Evolution of rust layers on carbon steel and weathering steel in high humidity and heat marine atmospheric corrosion

The evolution of the rust layers on carbon steel and weathering steel in high humidity and heat marine atmospheric environment was investigated by wet/dry cyclic acceleration corrosion tests in this study.The corrosion process of carbon steel and weathering steel was divided into two stages and the reasons for the changes in the corrosion rates of two steels were different.The composition phase of the inner rust layer of weathering steel was mainly goethite,whereas that of carbon steel was mainly akaganeite.Rust resistance(Rr)performed better than charge transfer resistance(Rt)in evaluating the protection performance of rust layer.As the corrosion proceeded,the evolution of the cathodic process of weathering steel was not obvious,whereas that of carbon steel was irregular.

Surface grain refinement mechanism of SMA490BW steel cross joints by ultrasonic impact treatment

Ultrasonic impact treatment (UIT) is a postweld technique for improving the fatigue strength of welded joints. This technique makes use of ultrasonic vibration to impact and plastically deform a weld toe and can achieve surface grain refinement of the weld toe, which is considered as the main reason for the improvement of fatigue strength. In this paper, the microstructure of the surface of a treated weld toe was observed by metallographic microscopy and transmission electron microscopy (TEM). The results show that UIT could produce severe plastic deformation on the surface layer of the weld toe and the maximum depth of plastic deformation extended to approximately 260 μm beneath the treated surface. Repeated processing could exacerbate the plastic deformation on the surface layer, resulting in finer grains. We can conclude that the surface grain refinement mechanism of SMA490BW welded joints is related to the high density of dislocation tangles and dislocation walls. © 2017, University of Science and Technology Beijing and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

基于High-Goodman耐候钢腐蚀深度与疲劳强度关系研究

客货运轨道交通车辆经长时间运行后会发生局部锈蚀甚至锈穿的现象,给车体结构服役带来巨大的安全隐患。为了研究腐蚀深度对车体结构疲劳强度的影响,从现车截取不同腐蚀深度的试样进行疲劳试验,获得疲劳极限,借助车体强度仿真计算和High-Goodman疲劳极限图开展耐候钢腐蚀深度与疲劳关系研究。结果表明:车体腐蚀部位的失效模式为均匀腐蚀+局部点蚀,不同腐蚀深度试样的中值疲劳极限应力相差不大,约为未腐蚀状态下试样中值疲劳极限应力的65%,疲劳失效均起源于点蚀坑;当试样腐蚀深度达到30%时触发High-Goodman的安全疲劳边界,腐蚀深度超过50%时将触发疲劳仿真计算边界,给车体结构服役安全带来疲劳失效危害。

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℃。

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。

Q345GNH耐候钢端梁开裂分析研究

Q345GNH耐候钢已广泛应用于集装箱、铁路车辆、桥梁等需要耐大气腐蚀的环境中。本文对Q345GNH耐候钢端梁开裂情况进行宏观检查、化学成分分析、金相检查、力学性能分析和断口分析等,对开裂产生的原因进行了讨论,提出了该耐候钢酸溶铝的含量过低以及微量元素P在晶界的偏聚是其室温韧性显著偏低、易于发生脆裂的主要原因,为业界处理类似问题提供借鉴。

Q350EWR1高耐候钢脉冲MAG焊接飞溅控制与电弧稳定性研究

为优化Q350EWR1高耐候钢的脉冲MAG焊接工艺。通过在开启脉冲宽度调制(PWM)反馈的条件下,借助高速摄影和记录仪观察电弧的形态以及焊接电流和电弧电压波形,调整不同送丝量的熔滴脱落时机和熔滴过渡的一致性。找出最优的脉冲频率、脉冲上升斜率、脉冲下降斜率、脉冲峰值、脉冲基值,保证焊接电弧的稳定性,有效控制飞溅量,节省焊材且提高了焊接生产效率。并在松下GS6焊机上得到应用,为Q350EWR1高耐候钢的焊接工艺提供了参考依据。

