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碳素結構鋼范文第1篇

[關鍵詞]控軋控冷；折疊；劃傷；開裂

1.引言

低、中碳素結構鋼線材的鋼種一般為低、中碳優(yōu)質碳素結構鋼和合金鋼，它是一種在室溫條件下，利用金屬塑性，采用加工成型工藝生產(chǎn)互換性較高的標準件用鋼，主要用于制造螺栓、螺母、螺釘、自攻螺釘?shù)染o固件和各種成形的零配件。它廣泛應用于汽車、機械設備、建筑和電器等行業(yè)領域。

2.低、中碳素結構鋼常見質量缺陷

低、中碳素結構鋼線材質量控制的特點不同于對應的低、中碳素結構鋼線材，其最終的性能要保證有足夠的強度和良好的塑性和韌性，其金相組織為鐵素體加珠光體，常見的成品質量缺陷為裂紋、折疊、劃傷、結疤、分層、夾雜等，有時在毛坯上會出現(xiàn)表面裂紋，即產(chǎn)生開裂，在標準件生產(chǎn)中，存在一個常溫下變形為主的工藝過程，材料局部變形大，變形速度快，表面容易產(chǎn)生裂紋，低、中碳優(yōu)質碳素結構鋼冷頂鍛開裂主要有三種類型：夾雜裂紋、劃傷裂紋和折疊裂紋，夾雜裂紋的特征是在鋼材或零件表面有小米粒大小的“掉肉”，留下小坑，顯微鏡下的氧化物夾雜，劃傷裂紋的特征是沿縱向較深，裂紋深處有氧化、脫碳，折疊裂紋在鋼材或零件兩側對稱出現(xiàn)，且多為縱向裂紋，裂紋內壁有輕微氧化、脫碳。

3.原因分析

3.1坯料質量及加熱制度對性能的影響。

（1）坯料質量檢查。連鑄坯的斷面邊長允許偏差為±4.0mm，坯料定尺長度偏差+50mm；連鑄坯的對角線長度之差要求不大于6mm，連鑄坯的彎曲度要求每米不大于20mm；連鑄坯表面不得有肉眼可見的裂紋、重接、翻皮、結疤、夾雜、深度或高度大于3mm的劃痕、壓痕、擦傷、氣孔、皺紋、冷濺、耳子、凸塊、凹塊和深度大于2mm的發(fā)紋，橫截面不得有縮孔和皮下氣孔。

（2）爐溫控制。

同鋼坯的表面溫差在長度方向上兩端中間高30℃，斷面溫差小于30℃，鋼坯出爐，用高壓水除鱗，水壓≥180Mpa。

如果坯料表面質量有嚴重缺陷或爐溫控制不當，在生產(chǎn)過程中難以得到完全消除，則容易造成在材料表面形成冷頂鍛過程中的裂紋源。

3.2控軋工藝措施對產(chǎn)品性能的影響。

3.2.1設備與備件的加工精度、安裝質量對性能的影響。

（1）1#、2#、3#飛剪的前后導槽、活套裝置的活套架與起套壓套輪、空過導槽、吐絲管與吐絲盤、風冷輥道與導向輪、布卷器鼻錐與集卷筒、雙芯棒等，如果加工精度不高，安裝不到位或維護保養(yǎng)不當，造成設備與軋件產(chǎn)生劇烈摩擦，極易在軋件表面產(chǎn)生劃傷。

（2）導衛(wèi)插件內表面有臺階或尖角毛刺、導輪不轉或轉動不靈活、導衛(wèi)或導槽或空過導管不對中軋制線或磨損嚴重等，在線材高速經(jīng)過時，摩擦線材表面易造成表面劃傷。

線材表面的劃傷會導致線材在后續(xù)加工中因為劃傷尖端處的應力集中，而在劃傷處開裂或斷裂。

3.2.2生產(chǎn)調整對產(chǎn)品性能的影響。高線的生產(chǎn)調整是影響高線性能的主要因素，若軋制生產(chǎn)調整不當，使得產(chǎn)品在軋制過程中產(chǎn)生折疊或劃傷，破壞產(chǎn)品的表面，就容易形成頂鍛開裂的裂紋源。如果軋制壓下量調整過大，或軋制張力調整不當，或軋制中心線調整偏差較大，或導衛(wèi)開口度調整不合適，或軋制孔型軸向調整不當（錯輥）等等，都容易在軋制過程中產(chǎn)生雙邊或單邊耳子，后面軋制道次如不能消除，將產(chǎn)生成品折疊，導致其在冷頂鍛時開裂。

3.2.3控冷工藝措施對線材產(chǎn)品性能的影響。

在控制軋制中，冷軋溫度是決定奧氏體晶粒度的主要參數(shù)之一，它通過對奧氏晶粒度的影響而影響到相變過程中的組織轉變和轉變產(chǎn)物的形貌，終軋溫度對奧氏體晶粒度的影響規(guī)律是：終軋溫度高，晶粒粗大；終軋溫度低，晶粒細小。由于軋制速度較高，線材在預精軋機、精軋機、減定徑機組軋制時一直是升溫狀態(tài)。一般通過水箱穿水冷卻和水冷導衛(wèi)冷卻的方式，將線材進NTM溫度、進RSM溫度、吐絲溫度控制到合理的工藝溫度。

吐絲溫度是控制相變開始溫度的關鍵參數(shù)，吐絲溫度的高低直接影響過冷奧氏體的穩(wěn)定性，因而對性能產(chǎn)生重要的影響，其主要從兩個方面影響產(chǎn)品的性能：1）過冷奧氏體的出現(xiàn)。由于線材在穿水冷卻時速度較大，線材上溫度梯度大，冷卻極不均勻，若吐絲溫度過低，容易使線材表面出現(xiàn)過冷奧氏體，若空冷速度不合理，會促成上貝氏體或馬氏體的產(chǎn)生，嚴重破壞材料的組織結構，降低材料的塑性和韌性。2）晶粒的異常長大。若吐絲溫度過高，在較高的溫度下，發(fā)生組織的回復和再結晶，若保溫時間較長，材料內部發(fā)生高溫下奧氏體晶粒異常長大的現(xiàn)象，促進魏氏體的生成，也會影響材料的塑性。

