高铬耐候钢Q350EW高温热塑性分析

为评估Q350EW高铬耐候钢连铸过程裂纹敏感性,利用Gleeble3500热模拟试验机测定了Q350EW高铬耐候钢高温热塑性,并结合Thermo-Calc热力学软件理论计算Q350EW高铬耐候钢析出相分布规律。利用扫描电镜结合光学显微镜对高温拉伸断口宏观、微观形貌以及断口处的显微组织观察分析。研究结果表明,随着加热温度升高,Q350EW高铬耐候钢抗拉强度降低;断面收缩率曲线在700~800℃附近出现凹谷,775℃时断面收缩率最低为64.9%。凹谷温度范围内断口形貌主要由韧窝组成,其断裂机理为韧性断裂;显微组织分析表明,原奥氏体晶界出现铁素体致使塑性降低,但是由于铁素体含量较高,Q350EW高铬耐候钢塑性仍保持较高水平。通过优化连铸二次冷却等关键工艺参数降低Q350EW高铬耐候钢铸坯裂纹风险性,建议铸坯角部弯曲矫直段温度<750℃。

输变电铁塔用耐候钢闪光焊接

文中对闪光焊接在铁塔用耐候钢上的应用展开研究,闪光焊接是通过焊接面的短路进行加热,加载顶锻变形过程界面上动态再结晶形成焊缝。焊接件经退火后,焊缝与热影响区均得到与基体相近的珠光体+铁素体组织,焊接试样与基体力学性能趋于一致。耐候钢闪光焊接无需引入其他焊料从而保证了焊缝与基体化学成分相同,并可通过热处理消除焊缝与基体之间组织差异,获得焊缝与基体力学性能的一致性。这对于无涂装输变电铁塔应用,闪光焊接一方面保证了焊接构件机械性能稳定性,另一方面避免了焊缝与基体之间因组织成分差异所带来的较大电位差,在自然环境下导致电化学腐蚀,从而满足耐候钢焊接构件免涂装服役性能要求。

方形耐候钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为研究方形耐候钢管混凝土短柱的轴压力学性能,首先设计并开展了4根轴压短柱试验研究。进而采用Abaqus有限元软件建立方形耐候钢管混凝土短柱有限元模型并进行数值分析。数值模拟结果表明,轴压短柱直至破坏共经历了3个阶段:弹性段、弹塑性段和破坏段。其破坏模式均为柱中局部屈曲。耐候钢拉伸性能试验特征与低碳钢的力学性能相近,有限元建模采用低碳钢本构关系可准确模拟方形耐候钢管混凝土短柱的轴压力学性能。钢管内焊接拉筋能有效改善钢管对核心混凝土的约束作用,进而提高轴压短柱的极限承载力和延性。最后,方形耐候钢管混凝土短柱轴压力学性能与普通钢管混凝土短柱无异。

含Ti耐候钢在海洋环境中的腐蚀行为

为研究高钛含量耐候钢在海洋环境下的腐蚀机理,采用周期浸润加速腐蚀设备,对两种不同Ti含量的耐候钢进行了腐蚀行为研究。腐蚀实验后,测量了腐蚀减薄量。然后用数码相机和扫描电镜(SEM)对表面腐蚀产物的宏观和微观形貌进行观察。采用电子背散射衍射(EBSD)方法分析钢中大小角度晶界对初期腐蚀行为的影响。结果表明:在近似晶粒尺寸条件下,钢中Ti元素有助于提高抗海洋环境腐蚀性能,但是Ti含量的增加使小角度晶界、Σ3晶界和Σ7晶界比例下降,Ti含量在一定范围内有利于耐候钢表现出更好的耐蚀性。

BWR4耐候钢热轧盘条的研制开发

主要介绍了首钢长钢公司采用转炉、LF精炼炉、小方坯连铸机和55万t棒线复合产线工艺路线生产BWR4耐候钢热轧盘条的关键工艺技术。轧制盘条力学性能稳定,1/3冷顶锻合格率为100%,耐大气腐蚀指数在6.54以上,轧制盘条质量指标符合《耐候钢结构紧固件用热轧盘条及圆钢》标准要求,可满足用户加工5.8级螺栓使用要求。

