Microstructure and Mechanical Properties of High-Cr Cast Iron Bars Reinforced Hadfield Steel Matrix Composites

To obtain the compatible material of high hardness and high toughness,Hadfield steel matrix composites,reinforced by high-Cr cast iron bars made of flux-cored welding wires,which were inserted into the Hadfield steel melt,were investigated.The mechanical properties of three materials,i e,composites for as-cast and quenching-water condition,as well as Hadfield steel,were compared.The results show that the alloy powder inside flux-cored welding wires can be melted by the heat capacity of Hadfield steel melt and solidify into high-Cr cast iron bars.The impact toughness of the composite for quenching-water condition is higher than that of the composite for as-cast condition and is lower than that of the Hadfield steel,but it can still meet the requirements of hardness and toughness in industrial application.Regardless of load variation,composite for quenching-water condition shows better wear resistance than those of the composite for as-cast condition and Hadfield steel.The modified fracture toughness and wear resistance of composites are attributed to not only the combining actions of Hadfield steel matrix and high-Cr cast iron bars,but also the effect of heat treatment.

海中筑岛柔性组合围堰结构受力与变形特性

为了解决海上地连墙建设中,海上施工平台结构施工周期长、造价高等难题,利用锁扣钢管桩与工字形板桩组合围堰进行海中筑岛,围堰外侧设置平行钢丝索进行柔性约束,形成海中“锁扣钢管桩+工字形板桩+平行钢丝索”的柔性组合围堰结构。以传统刚性围箍和无围箍组合围堰结构作为对照,根据现场监测数据,对柔性组合围堰结构受力与变形特性进行分析。结果表明:与常规刚性围箍结构相比,在同样吹填土压力荷载作用下,柔性围箍结构中桩身最大弯矩减小约50%;无围箍结构中桩顶最大水平位移过大;在不均匀堆载作用下,刚性围箍自身应力会发生突变,而柔性围箍始终受拉,应力均匀分布。监测结果表明,柔性组合围堰结构实测应力、变形与计算一致性良好。

钢丝复合管用聚丙烯粘接树脂的可靠性研究

以马来酸酐接枝聚丙烯、聚丙烯管道专用料和弹性体为原料,制备了聚丙烯粘接树脂。通过力平衡法设计聚丙烯钢丝管增强层的钢丝配制,将聚丙烯粘接树脂用于聚丙烯钢丝管的复合。通过剥离试验、压扁试验、高低温循环、爆破试验以及静液压试验研究了聚丙烯粘接树脂对聚丙烯钢丝复合管粘接的可靠性。研究结果表明:聚丙烯粘接树脂对钢丝粘接的室温和80℃的剪切强度分别为24.1和15.6 MPa;管材的剥离强度为19.1 N/mm;压扁试验、高低温循环试验证实,聚丙烯粘接树脂对管材芯管、外层及增强层钢丝表现出良好的粘接效果。聚丙烯钢丝管的爆破压力为9.36 MPa,达到了爆破压力大于3倍公称压力的要求。聚丙烯钢丝管通过了20℃/3 PN/1 h静液压测试,说明聚丙烯粘接树脂对聚丙烯钢丝管表现出优异的复合效果。

钢丝网骨架聚乙烯塑料复合管施工工艺研究

钢丝网骨架聚乙烯塑料复合管采用高密度聚乙烯塑料为基材,通过将钢丝网骨架嵌入其中,赋予了管道更好的强度和耐压性能。这种管材具有重量轻、安装方便、使用寿命长等优点,在市政工程、农田灌溉、排污系统等领域得到了广泛应用。将详细介绍钢丝网骨架聚乙烯塑料复合管的施工工艺,包括材料准备、管道连接、安装及验收等环节,旨在提供一份实用的指导,帮助工程人员更好地掌握施工流程,确保工程质量和安全。

浅议子母车系统在生产中的应用

对子母车系统进行了概述。通过介绍子母车系统的工艺流程、子母车系统在生产中的应用情况,简述了其工作原理、特点及主要功能,为今后子母车系统的发展及推广应用提供一定的参考帮助。

