态〉退火态〉热轧态,失重腐蚀测试结果与电化学测试结果相吻合。

新型耐候桥梁钢A709-Gr345W的研发

为了开发A709-Gr345W新型耐候桥梁钢,对Gr345W钢的生产工艺和化学成分进行了优化设计,并与传统Q345钢进行了成分和性能的对比分析。结果表明:通过合理的成分控制及工艺设计,研发的A709 Gr345W耐候桥梁钢的强度、塑性、耐候性能、低温韧性等指标良好,满足相关标准的技术要求;与传统Q345钢相比,研发的A709-Gr345W耐候桥梁钢具有更为优异的耐候性能和低温韧性。

高性能耐候桥梁用钢HPS70W的生产实践

通过使用TMCP工艺生产高性能耐候桥梁用钢HPS70W的生产实践,主要讨论了两种不同厚度钢板的生产工艺和组织性能,该钢完全符合或超过美国标准《桥梁结构钢ASTM A709》的高性能桥梁用钢HPS70W的要求。

耐候桥梁钢Q370qNH、Q420qNH焊接工艺研究

文章采用不同焊接试验参数对耐候桥梁钢Q370qNH、Q420qNH的焊接预热温度、焊接冷裂纹敏感性、焊接热输入进行了研究。对比焊接接头综合力学性能及金相组织,确定了Q370qNH、Q420qNH合理的焊接热输入范围、焊材选配及焊接工艺参数等,使焊接接头性能满足产品的使用要求。

弛豫工艺对耐候桥梁钢组织及性能的影响

利用金相分析、力学性能测试、电子探针以及周浸加速腐蚀等方法,研究了轧后直接水冷、弛豫30、85及270 s对420 MPa级耐候桥梁钢显微组织、力学性能及耐候性能的影响。结果表明:随着弛豫时间的延长,试验钢板的组织类型由针状铁素体(AF)+粒状贝氏体(GB)逐渐转变为铁素体(F)+贝氏体(B),并进一步转变为铁素体(F)+珠光体(P);同时,试验钢板的屈服强度的下降速率明显大于抗拉强度的,屈强比由0. 88降低至0. 62;周浸试验结果表明:在弛豫过程中耐候性元素未发生明显的扩散,因而钢板的腐蚀速率波动不大。

Q420qFNH耐候桥梁钢焊接接头的腐蚀行为研究

采用周期浸润腐蚀试验对Q420qFNH免涂装耐候桥梁钢焊接接头进行腐蚀。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及配套能谱(EDS)等手段分析了焊接接头的腐蚀行为。结果表明,Q420qFNH耐候桥梁钢接头在模拟海洋大气腐蚀环境中腐蚀均匀,焊缝和母材间未出现明显台阶。良好的耐蚀性归因于接头形成的致密锈层将腐蚀液与金属基体隔绝,母材金属基体前沿和锈层中存在显著的富Cr现象,焊缝金属的锈层中存在显著的富Ni现象,从而提高了电位。腐蚀产物为α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe3O4及相关置换产物,使锈层具有离子选择透性,提高了接头的耐候性。

耐候桥梁钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为研究

通过模拟工业大气环境对典型耐候桥梁钢腐蚀行为的影响,为耐候桥梁钢在不同污染程度的工业大气环境下的适用性提供科学依据。采用Q345qNH和Q420qNH 2种牌号的耐候桥梁钢,通过周期浸润加速腐蚀试验研究2种耐候桥梁钢在工业大气环境中的腐蚀行为,利用失重法、电化学分析以及宏观形貌观察分析了模拟工业大气环境中2种耐候桥梁钢在不同浓度NaHSO_(3)溶液中的适用性。结果表明:在模拟工业大气环境中,Q420qNH耐候钢的耐腐蚀性能优于Q345qNH,2种耐候桥梁钢的腐蚀速率随着腐蚀时间延长呈先增大后减小趋势,24 h时腐蚀速率最大。随着NaHSO_(3)溶液浓度增加,腐蚀速率增大,当溶液浓度达到0.500%时,Q345qNH试样的腐蚀是不断加速的,表明此时Q345qNH的适用性受到一定限制。

