建筑用高性能耐火耐候鋼的焊接試驗

對武漢鋼鐵(集團)公司(以下簡稱武鋼)研制的高性能耐火耐候建筑用鋼wgj510c2的力學性能、焊接性能、耐火性能、耐候性能及其典型應(yīng)用進行了研究。試驗結(jié)果表明:該鋼具有優(yōu)良的綜合力學性能,在600℃溫度下的屈服強度均高于其室溫下屈服強度的2/3,完全滿足建筑結(jié)構(gòu)用鋼耐火安全性的強度許用指標;具有低的焊接冷裂紋敏感性,能承受大線能量(50～100kj/cm)焊接;裸鋼的耐火極限比q235鋼高出44%左右,在考慮建筑設(shè)計一級防火標準時,使用該鋼可比使用q235鋼節(jié)省薄型防火涂料36.5%～50%,節(jié)省厚型防火涂料26%;經(jīng)過1800h加速循環(huán)腐蝕以后,該鋼的腐蝕率與q235鋼和q345鋼相比分別減少20%和29%;經(jīng)過武漢10個月大氣曝曬試驗的結(jié)果也表明,該鋼的耐候性能也明顯優(yōu)于q235鋼和q345鋼。該鋼在大型建筑應(yīng)用中的實際效果良好。

利用光學顯微鏡和透射電子顯微鏡對不同熱處理工藝制度下高性能耐火耐候建筑用鋼的顯微組織進行了觀察和分析。結(jié)果表明:熱軋態(tài)50mm厚的高性能耐火耐候建筑用鋼在910～940℃范圍內(nèi)正火,經(jīng)600～700℃溫度回火后,能獲得鐵素體、低碳貝氏體并含有少量m/a島的組織,在低碳貝氏體邊界上形成的細小穩(wěn)定合金碳化物,有利于該鋼在高溫狀態(tài)下的組織穩(wěn)定及耐火性能的提高。

耐火耐候鋼在本工程中的應(yīng)用——耐火耐候性能是指鋼材的耐高溫、耐惡劣天氣、耐腐蝕強度。高性能耐火耐候鋼是先進國家競相開發(fā)的一種有廣泛用途的特殊鋼材，在高層、超高層、大跨度、輕鋼輕板建筑的防火、抗震、抗腐蝕等方面，均表現(xiàn)出良好的性能?，F(xiàn)在，歐美、...

介紹了近年來耐火耐候鋼在我國建筑業(yè)的開發(fā)現(xiàn)狀和工程應(yīng)用,并對這類鋼材的耐火耐候性能和生產(chǎn)機理進行了分析。試驗研究表明:混合組織,尤其是細小、彌散分布的m-a組織,合金元素mo等的固溶強化作用和高溫下mc,mo2c的析出強化作用,是耐火鋼獲得良好高溫性能的主要原因。在碳素鋼中加入cu,cr,mo和ti等微合金元素,就可形成耐候鋼。

針對q500qe高性能鋼兩種典型焊接接頭,包括對接焊縫和橫向角接焊縫,設(shè)計疲勞試件。其中對接焊試件包括兩種形式,分別為板厚56mm和8mm的對接焊試件;橫向角接焊縫試件的主板厚56mm、附連件厚20mm。對三組試件進行了有限元分析,掌握了試件的應(yīng)力分布狀況及薄弱環(huán)節(jié),驗證了試件設(shè)計的合理性。隨后針對三組試件展開了疲勞試驗,掌握了不同類型焊接接頭的破壞位置及破壞形式。根據(jù)試驗結(jié)果擬合出了三組試件的s-n曲線,并與普通鋼的疲勞性能進行比較,表明q500qe高性能鋼的這兩種典型焊接接頭的疲勞強度略高于普通鋼。采用目前規(guī)范規(guī)定的疲勞強度容許值進行抗疲勞設(shè)計是合理可行的,并且具有足夠的安全余量。

針對q500qe高性能鋼兩種典型焊接接頭,包括對接焊縫和橫向角接焊縫,設(shè)計疲勞試件。其中對接焊試件包括兩種形式,分別為板厚56mm和8mm的對接焊試件;橫向角接焊縫試件的主板厚56mm、附連件厚20mm。對三組試件進行了有限元分析,掌握了試件的應(yīng)力分布狀況及薄弱環(huán)節(jié),驗證了試件設(shè)計的合理性。隨后針對三組試件展開了疲勞試驗,掌握了不同類型焊接接頭的破壞位置及破壞形式。根據(jù)試驗結(jié)果擬合出了三組試件的s-n曲線,并與普通鋼的疲勞性能進行比較,表明q500qe高性能鋼的這兩種典型焊接接頭的疲勞強度略高于普通鋼。采用目前規(guī)范規(guī)定的疲勞強度容許值進行抗疲勞設(shè)計是合理可行的,并且具有足夠的安全余量。

對大線能量焊接耐火耐候建筑用鋼wgj510c2的力學性能、焊接性能及其典型應(yīng)用進行了研究。試驗結(jié)果表明:該鋼具有優(yōu)良的綜合力學性能,在600℃溫度下的屈服強度均高于其室溫下屈服強度的2/3,完全滿足建筑結(jié)構(gòu)用鋼耐火安全性的強度許用指標;該鋼具有低的焊接冷裂紋敏感性,能承受大線能量(50～100kj/cm)焊接;該鋼在大型建筑應(yīng)用中的實際效果良好。

為了進一步研究耐火鋼的性能,通過添加mo、w、nb等合金元素并進行了相應(yīng)試驗與測試,研究了各種合金元素對耐火鋼性能的影響,開發(fā)出了含mo、w合金的耐火鋼材料。結(jié)果表明,mo、w的加入可明顯提高建筑用鋼的力學性能與高溫耐火性,降低沖擊韌性及屈強比;當mo含量為0.3%左右的樣品以及w含量為0.21%的樣品強韌匹配效果較佳。