湖北观音寺长江大桥主桥方案构思与总体设计

湖北观音寺长江大桥主桥为(350+1160+350)m混合式组合梁斜拉桥。该桥设计过程中对跨径布置、桥型方案、主梁方案、结构体系等进行系统研究。为最大限度地减少桥梁对长江航道、河道行洪等的影响,确定采用1160 m主跨一孔跨过可通航水域。综合考虑建设条件、结构性能、施工难度、安全风险、经济性等因素,最终选取斜拉桥方案。为降低结构自重、充分发挥材料性能、提高桥面耐久性,主梁采用边跨377 m混凝土箱梁+中跨两侧401 m钢-UHPC组合梁+中跨跨中304 m钢-UHPC轻型组合桥面钢箱组合梁的混合式组合梁。结构体系采用带纵向约束的弹性半飘浮体系。桥塔采用中、下塔柱混凝土结构+上塔柱钢壳组合结构A形塔,塔高262 m,基础采用直径3.2 m的钻孔灌注群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度2100 MPa的高强度锌铝合金镀层平行钢丝拉索,斜拉索与塔、梁端均采用钢锚箱锚固。辅助墩、过渡墩均采用空心截面双柱墩,下设分离式承台+群桩基础。

装配式轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板结构振动台试验

为发展高效抗震、绿色节能、施工便捷的装配式村镇住宅建筑,提出了一种适于村镇低层住宅的低能耗装配式轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板结构,轻钢框架由方钢管混凝土柱、H型钢梁、双L形带斜向加劲肋梁柱节点及预制混凝土楼板构成,钢丝网架珍珠岩复合墙板由钢丝网砂浆内外叶复合珍珠岩板夹心聚苯板构成,钢丝网架珍珠岩复合墙板单元包裹咬合轻钢框架,墙板单元间采用企口连接。进行了两层轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板足尺结构的振动台试验,激振包括白噪声在内的57个工况,各工况的地震动峰值加速度PGA在0.07g~1.50g,分析结构的破坏过程、刚度退化、位移、应变等动力响应。结果表明:轻钢框架与钢丝网架珍珠岩复合墙板共同工作性能良好,钢丝网架珍珠岩复合墙板对结构刚度有显著的贡献;随地震峰值加速度的增大,结构自振频率降低,阻尼比增大;在8度设防地震作用下结构最大层间位移角为1/361,基本处于弹性状态;8度罕遇地震作用下,结构没有明显的破坏;在极罕遇地震作用下,外墙板损伤明显,轻钢框架损伤较轻;钢丝网架珍珠岩复合墙板与轻钢框架包裹咬合式柔性连接,具有滑移摩擦消能减震的作用。该结构体系在村镇低层住宅建筑中有广阔的应用前景。

双向耗能钢板-形状记忆合金丝阻尼器性能有限元分析

提出了一种双向耗能钢板-形状记忆合金(SSMA)丝阻尼器,用于解决传统钢板阻尼器塑性变形不可恢复的问题。该阻尼器是一种结合了耗能钢板和超弹性SMA丝的复合阻尼器,结合了两种耗能机制,具有双向耗能能力和可恢复性,其性能优于传统单一类型的钢板阻尼器和SMA丝阻尼器。编写了Ni-Ti超弹性SMA丝的本构关系子程序并将该子程序与ABAQUS软件进行对接;利用ABAQUS有限元软件对未附加SMA丝的钢板阻尼器和SMA丝组分别进行模拟,SMA本构模型为双旗型本构模型;然后,对复合阻尼器SSMA进行模拟分析,深入研究SSMA的力学性能并给出其恢复力模型与设计建议。有限元分析结果表明,复合阻尼器SSMA具有饱满的滞回曲线、良好的耗能能力和良好的可恢复性。

马鞍山长江公铁大桥主跨超千米三塔斜拉桥设计

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为主跨超千米的三塔斜拉桥。针对该桥建设标准高、荷载重、跨度大的特点,开展跨度布置、桥型方案、约束体系及主要构件研究。经综合分析比选,该桥最终采用(112+392+2×1120+392+112)m三塔钢桁梁斜拉桥,采用中塔设置弹性索、边塔设置阻尼器的约束体系。主梁采用上层板桁结合、下层箱桁结合的双层桥面钢桁梁,横向布置3片主桁,主桁采用N形桁式。桥塔采用钢-混组合结构,中塔为纵、横向均为A形的空间四肢构造,边塔为横向A形、纵向I形构造,中塔比边塔高25 m,桥塔基础采用ϕ4 m钻孔灌注桩。辅助墩、边墩采用横向门式墩,ϕ2.5 m钻孔灌注桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度2100 MPa、ϕ7 mm的镀锌铝合金高强度、低松弛平行钢丝拉索。