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。

550 MPa级高强耐蚀光伏支架的开发及耐蚀性研究

随着光伏行业的迅速发展,对光伏支架用耐候钢提出了新的要求,其高强度、高耐蚀性及良好的成型性成为其重点研究领域。基于行业与市场的需求,唐山钢铁集团结合现有生产设备及工艺特点,采用Nb、Ti复合并适当加入Cu、Cr、Ni、Si等成分,成功开发出了550 MPa级高耐蚀性光伏支架用耐候钢T550HN。应用结果表明,研发的T550NH力学性能优异,屈服强度达到600 MPa,成型性能经仿真模拟满足客户使用要求,耐蚀性能良好,周期浸润试验显示T550HN相对于Q355B腐蚀速率为44.65%,工业环境加速腐蚀模拟试验显示T550HN相对于Q355B的腐蚀速率为54%。

关于钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副的分析

针对钢结构螺栓连接副应用中的腐蚀问题,分析了耐候钢高强度螺栓的应用优势。基于我国耐候钢高强度螺栓的研发和应用现状,对GB/T 43151-2023《钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副》标准进行解析,并提出了耐候钢高强度螺栓的研发方向和建议。

微合金高强度耐候钢的试验研究

在实验室试制了400、460MPa级耐候钢,结果表明,试验钢屈服强度分别达到450、550MPa,抗拉强度分别达到545、615MPa;400MPa级耐候钢的显微组织以铁素体为主,460MPa级的以粒状贝氏体为主;400MPa级的析出物主要是CuS2和TiN,主要强化机制是细晶强化、析出强化;460MPa级的析出物主要是CuS2和(NbTi)CN,其主要强化机制是细晶强化、析出强化及相变强化。采用电子背散射EBSD技术分析了其晶体学取向,其晶粒间取向主要是大角度晶界。

Nb、Ti对高强度耐候钢组织和性能的影响

为模拟CSP(紧凑式带材生产 )工艺 ,由实验室 10kg真空感应炉冶炼后轧成 6mm钢板 ,试验研究了Nb、Ti对成分 (% )为 0 0 6 0～ 0 0 76C ,0 2 5～ 0 31Cu ,0 4 5～ 0 5 6Cr,0 2 9～ 0 30Ni的 4 0 0MPa和 4 6 0MPa级高强度耐候钢组织和性能的影响。结果表明 ,含 0 0 3%Ti钢σs 和σb 分别为 4 5 0MPa和 5 4 5MPa ,含 0 0 3%Nb、0 0 2 %Ti钢σs 和σb 分别为 5 5 0MPa和 6 15MPa ,不含Nb、Ti钢σs 和σb 仅为 375MPa和 4 80MPa。 4 0 0MPa级耐候钢的组织为铁素体 +少量珠光体 ,含Ti钢的主要析出物为CuS2 (2 0～ 2 5nm)和TiN(80nm) ,含Nb、Ti4 6 0MPa级钢的组织主要为粒状贝氏体 ,析出物CuS2 和 (NbTi)CN(30～ 6 0nm) ,从而提高了钢的强度。

高强度耐候钢及其在桥梁中的应用与前景

为了解高强度耐候钢的性能及其桥梁中的技术应用,首先总结当前国内外高强度耐候钢在桥梁工程应用的研究进展和成果,回顾了耐候钢技术的发展历程.然后,分析了高强度耐候钢的腐蚀机理、腐蚀环境、抗腐蚀性能以及各种腐蚀评估方法;归纳总结了高强度耐候钢的焊接性能,以及耐候钢的腐蚀疲劳性能与评估方法.最后,阐述了高强度耐候钢在国内外桥梁工程中的应用以及中国高强度耐候钢的试验状况.分析结果表明:虽然中国的耐候钢技术有较大发展,但中国的耐候钢桥梁技术还处于萌芽阶段;耐候钢桥梁在腐蚀作用下的强度、稳定和疲劳问题将成为今后的研究方向;关键部位采用新焊接技术可保证耐候钢桥梁的疲劳强度;中国高强度耐候钢未腐蚀状态下的疲劳和力学性能满足桥梁建设要求,腐蚀状态下高强度耐候钢的疲劳性能和力学性能有待深入研究;基于电化学腐蚀和断裂力学的腐蚀疲劳模型可用于高强度耐候钢的腐蚀疲劳寿命评估.