耐候钢Q370qENH埋弧焊焊接接头锈蚀行为与机理研究

为了研究耐候钢Q370qENH埋弧焊材的锈蚀机理,对Q370qENH埋弧焊焊缝试样和基材试样进行浸泡腐蚀实验和电化学腐蚀实验,并对Q370qENH浸泡腐蚀后形成的锈层形貌和成分进行表征。结果表明,Q370qENH埋弧焊焊材焊缝处的耐蚀能力低于基材,其电化学阻抗为基材的38%。分析了Q370qENH埋弧焊材焊缝耐蚀能力低于基材的原因和表面锈层的形成机理,研究结果可为耐候钢在高速铁路钢桥等工程项目中的服役安全评估和维修养护提供科学依据和理论基础。

460MPa级耐火耐候建筑用钢的组织和性能研究

采用低钼复合添加钛、镍、铬、铜的微合金化设计,配以合理的控轧控冷工艺,试制了低成本460 MPa级耐火耐候建筑用钢。通过周浸实验研究了实验钢在模拟工业大气环境中的耐候性能。结果表明:实验钢由粒状贝氏体、M/A岛耐火钢理想组织组成。在600℃保温时析出的大量纳米级Ti的碳氮化物,纳米析出物与位错发生交互作用,阻碍位错运动,提高了实验钢的高温力学性能。与Q345B钢相比,耐火耐候建筑用钢的耐蚀性能提升了30%以上。耐火耐候建筑用钢的锈层致密且稳定,锈层中的α-FeOOH含量较多,能有效阻止腐蚀离子接触基体。腐蚀速率及稳定锈蚀相的相对含量变化证明了耐火耐候建筑用钢锈层随时间延长变得越来越稳定,耐候性能更好。

耐候钢低成本生产工艺研究与实践

针对耐候钢生产工艺及成分设计特点,通过成本组成分析,对各工序低成本运行进行精准控制。介绍一种低成本生产控制工艺,通过目标成分的精准控制攻关、工艺路线优化调整、辅料料型搭配优化及耐候废钢定向回收利用等措施,通过在某厂120 t炉区生产实践验证,在保证质量稳定可靠的基础上,可有效地降低耐候钢炼钢生产成本。

超声冲击对SMA490BW耐候钢焊接接头腐蚀疲劳的影响

采用USP-300超声表面加工装置对SMA490BW耐候钢表面进行超声冲击处理。研究超声冲击前后试件的显微组织、显微硬度和残余应力,比较超声冲击前后SMA490BW耐候钢焊接接头的腐蚀速率和腐蚀疲劳寿命。通过光学显微镜观察超声冲击后SMA490BW耐候钢的显微组织,采用测试仪器测试焊接接头的表面硬度和残余应力,分析超声冲击提高SMA490BW耐候钢抗腐蚀性及其疲劳寿命的机理。结果表明,超声冲击处理能使材料表层晶粒细化形成致密的塑性变形层,提高显微硬度,并在材料表面引入有效的残余压应力,降低腐蚀速率,减小失重量。同时,超声冲击处理后裂纹扩展路径变得更加复杂,裂纹扩展速率降低,焊接接头腐蚀疲劳寿命得到提高。

10.9S级耐候钢螺栓在桑园子黄河大桥上的应用

检测了应用于桑园子黄河大桥的10.9S级耐候钢螺栓连接接头的力学性能和抗延迟断裂性能。对Q370qENH耐候桥梁钢板(被连接材料)和耐候钢螺栓进行了周期性浸润加速腐蚀试验,分析了锈层的形态和腐蚀产物的物相。结果表明:10.9S级耐候钢螺栓连接接头的力学性能满足国标要求,以0.85的加载系数恒载荷拉伸试验100 h的缺口试样未断裂,符合要求;耐候钢螺栓的耐蚀性能略优于Q370qENH耐候桥梁钢板,两者的相对腐蚀速率为6.1%,10.9S级耐候钢螺栓与被连接材料发生电偶腐蚀的风险较小。

550NH耐候钢在3种典型大气环境中的初期腐蚀行为

针对广西壮族自治区不同区域的气候特征,选择城市、工业、海岸3种典型大气环境开展了耐候钢的初期腐蚀行为研究。分别采用大气暴露腐蚀试验和电化学测量试验对550 MPa强度级别的550NH耐候钢的耐腐蚀性进行评估。结果表明,550NH耐候钢在城市大气、工业、海岸3种环境中的腐蚀速率依次增加。550NH耐候钢在3地腐蚀6个月后的腐蚀产物主要为Fe_(3)O_(4)、α-FeOOH、γ-FeOOH。腐蚀产物层致密且无贯穿性裂纹主要归因于550NH耐候钢中Cu和Cr元素对裂纹和孔洞的修复作用。550NH在模拟海洋环境和模拟工业环境中的电化学阻抗谱随着腐蚀时间的延长逐渐由1个容抗弧转变为2个容抗弧组成。

