高强结构钢S690高温力学性能

在火灾下,材料力学性能的退化是导致钢结构承载力降低的主要因素.对高强结构钢S690进行稳态和瞬态火灾试验研究,并将S690的高温材性试验结果与欧洲、美国、澳大利亚、英国和中国钢结构设计规范进行对比,结果表明,依据各国现行钢结构设计规范进行高强钢S690钢结构的抗火设计是不安全的.另外,对试验得出的高温下高强钢S690的弹性模量、屈服强度和极限强度折减系数进行数值拟合,给出可准确表征S690高温下材料性能退化的预测公式,可用于指导含高强钢S690构件的钢结构抗火设计,并为相关规范的修订提供参考依据.     

火灾下超高强钢S960力学性能与抗火设计建议

为研究超高强钢S960在火灾下的材料力学性能,分别采用稳态火灾试验方法和瞬态火灾试验方法对超高强钢S960进行高温力学性能试验,得到超高强钢S960在火灾下的弹性模量、屈服强度、极限强度、应力-应变关系曲线以及钢材破坏模式等。将试验研究结果同现行钢结构规范EC3、ASCE、AISC、AS 4100和BS 5950等进行对比分析,以验证规范对于高强钢的适用性。同时,为研究不同种类高强钢火灾下力学性能差异,将试验结果与现有文献中欧标高强钢S460、S690以及国产高强钢Q460、Q550、Q690和Q890的火灾下材料力学性能进行对比。此外,提出超高强钢S960在火灾高温作用下钢材力学性能的拟合公式,并验证其准确性。研究结果表明,现行各国规范不能安全可靠地指导超高强钢S960及其他高强钢的抗火设计,对规范进行针对高强钢的修订势在必行。     

高强钢结构抗火研究进展

高强钢结构的性能与应用是近年来建筑结构领域的热点研究课题之一,其火灾性能至关重要.本文总结国内外高强钢结构的抗火研究现状,包括高强钢高温材料性能、高强钢构件抗火性能以及高强钢用于梁柱连接节点的抗火性能研究等.不同种类高强钢的高温力学性能差异显著,且基于普通钢材料力学性能的现行钢结构设计规范均不能经济可靠地指导高强钢结构防火设计;国内外对高强钢构件及节点的抗火性能研究以理论分析和数值模拟为主,试验研究相对匮乏,远不能满足高强钢结构设计需求.因此,有必要进行更多更深入的试验和理论研究,以完善高强钢结构的设计理论,为相关设计规范修订提供依据.     

高强度Q460钢高温蠕变性能

为了研究高强度Q460钢的高温蠕变对钢结构抗火性能的影响,采用高温蠕变试验装置测试了高温下高强度Q460钢材在不同应力水平下的蠕变应变随时间的变化曲线.根据试验数据,在现有蠕变模型的基础上拟合了高强度Q460钢材的高温蠕变模型.在有限元结构分析中引入钢材高温材料力学性能和蠕变参数,分析了考虑高温蠕变后轴心受力Q460钢柱的抗火性能.研究表明,高强度Q460钢材在高温和应力作用下具有明显的蠕变变形,在同一温度和时间下,蠕变应变随应力水平的提高明显增加;考虑蠕变效应后,在标准(ISO-834)的升温条件下,钢柱的耐火极限明显降低;在恒定温度下,钢柱的极限承载力随着时间的增加急剧降低,因而结构的抗火承载力设计需要考虑受火时间的影响.     

高温下与高温后Q550D高强钢材料力学性能试验

高强钢具有强度高、韧性好、可焊性优良等优点,其在土木工程中的应用越来越广泛.高强钢在火灾下的力学性能是钢结构抗火设计的重要影响因素.为获取高温下与高温后Q550D高强钢材料的力学性能,基于稳态试验方法,对Q550D高强钢开展了拉伸试验,考察了不同冷却方式(自然冷却与浸水冷却)与过火温度对Q550D高强钢力学性能的影响,获取了不同温度工况下Q550D高强钢的应力-应变曲线和高温下与高温后各项力学性能参数指标(弹性模量、屈服强度、抗拉强度和极限伸长率)的折减系数,并将试验结果与已有规范和文献结果进行了对比分析.结果表明:高温下Q550D高强钢的弹性模量、屈服强度、抗拉强度随着试验温度的升高而逐渐下降,其折减系数均低于各国规范的取值;当温度超过400℃时,高温下Q550D高强钢的弹性模量、屈服强度和抗拉强度下降明显,当温度超过700℃时,3个力学性能指标均接近于零;不同冷却方式与过火温度对Q550D高强钢的弹性模量影响不大;当温度低于600℃时,高温冷却后Q550D高强钢的屈服强度和抗拉强度的折减并不明显,当温度超过600℃时,屈服强度和抗拉强度显著下降,且自然冷却方式下的下降程度更大;高强钢与普通钢高温冷却后的屈服强度与抗拉强度存在较大差别.     

