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日本开发出建筑结构用耐火钢-弹簧钢丝直条
更新时间:2015.12.16 新闻来源:

随着建筑物的超高层化和建筑设计技术的不断提高,日本建设省(现日本国土交通省)综合技术开发小组重新修订了耐火设计标准,并于1987年3月实施了《耐火设计新方法》。它不是根据以往的建筑标准法等技术条件说明书的规定进行修订的,而是根据建筑物的火灾条件、设计条件和使用材料的性能来综合评价建筑物的防灾安全性。这意味着尽管以往规定了钢材容许温度为350℃,但只要在发生火灾时能够维持永久容许应力强度(常温屈服强度的2/3),在此前提下减少耐火涂层乃至不使用耐火涂层的设计也是可能的,这为耐火钢的问世奠定了基础。

  日本用300t转炉冶炼添加Cr的Nb-Mo钢,采用连铸法浇铸成240mm厚的板坯。将板坯放在1000~1150℃中再加热后,以900~930℃的终轧温度将板坯轧制成25mm、32mm和50mm的厚板。

  根据强度与温度的关系,以及强度与弹性模量的关系可知,与普通钢(SM490A)相比,耐火钢在高温下的强度下降小,即使在600℃时,也能保持常温屈服强度的2/3(217N/mm2)以上。另外,普通钢的弹性模量数在温度超过600℃时会急剧下降,而耐火钢虽然与普通钢一样随着温度的升高,弹性模量数会逐渐减小,但当温度达到700℃左右时,弹性模量数不会急剧下降,即使在700℃时屈服强度也能保持常温时的70%左右。

  根据耐火钢和普通钢(SM490A)在600℃时蠕变特性的比较可知,普通钢即使在100N/mm2的低应力下,也会在短时间内产生大的蠕变变形,而耐火钢即使实施200N/mm2的应力,产生的蠕变变形也是相当小。这意味着如果使用耐火钢,可以减小火灾时构筑物的变形。

  耐火钢的y形焊接裂纹试验结果表明,在预热温度75℃时可以抑制焊接裂纹的发生。如果考虑到y形焊接裂纹试验的焊接收缩变形量,那么从实质上来看在实际焊接施工时耐火钢具有良好的焊接性,几乎无需预热。这是因为在添加Mo和Cr等合金元素的同时,减少C的Mn的含量可以将作为焊接性指标的焊接裂纹敏感性成分PCM抑制在低水平。

  由于耐火钢要求焊接金属也必须保持高温强度,因此在焊接时要考虑焊接金属的常温强度和高温强度,选择适当的焊接材料。调查结果表明,所有焊接部都具有良好的弯曲特性,常温强度和600℃时的强度都十分好。另外,焊接金属(WM)、焊接热影响区(FL、HAZ)中的夏氏冲击吸收能也表现出很好的值,达到SAW的焊接线能量4.5kJ/mm。在超大焊接线能量的SES中虽然能看到夏氏冲击吸收能的值稍低,但该值与以往钢相同。

  与普通钢相比,耐火钢具有良好的高温特性,它是一种新型结构用钢材,可用于建筑物的柱和梁等主要构筑物,可减少耐火涂层或不使用耐火涂层。

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