線材吐絲成卷后的冷卻速度也是影響產(chǎn)品質量的關鍵，主要通過控制斯太爾摩運輸機上的輥道速度、風機和保溫罩的開啟位置來共同實現(xiàn)。線材在相變溫度附近的不同冷卻速度可以得到不同的奧氏體轉變組織，冷卻速度過快，出現(xiàn)過冷奧氏體之后高溫轉變會產(chǎn)生上貝氏體，低溫轉變會產(chǎn)生馬氏體組織，異常長大的高溫奧氏體組織，在冷卻速度較快時還會促進魏氏體組織的生成，這些不良組織的出現(xiàn)會嚴重惡化材料組織，降低材料的塑性和韌性，從而影響產(chǎn)品的性能。

碳素結構鋼范文第2篇

【關鍵詞】靜力彈塑性；大跨鋼結構；設計；應用

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

一、前言

目前，我國靜力彈塑性分析方法的應用還不是非常的廣泛，在大跨鋼結構設計過程中，如果能夠合理有效的使用靜力彈塑性分析方法，將能夠大大提升大跨鋼結構設計的科學性。

二、PUSHOVER方法的基本原理

作為一種較簡單的彈塑性分析方法――靜力彈塑性分析（Pushover analysis），是在結構上施加豎向荷載并保持不變，同時施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調增加，構件逐步屈服，從而得到結構在橫向靜力作用下的彈塑性性能。靜力彈塑性分析不是新方法，但在研究基于性能/位移抗震設計理論和方法中受到關注，是實現(xiàn)基于性能/位移抗震設計方法的關鍵之一。

靜力彈塑性分析方法主要用于確定結構的非彈性效應、局部破壞機制、和整體倒塌的形成方式。因此該方法可以用于舊建筑的抗震鑒定和加固，以及新建筑的設計和抗震性能評估。這種方法的基本原理是：首先利用由反應譜換算得到的代表抗震需求的需求譜和體現(xiàn)結構自身性能的能力譜得到結構在可能地震作用下所對應的需求位移，然后在施加豎向荷載的同時，將表征地震作用的一組水平靜力荷載以單調遞增的形式作用到原結構計算模型上進行靜力推覆分析，在達到需求位移時停止荷載遞增，最后在荷載終止狀態(tài)對結構進行抗震性能評估，判斷是否可以保證結構在該水平地震作用下滿足相應的功能要求。

靜態(tài)彈塑性分析方法并沒有非常嚴格的理論基礎，所以采用這種方法是基于以下兩個基本假設下的：

（一）結構的反應和簡化為等效單自由度體系的反應相關，這就意味著機構的反應由第一振型控制；

（二）在整個地震過程中機構沿高度的變形由保持不變的形狀向量表示。

很明顯這兩個假設忽略了高階振型和扭轉效應的影響，對于高層建筑存在著較大的理論問題，但是，已有的研究表明對于由第一振型起控制作用的多自由度結構，靜力彈塑性分析方法可以得到很好的分析結果。這兩個假設使PUSHOVER方法簡單易用，但同時也在很大程度上限制了它的應用范圍。針對這一問題，很多學者從水平荷載分布形式、目標位移的分析方法等方面做了深入研究不僅提高了計算精度，而且在很大程度上擴大了該方法的應用范圍。

三、pushover分析方法的實施步驟

1、準備結構數(shù)據(jù)：包括建立結構模型，構件的物理常數(shù)和恢復力模型等；

2、計算結構在豎向荷載作用下的內力（將其與水平力作用下的內力疊加，作為某一級水平力作用下構件的內力，以判斷構件是否開裂或屈服）；

3、施加一定量的水平荷載。水平力施加于各層的質量中心處，水平力的大小的確定原則是：水平力產(chǎn)生的內力與第2步豎向荷載產(chǎn)生的內力疊加后，恰好能使一個或者一批構件進入屈服。

4、對在上一步進入屈服的構件，改變其狀態(tài)，對其剛度進行修正后，在其上在施加一定量的水平荷載，又使一個或一批構件恰好進入屈服。

5、不斷地重復3，4步，直到結構的側向位移達預定的破壞極限，或由于鉸點過多而成為機構（這種情況一般很難出現(xiàn)）。

6、成果整理：將每一個不同的結構自振周期及其對應的水平力總量與結構自重（重力荷載代表值）的比值（地震影響系數(shù)）繪成曲線，也把相應場地的各條反應譜繪在一起，在途中會出相應的變形，更便于評價結構的抗震能力。

四、工程應用案例

大學體育館屋蓋鋼結構，最大跨度87．76m，屋蓋中心脊點據(jù)地面高度14．5m，屋蓋面積5909m2，不計檁條與屋面板的結構用鋼量415．6t，單位面積用鋼量70kg／m2．該屋蓋采用弦支穹頂?shù)慕Y構體系，即在屋蓋鋼結構單層網(wǎng)殼的6道主脊梁及4圈環(huán)梁下面設置帶有預拉力的鋼拉索和鋼撐桿．拉索和撐桿分別為軸心拉、壓受力構件，通過后張法在拉索中導人預拉力，以調整單層網(wǎng)殼的內力分布狀況，使單層網(wǎng)殼構件受力趨于均勻，從而提高了材料的使用效率，大大降低了用鋼量．由于拉索的存在，在導人預拉力之后，整個屋蓋結構體系出現(xiàn)向上的反拱，可抵消因結構自重和屋面活荷載引起的一部分向下的豎向撓度，從而增強了結構剛度，并擴大了室內凈空高度，得以充分發(fā)揮玻璃頂?shù)淖匀徊晒庾饔茫?/p>

