摘要：根据耐蚀机制、强化机制及Hall-Petch公式计算,设计并生产了08CuPVRE耐候钢,各项性能检验结果表明,化学成分设计合理,工艺可行,具有良好的强韧性,延性、可焊性及耐候性。因而可广泛用来制造铁路车辆、塔架及矿山设施等露天服役构件。

摘要：免涂装钢桥通常采用耐候钢或高性能钢。免涂装焊接钢桥的疲劳性能既受焊接质量影响,也受使用环境影响。在该类型焊接钢桥疲劳设计中,需要考虑其焊接细节腐蚀疲劳强度。本文开展22个耐候钢和19个高性能钢腐蚀与未腐蚀打磨余高对接接头试件的对比疲劳试验,重点研究腐蚀后焊接接头疲劳强度,两种钢腐蚀试件分别为12、10个。腐蚀采用中性盐雾干/湿交替加速方式进行,腐蚀溶液为5%的NaCl,pH=6.5,共计腐蚀60个周期。在疲劳试验基础上,拟合试件未考虑保证率的疲劳S-N线和考虑95%保证率的疲劳S-N线;根据分析结果,研究腐蚀和焊接对两种钢材疲劳性能的影响。对比前期开展的两种钢母材疲劳试验发现,接头焊接和腐蚀都会削减两种钢材的疲劳强度,腐蚀的焊接接头削减程度更大;焊接接头对两种钢疲劳强度分别降低53.0%、49.0%,腐蚀焊接接头分别降低60.6%、50.4%。在公路免涂装焊接钢桥设计中,耐候钢和高性能钢打磨余高对接接头疲劳强度推荐采用80疲劳细节类型;在铁路免涂装焊接钢桥设计中,上述疲劳容许应力幅推荐采用类别Ⅸ。

摘要：耐候钢表面形成的致密保护性锈层使其具有良好的抗大气腐蚀性能,经锈层稳定化处理后再使用是耐候钢最具有现实意义的使用方式。耐候钢表面锈层的组织结构、形成机理及过程、保护机理的研究,对于锈层稳定化处理技术和处理剂的开发具有基础性作用。首先,全面综述了近年来耐候钢表面锈层的研究进展,耐候钢经过基体铁的溶解、锈的还原、锈的再氧化等过程,形成了以Fe_3O_4、α-Fe OOH、无定形的羟基氧化物(FeO_x(OH),x=0~1)为主的连续致密内锈层,以β-FeOOH、γ-FeOOH为主的疏松多孔外锈层,内外锈层构成了耐候钢表面锈层。相较于普碳钢,耐候钢表面锈层具有连续致密、阳极钝化、离子选择性等特性,使得耐候钢具有良好的抗大气腐蚀性能。然后,归纳了目前国内外主要的锈层稳定化处理方法及其优缺点,主要有氧化物涂膜处理、氧化铁-磷酸盐系处理、喷丸+高温氧化处理等方法,但存在应用范围狭窄、有污染等问题。最后,基于合金元素在耐候钢中的作用提出了锈层稳定化处理剂组分的设计思路,并从应用范围、绿色环保、缩短稳定化周期等提出了耐候钢表面锈层稳定化处理剂研究的进一步建议。

摘要：潍莱铁路跨青荣特大桥采用(120+82)m连续钢桁梁+框架墩结构。该桥钢桁梁采用变高度曲弦、带竖杆的三角桁,桁高13~25m,桥面采用正交异性板结构,密布横梁体系,不设小纵梁。钢桁梁采用全焊接免涂装耐候钢,主桁采用Q370qENH钢、联结系采用Q345qDNH钢,钢材耐大气腐蚀性指数I≥6.0。钢桁杆件间连接采用全焊接构造,采用单面焊双面成型的现场焊接工艺,焊缝背面设陶瓷衬垫;考虑焊接空间,在杆件横隔板处开设过人洞。钢桁梁采用大悬臂横移方案施工,中支点框架墩兼做横移时的滑道梁,82m边跨为悬臂状横移跨越青荣城际,此方案既节省了投资,又减少了对既有线的影响。

