超高强度船体结构钢的开发现状与趋势

为了给超超高强度船体结构钢的开发提供理论指导,从性能要求、强韧化机制和焊接性几个方面综述了超高强度船体结构钢的特征,结合国内外超高强度船体结构钢的开发现状,阐述了强化机制的调整是超高强度船体结构钢总体的发展趋势,其中以析出强化的增加为主要特点.通过分析各种析出强化粒子的引入在高强钢中的作用特点,认为综合考虑析出粒子的引入带来的细晶优化效果、组织转变优化效果与析出强化效果对韧性的影响是超高强度船体结构钢开发的技术难点之一,同时保持良好的焊接性是超高强度船体结构钢开发的另一技术难点.

国家体育场大跨度钢结构修改初步设计

在国家体育场修改初步设计中首次采用CAT IA软件,解决复杂建筑的空间建模问题;中厚钢板采用Q 345G J钢材,有效降低了用钢量;在进行大跨度结构计算与优化时,分别考虑了常遇地震、中震与罕遇地震作用;提出太阳辐射引起结构温升的计算方法,合理确定安装合拢温度;运用单元逐次激活的技术,进行施工过程分析;根据管桁架和次结构杆件的特点,合理确定压杆的计算长度系数;研究了在次结构薄壁箱形构件内部设置纵向加劲肋对改善板件局部稳定性及延性的影响;提出主桁架单K节点、双K节点、桁架柱带有内部加劲肋节点及铸钢转换节点构造;通过动力特性分析,确认了立面大楼梯在人群挤塞荷载下的舒适性.

先进高强钢的焊接性研究现状与趋势

钢是目前最为广泛使用的金属材料,结构件的轻量化已成为工程师们的基本设计目标,采用各种方法提高钢材的强度便可实现这一目标。然而,用来提高强度的方法对后续生产,尤其是焊接性能要求有着重大的影响。通过对匹配问题进行深入研究后发现,为了使焊接接头焊后保持优良的强度和韧性,需要精确控制焊接热输入,限制层间温度并谨慎选择填充金属。

国外新型金属材料及焊接技术的开发与应用

为了提高潜艇的隐蔽性,增强其自身的防护力、战斗力与生存力,提高机动性,减少维修,降低成本,延长使用寿命,各国海军都在积极开展新型金属材料以及焊接技术的研发。文中介绍并分析了美国HY系列高屈服强度高韧性结构钢及其配套铸锻钢、非耐压壳体用HSLA-80和HSLA-100结构钢以及新型焊接材料与工艺;日本NS系列耐压壳体结构钢;法、俄、英、德、澳等国的潜艇用高屈服强度高韧性结构钢及其新型焊接材料与工艺。重点介绍了美海军舰艇使用的低匹配强度焊缝,高强度耐腐蚀紧固件以及正在使用的具有高韧性、可焊性、耐海水应力腐蚀的低成本Ti-5111钛合金,这些新型材料与技术将对潜艇的作战性能带来重大影响。

ADB610D钢的焊接性研究

ADB610D钢是鞍山钢铁集团公司为三峡右岸电站水轮机蜗壳用钢板而研制生产的610 MPa级低焊接裂纹敏感性高强度钢,焊接性试验表明ADB610D钢具有优良的低温抗裂性能和可焊性。该钢种适用于水电站水轮机蜗壳制造,在水电站工地现场焊接便于预热(预热温度很低),一般在常温下即可焊接,无须焊后热处理,焊缝接头在焊态下表现出优良的力学性能。焊缝金属与母材的强度配合表现为等强匹配,国产J607RH焊条均能与之获得较好的强度匹配。

Weldox700E高强度钢焊接性探讨

对瑞典威达Weldox700E高强度钢的焊接性能进行研究,测试了焊接区域显微组织结构和物理性能,分析了热影响区显微组织与韧性下降的关联问题。结果表明,Weldox700E高强度钢焊接性能良好,其组织结构与冲击韧性之间存在一定的线性关系。研究结果为企业在焊接工艺评定中确定中高强度钢组织结构和物理性能之间的关系提供了一定的理论参考。