屋蓋結構體系主要受力構件采用Q345方鋼管，主要構件尺寸為：主脊梁口850mm×400mm×10mm×16mm，采光頂脊梁口500mm×200mm×8mm×10mm，徑向、環(huán)向梁口600mm×300mm×10mm×16mm，中心網(wǎng)格口250mm×100mm×4mm×6mm，內環(huán)上弦桿口600mm×300mm×8mm×10mm，內環(huán)下弦桿口300mm×200mm×6mm×8mm，支座v形柱口500mm×300mm×8mm×10mm．鋼撐桿截面為口120mm×120mm×5mm×5mm，撐桿高度從外到內分別為2．7，3．0，3．3，3．6，3．6m．

圖1體育館弦支穹頂屋蓋鋼結構構件示意圖

1、Push―over分析

進行Push―over分析前，首先應在結構可能出現(xiàn)塑性鉸并能顯著影響結構整If本受力性能的位置預設某種類型的塑性鉸．根據(jù)屋蓋結構特點，6道主脊梁為主要受力構件，主脊梁梁端出現(xiàn)塑性鉸，對結構內力重分布將產(chǎn)生較大影響，因此在所有主脊梁單元兩端預先設置塑性鉸．考慮到梁端剛域的影響，塑性鉸設置在距主脊梁單元端部節(jié)點0．05L處(L為主脊梁單元長度)，整個屋蓋共定義66個塑性鉸．根據(jù)主脊梁單元受力特點，塑性鉸類型采用軸力與主平面彎曲相耦合的P―M3鉸，鉸應力應變屬性采用基于FEMA一273定義的鋼材應力一應變曲線．Push―over分析使用位移控制的加載方式，監(jiān)控位移設在屋蓋中心節(jié)點．

對于大跨鋼結構，在正常使用情況下，屋蓋結構最大豎向變形不得超過結構跨度的1／400，該屋蓋鋼結構最大跨度為87．76m，即屋蓋結構最大豎向變形應小于219mm．但在Push―over分析中，為正確評估結構的彈塑性受力特性，特別是為能正確評估塑性鉸出現(xiàn)后的結構后繼承載力，應采用較大的位移加載值．因此本文取變形限制的5倍，以屋蓋中心節(jié)點豎向位移達到1000mm作為目標位移，即結構失效的計算終止條件．

SAP2000對結構構件出現(xiàn)塑性鉸后的內力重分布，提供了3種荷載卸載方式：①結構整體卸載；②荷載局部重分配；③使用割線剛度重新開始．因此，筆者首先比較了3種卸載方式對Push―over結果的影響，兩種工況組合作用下結構的荷載一位移曲線如圖2所示．圖中水平坐標軸表示屋蓋中心節(jié)點的豎向位移(向下為正)，在自重和拉索預應力共同作用下，初始值為一36．70mm(向上拱起)；豎向坐標軸表示基底總豎向反力(向上為正)，其中不包括由桿件自重引起的基底反力，因此豎向坐標軸數(shù)值也表示除結構自重外所施加的外荷載值．

由圖2可見，3種荷載卸載方式對應的荷載一位移曲線有一定差異，但結構出現(xiàn)第1批塑性鉸時所對應的屋蓋中心節(jié)點豎向位移及基底總豎向反力值完全相同．荷載一位移曲線表明：結構并不會隨著第1批塑性鉸的出現(xiàn)而完全喪失承載能力，承載力降低一定程度后隨著整個結構的塑性內力重分布，結構的后繼承載力會繼續(xù)增高，即結構有較強的安全儲備．但考慮到工程實際，當主要桿件(主脊梁)出現(xiàn)第1批塑性鉸后，屋蓋中心節(jié)點的豎向變形約已達到結構最大跨度的1／300，此時已超過結構正常使用的變形限值，故應將此時作用在結構上的荷載作為結構的彈塑性極限荷載．因此，雖然后繼荷載一位移曲線有所不同，但區(qū)分3種荷載卸載方式已經(jīng)意義不大．本文下面僅給出采用第1種荷載卸載方式計算所得的結果．

圖2不同卸載方式的荷載一位移曲線

2、計算結果及結論

兩種工況組合下結構第1批塑性鉸出現(xiàn)的位置如圖3所示．

圖3第1批塑性鉸位置示意圖

根據(jù)以上計算結果可得出以下結論：

（一）采用不同荷載卸載方式得到的結構荷載一位移曲線有所區(qū)別，但結構的彈塑性極限承載力相同，即在利用SAP2000分析結構的彈塑性極限承載力時，對不同的荷載卸載方式可不再區(qū)分．

（二）主脊梁出現(xiàn)第1批塑性鉸后，結構的承載能力顯著下降．但隨著繼續(xù)加載，桿件內力的塑性重分布，結構的后繼承載能力仍可增高，但宜作為結構的安全儲備，仍將第1批塑性鉸出現(xiàn)時的承載力作為結構的彈塑性極限承載力．

（三）兩種工況組合下，第1批塑性鉸均出現(xiàn)在第3層主脊梁端部，該處為整個屋蓋結構的最薄弱部分，設計、施工時應特別注意，應采取一些適當?shù)臉嬙齑胧υ撎幖訌姡?/p>

（四）兩種工況組合下，弦支穹頂比單層網(wǎng)殼的彈塑性極限承載力均有顯著的提高：工況組合1提高13．1％，工況組合2提高26．6％，可見拉索所起作用非常顯著．

（五）在最不利荷載工況組合下(工況組合1)，

該體育館弦支穹頂屋蓋的彈性屈曲安全系數(shù)5．88，彈塑性極限承載安全系數(shù)2733，可認為該屋蓋結構是安全可靠的．

五、結束語

綜上所述，大跨鋼結構設計的過程中，必須要合理的使用靜力彈塑性分析的方法，以不斷提升大跨鋼結構設計的效果，同時，應用靜力彈塑性分析方法的過程也是提升靜力彈塑性分析水平的過程。