Q460NH耐候钢药芯焊丝焊接接头耐蚀性研究

文中以公司自制CO_(2)保护CHT81W2耐候钢药芯焊丝焊接Q460NH耐候钢,焊缝金属的耐大气腐蚀指数高于母材的,通过选择w(Nacl)5.0%溶液中性盐雾试验检测焊接接头的腐蚀性能及电化学腐蚀试验研究CHT81W2耐候钢药芯焊丝焊接Q460NH耐候钢的耐蚀性能,结果表明,随着试验周期的增加,母材或者接头的失重率逐渐降低。前期接头失重率大于母材的,随后接头的失重率急剧下降,小于母材的;当达到120 h时,接头和母材数值相差不大,表明焊接接头和母材都具有较好的耐大气腐蚀性能,且接头相对于母材的耐蚀性能较好,测得原始焊接接头耐蚀性能的大小为:焊缝>母材>热影响区;经加速试验后,锈层能够有效地保护接头和母材不被腐蚀,使得加速试验后母材和接头的耐蚀性能高于原始母材和接头的。

超级耐候钢在光伏支架上的应用

高强化、轻量化、绿色化是未来光伏支架发展的重要方向,超级耐候钢是一种通过添加合金元素及纳米析出工艺控制冶炼而成的高强环保型钢材,将其代替传统材料应用在光伏支架中,不仅可以实现光伏支架高强轻量化,还能减少镀锌处理带来的环境污染及碳排放。从超级耐候钢材料自身特点及优势出发,分析了其在光伏支架上应用的可行性,并从技术经济方案、环保等方面将超级耐候钢与常规热镀锌、镀锌铝镁钢支架材料进行对比分析。

“绿巨人”铁路动车用S350EW超级耐候钢焊接接头的疲劳性能研究

为了快速、高效地评估“绿巨人”铁路客车用超级耐候钢和焊丝所得S350EW/BH500EW-II焊接接头的疲劳寿命,该研究基于通用有限元软件平台和专用模块,采用数值模拟的方法研究了S350EW/BH500EW-II耐候钢T形接头的疲劳性能,并实际测定了T形接头的疲劳寿命。结果表明:(1)所开发的疲劳寿命计算方法具有较高的计算精度,其预测T形接头疲劳试样分别在160,200,270 MPa载荷条件下疲劳寿命与试验结果相比较,基本吻合;(2)270 MPa载荷下的补充验证试验结果落在2种方法的预测值之间,且均处于同一数量级上;(3)与不带残余应力的小试样试验结果相比,结构应力法所预测的寿命偏保守。这是由于小尺寸疲劳试样中的残余应力被释放,忽略了焊接残余应力的影响;此外,尺寸减小,接头中所包含缺陷的概率相对较小,疲劳寿命计算结果偏高。

冬季严寒环境高性能耐候钢桥焊接施工技术

针对黑龙江大桥桥位冬季-48℃严寒环境的焊接施工,结合黑龙江大桥横纵梁的结构特点,采用可移动式加热保温棚,棚内使用工业取暖气进行加热,配合平铺式感应加热带进行焊前预热,使焊接环境和焊接预热满足工艺要求,焊后采取后热措施,采用特定的焊接工艺并控制焊接热输入,保证焊接质量,得到高性能耐候钢焊接接头-40℃冲击功KV2≥47 J、-60℃冲击功KU2≥47 J,耐大气腐蚀性指数I≥6.0,满足了大桥钢梁制造冬季焊接需要和免涂装使用要求。这种方法对于我国其他严寒地区钢结构的冬季焊接施工同样适用,如川藏线铁路位于高原高寒地区,环境复杂,气候恶劣,气温低且昼夜温差大,该技术的应用将支撑川藏铁路优质高效地建设,为川藏铁路冬季严寒环境施工提供保障。

