管桩用预应力钢棒 力学性能影响因素探讨.pdf

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研究与开发
管桩用预应力钢棒力学性能影响因素探讨
巫宝振
(安阳钢铁集团有限责任公司,河南安阳45504)
摘要:论述了30MnS预应力钢棒力学性能的主要影响因素,并结合生产实际提出了合理的工艺控制参数。
关词:管桩;棒材;30MnS;力学性能;影响因素
中图分类号:TG335.62文献标识码:B文章编号:1003-9996(2004)05-0018-03
Discussion on influence factors on mechanical performance of
prestress steel bars for tubular pile
中
WU Bao-zhe
(Anyang Iron &Stecl Group Co, Ltd. Anyang 455004, China)
国
Abstract: The main influence factors on mechanical performance of 30mnsi prestress steel bar were discussed. The
reasonable technology parameters were putforward based on practical production
Key words: tubular pile; bar; 30mnsi; mechanical performance; influence factors
魇
王
1前言
管柱承载、施工的特点,希望钢棒为1450
县
20世纪50年代日本研制出预应力管桩用异1530MPa;6s为8%~10%;屈强比≥0.97。
环学形钢棒,因该产品具有强度高、塑性好、低松弛3力学性能的影响因素
环等优良性能,故使管桩支撑代替了传统的建筑支3.1化学成分的影响
寻」撑方式,广泛用于高架桥墩、高层建筑等工程
管桩用30Mni钢棒属于热处理强化钢材,
导?中。90年代初,我国开始开发、引进该产品的原料化学成分是保証性能达标的前提。30MnS
」生产技术,目前该产品已在我国沿海地区广泛应成分设计以YB/TIl-199为依据,其成分内
用
控标准如表1所示,表1中除P、S、Cu等有害
30MnSi预应力钢棒作为管桩的骨架,要承元素外,增加任何一种元素均可提高钢棒强度,
司
受抗拉、抗压、抗弯等组合应力;在管桩制作过C、Mn、Si含量的增加可提高奥氏体的稳定性,
程中还要经过离心处理、蒸汽养护等工序,对钢降低临界冷却速度,提高30MnSi的淬透性。C
棒强度有一定损失。管桩的使用条件、制作过程的增加在提高钢的淬透性同时还提高了其淬硬
决定了钢棒不仅应具有高强度、低松弛性能,而性,降低了钢材塑性,而S、Mn基本与淬硬性
且应具有良好的塑性,因而要求从钢的治炼到钢无关1,Mn、Si含量增加可使30MnSi猝火后
棒热处理各环节都要有合理的工艺为依托。
的回火过程中组织分解转变速度减慢,提高了回
2预应力钢棒对力学性能的要求
火的稳定性,使其强度、硬度随回火温度升高而
管桩用预应力钢棒强度级别采用日本标准下降的程度减弱,从而在生产中提高了钢棒性能
JISG3137-94中1275/1420MPa级,其o≥的可控性。资料表明:淬火+低温回火钢,当
1275MPa,0b1420MPa,68≥5%,松弛率≤[Si]、[Mn]<1.0%~1.5%时,其含量增加塑
1.5%但在管柱实际生产中考虑到强度损失以及性增加2?,因此生产中应适当降低C含量,提
收稿日期:2004-03-2
作者简介:巫宝振(1963-),男(汉族),河南滑县人,工程师
18
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第21卷·第5期
轧例
2004年10月
高Mn、Si含量以便得到良好的综合性能。
表130Mni化学成分内控标准
800
06s
C
Si
P
0.28~0.330.60-0.901.00~1.400.030≤0.030≤0.025
500
在生产现场,采用相同的930℃淬火+
440℃回火工艺,基本相同的Si、Mn量,不同C
(0.28%、0.32%)含量的10个9mm钢棒试
10
样,进行性能对比检验,结果显示,含0.28%C
时间.s
的试样,0、、0、68分别为1453~1532MPa、1480
图130Mni动态C曲线(奥氏体化温度930℃
-1594MPa、7.8%~9.0%,而随C含量增加,3.3谇火和回火温度的影响
塑性降低,强度明显提高。因而,实际生产中可
淬火、回火是30MnSi预应力钢棒的最终热
按0.27%~0.30%C、0.7%~0.9%S;、1.1%处理工序,对其性能起决定性作用。淬火温度的
1.3%Mn进行控制。
确定,一般将钢加热到临界温度Ac3以上30
3.2钢材热轧组织性能的影响
50℃,保温一定时间,使其完全奥氏体化。
在供货协议中,钢棒厂要求盘条抗拉强度不
在对热处理工艺跟踪过程中,对一炉
大于750MPa,伸长率、面缩率分别不小于22%30Mni钢棒进行4种不同工艺方案的试验。试
含
和30%,因而热轧盘条应具有低强度、商塑性,验结果示于表2。由表2可见,随回火温度提=金
铁素体晶粒等轴化。一方面盘条要进行深加工,高,强度明显降低,而塑性变化不大。图2示出
1
应具有良好的拉拔性能;另一方面要确保母材晶
表2不同热处理钢樺性能情况
粒为均匀、大小适中的等轴晶粒,在随后加工成方案火温度回火温度线速
阴螺纹后的淬火加热时,同样的加热制度,奥氏
序号
%
935
1513
体形核点较少,晶粒均匀并相对粗化,使C曲
线右移,降低了临界冷却速度,利于提高
38.
30Mn淬透性。
900
1480
对30MmS热轧盘条的性能要求,决定了生实施4种不同工艺方案后的钢棒组织状态。由图に
产中要采用延迟型冷却工艺。图1为30MnSi动
态C曲线,随冷却速度的提高,钢中珠光体含
独树一帜
2可看出,方案2、4分别有大量残余铁素体。こ一
这是因为淬火加热温度低且线速较快,钢棒未完
量增多且其片层间距减小,强度提高,按V1冷
全奥氏体化,导致先共析铁素体残余。这种组织
却,珠光体含量较少,易于得到强度较低、塑性较存在软点,虽对强度、伸长率无大影响,但对冲
好的等轴铁素体晶粒。实践表明,V1按1~3℃/s
击韧性有较大影响,是造成钢棒滞后断裂的因素
控制,抗拉强度、面缩率可分别达到700Mea和之ー。在光学显微镜下观察,采用方案2的试
50%左右,性能较理想。实际生产中可考虑采用样,金相组织大多为回火屈氏体,方案3的组织
轧制速度为85m/s,斯太尔摩人口段辊速为
主要是回火索氏体。因方案3的回火温度过高,
m/so
σ低于标准要求,不可采用。综上所述,方案1
轧制温度的控制主要是考虑奥氏体晶粒度及
的组织性能较理想,可以采用。
奥氏体变形程度,奥氏体晶粒越细,奥氏体非再
4表面缺陷的影响
结晶区变形程度越大