【參考文獻】

[1]葉燎原，潘文．結構靜力彈塑性分析（Pushover）的原理和計算實例[J]．建筑結構學報，2010，21（1）．

[2]潘龍．基于推倒分析方法的橋梁結構地震損傷分析與性能設計[D]．同濟大學碩士學位論文，上海：同濟大學，2011．

碳素結構鋼范文第3篇

[關鍵詞]建筑鋼結構 鋼材 普通碳素鋼 結構鋼

中圖分類號： TU391 文獻標識碼： A 文章編號：

提起鋼結構用鋼大家并不陌生，像Q235和Q345這樣的鋼材是最常用的，也是生活中接觸最多的。的確，從材性、材質方面看，現(xiàn)在市場充分供應的Q235及Q345號鋼的各類鋼材，可以保證建筑鋼結構的基本需求。鋼結構是以鋼材制作為主的結構，是主要的建筑結構類型之一。它的基本特點是強度高、重量輕、剛度大、質地均勻和各向同性好。

因此，用什么類型的鋼材對鋼結構的影響很大。下面就從建筑鋼結構用鋼的鋼種鋼號及板帶鋼中的鋼結構用鋼這兩方面對鋼結構的選用做一介紹。

一、建筑鋼結構用鋼的鋼種鋼號

1.普通碳素結構鋼 普通碳素結構鋼執(zhí)行《碳素結構鋼》—GB/T700-2006標準。因價格便宜，產(chǎn)量較大，大量用于金屬結構和一般機械零件，按用途可以分為：一般用途的普通碳素鋼和專用普通碳素鋼。

按含碳量及屈服強度高低分為5種牌號：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。其中鋼結構主要用Q235號鋼。Q215和Q255也可作結構用，但是產(chǎn)量和用量相對較少。 使用該標準鋼號要注意以下幾點: (1)該標準鋼號主要用作工程用和一般結構用鋼。 (2)該標準鋼在在使用品種方面主要有鋼、鋼帶和型鋼。 (3)該標準鋼號可用作焊接和栓接結構用鋼。但焊接承重鋼結構不宜選用Q235-A級鋼。 (4)該標準鋼號一般在熱軋狀態(tài)下交貨和使用。

2.耐候鋼 耐候鋼執(zhí)行《焊接結構用用耐候鋼》GB/T4172-2000和《高耐候結構鋼》GB/T4171-2000，是指在鋼的冶煉過程中加入少量合金元素，使之在金屬基本表面上形成保護層，以提高鋼材耐大氣腐蝕性能。這類鋼又分為高耐候結構鋼和焊接結構用耐候鋼兩類。耐候鋼分為Q295 GNH、Q295GNHL、Q345GNH、Q345GNHL、Q390GNH五種牌號。焊接結構耐候鋼分為Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q460NH四個牌號。

3.低合金高強度結構鋼 低合金高強度結構鋼執(zhí)行《低合金高強度結構鋼》—GB/T1591-2008標準，是指在煉鋼過程中增添一些合金元素，其總量不超過5%的鋼材。加入合金元素后鋼材強度可明顯提高，使鋼結構構件的強度、剛度、穩(wěn)定三個主要控制指標都能有充分發(fā)揮，尤其在大跨度或重負荷結構中優(yōu)點更為突出，一般可比碳素結構剛節(jié)約20%左右的用鋼量。按屈服強度高低分為8種牌號,其中鋼結構中Q345最為常用。

4.建筑結構用鋼板

執(zhí)行《建筑結構用鋼板》GB/T19879-2005標準，該標準為原冶金行業(yè)標準《高層建筑用鋼板》（YB4104-2000）修訂升級后的國標。有Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ牌號。其綜合性能優(yōu)于普通碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼，對鋼材的質量要求較高：

1）要能夠抵御地震力的破壞，既要能防震和抗震。為此就要使鋼板在具有足夠強度的同時，還要具有較低的屈強比。低屈強比可使材料具有良好的冷變形能力和髙塑性變形能力，即使局部超載失穩(wěn)也不至于發(fā)生突然斷裂。

2）要使鋼板具有較窄的屈服強度波動范圍。若鋼板的屈服強度波動較大，當建筑物受到地震時，就會發(fā)生塑性鉸轉移，不能按設計目標控制損壞程度兒倒塌。

3）要使鋼板具有層狀撕裂能力（厚度方向性能）。高層鋼結構在梁柱連接和箱型柱角部焊縫等處，由于局部構造，形成高約束，焊接時容易引起沿板厚方向的層狀撕裂，因此，此類鋼板必須要具有一定級別的厚度方向性能。

4）良好的焊接性能，明確規(guī)定焊接碳當量和焊接裂紋敏感指數(shù)。

5）降低了有害元素硫、磷含量。

5.橋梁用結構鋼

執(zhí)行《橋梁用結構鋼》GB/T714-2008標準。對應4個強度等級Q235q（C、D級）、Q345q（C、D、E級）、Q370q（C、D、E級）、Q420q（C、D、E級）。2008版較2000版增加了Q460q、Q500q、Q550q、Q620q、Q690q牌號。

化學成分要求更嚴格，硫、磷有害元素較低合金結構鋼低。碳當量較低合金結構鋼低。冶煉方法要求進行爐外精煉。二、建筑鋼結構用鋼品種、規(guī)格 1.結構用的板帶鋼主要有：熱軋鋼板和鋼帶，冷軋鋼板和鋼帶。熱軋鋼板厚度的適用范圍為4~200mm，熱軋鋼帶厚度的適用范圍為4~25 mm。冷軋鋼板厚度的適用范圍為0.2~5 mm，冷軋鋼帶厚度的適用范圍不大于3 mm。

2.熱軋H型鋼和焊接H型鋼。廣泛應用于建筑鋼結構中。熱軋H型鋼分為寬翼緣、中翼緣和窄翼緣三種規(guī)格。

3.普通型材(工字鋼、槽鋼、角鋼)。工字鋼、槽鋼、角鋼是鋼結構中應用最早的型鋼。工字鋼和槽鋼的型號都是以截面高度的厘米數(shù)來表示，其長度通常為5~19 m。角鋼是傳統(tǒng)的格構式鋼結構構件中應用最廣泛的的軋制型材，有等邊角鋼和不等邊角鋼兩大類，長度通常為4~19 m。

