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不鏽鋼棒材機械技術性能添加時間:2021-07-26

爲了通過將不鏽鋼應用于沿海橋梁來提高耐久性,對三種不鏽鋼原型進行了原型制作,並對不鏽鋼和普通鋼筋進行了拉伸和彎曲試驗,結果不鏽鋼具有優異的耐腐蝕性以及機械和力學性能。技術性能也滿足混凝土結構的要求,並進行了不鏽鋼棒材焊接工藝試驗焊縫金相分析、晶間腐蝕、沖擊、拉伸、彎曲等試驗,不鏽鋼棒材焊接接頭沒有明顯劣化,顯示出非常好的可焊性,不鏽鋼螺紋連接絲頭和連接套管設計,接頭拉壓疲勞性能滿足螺紋連接規範要求。

不锈钢棒,顾名思义就是用不锈钢制作的棒,可以彻底解决棒的腐蚀问题。不锈钢棒材具有优异的耐腐蚀性能和力学性能,有效提高了结构的耐久性,降低了维护成本,延长了结构的使用寿命,在海外桥梁港口和建设工程中得到了迅速的发展和应用。 1-5]。不锈钢棒材应用相对较少的一个重要原因是成本因素,目前不锈钢棒材的价格远高于普通钢棒材,但随着不锈钢棒材冶炼和成熟度的发展和成熟。轧制,随着技术的进步,出现了更高强度的不锈钢棒材。已经开发应用的低镍不锈钢棒材具有很高的价格竞争力,将降低与一般棒材的成本差异[6] .在混凝土部位的关键部位采用不锈钢棒代替碳钢棒材,在成本考虑下,可以大大延长钢筋混凝土结构的寿命,使用寿命可达100a以上[5]。目前,许多国家制定了相关标准,如英国标准BS6744:2001+A2:2009、美国材料试验协会标准ASTMA955/A955M-10。这只是2004 年。 9月颁布的《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CCES01-2004(2005年修订))《特殊工程可使用不锈钢棒材,使用寿命超过100年》。为了提高韩国沿海桥梁结构的耐久性,考虑到不锈钢品种的价格和耐腐蚀性,选择022Cr22Ni5MO3N(2205)、06Cr17Ni12MO2(316L)和00Cr23Ni4N(2304)三种不锈钢钢筋进行原型制作。不锈钢钢坯[5,11-12]。进行了力学和技术试验,试验结果可作为制定不锈钢棒材产品标准的参考。 1 不锈钢棒的力学性能试用022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)和00Cr23Ni4N(2304)不锈钢坯料试制不同规格的不锈钢棒,其中12以上为螺纹棒,其他为光面。部分产品与国外同类产品相比,初始样机性能较低,并且由于不锈钢的热塑性,在轧制过程中不锈钢钢筋表面会出现裂纹。其他技术创新,中试性能不低于国外同类产品不锈钢棒材。选用不同尺寸试制成功的022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)、00Cr23Ni4N(2304)不锈钢棒材,选择HPB235和HRB335棒材进行对比拉伸试验。表1 显示了测试结果的统计数据。各种钢筋的典型载荷-位移曲线如图1 所示。

从表1可以看出,这三种不锈钢棒材的强度、屈强比和延伸率均高于碳钢,应用于混凝土结构时,不仅可以提高耐久性,而且可以大大节省钢材和抗震性可以提高。表现。但是,不锈钢钢筋的弹性模量较低,因此用于大跨度混凝土结构时,会出现较大的变形和裂缝。如图1所示,一般钢筋的荷载-位移曲线分为4个阶段:弹性阶段、屈服阶段(非均匀塑性变形)、强化阶段(均匀塑性变形)和颈缩阶段(非均匀密集可塑性)。变形)不锈钢钢筋的载荷-位移曲线只有三个阶段:弹性阶段、增强阶段(均匀塑性变形)和颈缩阶段(非均匀集中塑性变形)。与普通钢棒相比,不锈钢棒具有不均匀屈服塑性变形阶段,在载荷-位移曲线上直接出现从弹性阶段到均匀塑性变形阶段,说明不锈钢材料更均匀。从表1可以看出,同种不同直径钢筋的强度、伸长率、模量的平均值相互接近,标准偏差小,因此材料受应力影响不显着。直径。根据《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008),采用2法对不锈钢棒材强度试验数据实测值进行拟合优度(分布)检验,当检验显着性水平为=0.05时,概率分布模型遵循正态分布。那么强度标准值fk=f-1.64f。 (1)根据实际测试数据计算出的标准值见表2?悸堑讲恍飧职舨氖褂镁椴蛔,各项指标均根据产品出厂检验标准进行了适当缩减和四舍五入。