Q500qENH耐候桥梁钢形变奥氏体连续冷却转变行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机模拟了Q500qENH耐候桥梁钢形变奥氏体连续冷却转变过程。采用膨胀法结合组织观察及硬度测试,绘制了钢的连续冷却转变(continuous cooling transformation,CCT)曲线。结果表明:当冷速小于1℃/s时,形成以多边形铁素体和珠光体为主、少量粒状贝氏体的混合组织;当冷速在5~15℃/s时,组织类型为粒状贝氏体和针状铁素体;当冷速大于15℃/s时,出现板条贝氏体。随着冷速的增大,组织逐渐细化,硬度逐渐增加。Q500qENH钢优选的两阶段控轧后控冷工艺窗口为5~15℃/s,在该冷速范围内形成了粒状贝氏体、针状铁素体和适度细化的M-A多相复合组织。

耐候桥梁钢的研究现状与发展趋势

随着我国经济向高质量发展阶段迈进,对桥梁结构的荷载能力、抗震性能、抗疲劳性能、耐腐蚀性能等要求也将不断提高。总结了国内外桥梁用钢的研究进展,着重介绍了合金成分耐蚀设计、不同腐蚀环境下桥梁钢耐蚀机理、焊接接头耐蚀性能研究、桥梁钢寿命预测等研究现状,预测了桥梁钢的发展趋势。

特厚耐候桥梁钢板模拟热影响粗晶区组织性能

使用热模拟试验机模拟60 mm厚耐候桥梁钢Q500qENH在不同焊接热输入(E)下热影响粗晶区热循环过程,研究了单道次热循环下热影响粗晶区(CGHAZ)、多道次焊接下CGHAZ经二次峰值温度(T2p)加热的各亚区(临界加热(IRCGHAZ)和过临界加热(SRCGHAZ))的组织和性能.结果表明,随着E的提高,CGHAZ显微组织由板条状贝氏体逐渐向粒状贝氏体过渡,马氏体/奥氏体(M/A)组元逐渐粗化,夏比(Charpy)冲击吸收功和维氏硬度逐渐降低.当E不超过50 kJ/cm时,SRCGHAZ呈韧性断裂;提高T2p导致SRCGHAZ韧性提高;当E升高至100kJ/cm时,SRCGHAZ为脆性区.各种E下的IRCGHAZ含有粗大的M/A组元,均为脆性区.

Al元素对耐候桥梁钢微观组织及力学性能的影响

利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、拉伸试验机和冲击试验机等设备研究了Al含量对耐候桥梁钢的微观组织和力学性能的影响。结果表明:Al具有强化铁素体、抑制铁素体向珠光体转变的作用。尽管Al的添加有使钢晶粒粗化的倾向,但能显著提高钢的塑性和韧性,尤其是低温冲击韧性提高更为明显。随着Al含量的增加,钢的断后伸长率、低温冲击韧性和耐腐蚀性能提高,强度略有降低。Al的添加使耐候桥梁钢的室温断裂方式由解理断裂向韧性断裂转变。

含Nb耐候桥梁钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为

采用失重分析、电子探针分析、X射线衍射分析及电化学测试等对含Nb耐候桥梁钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为进行了研究,并着重研究了Nb对耐候桥梁钢腐蚀机制的影响。结果显示:含Nb耐候桥梁钢的腐蚀动力学曲线符合幂函数规律,这表明增加Nb含量可以提高腐蚀初期桥梁钢的耐蚀性,腐蚀后期,增加Nb含量对锈层保护性的影响则减弱,从减缓材料腐蚀发展趋势的角度看Nb的作用并不显著。