抗紫外线高压钢丝缠绕增强聚乙烯复合管的制备及性能

针对目前钢丝缠绕增强聚乙烯复合管(简称钢丝管)无法露天使用及最大承压为3.5 MPa而不能满足高压领域应用的难题,制备了抗紫外线聚乙烯专用料,研制了最大承压7.0 MPa抗紫外线钢丝管。通过力平衡法设计了增强钢丝的配置,利用20℃和60℃静液压及爆破压力测试验证了钢丝管的承压能力,采用紫外光老化试验测试了抗紫外线聚乙烯专用料的抗紫外光效果。结果表明,通过4层钢丝缠绕增强结构使用400根直径1.2 mm钢丝,制备了高压钢丝管;钢丝管通过了20℃,14 MPa,1 h及60℃,8.4 MPa,165 h静液压测试,爆破压力达到21.9 MPa,说明钢丝管的承压达到设计压力7.0 MPa的要求;抗紫外线聚乙烯专用料经过336 h的紫外光老化试验,力学性能保持率大于80%,表明抗紫外线聚乙烯专用料具有良好的抗紫外线效果。

桥梁缆索热镀钢丝的应力腐蚀性能研究

作为大跨度桥梁的主要承载材料,桥梁缆索用热镀钢丝应具有良好的力学性能和抗应力腐蚀性能。钢丝强度不断提升,应力腐蚀敏感性也不断增加。热镀钢丝的抗应力腐蚀性能已成为影响高强度钢丝应用的关键参数之一。采用FIP试验和电化学方法,研究了强度等级和表面质量对热镀钢丝应力腐蚀敏感性的影响,并分析了应力腐蚀断口形貌。结果表明,1860 MPa级和2060 MPa级桥梁缆索用热镀钢丝的应力腐蚀断裂时间相当,但2060 MPa级钢丝的应力腐蚀时间更加离散;钢丝表面越粗糙,应力腐蚀敏感性越强;2060 MPa级钢丝表面采用800目砂纸打磨后,应力腐蚀断裂时间明显缩短。应力腐蚀断口形貌分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区,裂纹主要起源于表面。在现有成分体系和生产工艺条件下,2060 MPa级桥梁缆索用热镀钢丝应力腐蚀性能尚能满足应用要求,但更高强度钢丝的应力腐蚀性能有待于深入研究。

高压钢丝管的高温性能及其应用

针对目前钢丝缠绕增强聚乙烯复合管(简称钢丝管)的最高输送介质温度最高为40℃、最大承压为3.5 MPa而不能满足高温高压领域应用需求的难题,研究了10 MPa钢丝管的高温静液压性能。结果表明,随着温度升高,黏接树脂的剪切强度、管材的剥离强度显著降低;通过压力折减,钢丝管通过了80℃/7~9 MPa/165 h静液压及80℃/8 MPa/1 000 h静液压测试;根据客户页岩气田产出水最高温度为70℃、工作压力(PNap)为6.4 MPa的应用要求,钢丝管通过了20℃/1.5PNap/24 h静液压,60℃/1.35PNap/1 000 h静液压及90℃/0.9PNap/165 h静液压测试,满足了客户需求。

可稀释粘接树脂在dn315钢丝管制备中的引入及性能测试

通过力平衡法设计了增强层的钢丝配置,以EN312添加50%和70%的管道料作为粘接树脂,制备了dn315的钢丝缠绕增强聚乙烯复合管(简称钢丝管)。结果表明,EN312添加50%、70%的管道级聚乙烯使用,对钢丝的剪切强度影响不大。2个配方应用于dn315×1.6 MPa钢丝管,管材的剥离强度、爆破压力、20℃、3.2 MPa、1 h静液压、60℃、1.92 MPa、165 h静液压均满足GB/T 32439标准要求。EN312稀释使用表现出良好的抗高低温冲击穿丝能力。

倍容量输电导线用高强殷钢丝新材料的研究进展

倍容量输电导线是高端输电领域“皇冠上的明珠”产品,而高强殷钢丝是制作倍容量输电导线的关键材料。本文简要介绍了高强殷钢新材料的发展历程,并以倍容量输电导线为例,详细阐述了殷钢材料的强化措施。在此基础之上,重点介绍了河钢集团高强殷钢丝材料的研发现状。殷钢新材料的强化措施主要有细晶强化、形变强化、第二相析出沉淀强化及外加第二相纳米颗粒强化,河钢基于此,提出了“纳米尺度第二相复合析出颗粒增强殷钢”新思路,研制出了具有自主知识产权的新型高强殷钢丝材料。如何利用材料强塑性最新理论成果,使铝包殷钢丝复合材料的整体强度不小于1200 MPa,以及在降低镍、钼等昂贵金属含量的同时,仍能使殷钢保持较低的热膨胀特性,实现低成本殷钢产品的工业制造,是本专业领域亟需解决的重要难题和未来的重要发展方向。