P-RE复合超细组织耐候钢的理论与技术

深入研究了P、RE、晶粒细化和组织类型等因素对钢铁材料耐大气腐蚀性能的影响规律和作用原理。研究发现,P改善耐大气腐蚀性能显著,也可有效提高钢的强度,由较高的P含量所导致的钢铁材料的冷脆问题可通过晶粒细化或超细化控制而显著改善;RE可显著改善钢铁材料的耐大气腐蚀性能,其主要作用机理是:在钢中形成的RE化合物、RE/Fe金属间化合物和固溶稀土等在腐蚀薄液膜中水解,并在pH值较高的阴极沉淀,从而起到缓蚀作用;晶粒细化有益于提高钢铁材料的耐大气腐蚀性能。通过集成上述3项技术,开发了新型的P-RE复合合金化超细组织经济型耐候钢。所开发的新材料成本优势明显,强韧性高,耐大气腐蚀性能可接近Cor-ten B钢水平。

武钢铁路车辆及集装箱用耐候钢的现状及发展

综述了武钢铁路车辆及集装箱用耐候钢的研发背景和过程,简要介绍了典型铁路车辆及集装箱用耐候钢的产品特点和性能,展望了耐候钢的发展趋势及武钢在铁路车辆及集装箱用耐候钢的开发方向。

高钛钢在盐雾环境中的腐蚀行为

研究了高钛结构钢在室内盐雾干、湿循环加速腐蚀环境中的腐蚀行为,并与商用09CuPCrNi耐候钢和新型贝氏体耐候钢进行了对比。结果表明:高钛结构钢在腐蚀前期具有较好的耐腐蚀性能,但当腐蚀45 d后,锈层的保护能力逐渐弱于后两种钢的;因高钛钢具有均匀单一的显微组织,基体内部电位差较小,其初期腐蚀较缓慢;但当钢表面为锈层所覆盖后,因其腐蚀过于均匀,锈层与基体的界面平整,结合不牢固,锈层易脱落,其保护性随腐蚀时间的延长而逐渐减弱。

大线能量焊接耐火耐候建筑用钢的研制及应用

对大线能量焊接耐火耐候建筑用钢WGJ510C2的力学性能、焊接性能及其典型应用进行了研究。试验结果表明:该钢具有优良的综合力学性能,在600℃温度下的屈服强度均高于其室温下屈服强度的2/3,完全满足建筑结构用钢耐火安全性的强度许用指标;该钢具有低的焊接冷裂纹敏感性,能承受大线能量(50～100kJ/cm)焊接;该钢在大型建筑应用中的实际效果良好。

高强度耐候钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为

利用周期浸润腐蚀实验和电化学方法,研究了耐候钢在模拟工业大气环境下的腐蚀演化行为,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等分析了实验钢显微组织、腐蚀形貌、锈层特征及腐蚀产物中Cu元素的分布。结果表明,实验钢的组织主要由准多边形铁素体和粒状贝氏体组成;实验钢的腐蚀质量损失率随Cu含量的增加及时间的延长而逐渐降低,且其质量损失量基本相同,锈层厚度逐渐减小,致密度增加;Cu元素在锈层的缝隙和孔洞等缺陷处富集;随着腐蚀时间的增加,自腐蚀电位增大,自腐蚀电流密度下降;含Cu钢锈层促进了阴极还原过程,同时抑制了阳极氧化过程。

镍含量对高强耐候钢组织与性能的影响

针对铁路高强耐候钢的特点,本文通过调整钢中的镍含量,研究了耐候钢组织和性能的变化规律.结果表明:增加钢中的镍含量,耐候钢的组织由铁素体+珠光体向铁素体+贝氏体+珠光体转变,耐候钢的屈服强度和拉伸强度有所降低,延伸率有所提高,并且实验钢的年腐蚀速率降低,高Ni含量的耐候钢极化阻力为394(Ω·cm-2),而低Ni含量的耐候钢极化阻力为602(Ω·cm-2).

高强度耐大气腐蚀钢中稀土提高耐蚀机理研究

采用SEM、XRD、电化学阻抗和干湿周浸实验法,研究稀土对高强耐候钢耐大气腐蚀性的影响。稀土净化钢液,变质夹杂,改善了点蚀和晶间腐蚀。钢中固溶稀土提高钢基体的耐蚀性并促进稳定致密锈层的形成。稀土微合金化作用提高高强耐候钢的耐大气腐蚀性能。