摘要：耐候钢在自然环境中与空气、雨水等发生反应,表面会形成稳定而致密的保护性锈层,相对于普碳钢,其具有较高的耐腐蚀性,因此,被大量应用于石油钻井、集装箱、铁道车辆等使用环境恶劣、对耐腐蚀性能有一定要求的结构中。近年来,在中欧班列、中亚班列等线路的快速发展以及“一带一路”倡议和高速治超等国家政策的支持导向下,铁路集装箱运输行业得到迅速发展,集装箱的轻量化、减薄化是其未来主要的发展方向。作为铁路集装箱主要材料的耐候钢,尤其是屈服强度为700 MPa级的高强耐候钢,由于其具有高的强度,可以大幅减轻集装箱的质量,实现集装箱的减薄,将得到大量应用。国外耐候钢开发起步较早,已经大规模推广应用,而我国的耐候钢虽然已经有所应用,但应用进展缓慢,仍需要开展高强度、高耐腐蚀性耐候钢的研发工作,以满足铁路集装箱的应用需求。目前,国内外学者对耐候钢的研究主要集中于不同成分体系下的耐腐蚀机理以及强韧化机理。本文从耐候钢的耐腐蚀机理、强韧化机理以及焊接性能方面进行了综述,主要针对钢的强韧性、焊接性以及耐候性等方面进行考虑,结合国内外耐候钢研究开发的经验,提出了高强度耐候钢化学成分设计思路和变形制度、温度制度和冷却制度的控制建议,确定了700 MPa以下级别高强耐候钢显微组织主要为铁素体+珠光体或粒状贝氏体;而700 MPa级别高强耐候钢显微组织控制目标则为细小的针状铁素体或粒状贝氏体。通过固溶强化、细晶强化、析出强化以及相变强化等多种手段满足性能要求,为今后集装箱用高强度耐候钢的研究和设计提供参考及依据。

摘要：为了解耐候钢在腐蚀作用下的疲劳性能,并更好地用于桥梁建设,腐蚀疲劳试验是有效的研究途径.首先,介绍了环境腐蚀等级分类、均匀腐蚀和坑蚀,简述了腐蚀作用对钢材及其疲劳性能的影响.随后,回顾了3种疲劳试验的种类,总结和分析了国内外腐蚀作用对疲劳性能影响的试验研究结果.在此基础上,归纳了腐蚀疲劳试验包含的内容:试件设计、腐蚀试验和疲劳试验,研究了耐候钢腐蚀疲劳试验.最后,进行了20个加速腐蚀后HPS 485W和Q345CNH钢的疲劳试验,并与自然腐蚀后的耐候钢进行对比分析.结果表明:腐蚀环境能对钢材的腐蚀作用产生很大影响,坑蚀作用是导致疲劳裂纹萌生的重要因素;虽然有多种钢材的腐蚀疲劳试验方法,但需要有顺序有层次合理地展开相关试验研究;试件的设计应该在规范的基础上进行优化,并考虑疲劳过程中试件的能量耗散;在加速腐蚀试验需要合理控制环境条件,保证预期的试验结果;盐雾干/湿交替腐蚀后耐候钢的疲劳强度大幅降低,并且数据离散性更小.在自然腐蚀试验和加速腐蚀试验结合的基础上,逐步实现从腐蚀后疲劳试验到腐蚀-疲劳试验和从小试件到结构件的发展.

