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首頁 >> 鋼絲新聞 >> 公司新聞>>預(yù)應(yīng)力鋼絲的應(yīng)力腐蝕
發(fā)布時(shí)間:2020-01-03 09:09     查看次數(shù):
長期以來在建筑領(lǐng)域里,預(yù)應(yīng)力鋼絲的應(yīng)力腐蝕問題并未引起人們的足夠重視。從產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的機(jī)理出發(fā),分析了產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的諸多原因,指出了影響應(yīng)力腐蝕的開裂的4個(gè)因素,即鋼材的冶金狀態(tài),持續(xù)拉伸應(yīng)力,時(shí)間的連續(xù)性和環(huán)境狀況,都與使用中的預(yù)應(yīng)力鋼絲息息相關(guān),提出了降低鋼絲應(yīng)力腐蝕的對應(yīng)措施。
預(yù)應(yīng)力鋼絲應(yīng)力腐蝕氫脆化在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中,預(yù)應(yīng)力鋼絲因應(yīng)力腐蝕而導(dǎo)致斷裂的故事屢見不鮮。此類事故往往用“鋼絲質(zhì)量不佳”一句話帶過而未引起人們的足夠重視。實(shí)際上,“應(yīng)力腐蝕”引起的破壞和“鋼絲質(zhì)量不佳”是兩個(gè)不同范疇的概念。前者上由于鋼絲選用不當(dāng)或環(huán)境介質(zhì)變化而導(dǎo)致的失效;而后者則是因?yàn)殇摻z的冶金質(zhì)量或生產(chǎn)工藝不佳而導(dǎo)致的失效。
應(yīng)力腐蝕開裂的條件通常與4個(gè)因素相關(guān),即鋼材的冶金敏感性,持續(xù)拉伸應(yīng)力,時(shí)間和環(huán)境。因此,所謂應(yīng)力腐蝕,就是指冶金上敏感的材料隨時(shí)間的推移,由于金屬表面的腐蝕環(huán)境和持續(xù)拉伸應(yīng)力的共同作用而產(chǎn)生的早期斷裂??梢钥吹剑陨?個(gè)相關(guān)條件,正好是預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線的使用條件。所以,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的鋼材,有時(shí)會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象就不足為怪了。應(yīng)力腐蝕的后果是災(zāi)難性的。它是一種不征兆的脆性斷裂。即使是對于韌性極佳的鋼材,它也可能會造成突發(fā)性的早期脆斷。
1.拉拔造成的附加有害內(nèi)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼絲在拉拔過程中,由于設(shè)備性能落后,尤其是冷卻能力不夠,拉拔工藝編排不當(dāng)或操作不規(guī)范;磷化質(zhì)量不佳,潤滑不好,使拉拔力過大,拉拔熱過高等都將給鋼絲增加有害附加應(yīng)力。產(chǎn)生了有害附加應(yīng)力的鋼絲是能檢測出來的。與正常鋼絲相比較,產(chǎn)生了有害應(yīng)力的鋼絲表現(xiàn)出如下特征;
(1)斷面收縮率小。一般的,按正常工藝生產(chǎn)出來的鋼絲,其面縮率應(yīng)大于35%。如果成品鋼絲的面縮率小于35%,則應(yīng)認(rèn)為在某一環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了問題。(2)抗拉強(qiáng)度過高。一般的,合格鋼絲的選材和工藝確定后,其抗拉強(qiáng)度的波動范圍應(yīng)能控制在200Mpa以內(nèi);如果強(qiáng)度波動范圍大大超過此范圍,則可初步判定拉拔工藝失控。
(3)扭轉(zhuǎn)性能不合格。合格的鋼絲,作360°單向扭轉(zhuǎn)時(shí),不僅扭轉(zhuǎn)次數(shù)應(yīng)合格,且扭轉(zhuǎn)斷口應(yīng)平整并垂直于軸線;附加過大有害應(yīng)力的鋼絲,雖然其扭轉(zhuǎn)次數(shù)可能合格,但其斷口有可能出現(xiàn)不平整,劈裂,或式樣表面呈現(xiàn)肉眼可見的螺旋形裂紋。
2.鋼中含氫量對應(yīng)力腐蝕的影響鋼的各種冶金敏感性(包括晶粒大小、晶粒取向、形態(tài)、相結(jié)構(gòu)、各種缺陷、加工狀態(tài)等),都將影響到鋼的應(yīng)力腐蝕能力。此處僅討論鋼對氣體含量的要求。冶煉過程中的熔入鋼水中的氣體,隨鋼坯的凝固而存在于鋼錠當(dāng)中,它們對鋼的力學(xué)性能和化學(xué)性能帶來有害的影響。尤其是以原子態(tài)存在于鋼中的氫、其危害性更大。在外力的作用下(例如扎制,拉拔等),氫原子將化合成氫分子,由于分子氫的體積遠(yuǎn)大于原子氫,因此,在鋼的內(nèi)部,產(chǎn)生了巨大的壓力,當(dāng)此壓力超過鋼的強(qiáng)度極限時(shí),鋼便產(chǎn)生了微裂紋(此裂紋存在于鋼的內(nèi)部,則稱為白點(diǎn))。這一微裂紋有可能在隨后的酸洗、拉拔或施加預(yù)應(yīng)力時(shí)得到擴(kuò)展而導(dǎo)致鋼絲斷裂。
另一方面,對于冷拉鋼絲而言,環(huán)境介質(zhì)中的氫也可能在一定條件下以原子氫的形態(tài)透過鋼的表面而進(jìn)入鋼的內(nèi)部,在應(yīng)力的作用下,引發(fā)鋼的氫脆現(xiàn)象。應(yīng)力越大,則氫脆越嚴(yán)重。其原因在于冷拉能增加陷阱濃度,因而能大大提高氫的聚集濃度。同時(shí),冷拉鋼絲的表面形成的鈍化膜不具有保護(hù)性,有可能導(dǎo)致局部腐蝕的過早形成,在應(yīng)力或應(yīng)變的作用下,產(chǎn)生了應(yīng)力腐蝕開裂。
因此,對冷拉預(yù)應(yīng)力鋼絲而言,嚴(yán)格控制鋼中及鋼絲使用環(huán)境中的氫含量,具有特別重要的意義。一般的,對于在冷拉狀態(tài)下使用的鋼絲,要求鋼中的w不得大于3.5×10-6,最好控制在1×10-6以下。