4.冷彎型鋼。冷彎型鋼是用薄鋼板（鋼帶）在連續(xù)輥式冷彎機組上生成的冷加工型材，能加工壁厚為1.5~6 mm，隨著生產(chǎn)工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已能生產(chǎn)厚度12 mm以上的冷彎型鋼。其截面形式有等邊角鋼、卷邊等邊角鋼、Z型鋼、卷邊Z型鋼、C型鋼、卷邊C型鋼等開口截面以及方形和矩形閉口截面的管材。

5.厚度方向性能鋼板。隨著焊接結構使用鋼板厚度的增加，對鋼材材性提出了新的內容——要求鋼板在厚度方向有良好的抗層狀撕裂性能。建筑鋼結構用鋼和橋梁鋼結構用鋼提出了板厚方向的性能要求。厚度方向性能有三個級別，分別用Z15、Z25、Z35表示，分別表示斷面收縮率≥15、25、35。

6.結構用鋼管。結構用鋼管有熱軋無縫鋼管和焊接鋼管兩大類。焊接鋼管由鋼帶卷焊而成，依據(jù)管徑大小，又分為直縫焊和螺旋焊兩種。結構用無縫鋼管分熱軋和冷拔兩種。

7.其他建筑鋼結構的鋼材制品還有花紋鋼板、鋼格柵板和網(wǎng)架球節(jié)點等。

花紋鋼板是用碳素結構鋼、船體用結構鋼、高耐候性結構鋼熱軋成的菱形、扁豆形、或圓豆形鋼板制品。

壓焊鋼格柵板是由負載扁鋼作為縱條，扭絞方鋼作為橫條，在正交方向壓焊于縱條，并有包邊和擋邊板的鋼格板。

鋼網(wǎng)架球節(jié)點分螺栓球節(jié)點和焊接球節(jié)點兩大類。三、鋼材選用1.鋼材的牌號一般應在設計規(guī)范推薦的，不同強度級別的碳素結構鋼Q235和低合金高強度鋼Q345鋼中選用，當有合理依據(jù)時，亦可選用強度更高的低合金高強度鋼Q390鋼或Q420鋼。

《鋼結構設計規(guī)范》GB 50017-2003中3.3.1規(guī)定,承重結構的鋼材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼,其質量應分別符合現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591的規(guī)定。當采用其他牌號的鋼材時,尚應符合相應有關標準的規(guī)定和要求。

《高層建筑民用鋼結構技術規(guī)程》JGJ99-98規(guī)定，高層建筑鋼結構的鋼材，宜采用Q235等級B、C、D的碳素結構鋼，以及Q345等級B、C、D、E的低合金高強度結構鋼。其質量標準應分別符合我國現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》（GB/T700）《低合金高強度結構鋼》GB/T1591，當有可靠依據(jù)時可采用其他牌號的鋼材。

《門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS102規(guī)定：

1用于承重的冷彎薄壁型鋼、輕型熱軋型鋼和鋼板，應采用現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700規(guī)定的Q235鋼和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591規(guī)定的Q345鋼。

2門式剛架、吊車梁和焊接的檁條、墻梁等構件宜采用Q235B或Q345A及以上等級的鋼。非焊接的檁條和墻梁等構件可采用Q235A鋼。當有根據(jù)時，門式剛架、檁條和墻梁可采用其它牌號的剛制作。

《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》GB50018規(guī)定：用于承重結構的冷彎薄壁型鋼的帶鋼或鋼板應采用符合現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700規(guī)定的Q235鋼和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591規(guī)定的Q345鋼。當有可靠依據(jù)時可采用其他牌號的鋼材，但應符合相應有關國家標準的要求。

2.鋼結構構件所用鋼材的性能與質量要求應考慮結構的重要性。荷載特征（是否承受動荷載）、連接方法（焊接或非焊接結構）、環(huán)境溫度（是否低溫工作）及鋼材厚度等因素，正確合理的選用。

3.焊接承重結構不應采用Q235-A鋼。

4.有抗震設防計算的承重鋼結構，其鋼材材性應符合下述要求：

1）鋼材的屈強比，即抗拉強度與屈服強度之比不應小于1.2；

2）鋼材應有明顯的屈服臺階，且延伸率（δ5）應大于20%；

3）具有良好的可焊性及合格的沖擊韌性。

5.設計安全等級為一級的工業(yè)與民用建筑鋼結構及抗震設防類別為甲級的建筑鋼結構，其主要承重結構（框架、大梁、主桁架）鋼材的質量等級不宜低于C級，必要時還可要求碳當量（Ceq）的附加保證。

6.重要承重鋼結構（高層或多層鋼結構框架等）的焊接節(jié)點，當截面板件厚度t≥40mm，并承受板厚方向拉力（撕裂作用）時，該部位或構件的鋼材應按《厚度方向性能鋼板》GB5313的規(guī)定。附加保證斷面收縮率（分Z15、Z25、Z35級別），一般可按Z15或Z25兩級選用。

7.高層鋼結構或大跨度鋼結構等的主要承重焊接構件，其板材應選用符合《建筑結構用鋼板》GB/T19879-2005標準規(guī)定的Q235GJZ鋼或Q345GJZ鋼，當所用板材厚度，大于等于40mm并有抗撕裂方向性能要求時，該部位鋼材應選用標準中保證方向性能的Q235GJZ鋼或Q345GJZ鋼。

8.在室外侵蝕性環(huán)境中的承重鋼結構構件，可選用《焊接結構用耐候鋼》GB4172要求的耐候鋼。承重鋼結構選用耐候鋼時，其表面仍應進行除銹與涂裝處理。

上述都是建筑鋼結構的主要用鋼。以鋼材制作為主的結構,是主要的建筑結構類型之一。鋼材的特點是強度高、自重輕、剛度大，因此鋼結構特別適于建造跨度大和高度高、荷載大的結構也最適用于可移動，有拆裝要求的結構；材料塑性和韌性好，在超載情況下不會發(fā)生斷裂，承受較大變形，能很好地承受動力荷載；材料勻質性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般工程力學的基本假定；工業(yè)化生產(chǎn)程度最高，制造精度高，施工方便，周期短；其缺點是耐火性和耐腐性較差。主要用于重型車間的承重骨架、受動力荷載作用的廠房結構、板殼結構、高聳電視塔和桅桿結構、橋梁和庫等大跨結構、高層和超高層建筑等。鋼結構今后應研究高強度鋼材，大大提高其屈服點強度；由于鋼結構的這些特點,它將會在建筑方面占有很重要的地位。

參考文獻:

[1]《鋼結構設計規(guī)范》—GB50017-2003.

