不锈钢棒材机械技术性能

为了通过在沿海桥梁上应用不锈钢来提高耐久性，制作了三种不锈钢作为原型，对不锈钢和普通钢筋进行拉伸和弯曲试验，得到以下结果。不锈钢棒不仅具有良好的耐腐蚀性能，而且其力学和技术性能满足混凝土结构的要求，并进行了不锈钢棒的焊接工艺试验，焊缝金相分析，晶间腐蚀，冲击，拉伸，弯曲等试验表明，不锈钢棒材的焊接接头没有明显劣化，焊接性非常好，设计了不锈钢肋螺丝连接丝头和连接套，接头拉压疲劳性能满足要求螺纹连接规做。

不锈钢棒，顾名思义就是用不锈钢制作的棒材，可以彻底解决棒材的腐蚀问题。不锈钢棒材凭借优异的耐腐蚀性能和力学性能，有效提高了结构的耐久性，降低了维护成本，延长了结构的使用寿命，在海外桥梁港口和建设工程中得到迅速发展和应用。 1-5]。不锈钢棒材应用相对较少的一个重要原因是成本因素，目前不锈钢棒材的价格远高于普通钢棒材，但随着不锈钢棒材冶炼和加工的发展和成熟。随着轧制技术的发展，更多品牌的高强度不锈钢棒被开发和应用，低镍不锈钢棒具有成本竞争力，不锈钢与普通钢棒的成本差异将缩小[6]。在混凝土件的主要部位采用不锈钢钢筋代替碳钢钢筋，在成本考虑下可以大大延长钢筋混凝土结构的使用寿命，使用寿命可达100a以上[5]。目前，许多国家制定了相关标准，如英国标准BS6744:2001+A2:2009、美国材料试验协会标准ASTMA955/A955M-10。 2004年5月发布的《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004（rev. 2005））中，“不锈钢棒可用于特殊工程，使用寿命超过100年”。为了提高韩国沿海桥梁结构的耐久性，综合考虑不锈钢品种的价格和耐腐蚀性，选用022Cr22Ni5MO3N（2205）、06Cr17Ni12MO2（316L）、00Cr23Ni4N（2304）三种不锈钢钢筋进行原型制作。不锈钢坯料[5,11-12]。已进行机械和技术测试，测试结果可作为制定不锈钢棒材产品标准的参考。 1 不锈钢棒的力学性能试用022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)和00Cr23Ni4N(2304)不锈钢坯料试制不同规格的不锈钢棒，其中12以上为螺纹棒，其他为光面。部分产品初始样机性能低于国外同类产品，不锈钢钢筋在轧制过程中由于不锈钢热塑性差，表面出现裂纹。其他技术创新，试生产性能不低于国外同类产品。不锈钢棒。试制成功的022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)、00Cr23Ni4N(2304)不锈钢棒材选用不同尺寸，对比拉伸试验选用HPB235和HRB335钢棒材。表1为一般钢筋的试验结果统计。各种钢筋的典型载荷-位移曲线如图1 所示。

如表1所示，这三种不锈钢棒与碳钢相比具有更高的强度、屈服比和延伸率，应用于混凝土结构时，不仅能提高耐久性，还能显着节约钢材，提高抗震性能。表现。但是，不锈钢棒的弹性模量较低，因此用于大跨度混凝土结构时，会产生较大的变形和裂缝，用于混凝土受压材料时，无法充分发挥强度。如图1所示，一般钢筋的荷载-位移曲线分为4个阶段：弹性阶段、屈服阶段（非均匀塑性变形）、强化阶段（均匀塑性变形）和颈缩阶段（非均匀密集可塑性）。变形）不锈钢棒的载荷-位移曲线只有三个阶段：弹性阶段、增强阶段（均匀塑性变形）和颈缩阶段（非均匀集中塑性变形）。与普通钢棒相比，不锈钢棒具有不均匀的屈服塑性变形阶段，在载荷-位移曲线上直接出现从弹性阶段到均匀塑性变形阶段，说明不锈钢材料更均匀。看表1，不同直径的同种钢筋的强度、伸长率、模量的平均值比较接近，标准偏差小，因此材料受直径影响不显着。还进行了统计分析。根据《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008），采用2法对不锈钢棒材强度试验数据实测值进行拟合优度（分布）检验，当检验显着性水平为=0.05时，概率分布模型遵循正态分布。那么强度标准值fk=f-1.64f。 (1)根据实际测试数据计算出的标准值见表2。考虑到不锈钢棒材使用经验不足，各项指标均根据产品出厂检验标准进行了适当缩减和四舍五入。

