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                    日本JFE公司開發建筑用高強度大直徑厚壁鋼管

                    文章作者:不銹鋼管編輯 人氣: 發表時間:2020-05-23 10:03:40

                    介紹了日本,高層建筑中最常用的支撐構件——高強大直徑厚壁鋼管的應用,JFE公司生產的建筑用大直徑厚壁鋼管的研發進展,以及這種鋼管在力學性能和焊接性等方面的特殊要求。通過調整鋼板的化學成分和制造工藝,降低鋼管基體材料的屈強比;同時,應考慮制管前后鋼板力學性能的變化,通過調整制管工藝,如制管后的熱成型或熱處理,減少加工硬化,以保證生產出的鋼管具有較低的屈強比和足夠的韌性,滿足高層建筑的使用要求。

                    高強度大直徑厚壁鋼管已成為高層建筑不可缺少的支撐構件。據日本, JFE公司統計,高層建筑最常用的鋼管直徑為600~800毫米,壁厚為20 ~ 40毫米,UOE法應用廣泛。然而,每年都有一些工程設計采用壁厚在40毫米至100毫米之間、直徑接近2000毫米的大直徑厚壁鋼管。為此,日本JFE公司開發了一系列抗拉強度為490~780兆帕、屈服強度為385 ~ 630兆帕的高強度大直徑厚壁鋼管。工程實踐表明,這些大直徑厚壁鋼管完全能夠滿足高層建筑的性能要求。

                    1建筑結構用鋼管的性能要求

                    1.1機械性能

                    目前,日本的建筑設計廣泛采用彈性設計的理念。其核心思想是通過塑性變形和吸收功來防止部件失效。彈塑性設計主要利用鋼的高塑性變形能力。與彈性設計相比,彈塑性設計更經濟,因為它可以減少部件的橫截面積。這就要求建筑的主要組成部分有一個特定的收益率。另一方面,建筑的設計規范正在從標準設計規范向性能設計規范轉變。因此,現代高層建筑的設計不僅是彈性的,而且是彈性的?;谏鲜鰞煞N設計理念,彈塑性設計要求鋼管具有低屈強比,而彈性設計要求鋼管具有高屈強比。

                    近年來地震頻發,對建筑用鋼管的韌性提出了更高的要求。與制管前的鋼板相比,鋼管的韌性會因塑性變形而降低,最理想的情況是鋼管的韌性值應保持在制管前的鋼板水平。

                    1.2焊接性

                    高強度鋼的焊接通常是困難的,因為它涉及更高的預熱溫度和更嚴格的層間溫度控制。因此,要求鋼板應具有較低的焊接預熱溫度,以使其具有良好的可焊性。JFE的大直徑厚壁鋼管鋼板要求低焊接裂紋敏感系數(Pcm)。

                    1.3研發目標

                    JFE提出的大直徑、304不銹鋼管高強度、厚壁鋼管的目標強度分為三個等級,抗拉強度分別為490-550兆帕、570-590兆帕和780兆帕。每種強度等級規定了不同的屈服比;對于抗拉強度為780兆帕的鋼管,設計僅限于高屈強比。同時,規定開發的鋼板應達到同等級建筑用鋼的韌性和Pcm。發展目標的具體值見表1。

                    2發展理念和流程

                    2.1鋼板機械性能的控制

                    2.1.1收益率

                    鋼板如圖l的屈服強度與屈強比的關系表明,通常厚鋼板的屈強比隨著強度的增加而增加。一般來說,抗拉強度為570~610兆帕的鋼板平均屈服比超過80%,抗拉強度為780兆帕的鋼板平均屈服比超過85%。從表1可以看出,在要求高屈強比設計的情況下,傳統鋼板可以直接使用,但如果鋼板

                    制管過程中的冷彎成型將分別在鋼管壁厚的外側和內側產生拉伸和壓縮塑性應變。應變大小取決于鋼板厚度與鋼管直徑之比(t/D)。由于應變會導致鋼管機械性能的惡化,在制管過程中應考慮制管前后鋼板機械性能的變化。

                    為了使鋼管具有低的屈強比,有必要進304不銹鋼管廠家一步降低鋼管基體材料的屈強比的設計目標值,或者通過適當的工藝降低加工硬化,例如加熱以形成一致性或者在制管之后進行熱處理。有必要優化用于制造厚壁鋼管的鋼板的化學成分和生產工藝,以提高制造后鋼板的韌性。

                    2.1.3焊接性

                    JFE公司采用高精度TMCP技術和在線加速冷卻(超級OLAC)技術,通過降低碳當量和Pcm值來確保高強度鋼的良好焊接性。表2顯示了低屈強比鋼板、高焊接性590兆帕鋼板和低屈強比780兆帕建筑用鋼板的Y形坡口焊接裂紋試驗結果??梢钥闯?,強度低于590兆帕的鋼板可以在不預熱的情況下焊接。



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