[2]《低合金高強度結構鋼》—GB/T1591-2008.

[3]《碳素結構鋼》—GB/T700-2006

[4]《建筑結構用鋼板》—GB/T 19879-2005

[5]《橋梁用結構鋼》—GB/T714-2008

[6] 《門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS102:2002

[7] 《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》GB50018—2002

[8] 《高層建筑民用鋼結構技術規(guī)程》JGJ99-98

碳素結構鋼范文第4篇

關鍵詞：出口鋼結構；缺陷；焊接；防腐

出口鋼結構貨物，由于生產(chǎn)完成到最終安裝完成需要一個長期的周期，通常1～3年時間，且期間通過海上運輸，經(jīng)過海風和海水的環(huán)境，鹽分加劇了銹蝕的速度，尤其是在缺陷的部位，銹蝕更為明顯，而產(chǎn)品往往就是通過這一缺陷點，銹蝕逐步向周圍擴散，最終產(chǎn)品安裝時，已是銹蝕不堪，嚴重影響到產(chǎn)品質量。下面我們談談影響出口鋼結構防腐的主要因素。

1、焊接因素

1.1、焊瘤

焊瘤是指在焊接過程中金屬流溢到加熱不足的母材或焊縫上，未能和母材或前道焊縫熔合在一起而堆積的金屬；焊瘤處理不當不僅影響產(chǎn)品外觀質量，且在油漆噴涂時，能難達到設計要求的各道油漆厚度，是很已發(fā)生銹蝕的部位；

防治措施：焊瘤不但影響成形美觀，而且容易引起應力集中，焊瘤處易夾渣、未溶合，導致裂紋的產(chǎn)生。一般可利用焊條左右擺動和挑弧動作加以控制；在搭接或幫條接頭立焊時，焊接電流應比平焊適當減少，焊條左右擺動時在中間部位走快些，兩邊稍慢些。焊接坡口立焊接頭加強焊縫時，可選用小直徑的焊條，并應適當減小焊接電流。

1.2、飛濺

飛濺是在CO2焊中，大部分焊絲熔化金屬可過渡到熔池，有一部分焊絲熔化金屬飛向熔池之外，飛到熔池之外的金屬稱為飛濺；焊瘤和飛濺由于處理不徹底，往往成為構件最早發(fā)生銹蝕部位，由于產(chǎn)品經(jīng)過長時間的海運，海水本身是一種強的腐蝕介質，在飛濺處加速銹蝕，最終產(chǎn)品表面形成麻點，影響到外觀質量；

防治措施：正確選擇工藝參數(shù)，在小電流區(qū)域（短路過度區(qū)域）飛濺率較小，進入大電流區(qū)域后（細顆粒過度區(qū)域）飛濺率也較小，而中間區(qū)的飛濺率最大，電流小于150A或大于300A飛濺率都較小，介于兩者之間的飛濺率較大。在選擇焊接電流時，應盡可能避開飛濺率高的電流區(qū)域。另外在焊接前，刷涂防飛濺劑，可在焊接完成后，處理飛濺更為簡單測底。

1.3、焊縫咬邊

咬邊是焊縫兩側發(fā)生將母材部分溶化，造成沿焊趾的溝槽或凹陷，產(chǎn)生咬邊的原因是焊接不規(guī)范，操作手法不當，如焊接電流太大、電弧過長、運條角度不當、停留時間不當；焊機軌道不平，均可產(chǎn)生咬邊，咬邊是焊縫的外部缺陷，處理不當，在油漆作業(yè)時，很難達到要求的厚度，也是較易發(fā)生銹蝕的部位；

防治措施：正確選擇焊接電流，要注意焊接速度不宜過高；掌握正確運條手法，隨時控制焊條角度和電弧長度；焊機軌道要平整，焊條角度適當?shù)?，可有效預防咬邊。

1.4、應力孔包角

由于焊接空間狹小，焊工操作時通常容易忽略轉角位置，使得雙面焊縫不是完整的一條焊縫，應力孔造成包角不到位，形成夾縫，雨水或海水往往可以進入缺陷內部，發(fā)生銹蝕；

防治措施：培養(yǎng)焊工操作習慣，要求焊接完成后，在應力孔位置進行包角焊，使雙面焊形成一天連續(xù)的焊縫；另外的油漆作業(yè)噴涂前，可采用毛刷預涂應力孔位置，可更好的達到防腐蝕效果。

1.5、氣孔

指在焊接時， 焊縫表面和內部因熔池中的氣泡未逸出而形成的圓形或洞形空穴。焊接氣孔的成因主要有焊件未清潔表面的油、污、銹、垢及氧化膜；焊條受潮或質量不好；焊接現(xiàn)場環(huán)境惡劣；電弧太長，電弧保護失效；保護氣體不純；焊絲和母材的化學成分不匹配等原因，使焊接后吸附或自產(chǎn)生的氣體來不及排出而形成氣孔。產(chǎn)生氣孔后，如果處理不好，海水灌入其中，可短時間內發(fā)生銹蝕（3～5天）；

防治措施：為有效預防氣孔產(chǎn)生，要控制氣體質量、焊材的保溫、焊件表面油、污、銹、垢及氧化膜的清理；正確選用符合國家標準的焊條，和母材相匹配；選擇低氫焊接方法，可采用直流反接法進行焊接；嚴格按焊接工藝規(guī)程和運條方式。