轴心受压高强度H型钢柱抗火性能

引入高强度钢高温下的力学性能参数,推导了高强度钢轴心受压柱在高温下的临界应力,进而得到高温下整体稳定系数与临界温度。将高强度钢和普通钢轴心受压柱在高温下的稳定系数和临界温度进行了对比,结果表明:普通钢轴心受压柱高温下的整体稳定系数和临界温度不适用于高强度钢轴心受压柱,高强度钢轴心受压柱整体稳定系数比普通钢低。使用有限元方法对文中给出的高强度钢轴心受压柱的整体稳定系数进行了验证,二者得出的结果吻合较好。     

高温后结构钢力学性能试验

为了研究结构钢高温后材料力学性能变化规律,对Q 235结构钢加热至不同高温,再经不同方式冷却后进行了力学性能试验。试验表明:结构钢经不同高温冷却后,有显著热变色反映;高温后的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率等力学性能变化程度主要与曾经历的最高温度和冷却方式有关。根据试验结果,编制了高温后钢材热变色图谱,提出了高温后结构钢的屈服强度、抗拉强度计算公式,对高温后弹性模量的取值提出了建议。研究成果可供火灾后钢结构损伤评估和加固分析时参考。     

高强钢平齐式端板连接节点火灾后力学性能试验研究

火灾后,钢构件残余应力和变形的重新分布,导致钢结构整体在火灾后可能比火灾高温作用下更加危险.节点对钢结构整体安全性至关重要,为研究高强钢平齐式端板连接节点火灾后的力学性能,采用稳态试验方法对经历550℃的火灾高温并冷却至常温的7个端板连接节点进行试验,得到节点火灾后的变形状态、弯矩-转角关系曲线以及失效模式等.同时,将试验结果与普通钢端板连接节点过火后的力学性能进行对比分析.此外,将试验结果同现行欧洲钢结构设计规范Eurocode3中相应条文进行比较.研究表明:通过合理的节点设计,与采用较厚普通钢端板的节点相比,采用较薄高强钢端板的节点可实现相同的节点失效模式、相近的剩余承载力以及更高的(至少是相当的)节点转动能力;同时,欧洲钢结构规范Eurocode3中有关节点塑性抗弯承载力的条文适用于高强钢平齐式端板连接节点火灾后塑性抗弯承载力的预测.     

Q460低合金高强度钢的焊接工艺分析

介绍了Q460低合金结构钢的主要成分、力学性能,给出了焊接Q460低合金高强度钢的焊接应选用的焊接材料和焊接设备,对焊接过程中存在的主要问题提出了解决的办法。     

高强度Q460钢焊接截面高温作用后残余应力

为了得到高温作用对高强度Q460钢焊接截面残余应力的影响,采用电炉对高强度Q460钢焊接H形和箱形截面构件进行升温后自然降温.采用切条法测试构件降温后残余应力的分布作为对比,测试了未升温试件的残余应力.试验得到了高温后焊接H形和箱形截面残余应力数值和不同温度后残余应力降低系数.采用有限元软件ANSYS分析了残余应力的降低对高温下Q460钢柱承载力的影响.研究表明:高温作用对焊接残余应力影响较大,升温温度越高,残余应力降低越大.残余应力的降低对高温下Q460钢柱的承载力产生明显影响,与不考虑残余应力变化相比,钢柱的承载力设计值可提高10%左右.     

超高强钢S960火灾后力学性能试验研究

通过试验研究超高强钢S960过火冷却至常温后的力学性能,得到过火高温对超高强钢S960弹性模量、屈服强度、极限强度以及应力-应变曲线的影响规律.结果表明,钢材火灾后的力学性能取决于钢材的等级和生产加工工艺.通过对试验数据进行数值拟合,给出可准确表达S960火灾高温后材料力学性能剩余程度的预测公式.     

