预应力混凝土用钢棒滞后断裂原因分析.pdf

2014年第1期
柳钢科技
预应力混凝土用钢棒滯后断裂原因分析
李伟平
(技术中心
摘要:检验与分析预应力混凝土用钢棒“滞后断裂”原因:钢棒表面有缺陷,特别是有横向
微裂纹之类的缺陷。钢棒表面横向裂纹的主要原因:热轧高线盘条椭圆度过大或表面有耳子、盘条
表面的局部损伤、拉拔的局部润滑不良。
关键词:预应力钢棒;滞后断裂;热轧高线盘条;表面裂纹;椭圆度;拉拔
Cause Analysis on Lagged Fracture of Steel Bar
for Prestressed Concrete
LI Weiping
Technique Center
Abstract The causes of lagged fracture of steel bar for prestressed concrete were tested and analyzed
there were some defects such as transversal micro cracks on the bar surface. The main causes of transversa
cracks on the bar surface included that the ovality of high speed wire rod was too big or there were some fins and
local damages on the rod surface, and local lubrication during drawing was not good
Key Words: Steel Bar for Prestressed Concrete; Lagged Fracture; Hot-rolled High Speed Wire Rod
Surface Crack; Ovality; Draw
1前言
断;(4)断口比较平齐(见图1a)。本文针对
预成力混凝土用钢棒(下称钢棒)用于水
滞后断裂这一现象进行了相应分析。
泥管桩制造,一般由专业的钢棒厂使用专用的2检验及其结果
热轧光圆盘条(如30MnSi)经过深加工制成,
为査找断裂产生的原因,通过调査用户现
2013-10,某钢棒厂用柳钢产14mm3 Omnsi盘场生产工艺,取样分析,分析内容包括化学成
条加工12.6mm钢棒,ア品收集成巻入库后,分、力学性能、表面酸洗、金相、扫描电镜检
在自然时效1~7d甚至更长时间里,有部分产验、现场对比试验等。
品发生自然脆断,用户称之为“滞后断裂”,钢
(1)钢棒主要生产工艺过程。以柳钢产
棒发生滞后断裂的主要规律:(1)比较集中发30MnS热轧高线盘条为原料,钢棒主要生产工
生在某几个炉批号的某些卷号上,发生比例占艺流程:高线盘条开巻→除鱗脱皮→矫直→拉
5%-50%;(2)在一盘钢棒之中的断口有一到拔1→拉拔2(压槽成型)→高频感应加热1→
数个;(3)脆断多数发生在加工后规格为淬火→高频感应加热2→回火→冷却一收集成
12.6mm钢棒,其它规格的钢棒基本不发生脆巻→自然时效→合格品发货。其中原料尺寸为
作者:李伟平,大学学历,高级工程师,现主要
14.0mm。拉拔1直径尺寸为13.1mm,拉
从事钢铁产品生产研发工作,科长
拔2直径尺寸是12.6mm(钢棒成品规格),高
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频感应加热1的加热温度为945℃,高频感应3分析与讨论
加热2的加热温度为410℃,自然时效一般为73.1检验结果
(2)化学成分。取钢棒样进行光谱分析
(1)酸洗后钢棒表面出现局部有规律性的
结果表明,C、Si、Mn、P、S、及其它微量元素横向短“裂纹”(见图2b),“裂纹”比较宽
未发现异常且符合相关技术标准要求。
浅,肉眼可见底,断口处的“裂纹”最严重
(3)力学性能。取一头带有断口的钢棒进离断ロ越远,“裂纹”越轻,钢棒有“横裂纹”
行拉伸试验,拉伸断口缩颈明显,測得钢棒的
的区域表面明显比较粗糙,说明拉拔时该区域
抗拉强度为1450MPa,伸长率为8%,钢棒的
的摩擦增大,产生的原因可能是由于盘条局部
力学性能正常且有一定的初性,但拉伸断口附除鳞不净,导致拉拨时局部润滑不良,类似于
近发现有横向短裂纹(见图1b)
无缝管冷拔生产时由于润滑不良而产生的“抖
纹”,当拉拔通过润滑不良区后,“裂纹”消
失
(2)酸洗后钢棒表面出现局部长短不一的
横向短裂纹,断口发生在短裂纹最严重处,并
且裂纹深浅不一,较浅的裂纹比较宽平可见底,
a“滞后断裂”钢棒
b“滞后断裂”钢棒拉伸样较深裂纹的末端并非都是朝同一个方向弯曲
图1钢棒断口形貌
(见图2c),可以断定这些裂纹并非拉拔过程中
(4)表面酸洗。取3件“滞后断裂”钢棒形成,可能是盘条在运输过程中装吊时钢丝绳
带有断口的试样和1件原始盘条样做表面酸洗在盘条局部表面造成的勒伤,并形成深浅不
检验,断口试样酸洗后,发现钢棒表面均带有的横向小伤口,拉拔后残留在钢棒表面,较深
不同形式的横向缺陷:连续有规律性的横向短的伤口形成折迭,成品盘卷时受到的弯曲应力
裂纹(见图2a);局部有规律性的横向短“裂作用,裂纹向长度和深度方向扩展,最终发生
纹”(见图2b);局部长短不一的横向短“裂脆断,而较浅的伤口拉拔后趋于宽平甚至消
纹”(见图20)。原始盘条样表面酸洗后在盘条失。
表面有轻微的耳子(见图2d)。
(3)原始盘条样酸洗后表面无横向裂纹
有轻微的纵向划痕和耳子(见图2d),盘条的椭
圆度较大(经测量达到0.8mm),盘条表面手感
有明显纵向的棱角。
(4)从酸洗后钢棒表面有规律性连绫横裂
(见图2a)的试样分别取纵向、横向样做金相检
a连续有规律性的
b局部有规律性的
横向短裂纹
横向短“裂纹”
验,横向样金相检验结果表明:钢棒基体组织
为回火屈氏体,表面有轻微脱碳现象,是钢棒
的正常组织;从纵向样金相检验结果表明:钢
的基体比较纯净,裂纹附近无大型夹杂物、两
侧无氧化脱碳现象、深度约0.15mm,众裂纹与
c局部长短不一的
d盘条表面有轻微的耳子
钢棒表面均呈一定夹角。其原因是:盘条经第
横向短“裂纹”
道拉拔时因来料的椭圆度过大或表面有耳子,
图2试样表面酸洗后形貌
盘条圆周方向的变形不均匀,导致沿纵向分布