2 不锈钢棒的弯曲

在同一台試驗機上對022Cr22Ni5Mo3N(2205)、00Cr23Ni4N(2304)和HRB335鋼筋進行彎曲試驗,部分鋼筋彎曲後的性能如圖2所示。鋼棒彎曲後,曲面無裂紋、裂紋和斷裂,說明鋼棒晶體結構均勻,內應力、夾雜、未熔合、微裂紋等缺陷在合理範圍內。極限表明不鏽鋼棒材與普通鋼棒材相似,冷彎性能滿足不鏽鋼棒材混凝土構件成型時的彎曲加工要求。

3 不锈钢棒材焊接

以022Cr22Ni5Mo3N(2205)不鏽鋼棒材爲例,焊接材料爲00Cr23Ni9Mo3N(2209)不鏽鋼022Cr22Ni5Mo3N(2205)不鏽鋼棒材規格爲14,直徑32mm。手工直流電弧焊采用搭接焊和對接焊。對接焊試件焊縫部分低倍金相組織如圖3(a)所示,圖中左下部分爲焊縫區,右上部分爲母材區。融合線作爲接口。從圖中可以看出,焊縫熱影響區較窄,金屬晶粒沒有明顯粗化。圖3(b)爲焊縫熱影響區放大金相組織,母材爲典型的奧氏體+鐵素體雙相組織,圖中暗部爲奧氏體,亮部爲鐵素體。在奧氏體和鐵素體之間的晶界處未發現相析出。母材和焊縫區的金屬組織如圖4所示,焊縫區的金屬組織爲結晶器枝晶組織,焊縫區和熱影響區的金屬組織如圖3所示。鐵素體比。但仍有接近50%的焊接接頭結構爲焊接雙相結構,不影響受力和工藝性能。

對對接焊接試樣進行拉伸試驗的結果是,所有試樣均從母材斷裂,斷裂後的對接焊試樣的強度和伸長率與母材相當。對焊接試樣進行V型缺口沖擊試驗,缺口位于焊縫和熱影響區與熔接線相距1mm處,是比軋制兩相組織差的鑄造組織。將不鏽鋼棒焊接試件的接頭部分磨平後,進行彎曲試驗,彎曲直徑與不鏽鋼棒相同,彎曲角度爲180。裂紋表明焊接接頭具有良好的工藝性能。將不鏽鋼棒材對接焊縫加工成5mm20mm80mm的晶間腐蝕試樣,采用不鏽鋼硫酸鹽-硫酸銅試驗法進行晶間腐蝕試驗,表明抗晶間腐蝕能力強。經焊接試驗分析,022Cr22Ni5Mo3N(2205)不鏽鋼棒材焊縫未出現明顯劣化,焊接性良好。

4不鏽鋼肋螺絲連接

以022Cr22Ni5Mo3N(2205)不锈钢棒材为例,不锈钢棒材螺纹连接采用镦粗滚制直螺纹连接,套筒材质为同种钢的不锈钢,按010310(JCJl07-2003) ,不锈钢棒镦粗成直线滚压,螺钉头和连接套尺寸见表4。接头的单向拉伸、高应力接头的循环拉压、接头的大变形和循环拉压等试验均在母材断裂,满足规范的型式检验要求。不锈钢棒材疲劳试验最大应力为230MPa,应力幅为100MPa,循环次数超过200万次,满足法规疲劳试验要求。

5. 结论

原型022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)和00Cr23Ni4N(2304)等三種不鏽鋼棒材與普通碳素鋼棒材相比,強度高、屈強比大、延伸率大,無裂紋。彎曲後的表面。裂紋和斷裂;焊接試樣的抗拉強度全部在母材中斷裂,焊接接頭彎曲後無破損無裂紋,焊接接頭抗點蝕和晶間腐蝕能力強。不鏽鋼棒材翻轉、直螺紋連接單向抗拉性能、接頭高應力循環拉壓性能、接頭大變形循環拉壓性能、疲勞性能等均能滿足螺紋連接規定的要求。因此,不鏽鋼鋼筋的力學和技術性能也滿足混凝土構件成型和結構使用的要求。不鏽鋼棒材在混凝土結構上的應用,不僅提高了耐久性,而且顯著節約了鋼材,提高了抗震性能。運營因維護而減少交通的中斷或限制,顯著延長了混凝土結構的壽命並提供巨大的經濟和社會效益。