不同稀土、硫含量重轨钢的组织与性能

研究了具有不同稀土、硫含量重轨钢的组织与性能·在低硫重轨钢中,稀土元素具有使硫化物夹杂改性、抑制先共析铁素体析出以及细化NbC析出相等作用·稀土的加入明显改善钢的纵向力学性能,当加入量为0.02%、钢中稀土硫比w(RE)/w(S)=157时,钢的强度、韧性及抗疲劳性能最佳·在高硫重轨钢中,稀土的加入可使硫化物明显改性,但对钢的纵向力学性能影响不明显·当稀土加入量相同时,高硫重轨钢的力学性能明显低于低硫重轨钢,这表明硫含量是影响重轨钢性能的重要因素·     

控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响

探讨了控制轧制及加速冷却过程中工艺参数对高强度结构钢组织及性能的影响;借助光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射对钢的强韧化机制进行了分析.通过合理选择两阶段控轧+快速冷却参数,获得了满足国标GB/T 16270—1996中Q690,Q620和Q550要求的高强度钢板;得出了终轧温度、终冷温度和冷却速度与力学性能之间关系的回归方程,并分析了这些因素对显微组织及力学性能的影响.结果表明:在终轧温度870~880℃,冷速15~20℃/s的条件下,终冷温度570~600℃,能够达到Q550的要求;终冷温度500~570℃,能够达到Q620的要求;冷速提高至35~40℃/s,终冷温度在550℃左右,能够...     

钢回火碳扩散行为的表征方法

在第三代高强钢设计中,碳是最重要的合金化元素,表征碳元素在钢中的扩散行为,是设计和调控钢中显微组织结构以获得优异力学性能的关键。本文对中钢中碳原子占位及扩散行为表征技术的研究进展进行综述,分析了钢回火过程中碳原子占位状态及扩散行为与组织性能的关系,对相关表征技术进行了梳理及对比,为研究、掌握碳原子扩散运动与微观组织转变关系规律提供借鉴和参考。     

超快冷终冷温度对桥梁钢组织性能的影响

两阶段轧制后,采用超快冷对实验钢进行冷却,研究了超快冷终冷温度对高强桥梁钢组织性能的影响.结果表明,超快冷终冷温度显著影响实验钢的组织特征,随着超快冷终冷温度的降低,实验钢的显微组织由粒状贝氏体为主逐渐演变为板条贝氏体为主,且M/A尺寸显著细化.明确了超快冷终冷温度对实验钢力学性能的影响规律,且在236℃的超快冷终冷温度条件下,实验钢的屈服强度、抗拉强度、屈强比、-40℃冲击功和延伸率分别为745MPa,961MPa,078,1665J和168%,实现了强度、韧性和塑性的平衡,同时获得了低屈强比.     

低碳中锰热轧TRIP钢退火工艺及组织演变

研究了第三代高强度高塑性TRIP钢的退火工艺对性能的影响和组织演变规律.热轧后形成的原始马氏体与临界退火时形成的残余奥氏体使TRIP钢具有良好的强度和塑性.结果表明:实验用钢可获得1000MPa以上的抗拉强度和30%以上的断后延伸率,且强塑积30 GPa.%;退火温度和保温时间对钢的力学性能具有显著影响,热轧TRIP钢临界退火温度为630℃,保温时间18 h时,实验用钢能获得最佳的综合力学性能.     

管线钢硫化氢应力腐蚀的影响因素

为了解决国产高强钢的H2S应力腐蚀开裂(sulfide stress corrosion cracking，SSCC)敏感性问题，采用恒载荷拉伸法(constant load tensile)和慢应变速率法(slow strain rate test，SSRT)测试了在含H2S的介质中不同焊接匹配及不同冷变形度条件下管线钢母材及其焊接接头的SSCC性能。结果表明，不同的焊接匹配导致管线钢具有不同的耐腐蚀性能；冷变形促进了材料局部微观缺陷内能的增加，这些缺陷所在的位置往往是氢易被捕捉的地方；随着冷变形度的增加．材料的抗腐蚀能力降低，可见，焊接匹配和冷变形度是影响国产管线钢SSCC的重要因素。