摘要：研究目的:免涂耐候钢在桥梁中的应用越来越广泛,耐候钢管混凝土桥墩通常出现局部受压荷载工况。为研究矩形耐候钢管混凝土柱轴向局部受压特性,本文结合3根耐候钢管混凝土柱局部轴压试验,采用ABAQUS有限元软件进行模拟计算,结合试验和有限元方法分析局压面积比ψ2、含钢率、混凝土强度、钢管强度等参数对局压耐候钢管混凝土柱力学性能的影响。研究结论:(1)当含钢率小于0.14时,随着钢管厚度的增加,套箍效应对局压承载能力、刚度有很大的提高,当含钢率大于0.14时,继续增加钢管厚度对提高局压承载能力效果不明显,随着钢管厚度的增加,钢管混凝土界面的纵向剪力传递长度变长;(2)对参数进行回归分析发现:局压面积比ψ2、核心混凝土强度、含钢率是影响局压承载力的重要参数,钢材强度对局压承载能力影响较小;(3)提出了耐候钢管混凝土柱局压承载力简化计算公式;(4)本研究成果可为高架桥梁耐候钢管混凝土桥墩设计与应用提供技术支撑。

摘要：免涂装耐候钢桥梁在使用过程中长期受到腐蚀作用,影响其性能的主要有均匀腐蚀和坑蚀。坑蚀能够直接导致钢材疲劳强度降低,并且疲劳细节等级越高,坑蚀对疲劳强度的削减越严重。在钢桥设计中,疲劳设计常为控制指标,需要对耐候钢和高性能钢腐蚀后的疲劳性能进行研究。针对中国耐候钢和高性能钢开展共计20个试件的腐蚀后疲劳试验,根据ISO规范对两种钢材进行中性盐雾干/湿循环腐蚀试验,盐雾采用5%的NaCl作为腐蚀溶液,其pH值为6.5,温度控制为35℃,腐蚀120个周期;针对腐蚀后的试件进行疲劳试验,并与未腐蚀试件的疲劳试验结果对比。试验结果表明,腐蚀后耐候钢和高性能钢的疲劳强度均大幅降低;不考虑保证率时,腐蚀后HPS 485W和Q345CNH钢2×106次荷载循环的疲劳强度与未腐蚀试件相比分别降低了27.8%和26.6%;考虑95%保证率,采用m=3时,分别降低了34.7%和50.1%,并且低于FAT 125要求。腐蚀作用下,两种钢材表面形成稳定锈蚀层和蚀坑,其锈蚀层具有一定强度,疲劳裂纹均萌生于表面蚀坑部位。

摘要：针对免涂装耐候钢使用过程中暴露出的锈液流挂问题,设计了一种耐候钢锈层稳定化处理液,并对稳定化处理后的耐候钢进行了半年的大气暴晒实验。分析了耐候钢稳定锈层形成过程中,锈层的结构及演化行为。腐蚀动力学曲线结果表明:耐候钢表面锈层经过4个阶段逐渐达到稳定状态,每个阶段的增(失)重均呈线性变化。锈层中Cu、Cr富集提高了锈层电化学保护性能,缩短了稳定化进程。

摘要：为了研究腐蚀作用对耐候钢对接焊缝疲劳性能的影响,试验研究了南京大气暴露腐蚀1年后耐候钢对接焊缝试样8个应力幅下的疲劳性能,并采用扫描电子显微镜和超景深三维显微镜研究了试样的疲劳破坏机理。试验结果表明:南京大气暴露腐蚀1年对接焊缝试样的疲劳寿命均满足规范的要求,由95%置信度S-N曲线求得的疲劳强度比未腐蚀试样低14.4%,但仍比设计疲劳强度高25.6%;大气暴露腐蚀试样的疲劳破坏是由多个点蚀坑同时作为裂纹源导致裂纹萌生并扩展所引起。在试验数据的基础上,建立了基于有限单元法和断裂力学的腐蚀作用下耐候钢疲劳寿命评估方法,将最深点蚀坑等效为深度和表面长度与最深点蚀坑相同的二维半椭圆形表面裂纹时,数值计算的S-N曲线可以用于评估腐蚀耐候钢对接焊缝试样的疲劳寿命。