焊补工艺对转向架耐候钢疲劳性能的影响

文章主要介绍了转向架平板对接结构焊缝中,焊修的次数对于焊缝接头疲劳性能的影响。针对目前动车组转向架生产过程中出现的焊修情况,对SMA490BW耐候钢平板对接结构进行焊修工艺试验和接头疲劳试验,计算得出疲劳极限,并测试硬度和观察金相组织,试验结果表明经历3次焊修的焊缝,其旋转弯曲疲劳极限下降了2.85%,经过3次焊修后又挖除焊缝,再次进行焊接的焊缝,其旋转弯曲疲劳极限下降了10.43%,各焊缝接头的硬度以及微观金相组织没有发生明显的变化。

Q345qDNH桥梁耐候钢在模拟工业大气环境中的腐蚀产物膜演变规律

采用干湿交替周期浸润腐蚀试验,研究了Q345qDNH桥梁耐候钢在模拟工业大气腐蚀环境中的腐蚀行为及其腐蚀产物膜演变规律,并与Q345B钢进行了比较。结果表明:在模拟工艺大气环境中,随着浸润周期的延长,Q345qDNH钢的腐蚀质量损失量逐渐降低,并在腐蚀72 h后趋于平缓,在整个试验周期内,Q345B钢的腐蚀质量损失量始终大于Q345qDNH钢;在腐蚀后期(120 h),Q345B钢发生了严重的点蚀,而Q345qDNH钢表面锈层较完整,膜层致密性较高,对金属基体的保护作用较好,耐蚀性较好;Q345B钢和Q345qDNH钢表面腐蚀产物的主要成分均为α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_(3)O_(4),但各组分含量及膜层厚度存在差异;随着试验时间的延长,Q345qDNH钢表面腐蚀产物内膜层厚度明显增大,Ni、Cr和Cu氧化产物富集于内膜层,这增强了氧化膜层的致密性和稳定性,从而提高了材料的耐蚀性。

SPA-H耐候钢表面氧化铁皮缺陷原因分析及措施

采用LEICA DIM5000M光学显微镜、ZEISS SUPRA 55场发射扫描电镜和OXFORD能谱仪,检测SPA-H耐候钢表面氧化铁皮缺陷并分析了产生原因,采取降低加热段和均热段加热温度、RDT温度,缩短板坯在炉时间,提高上线轧辊辊面质量,合理控制炉后除鳞和机架间除鳞水压力和喷嘴安装角度等措施后,SPA-H耐候钢表面氧化铁皮缺陷率由0.83%降至0.07%,约降低91.6%。

SMA490BW耐候钢焊接与焊后热处理残余应力的数值模拟

SMA490BW耐候钢焊接过程中会产生较大的残余应力,常使用去应力退火的热处理方式消除残余应力。建立了SMA490BW耐候钢的焊接过程和焊后热处理过程中的有限元模型,对焊接以及焊后热处理的残余应力场进行了有限元模拟和验证。通过引入材料的CREEP本构模型,利用Norton-Bailey指数方程模拟计算了焊后热处理时材料的蠕变行为,得到热处理对的焊接残余应力的影响。研究结果表明:使用CREEP本构模型,引入材料的蠕变行为可以较好地模拟焊接工件的焊后热处理过程中的应力应变变化,计算得到的残余应力值与实测值有较好的一致性。这为工业上优化SMA490BW耐候钢的焊接工艺、降低残余应力提供了理论支持。

不同形状的耐候钢T形角接接头疲劳性能研究

T形角接接头在铁路货车箱型结构中应用较为广泛,该接头处受力较为复杂,其疲劳性能对于整车安全有着关键作用。对不同形状Q450NQR1高强度耐候钢多层多道焊T形角接接头进行三点弯曲疲劳试验和疲劳断口扫描试验。结果表明:a10角焊缝、向外凸焊缝与向内凹焊缝焊接接头的中值疲劳极限由高到低依次为289 MPa、277.5 MPa、241 MPa。疲劳试件分别在焊趾或焊缝之间启裂,焊趾处裂纹向母材延伸。观察其断口形貌可知:各区域具有典型疲劳断裂特征,启裂区存在同扩展方向一致的清晰细密的条纹,此种条纹是一种呈向外放射状且具有一定高度差的撕裂棱。扩展区随疲劳循环次数的增加而扩大,裂纹呈河流状分布,终断区观察到大小深浅不一的韧窝,故判断断口为韧窝型韧性断裂。