对于现代钢铁在焊接建筑中的经济安全应用

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1、Economicansafeapplicationofmodernsteelsinweldedconstructions,P.Langenberg现代钢铁在焊接建筑中的经济安全应用Dr.PeterLangenbergEngineeringBureauforMaterialsTechnology–IWTAachen,Germany摘要欧洲钢厂在最近30年内已经能够生产高强度细晶钢，该种钢材具有优越的材性和焊接性能，可大量应用在建筑结构以及压力容器、海洋平台、轮船和输油管道中。但其使用经常由于缺乏对其安全性和生产过程的了解而受到限制。但若采用新的设计法规（产生于欧洲的几个研发项目），新型钢

2、种可能会因为经济且安全亦满足要求而得到大量应用。与选取合适材料和焊接方法有关的结构整体性问题，主要通过结合应用断裂力学为基础的安全概念，较好地理解结构构件的断裂和变形行为而予以解决。本文着重陈述了以下几个问题：–将现代结构的整体概念应用于焊接建筑中–细晶粒结构钢的韧性性能–基于断裂力学选材方法的应用–对这些概念应用和标准化的归纳1背景介绍欧洲钢厂在最近30年里成功开发出来的新型结构钢具有一下特征：–强度达到1100MPa(图1),[1]–高韧性(T27J低于–100°C)(图2),[2]优良的焊接性(低碳当量,高强低合金钢焊接原则：合适的焊接材料，先进的经济型焊接技术).如果可以从实用

3、观点来看，这种钢材已经在诸如海洋平台、压力容器、管道、可动式起重机以及钢结构等方面得到了应用。然而，从设计观点来看，高强钢材经常被排除，原因是缺乏对其生产制作的了解和一些陈旧保守的标准的限制。本文意欲突出其已经成为现实的生产过程和基于断裂力学的结构整体概念的应用以及应用现代高强度钢的优势。高强钢的韧性表现将通过与夏比韧性和断裂韧性间的关系而加以说明。焊接细节在本文中将不加以特别叙述。本文一些材料来源于最近刚完成的有关高强度压力容器结构钢的研究项目[3]。contact:www.i-w-t.depage1of11Economicansafeapplicationofmodernsteel

4、sinweldedconstructions,P.LangenbergModernFineGrainSteelsQuencheda.Tempered1200S1100Q1601000S960QS890Q140120800S690QTMCP100600S500M80S460M400S355J2G3S355NS355M60Streckgrenze[MPa]Streckgrenze[ksi]TM-gewalzt40200YieldStrength,ksiVerg黷et20YieldStrength,MPaNormalisiertodernormalisierendgewalzt00Norma

5、lised1940195019601970198019902000JahrYearofdevelopment图1：先进细晶钢的发展历程ToughnessandStrengthdependingonproductionprocess20C-Mnconvetional0-20TMCPC-MnQuenchedand-40FineGrainTempered-60C-Mn-Al-NbNb-TMPrecipitations-80ColdHardening-100TüReH-120FineGrain-140010020030040050060070080090010001100YieldStreng

6、th[MPa]TransitionTemperaturere,27J[°C]图2：韧性和强度与生产工艺的关系2现代结构整体概念contact:www.i-w-t.depage2of11标准分享网www.bzfxw.com免费下载Economicansafeapplicationofmodernsteelsinweldedconstructions,P.Langenberg基于断裂力学的安全概念始于20世纪初[4,5]。对安全性要求较高的核电厂和海洋平台的开发以及高新技术的发展推动了新技术在焊接结构的应用。从70年代初起到现在，极限状态设计法的原则已经把韧性参数应用于的断裂力学中（图3）

7、。T作为材料的一种特性，就断裂韧性而言的LimitStateDesign抗裂能力，由实验室的小尺寸试验来测定。Here:LimitstateofFracture依据此法，几部相关的国际标准已经产生[6,Fractureisdefinedas:InitiationofCracks7]。遗憾的是，这种试验较之于夏比韧性试U验要昂贵得多。因此，不太适合于日常的生SLoadingS<(=)>ResistanceRNAS产控制以及技术交货标准（如EN10