高强度细晶粒结构钢焊接性影响因素综述

综述了涉及高强度细晶粒结构钢焊接性的影响因素。结果表明,高强度细晶粒结构钢焊接性主要问题是接头的冷裂纹敏感性、HAZ的软化和脆化倾向,以及再热裂纹敏感性。焊缝强度匹配对铁研试件裂纹形态的影响,涉及焊缝与母材的相变温度以及焊缝中氢的扩散方向等因素。焊接接头硬度分布中呈现的低硬度HAZ软化区与接头拉伸试件断口部位相一致,表明HAZ软化区是该接头的薄弱环节。热输入对接头力学性能的影响表现为随热输入增大,抗拉强度和屈服强度均被降低,焊缝和HAZ区的冲击吸收能量略有减小。激光焊接试样的较高疲劳寿命是激光焊接工艺特性所决定的。

G550高强钢构件的受压稳定

应力等级为G550(屈服强度和抗拉强度都是550MPa)的钢材是一种典型的厚度不到1mm的高强冷轧钢板,许多年来这种钢材一直被用作护墙板或盖板,但是现在被用作结构构件,例如屋面桁架和钢框架房屋中的墙架。这种钢材应变硬化低,抗拉强度和屈服应力的比值是1.0。本文概述了悉尼大学有关这种钢材稳定的一个主要研究项目。进行了短柱和长柱受压构件的试验并和设计规范以及有限元分析进行了对比。

高强度钢管道环焊缝隐患治理措施研究

针对国内管道建设过程中存在的很多问题,如建设过程中施工单位违规返修、检测单位对射线底片的漏评错评、监理单位监管缺失等,尤其是近年来突出的高强度钢管道环焊缝不能承受较大的外部载荷的问题,分析了高强度钢管道环焊缝与传统X65及以下钢级管道环焊缝失效特征的差异性,剖析了当前在役高强度钢管道焊接结构存在的问题,从系统工程的角度分析了高强钢管道焊接结构中焊缝与钢管管体抗拉强度匹配、变壁厚焊接结构应力集中、焊缝冲击韧性分散等方面存在的问题,并结合人力资源、配套资源和应用技术等因素提出了高强钢管道环焊缝隐患治理的建议,建立了高强度钢管道环焊缝关键风险控制的鱼骨图。

高强钢军用桥梁桥脚结构的整体稳定性研究

高强钢军用桥梁桥脚结构的稳定问题是目前军用桥梁多跨桥研究的重点之一,但对桥脚结构的稳定性分析和设计仍然存在诸多的难点和缺陷。研究结合钢结构刚架或半刚架稳定性分析理论,利用大型通用有限元程序ANSYS,对门式桥脚和凳式桥脚的整体稳定性进行数值模拟,得到其整体稳定极限荷载,并与军用桥梁桥脚结构整体失稳的模型试验进行了对比,表明了ANSYS模拟军用桥梁桥脚结构整体稳定性计算的准确性和可靠性。研究对今后军用桥梁装备的研制开发、现行《军用桥梁设计准则》的修改制定和军用桥梁结构相关设计方法的改进完善将具有重要的意义。

1100 MPa级重型机械超高强吊臂钢焊接性能研究

通过Gleeble-3800试验机进行焊接过程热模拟,得出了Q1100D钢冷却过程中的CCT曲线。采用斜Y坡口焊接冷裂纹试验、金相分析和力学性能测试等方法,对不同热输入下焊接接头组织与性能进行了检测,结果表明包钢Q1100D重型机械超高强吊臂钢具有较好的抗冷裂性能。小热输入条件下可以实现室温下不预热焊接;较大热输入条件下,表面和断面未见冷裂纹,说明Q1100D钢板具有较好的抗冷裂性能。接头综合力学性能与组织性能评价结果表明,14 mm厚Q1100D钢板在1.05 kJ/mm的热输入下,焊接接头力学性能(拉伸、弯曲、冲击)处于最优状态。

X80及其以上高强度管线钢焊接的几个技术问题

为了保证油气管道现场环焊缝的性能及安全,国外对高钢级管线钢的焊接进行了大量细致的研究。介绍了国外文献有关X80及其以上高强度管线钢现场焊接几个关键技术问题,其中包括钢管强度的分散性引起的焊缝匹配问题、材料的焊接性问题、氢致裂纹问题等,对从事管线钢焊接技术的研究很有启示。对我国高钢级管线钢现场焊接技术深化研究提出了建议。

