三种桥梁耐候钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性能比较

通过室内周期浸润加速腐蚀实验,结合腐蚀形貌观察、物相分析及电化学测试,对三种耐候桥梁钢Q355NHD、Q450NQR1、Q460q在模拟海洋大气环境(3.5%NaCl溶液)下的腐蚀行为进行对比研究。结果表明,三种耐候钢在实验周期内,腐蚀速率均呈先增大后减小的趋势。腐蚀前期,耐蚀性差异主要是由显微组织决定的,以铁素体和珠光体复相组织为主的Q355NHD、Q450NQR1钢腐蚀速率高于以粒状贝氏体为主的Q460q钢。腐蚀后期,微量合金元素在锈层中富集使其致密化,显著提高了三种钢的耐蚀性能。其中Q460q钢锈层最为致密,锈层保护因子α/γ*和电化学阻抗值|Z|最大,在该环境下表现出了最佳的耐蚀性能。     

Q345qD桥梁钢高周疲劳性能及γ-P-S-N曲线试验研究

针对桥梁钢Q345q D的力学性能及高周疲劳特性,分别使用直径10,mm的圆棒试件和沙漏型试件进行了轴向拉伸试验及轴向疲劳试验,得到Q345q D完整的材性数据及应力-寿命曲线(S-N曲线).考虑到材料疲劳寿命离散性较大,为了便于工程应用,采用单侧容限统计方法,研究在给定置信度下各应力水平对应的Q34q D的安全疲劳寿命,得出了同时考虑置信度和存活率的设计疲劳曲线.研究结果表明桥梁钢Q345q D在常温下具有较好的疲劳性能,随应力水平的降低疲劳寿命明显增大,疲劳寿命曲线迅速趋于水平,疲劳极限在S_(max)=273~278,MPa之间.     

高强度桥梁钢Q460q焊接应力场的数值模拟研究

以高强度桥梁钢Q460q对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对焊接过程的应力场进行了三维实时动态数值模拟,得到了Q460q钢板在不同焊接速度下焊缝区的瞬态应力场。提出了可行的三维焊接应力场的动态模拟分析方法,为优化焊接结构工艺和焊接规范参数提供了理论依据和指导。模拟计算结果表明,三层焊接的最佳焊接工艺参数为:焊接速度5.2 mm/s,焊接热功率分别为15 000,16 500,18 000 W。     

Q235钢密封罐法稀土催渗氮化层的组织与耐蚀性能

针对常规气体渗氮工艺氮原子扩散速度慢的问题,采用密封罐法,以尿素为渗氮剂、稀土做催渗剂,对Q235钢进行570 ℃×4 h渗氮实验.利用金相显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站,研究分别加入1、3和5 mL稀土时,渗氮层的组织和耐蚀性能.结果表明：稀土催渗能增加渗氮层中白亮层厚度,并明显改善氮化层的耐蚀性能.但稀土加入较多达5 mL时,组织开始疏松,加3 mL稀土时白亮层组织致密,耐蚀性能较佳.Q235钢渗氮层主要由ε-Fe3N相和γ ＇-Fe4N相组成,与常规氮化相比,加稀土催渗后,氮化层中ε相数量增加.密封罐法可以实现Q235钢的快速渗氮,在尿素渗剂中加入稀土后能明显增加渗氮层厚度,并改善耐蚀性能.     

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.     

晶粒尺寸对含铜锡中铬铁素体不锈钢耐蚀性的影响

以含低熔点元素Cu和Sn的超纯165%(质量分数)Cr铁素体不锈钢为实验材料,通过在35℃恒温6%(质量分数)FeCl3溶液中对实验钢进行浸泡腐蚀实验,并采用三电极体系测定实验钢的极化曲线,初步研究了晶粒尺寸对这种铁素体不锈钢耐蚀性能的影响.实验中,采用经典的失重法计算腐蚀速率,利用动电位扫描法测绘极化曲线,以进一步探究实验钢的腐蚀过程.研究表明,这种铁素体不锈钢的点蚀电位值随晶粒尺寸增大而大幅提高.浸泡腐蚀实验结果证实,存在一个相对合理的晶粒尺寸范围,晶粒尺寸过小或过大都不利于提高耐蚀性能.     

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.     

硅烷水解时间对Q235钢表面VTES膜层耐蚀性的影响

利用硅烷溶液水解的方法,在Q235钢表面制备了乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)膜,利用电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化法研究了用不同水解时间的硅烷溶液制备的乙烯基三乙氧基硅烷膜在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性能.结果表明,用水解8天的硅烷溶液在Q235钢表面制备的乙烯基三乙氧基硅烷膜层,腐蚀过程中阳极和阴极反应受到抑制,耐蚀性能最佳;与原始Q235钢比较,腐蚀电流密度减小近3个数量级,极化电阻Rp提高近2个数量级,低频阻抗值提高至少3个数量级.     