2 不锈钢棒的弯曲

在同一台试验机上对022Cr22Ni5Mo3N(2205)、00Cr23Ni4N(2304)和HRB335钢筋进行弯曲试验，部分钢筋弯曲后的性能如图2所示。钢棒弯曲后，弯曲表面无裂纹、裂纹和断裂，说明钢棒晶体结构均匀，内应力、夹杂、未熔合、微裂纹等缺陷在合理范围内。极限表明不锈钢棒材与普通钢棒材相似，冷弯性能满足不锈钢棒材混凝土构件成型时的弯曲要求。

3 不锈钢棒材焊接

以022Cr22Ni5Mo3N(2205)不锈钢棒材为例，焊接材料为00Cr23Ni9Mo3N(2209)不锈钢022Cr22Ni5Mo3N(2205)不锈钢棒材规格为14，直径32mm。手工直流电弧焊采用搭接焊和对接焊。对接焊试件焊缝部分低倍金相组织如图3(a)所示，图中左下部分为焊缝区，右上部分为母材区。融合线作为接口。从图中可以看出，焊缝热影响区较窄，金属晶粒未明显粗化。图3(b)为焊缝热影响区放大金相组织，母材为典型的奥氏体+铁素体双相组织，图中暗部为奥氏体，亮部为铁素体。在奥氏体和铁素体之间的晶界处未发现相析出。母材和焊缝区的金属组织如图4所示，焊缝区的金属组织为结晶器枝晶组织，焊缝区和热影响区的金属组织如图3所示。铁素体比。但仍有接近50%的焊接接头结构为焊接双相结构，不影响受力和工艺性能。

对对接焊接试样进行拉伸试验的结果，所有试样均从母材断裂，断裂后的对接焊试样的强度和伸长率与母材相当。对焊接试件进行V型缺口冲击试验，缺口位于焊缝和热影响区与熔接线相距1mm处，冲击破坏为塑性破坏，焊缝韧性由下式确定在热影响区轧制的母材的金属组织，是比双相组织更差的铸造组织。将不锈钢棒材焊接试样的接头平整后进行弯曲试验，弯曲直径与不锈钢棒相同，弯曲角度为180。裂纹表明焊接接头具有良好的工艺性能。将不锈钢棒材对接焊缝加工成5mm20mm80mm的晶间腐蚀试样，采用不锈钢硫酸盐-硫酸铜试验法进行晶间腐蚀试验，表明抗晶间腐蚀能力强。经焊接试验分析，022Cr22Ni5Mo3N(2205)不锈钢棒材焊缝未出现明显劣化，焊接性良好。

4不锈钢肋螺丝连接

以022Cr22Ni5Mo3N(2205)不锈钢棒材为例，不锈钢棒材的螺纹连接采用镦粗滚制直螺纹连接，套筒材质为同钢不锈钢，螺钉头尺寸见表4 .和连接套。接头的单向拉伸、高应力接头的循环拉压、接头的大变形和循环拉压等试验均在母材断裂，满足规范的型式检验要求。不锈钢棒材疲劳试验最大应力为230MPa，应力幅值为100MPa，循环次数超过200万次，满足法规疲劳试验要求。

5. 结论

试制的022Cr22Ni5Mo3N(2205)、06Cr17Ni12Mo2(316L)、00Cr23Ni4N(2304)等三种不锈钢棒材与普通碳素钢棒材相比，强度高、屈强比大、延伸率大、无裂纹。弯曲、裂纹和断裂后的表面；焊接试件的抗拉强度在母材中全部断裂，焊接接头弯曲后无破损无裂纹，焊接接头抗点蚀和晶间腐蚀能力强。不锈钢钢筋加厚、直螺纹连接单向抗拉性能、接头高应力循环拉压性能、接头大变形循环拉压性能、疲劳性能等均能满足螺纹连接规定的要求。因此，不锈钢钢筋的力学和技术性能也满足混凝土构件成型和结构使用的要求。在混凝土结构中使用不锈钢棒不仅可以提高耐久性，还可以大大节省钢材，提高抗震性能，可广泛用于腐蚀环境下的混凝土结构，如沿海桥梁工程，降低维护和检查成本。可以，减少运营因维护造成的流量，大大延长了混凝土结构的使用寿命，提供了巨大的经济和社会效益。