2、基底處理因素

2.1、基底處理的目的就是為了提高附著力，同時它又是個隱蔽工程，處理質量的好壞直接影響到油漆涂裝的質量，時間不長產(chǎn)生涂膜大面積起皮，鼓泡，龜裂，脫落，導致防腐層過早失效，發(fā)生銹蝕；

防治措施：鋼結構涂裝前，為了使涂層與基體具有良好的粘結性能，必須對待涂裝的鋼材表面及附近區(qū)域進行預處理。首先，其表面必須潔凈，不允許有灰塵、油污、水漬或其它污垢和疏松氧化物。其次，適當?shù)拇植诙扔兄谔岣咄磕じ街?，延長涂層的壽命，所以針對不同表面等級的材料時，應選用合適的丸料，鋼丸直徑越大清理完的表面粗糙度越高，但對設備的損傷程度也越大，鋼丸直徑越小對鋼材表面浮銹的處理越好，但效率低；另外處理的質量一定要滿足設計要求的等級，檢查合格后才能進入油漆噴涂工序。

3、油漆施工的因素

3.1、漆膜厚薄不均

操作人員在油漆噴涂作業(yè)時，由與距離與速度控制的不當，噴槍的導致過度磨損又不更換，槍嘴會變得大而圓，這就使得噴出涂料的扇形面變小，噴出的噴束圖形會很不規(guī)則，并且流速會超過理論流速，在這樣的情況下，即使一個合格的油漆工完全按要求來操作，也難以控制涂料用量和確保噴涂質量，導致噴涂面上各點厚度不均勻，往往漆膜薄處遠遠低于設計標準，導致未達到設計年限就出現(xiàn)銹蝕；

防治措施：應對作業(yè)人員進行系統(tǒng)培訓及施工交底，油漆操作人員應根據(jù)構件結構形式選擇首先噴涂點，盡可能先噴涂角落位置，后噴涂大面位置；噴槍運行時，應保持噴槍與被涂物面呈直角、平行運行。噴槍的移動速度要求盡量保持勻速運行，理論噴槍距離構件表面的距離在50cm最佳，最大不能超過1m，要求噴涂人員走近構件，嚴禁遠距離噴涂。

3.2、涂層間的附著力

出口鋼結構項目，為了保證最終產(chǎn)品的整體外觀，往往采用最后一道面漆國外現(xiàn)場施工的方式，但最后一道油漆施工往往需要海運和安裝完成后才會進行，此時原表面以缺乏附著力施工長時，直接噴涂后長時間后出現(xiàn)層與層之間相互剝離，甚至可以像撕皮一樣整片撕下。造成漆膜層間附著力不良的直接原因是油漆工施工時，層間沒有打磨所致。由于油漆工為趕時間，在下一道工序時，未經(jīng)打磨，而是直接涂刷于上一道漆膜上，加上氣溫高，濕漆膜與干漆膜界面形成牢固層所需時間不足，使附著力受影響。

防治措施： 要求層間打磨工序，拉毛油漆表面后再進行最后一道面漆的施工。

3.3、摩擦面的保護

為了確保高強螺栓安裝后，兩板件間的摩擦系數(shù)，往往不進行油漆作業(yè)，基本上沒有任何保護，但經(jīng)過海運后，鹽份加速了鋼材表面的銹蝕，往往經(jīng)過幾個月的時間后，摩擦面上的螺栓孔都會銹蝕損壞，嚴重的導致產(chǎn)品報廢；

防治措施： 油漆作業(yè)前，在摩擦面上貼保護紙，直接在其上噴涂油漆，即可防止摩擦面噴上油漆，在海運時也可起到一定的保護作用；

4、產(chǎn)品保護的因素

4.1、起吊點的設置

出口鋼結構貨物，需要進行包裝，在包裝時由于未設置吊點和吊耳，期間經(jīng)過多次的轉運裝卸，操作人員往往直接將起吊夾具直接夾在構件上起吊，導致產(chǎn)品涂層破損，失去防腐效果；

防治措施：根據(jù)包件重量和重心，設置起吊點，并噴涂起吊標示，便于每次轉運時，操作人員施工；

4.2、包裝方式的設計

合理的選擇包裝方式，可有效的起到成品保護的作用，由于包裝的不合理，產(chǎn)品節(jié)點件往往伸出包件外，運輸過程中發(fā)生碰撞，導致涂層面的破損；

結論

本文著重分析了影響出口鋼結構產(chǎn)品的各種因素及防控措施，通過每個環(huán)節(jié)的精細化管理，合理的手段來降低這些因素對產(chǎn)品防腐性能的影響，從而提高產(chǎn)品的質量。

參考文獻：

碳素結構鋼范文第5篇

關鍵詞：14MnMoNbB鋼；焊接性；焊接工藝

1. 低合金高強結構鋼概念

低合金鋼綜合性能優(yōu)異，經(jīng)濟效益顯著，是焊接結構中用量最大的一類工程材料。這類鋼的應用范圍廣泛，涉及國民經(jīng)濟和國防建設的各個領域。

1.1低合金高強度結構鋼分類及特點

1.1.1低合金高強度結構鋼的分類

低合金高強度結構鋼低合金高強度結構鋼是含碳量Wc0.20％的碳素結構鋼基礎上，加入少量的合金元素發(fā)展起來的，強度高于碳素結構鋼 此類鋼中除含有一定量硅或錳基本元素外，還含有其他適合我國資源情況的元素。

低合金高強度結構鋼按鋼的屈服強度級別及熱處理狀態(tài)又分為熱軋及正火鋼、低碳調質鋼、中碳調質鋼。國內外常見的低合金高強鋼見表1.1。

表1.1國內外常見的低合金高強鋼

類型 屈服強度/MPa 國內外常見鋼牌號

熱軋及正火鋼 294-490 09Mn2（Cu），09Mn2Si，16Mn（Cu），14MnNb，15MnV,15MnVN,18MnMoNb，14MnMoV

低碳

調質鋼 490-980 14MnMoVN, 14MnMoNbB,T-1,HT-80,Welten-80C，NS-63,HY-130,HP9-4-20,HQ70,HQ80,HQ100,HQ13O