Nb及二次淬火对Q＆P钢组织性能的影响

主要对0.19C-1.52Si-1.53Mn-0.14Al-0.048Nb和0.19C-1.52Si-1.48Mn-0.15Al两种成分的钢进行了Q＆ P(quenching and partitioning)工艺处理,并研究二次淬火对Q＆ P钢组织性能的影响.结果表明:Nb的加入能够起到细晶强化和沉淀强化的效果,提高Q＆ P钢的综合性能.强塑积最高可达到25190MPa·%.二次淬火能够提高实验钢最终的马氏体含量,并大大提高钢的抗拉强度和屈服强度,降低了实验钢的应变硬化指数和总延伸率.若不采用二次淬火则会使实验钢的塑性大大提高,综合力学性能较高.     

高固含固液搅拌槽内颗粒悬浮与混合特性

对高固含体系下Intermig桨搅拌槽内的桨叶搅拌性能以及颗粒的混合与悬浮特性进行实验研究.采用光导纤维技术对不同桨径、搅拌转速和桨叶离底距离下搅拌槽内底部以及轴向颗粒密度进行测量,同时对临界悬浮转速和搅拌功率进行测定.实验结果表明:对高固含液-固搅拌体系,所采用的Intermig搅拌桨具有很好的轴向混合特性,该桨适合在较大的桨径和较低的桨叶离底距离下应用,可在促进颗粒悬浮与均匀分布的同时,大大降低功率消耗.通过对实验结果的分析和拟合得出底部均匀度与搅拌槽内弗劳德数有关,Q=0.58Fr-0.35,Intermig搅拌桨功率准数在0.2 ～0.3之间,且与雷诺数关系为NP=2.1Re-0.2.     

Mn-Cu耐候钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为

利用干湿交替加速腐蚀实验和电化学实验研究了实验钢在模拟工业大气环境下的腐蚀演化行为.结果表明,在腐蚀初期腐蚀速度随循环周期的增加而增大,在后期随循环周期的增加而降低,耐候钢的腐蚀速度与SPA-H钢相当但低于16Mn钢.在腐蚀初期,细晶粒耐候钢比粗晶粒腐蚀速度快,在后期腐蚀速度基本一致.耐候钢锈层分为内外两层,内锈层致密主要由α-FeOOH和少量γ-Fe2O3组成,晶粒尺寸对腐蚀产物的组成影响不大.16Mn钢锈层主要由α-FeOOH,γ-Fe2O3和Fe3O4组成.在腐蚀后期,Cu的作用使耐候钢的耐腐蚀性能优于16Mn钢.电化学实验表明,腐蚀产物促进阴极过程,抑制阳极过程.细晶粒有利于保护性内锈...     

Cu-P-RE耐候钢的耐蚀性能

通过干湿周浸加速腐蚀实验研究了不同稀土含量的耐候钢和对比普碳钢的腐蚀行为及其耐蚀性能.采用失重法测得了各试样的腐蚀率;结果发现,稀土耐候钢的腐蚀率远远低于普碳钢的,不同稀土含量的耐候钢的耐腐蚀性不尽相同.采用电化学交流阻抗技术对带锈钢样的表面锈层结构及电化学反应过程进行了研究,提出在本实验条件下钢电化学腐蚀的等效电路模型,计算出锈层电阻、极化阻抗等表征锈层性能的电化学元件参数值.稀土耐候钢锈层中存在半无限扩散和有限厚度扩散两种过程,有限厚度扩散极化阻抗反映了耐候钢内锈层的保护性能.     

高强耐候钢Q450NQR1腐蚀规律和机制

 通过采用周浸腐蚀试验方法研究了Q450NQR1高强耐侯钢和Q345钢在浓度为0.01mol/L的亚硫酸氢钠溶液中,经过6,24,48,72和96h周浸腐蚀试验后的耐腐蚀性能,并测试了不同周浸腐蚀时间后试样的腐蚀电位和腐蚀电流密度.研究发现,Q450NQR1钢腐蚀速率随试验时间延长而下降,其表面的锈蚀产物膜在周浸腐蚀试验48h后基本达到稳定.Q450NQR1钢在浸泡各个周期内相对Q345钢均有更好的耐腐蚀性.电化学极化实验证实Q450NQR1钢的腐蚀电流48h后趋于稳定,而Q345B 48h后腐蚀电流密度略有增大,这与周浸腐蚀试验结果是一致的.微观腐蚀形貌及EDS分析认为这是由于Q450NQR1钢中添加的Cu和Cr元素参与了腐蚀成膜,并促使腐蚀产物膜整齐致密.XRD分析结果表明,Q450NQR1钢随时间延长,腐蚀产物中的α-FeOOH含量不断增加,在48h后含量基本稳定,大量α-FeOOH促使了锈层更加致密稳定,从而提高了Q450NQR1试样的耐腐蚀能力.     