對工業(yè)試制耐火h型鋼的力學性能和微觀組織進行了研究。分析了回火溫度及時間對微觀組織的影響,探討了耐火鋼的高溫強化機理。結(jié)果表明,建筑用耐火h型鋼在室溫時的顯微組織為多邊形鐵素體、少量珠光體和少量馬氏體的混合組織,細小、彌散分布的馬氏體組織是建筑用耐火h型鋼保持良好高溫性能的一個主要原因。高溫下良好的組織穩(wěn)定性有利于提高耐火h型鋼的高溫性能。thermocalc熱力學軟件計算結(jié)果表明,mn、mo、cr等合金元素能大量固溶在滲碳體中,形成合金滲碳體,有利于阻止高溫回火組織粗化,保持良好的高溫性能。

以含nb、ti等微合金元素的建筑用耐火鋼為對象,在試驗室研究了控軋控冷過程中各工藝參數(shù)與顯微組織和力學性能的關(guān)系,并通過參數(shù)調(diào)整,制定了合理的控軋控冷工藝制度,為工業(yè)生產(chǎn)提供了依據(jù)。

對攀鋼研制的345mpa級耐火鋼及q345對比鋼制成焊接h型鋼后進行不噴涮防火涂層耐火試驗。經(jīng)計算鋼件載荷后按gb/j9978-1999標準進行耐火試驗,結(jié)果表明耐火鋼耐火極限高于普通鋼100%以上,具有明顯的耐火穩(wěn)定性。另外,對耐火鋼的耐火機理進行了說明。

建筑用大線能量焊接高強度厚鋼板的開發(fā)

以智能耐火鋼q420fre為研究對象,采用gleeble3800熱模擬試驗機對其焊接熱影響區(qū)組織轉(zhuǎn)變及焊接性進行研究,并對40、60mm厚的q420fre鋼板進行了斜y坡口焊接裂紋試驗。結(jié)果表明,q420fre智能型耐火鋼,在較大的冷卻速度范圍內(nèi)(3~600s),組織主要為粒狀貝氏體,硬度值hv_(0.2)186.7~207.4,變化不大。在較大的線能量輸入焊接,焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)組織穩(wěn)定,性能穩(wěn)定。40、60mm的q420fre鋼板采用bhg-2焊絲氣體保護焊,防止焊接冷裂紋產(chǎn)生的預(yù)熱溫度分別為50、75℃。

利用銹層穩(wěn)定化處理的耐候鋼焊接接頭,進行了大氣曝曬(噴淋)加速試驗,結(jié)果證明:經(jīng)表面復(fù)合處理劑處理后的q450nqr1耐候鋼,腐蝕率顯著降低,不僅提高了耐蝕性,而且也提高了抗局部腐蝕能力。經(jīng)表面復(fù)合處理劑處理的焊接接頭與非焊接樣的腐蝕試驗結(jié)果沒有差別,說明表面復(fù)合處理劑適用于焊接接頭的銹層穩(wěn)定化處理。

利用周期浸潤循環(huán)腐蝕實驗,結(jié)合掃描電鏡以及電化學分析等手段,研究了不同耐候指數(shù)的焊接材料對耐候鋼焊接接頭耐腐蝕性能的影響.結(jié)果表明,采用普通焊接材料焊接得到的焊接接頭銹層厚度不均勻,焊接接頭處局部腐蝕嚴重.采用與母材耐候指數(shù)相近的焊接材料焊接得到的焊接接頭銹層區(qū)分為內(nèi)銹層和外銹層,內(nèi)銹層致密且存在大量cr元素,焊接接頭與母材發(fā)生均勻腐蝕.

針對鞍鋼股份有限公司為建造lng低溫儲罐生產(chǎn)的9%ni鋼板,根據(jù)確定的焊接工藝和焊接工藝參數(shù),研究了焊接接頭的拉伸、冷彎、沖擊性能、無塑性轉(zhuǎn)變溫度和斷裂韌度等各項力學性能,結(jié)果表明,9%ni鋼焊接接頭可滿足lng大型儲罐的設(shè)計要求。

儲罐用07MnNiVR鋼焊接接頭力學性能試驗

法國一家公司推出一種不透明、堅固、層疊式建筑材料,它用玻璃纖維增強酚醛樹酯制成,單面或雙面上有一層200～250微米厚的凝膠漆保護層。此材料有1.5～2.5毫米厚,重量為2.2～3.9公斤/平方米,容易鉆孔

建筑高性能耐火耐候用鋼填補空白

英國某測試認證機構(gòu)近期為澳大利亞提供了一款新型耐火性能試驗?zāi)軤t。該耐火性能試驗爐獲得了澳大利亞國家檢測機構(gòu)協(xié)會(nata)、墨爾本耐火性能實驗室與消防安全顧問辦公室的認證。該爐為澳大利亞第一臺耐火性能試驗爐,適用于全尺寸試驗,爐容量大,可測試水平結(jié)構(gòu)與垂直結(jié)構(gòu)樣本的耐火性能。

英國某測試認證機構(gòu)近期為澳大利亞提供了一款新型耐火性能試驗?zāi)軤t。該耐火性能試驗爐獲得了澳大利亞國家檢測機構(gòu)協(xié)會（nata）、墨爾本耐火性能實驗室與消防安全顧問辦公室的認證。該爐為澳大利亞第一臺耐火性能試驗爐，適用于全尺寸試驗，爐容量大，可測試水平結(jié)構(gòu)與垂直結(jié)構(gòu)樣本的耐火性能。

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