中碳

調質鋼 880-1176 35CrMoA,35CrMoVA, 30CrMnSiA, 30CrMnSiNi2A,

40CrMnSiMoA, 40CrNiMoA,4340,H-11

⑴熱軋及正火鋼

屈服強度為294-490MPa (30-50kgf/mm2)在熱軋或正火的狀態(tài)下使用屬于非熱處理強化鋼，應用十分廣泛。

⑵低碳調質鋼

屈服強度為490-980MPa (50-100kgf/mm2)在調制狀態(tài)下供貨使用，屬于熱處理強化鋼，他即有高的強度，又有較好的塑形和韌性，可以直接在調制的狀態(tài)下焊接，焊后不需要調質處理。這類剛主要用于大型機械、壓力容器及潛艇制造。

⑶中碳調質鋼

屈服強度一般在880-1176MPa（90-120kfg/mm2）以上，鋼中含碳量較高（0.25%~0.5%），常用于強度要很較高的產(chǎn)品或部件，如火箭發(fā)動機殼體、飛機起落架等。

1.1.2低合金高強度結構鋼的特點

低合金高強度結構鋼是在碳素結構鋼的基礎上，加入少量合金元素（一般不超過3%）冶煉的低合金鋼。這類鋼碳含量低（不超過0.2%），合金元素主要有釩、鈮、鈦、錳、硼等，這類鋼與碳素結構鋼相比，強度較高、韌性好，有較好的加工性能、焊接性能和耐蝕性。

1.214MnMoNbB鋼的化學成分及力學性能

14MnMoNbB鋼具有強度高、綜合性能好、使用壽命長、應用范圍廣、比較經(jīng)濟等優(yōu)點。該鋼多軋制成板材、型材、無縫鋼管等，被廣泛用于橋梁、船舶、鍋爐、車輛及重要建筑結構中。

14MnMoNbB鋼和部分低碳調質鋼的化學成分和力學性能見表1.2，1.3。

表1.214MnMoNbB鋼和部分低碳調質鋼的化學成分

鋼號 14MnMoNbB 14MnMoVN 15MnMoVNRE

C 0.12-0.18 0.14

Mn 1.30-1.80 1.41

Si 0.15-0.35 0.30

Mo 0.45-0.70 0.47 0.35-0.60

V 0.13 0.03-0.08

S

P

其他 Nb-0.04B-0.001 N0.015 RE0.10-0.20

表1.3 14MnMoNbB鋼和部分低碳調質鋼的力學性能

序號 牌號 拉伸試驗 沖擊試驗

RmN/mm2 ReLN/mm2 A％ 試驗溫度℃ AKVJ

1 14MnMoVN ≥690 ≥590 ≥15 －40 ≥27

2 14MnMoNbB ≥755 ≥686 ≥14 －40 ≥31

3 15MnMoVNRE ― ≥666 ― －40 ≥27

2. 14MnMoNbB剛的焊接性分析

2.114MnMoNbB剛的焊接性

我國已開發(fā)出14MnMoNbB、HQ80和HQ80C等抗拉強度為800MPa的低碳調質鋼及其配套焊材，并在工程中獲得廣泛應用。14MnMoNbB鋼不含Ni、Cr但含有Nb元素。

14MnMoNbB剛以熱軋狀態(tài)或高溫回火交貨，也可以調質狀態(tài)交貨，但一般須經(jīng)調質處理后使用。調質處理工藝為910-930℃，600～650℃回火，空冷。具體調質處理工藝應根據(jù)剛才化學成分上、下限，對熱處理溫度做適當調整。一般地，偏上限成分時，淬火溫度選下限，回火溫度選上限，這樣可獲得較好的綜合力學性能。

板厚小于20mm的鋼板焊接后易發(fā)生撓曲變形，對于箱型焊接結構來說，解決這種變形通常都是采用火焰方法矯正。但是，14MnMoNbB鋼屬于調質鋼，是否可以進行火焰矯正是人們所擔心的問題。實驗結果表明，14MnMoNbB剛焊后進行單次貨多次火焰矯正是可行的， 問題的關鍵在于控制加熱溫度和冷卻速度。加熱溫度控制在900-1000℃范圍為宜；800-500℃冷卻速度以12-33℃/s為宜，即控制t8/5=9-25s范圍內最好?；鹧娉C正后須進行650℃的局部回火處理。這樣火焰矯正處理過的故為，其性能與鋼板調質后的性能基本相當。4MnMoNbB剛焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻曲線（SH-CCT）見圖2.1，連續(xù)冷卻轉變曲線數(shù)據(jù)見表2.1；焊接連續(xù)冷卻時間（t8/5）與熱影響區(qū)組字組成的關系見圖2.2，焊接時間（t8/5）與HAZ硬度的關系見圖2.3。

表2.114MnMoNbB鋼焊接連續(xù)冷卻轉變曲線數(shù)據(jù)

編號 t8/5/s HV 組織組成/% 臨界冷卻時間/s

1 5.8 475 M100 t′b55

2 10 455 M100

3 17 455 M100

4 33 440 M100

5 79 385 M20,B80

6 110 350 M10,B90

7 187 330 M2,B98 t′m200

8 234 290 B100

9 330 290 B100

10 486 305 B100

11 840 290 B100

12 2024 275 B100

13 4020 265 B100

注：t′b――形成貝氏體的臨界時間，t′m――形成馬氏體的臨界時間

14MnMoNbB鋼經(jīng)焊接熱循環(huán)作用后，淬硬傾向較大，熱影響區(qū)硬度增高，但隨預熱溫度增高其硬度隨之降低。根據(jù)’鐵延實驗“和十字接頭裂紋實驗結果，14MnMoNbB鋼避免焊接冷裂紋產(chǎn)生的余熱溫度約為150℃，采用較低的預熱溫度但增加后熱處理可獲得同樣效果。板厚 小于6mm的薄板焊接時，如果環(huán)境溫度大于14℃時，采用較大規(guī)范的手弧焊可以在不預熱條件下施焊。

參考文獻：