一种高温钢结构计算方法

国内钢结构设计标准均限制设计温度低于200℃,建筑防火规范也只规定了钢结构短时受热计算方法。介绍了一种长期处于高温工况的钢结构计算方法,尤其适用于达到材料蠕变设计温度的钢结构,提出了高温钢结构强度、稳定性、刚度以及蠕变控制的校核方法。

钢结构稳定性设计方法的发展综述及分析

对钢结构稳定性设计方法的研究现状进行较全面的综述。分析相关计算方法存在的缺陷,对稳定性计算部分系数之间的关系进行研究,对高强钢的发展和趋势进行归纳和探讨,指出对高强钢结构稳定性计算的理论和方法进行研究是当务之急。

油气钻井装备用低合金高强结构钢国内研制现状与展望

低合金高强结构钢以其高强韧性、易成型和良好的焊接性等优势广泛应用于工程机械装备制造领域。围绕我国油气钻井装备用典型低合金高强度结构钢的需求及其研制现状进行分析。重点分析了国内具有较大用量和较好应用前景的Q460、Q550及Q690典型低合金钢板研制及焊接技术的研究情况,对油气钻井装备用低合金钢发展应用提出了建议。

高强度结构钢在大型起重机臂架上的应用研究

臂架是起重机上的主要受力构件,其重量直接影响起重机自重及造价。随着起重机起重能力的提高,传统的Q355级别材料已无法满足大型起重机臂架的承载能力要求,Q690级别的高强度结构钢已得到越来越多的应用,甚至开始探讨Q960的应用可行性。本文从材料的强度、稳定性、冲击性能和疲劳强度出发,系统比较了不同强度材料在同一起重机臂架上的应用计算结果,提出了高强度结构钢在起重机臂架上应用时的适用范围及一些注意点。

高强度含铜结构钢(WA710)的焊接性及应用研究

针对我国制造首台最大载重矿车用钢的技术要求及高强度含铜[w(Cu)=1%~1.3%]结构钢(WA710)的特点,进行了不同温度条件下的焊接抗裂性试验、气体保护焊工艺等应用实验分析。抗裂(小铁研)试验结果表明:WA710钢在常温及低温(-5℃)、相对湿度80%的环境下,可实施不预热焊接。气体保护焊工艺评定实验结果表明:采用保护气体为φ(Ar)80%+φ(CO_2)20%及WER70-NH(专利)焊丝,焊接接头力学性能满足我国首台最大载重(363 t)矿车制造的技术要求。

高强度钢材轴心受压构件的受力性能

介绍了高强度钢材在实际工程中的应用状况,基于高强度钢材焊接截面钢柱轴心受压试验结果,给出了高强度钢材焊接箱形和焊接I形截面的残余应力分布,并结合多个国家的钢结构设计规范对试验结果进行了分析计算、讨论和比较,对高强度钢材焊接截面轴心受压构件整体稳定和局部稳定受力性能进行了研究。研究结果表明,焊接箱形和焊接I形(绕弱轴,翼缘为焰切边)两种截面(板厚<40mm)的高强度钢材(屈服强度690MPa)轴心受压构件的整体稳定系数高于普通钢材钢构件,可以划分为b类截面;而翼缘的局部稳定性能没有明显提高,翼缘宽厚比限值仍可采用我国现行钢结构规范的规定值。

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件可靠度分析

本文采用二阶矩概率法,考虑强度、截面几何参数、计算模式、外荷载等不定因素的影响,针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴心受压构件的可靠度进行了分析,并考虑材料特性,在已有试验的基础上对其承载力计算方法、目标可靠指标及强度设计指标的合理选取进行了研究。结果表明,在按厚度分类合理确定高强冷弯薄壁型钢的强度设计指标后,可依据现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)给定的考虑板组稳定计算截面有效宽厚比的方法对其轴心受压构件的极限承载力进行有效分析,并满足预定设计可靠指标的要求。

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴压构件承载力计算模式研究

本文收集了目前国内外屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件的试验数据,参考现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002),对其承载力的合理计算模式进行了系统研究。结果表明,现行规范考虑板组约束计算截面有效宽厚比的方法对屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件极限承载力的计算是可靠的。