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。     

新型低合金钢Q415NH的腐蚀行为研究

 研究了新型低合金钢Q415NH在模拟南海大气环境下的腐蚀行为及耐蚀机理,为新型耐候钢的研制与开发提供思路,为合金元素Ni对金属耐蚀性的影响提供依据。实验通过0.1% NaHSO₃和1% NaCl混合溶液中的周浸腐蚀实验模拟南海大气环境,并检测不同腐蚀周期后的腐蚀速率、腐蚀形貌及腐蚀产物。研究表明,Q415NH在模拟南海大气环境下的耐蚀性优异,其耐蚀机理主要表现为:合金元素的添加改变了低合金钢的微观组织,形成大量细小弥散的贝氏体,影响金属的耐蚀性;由于合金元素的影响,Q415NH具有更高的腐蚀电位与锈层电阻,促进金属阳极氧化,提高金属耐蚀性;Q415NH的锈层更致密、细小、连续,并且具有阳离子选择性,从而阻挡腐蚀性阴离子的侵入,提高锈层的保护性和金属的耐蚀性。     

Effect of Ni on the corrosion resistance of bridge steel in a simulated hot and humid coastal-industrial atmosphere

The corrosion resistance of weathering bridge steels containing conventional contents of Ni (0.20wt%, 0.42wt%, 1.50wt%) and a higher content of Ni (3.55wt%) in a simulated hot and humid coastal-industrial atmosphere was investigated by corrosion depth loss, scanning electron microscopy-energy-dispersive X-ray spectroscopy, Raman spectroscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and electrochemical methods. The results showed that, with increasing Ni content, the mechanical properties of the bridge steel were markedly improved, the welding parameters were satisfactory at room temperature, and the corrosion resistance was enhanced. When the Ni content was low (≤ 0.42wt%), the crystallization process of the corrosion products was substantially promoted, enhancing the stability of the rust layer. When the Ni content was higher (~3.55wt%), the corrosion reaction of the steel quickly reached a balance, because the initial rapid corrosion induced the formation of a protective rust layer in the early stage. Simultaneously, NiO and NiFe₂O₄ were generated in large quantities; they not only formed a stable, compact, and continuous oxide protective layer, but also strongly inhibited the transformation process of the corrosion products. This inhibition reduced the structural changes in the rust layer, thereby enhancing the protection. However, when the Ni content ranged from 0.42wt% to 1.50wt%, the corrosion resistance of the bridge steel increased only slightly.     

Cu-P耐候钢中稀土对夹杂物和耐蚀性的影响

通过金相光学显微镜、JSM 6400扫描电镜及能谱仪对洁净度较好的两组试验耐候钢板坯进行分析观察,采用非水电解分离夹杂和ICP方法分析钢中固溶稀土含量·采用干 湿周浸室内加速试验方法对试验钢和对比A3钢进行了研究,测得了试验钢的腐蚀率·并用电化学方法测得了带锈样的极化曲线·研究得出试验稀土耐候钢中全氧在～0 002%,硫在～0 004%的水平时,稀土总含量为0 0065%～0 016%,可以保证长条硫化物基本变质,且随着稀土含量的增加钢的耐腐蚀性能逐步提高·全氧在0 002%～0 007%,硫在～0 008%的水平时,稀土总含量为0 005%～0 025%,可以保证长条硫化物基本变质·     

光照对Q450NQR1耐候钢在干湿交替下腐蚀行为的影响

采用腐蚀质量损失、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、线性极化等测试手段,研究无光照、半光照及全光照三种实验条件对Q450NQR1耐候钢在干湿交替条件下腐蚀行为的影响规律.结果表明:光照对实验钢干湿交替腐蚀过程影响显著.实验钢在腐蚀前期(48h)腐蚀速率大小依次为半光照、无光照和全光照,腐蚀中后期(72 ～96h)腐蚀速率由大到小依次为半光照、全光照和无光照.腐蚀宏观形貌有明显差别,无光照时试样腐蚀产物呈淤泥状分布整个表面,有光照条件时腐蚀产物则呈颗粒状分布,但全光照条件时腐蚀产物颗粒更细且孔隙更小.另外,三种条件下腐蚀产物物相组成一致,但含量有所不同.线性极化测试得出96h极化电阻由大到小依次为无光照、全光照和半光照,这一结果与通过腐蚀失重得出的腐蚀速率结果一致.