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鋼結構施工對鋼材性能的要求有哪些

作者:admin1 發表時間:2021-11-30【

碳是各種鋼中的重要元素之一,在碳素結構鋼中則是鐵以外的最主要元素。碳是形成鋼材強度的主要成分,隨著含碳量的提高,鋼的強度逐漸增高,而塑性和韌性下降,冷彎性能、焊接性能和抗銹蝕性能等也變劣。有哪些因素影響鋼結構施工的性能?

碳素鋼按碳的含量區分,小于0.25%的為低碳鋼,介于0.25%和0.6%之間的為中碳鋼,大于0.6%的為高碳鋼。合碳量超過0.3%時,鋼材的抗拉強度很高,但卻沒有明顯的屈服點,且塑性很小。含碳量超過.02%時,鋼材的焊接性能將開始惡化。因此,規范推薦的鋼材,含碳量均不超過0.22%,對于焊接結構則嚴格控制在0.2%以內。

  硫是有害元素,常以硫化鐵形式夾雜于鋼中。當溫度達800—1000℃時,硫化鐵會熔化使鋼材變脆,因而在進行焊接或熱加工時,有可能引發熱裂紋,稱為熱脆。此外,硫還會降低鋼材的沖擊韌性、疲勞強度、抗銹蝕性能和焊接性能等。非金屬硫化物夾雜經熱軋加工后還會在厚鋼板中形成局部分層現象。在采用焊接連接的節點中,沿板厚方向承受拉力時,會發生層狀撕裂破壞。因而應嚴格限制鋼材中的含硫量,隨著鋼材牌號和質量等級的提高,含硫量的限值由0.05%依次降全0.025%,厚度方向性能鋼板(抗層狀撕裂鋼板)的臺硫量更限制在0.01%以下。

  磷可提高鋼的強度和抗銹蝕能力,但卻嚴重地降低鋼的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能,特別是在溫度較低時促使鋼材變脆,稱為冷脆。因此,磷的含量也要嚴格控制,隨著鋼材牌號和質量等級的提高,含磷星的限值由0.045%依次降至0.025%。但是當采取特殊的冶煉工藝時,磷可作為一種合金元素來制造含磷的低合金鋼,此時其含量可達0.12%—0.13%。

  錳是有益元素,在普通碳素鋼中,它是一種弱脫氧劑,可提高鋼材強度,消除琉對鋼的熱脆影響,改善鋼的冷脆傾向,同時不顯著降低塑性和韌性。錳還是我國低合金鋼的主要合金元素,其含量為0.8%—1.8%。但錳對焊接性能不利,因此含量也不宜過多。

  硅是有益元素,在普通碳素鋼中,它是一種強脫氧劑,常與錳共同除氧,生產鎮靜鋼。適量的硅,可以細化品粒,提高鋼的強度,而對塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能無顯著不良影響。硅的含量在一般鎮靜鋼中為0.12%—0.30%,在低合金鋼中為0.2%—0.55%。過量的硅會惡化焊接性能和抗銹蝕性能。

  釩、鈮、鈦等元素在鋼中形成微細碳化物,加入適量,能起細化晶粒和彌散強化作用,從而提高鋼材的強度和韌性,又可保持良好的塑性。

  鋁是強脫氧劑,還能細化晶粒,可提高鋼的強度和低溫韌性,在要求低溫沖擊韌性合格保證的低音金鋼中,其含量不小于0.015%。

  鉻、鎳是提高鋼材強度的合金元素,用于Q390及以上牌號的鋼材中,但其含量應受限制,以免影響鋼材的其他性能。

  銅和鉻、鎳、鉬等其他合金元素,可在金屬基體表面形成保護層,提高鋼對大氣的抗腐蝕能力,同時保持鋼材具有良好的焊接性能。在我國的焊接結構用耐候鋼中,銅的含量為0.20%—0.40%。

  鑭、飾等稀土元素(RE)可提高鋼的抗氧化性,并改善其他性能,在低合金鋼中其含量按0.02%—0.20%控制。

  氧和氮屬于有害元素。氧與硫類似使鑰熱脆,氮的影響和磷類似,因此其含量均應嚴格控制。但當采用特殊的合金組分匹配時,氮可作為一種合金元素來提高低合金鋼的強度和抗腐蝕性,如在九江長江大橋中已成功使用的15MnVN鋼,就是Q420中的一種含氮鋼,氮含量控制在0.010%—0.020%。

  氫是有害元素,呈極不穩定的原子狀態溶解在鋼中,其溶解度隨溫度的降低而降低,常在結構疏松區域、孔洞、晶格錯位和晶界處富集,生成氫分子,產生巨大的內壓力,使鋼材開裂,稱為氫脆。氫脆屬于延遲性破壞,在有拉應力作用下,常需要經過一定孕育發展期才會發生。在破裂面上常可見到白點,稱為氫白點。含碳量較低且硫、磷含量較少的鋼,氫脆敏感性低。鋼的強度等級越高,對氫脆越敏感。