焊丝钢DT08A炼钢工艺开发与实践

焊丝钢DT08A是用于制造E4303钛钙型药皮电焊条焊芯的钢材,是下游终端用户在GB/T3429中H08系列碳素钢焊丝的基础上,进一步低控钢中化学成分P≤0.005%、S≤0.003%、Al≤0.01%而得到的改进牌号。针对该牌号低碳低硅低磷低硫低铝的“五低”特点,采用电炉氧化法吹炼、偏心底出钢,LF炉造高碱度炉渣、根据钢液成分使用铝或电石粒脱氧,连铸进行氩气保护浇铸、使用低磷中间包覆盖剂等措施,保障了冶炼和浇铸质量,最终生产出合格的焊丝钢。

低速侧向冲击下钢丝-CFRP复合杆的力学性能

针对传统CFRP杆横向抗冲击性能较差的问题,对4种不同钢丝体积含量和防护类型的钢丝-CFRP复合杆进行了摆锤冲击试验,并采用扫描电镜分析了其损伤形貌特征.结果表明:通过在CFRP杆中复合高强钢丝,可以显著提高杆材的横向抗冲击性能,其冲击吸收功与钢丝体积含量呈正相关,相较于CFRP杆,钢丝体积含量为30.3%的钢丝-CFRP复合杆的平均吸收功提高了41.97%;增加PVC套管的壁厚和内径能够明显提高钢丝-CFRP复合杆的抗冲击性能;钢丝-CFRP复合杆损伤形态为碳纤维因锤头冲击作用产生挤压损伤,形成许多较短的纤维,钢丝部分发生弯折变形但并未完全断裂,钢丝部分弯折变形可能吸收了部分冲击能量.

钢丝网骨架聚乙烯热熔胶复合管使用寿命测试研究

将钢丝网骨架聚乙烯热熔胶复合管作为研究对象,通过室温力学性能测试以及耐热性能测试的方式,确定外界因素对复合管使用寿命的影响。结果表明:当内压达到相应的负载量时,复合管出现强度失效情况;室温环境下复合管的极限弯矩为950 N·m,失效位移为250.0 mm,环刚度极值为45.0 kN,当超过此数值时,实验样本失效。安全温度为80~85℃,可承受的外部温度约为160℃。在上述工作条件下,复合管不会受到失效威胁。在日后复合管的应用过程中,可将此结果作为参考依据,延长复合管应用寿命。

复合砂浆钢筋网加固抗弯RC梁的非线性分析

复合砂浆钢筋网薄层加固是一种有效的加固方法,能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、变形能力以及抗裂性能。以8根复合砂浆钢筋网加固RC梁的试验研究结果为参考,通过非线性有限元分析广泛地研究了加固梁纵向配筋率、配箍特征值、梁高宽比对极限荷载提高幅度的影响,并初步分析了少筋梁和超筋梁加固后的荷载-跨中挠度曲线的变化规律。根据分析和试验结果,通过等效假定给出了复合砂浆钢筋网加固RC梁的极限承载力计算公式和抗弯刚度计算公式。

GFRP／钢绞线复合筋黏结锚固试验研究及设计建议

GFRP/钢绞线复合筋与混凝土之间的黏结锚固是GFRP/钢绞线复合筋增强混凝土结构性能的关键问题。采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,对180个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的黏结强度、加载端滑移及自由端滑移,并计算GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移关系曲线。基于肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇筑深度等因素对黏结锚固性能的影响,通过对试验数据的统计分析,得到GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层修正系数、混凝土浇筑深度修正系数及黏结滑移限值,提出GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度计算公式和基本锚固长度的计算公式,并确定锚固长度的计算原则。试验数据及设计建议可为确定GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度、构建GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移本构关系模型以及制定相关规范提供参考和依据。

GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁开裂性能试验

为了研究GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁的开裂性能,设计了5根GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁试件,并对混凝土梁试件进行三分点静载试验研究,试验变量为混凝土梁截面尺寸和混凝土保护层厚度.在系统分析试验数据的基础上,提出GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁抗裂承载力与最大裂缝宽度的计算方法,并给出使用荷载作用下的裂缝宽度限值.