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桥梁防撞护栏冷成性能力的性能要求

2021-5-17 12:11:19      点击:

    今天就来说说桥梁防撞护栏开裂的原因。下方文章是公司质量检验部门多年前的一份分析报告,就从这份报告讲起: 桥梁防撞护栏按工艺要求进行冷弯成型时发生断裂开裂。对其断口开裂处材料的化学成分、力学位能和显微组织进行分析。结果表明,冷弯制断裂属于终轧温度偏低所致。针对冷弯制断裂开裂情况提出一些预防改造措施。公司生产的一批桥梁防撞护栏,供给用户后,用户在按工艺要求进行冷弯成型时,其中有三支桥梁防撞护栏弯到大约150°角时,发生断裂开裂,断口如下 图1和图2所示。用户当即将断裂的管段发回公司。为查明原因,对该节管段进行了试验、分析。1理化检验 1观察断口,弯制时受拉应力的区域,桥梁防撞护栏壁厚减薄,表明其存在塑性变形,但放射线很短,剪切区较长,表明塑性变形不足。2该节桥梁防撞护栏上取化学成分分析试样,分析结果见表1点击打开原图化学成分符合GB/T8163中关于20#钢化学成分规定要求。

    接近断口位置取拉伸试样,进行拉伸试验,其力学性能检测结果见表2由表2可见,3批材料试样的屈服强度均较高,抗拉强度已接近标准值上限,伸长率远低于标准值,屈强比相对较高。4接近断口位置取纵向金相试样进行显微组织观察,其组织如图3和图4所示。晶粒度:6~7级,组织:FP无明显魏氏组织。铁素体及珠光体分布不均匀,珠光体团的直径差较大,形状很不规则,且团界周边过渡部分存在尖锐锋角,有部分铁素体沿纵向呈长条针状分布。5把近断口位置的剩余管段约3∞ mm长进行910℃、25min保温正火处理。取拉伸试样检验,其结果如表3由表3可见,重新正火处理后,试样的屈服强度及抗拉强度均恢复到正常水平,伸长率达到28%左右,满足标准中A≥20%规定,屈强比亦相对较低。6正火管段上取纵向金相试样,进行显微组织观察如下图5和图6晶粒度:8.5~9.5级,组织:FP呈等轴状均匀分布,珠光体团直径相差不大,形状规则,周边平直,无尖锐锋角,铁素体的颗粒大小也较均匀,无明显沿纵向呈长条针状分布的特征。2分析与讨论从理化检验结果可知,该桥梁防撞护栏仅仅从化学成分,显微组织是符合技术要求的但从力学性能检测与显微组织特征对比可知,该桥梁防撞护栏冷弯断裂与热处理工艺有关。查生产原始记录,此批桥梁防撞护栏为热轧出成品管材,这符合上述图34所示金相组织显示的部分特征(晶粒度较正常正火组织粗大,珠光体团存在尖锐锋角,铁素体沿轧制方向被拉长等)查检验原始记录,此批桥梁防撞护栏拉伸性能一次性检验合格,无复验记录,其拉伸性能原始记录为:Rel:395/415MPa,桥梁防撞护栏那好。Rm:525/515MPa,A :24%/27%0结合用户在使用中仅出现三支桥梁防撞护栏弯曲断裂的现象,证明该批管子在生产中有部分是属于非正常状态。由图34所示的组织特征以及上述原始记录可知,该支管子在热轧过程中,终轧温度偏低,即在Ar3以下的两相区,由于在该两相区内,奥氏体化不完全,导致最后终轧变形引起的金属晶体学缺陷如位错、晶格畸变等产生的残余应力,而后序过程又无法通过回复、再结晶来消除。换言之:加工过程引起的金属材料的强化与硬化不能得到消除,最后又没有进行适当的正火,导致该支管子最终处于高残余应力状态。然而该支管子在高残余应力状态下,当受到方向一致的弯制拉应力时,残余应力与正常的拉应力相叠加,致使某些局部应力极大,以致使桥梁防撞护栏在不大的外力作用下产生微裂纹,使管材早期断裂。
 结论与建议综合以上分析,该桥梁防撞护栏冷弯断裂是由于热轧过程中终轧温度偏低产生了高残余应力,按工艺冷弯制成型时产生的拉应力与其叠加,致使该管断裂。为避免同类质量问题发生建议:1桥梁防撞护栏轧制过程中,严格控制终轧温度,避免在Ar3以下的两相区轧制;2果由于控制不当,已经出现同类现象,由上述正火处理后的拉伸性能及金相组织可知,对于低碳钢而言:将轧制出的成品管进行一次910℃正火处理,即可使屈强比降低,伸长率显著提高,从而可保证产品在塑性变形过程中抗细变薄能力提高,冷成性能力增强而达到标准规定的性能要求。

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