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Z向鋼,又稱“抗層狀撕裂鋼 (lamellar tearing resistant steel)”,即平時(shí)所說(shuō)的Z向性能測(cè)試鋼。耐候鋼由普碳鋼添加少量銅、鎳等耐腐蝕元素而成,具有優(yōu)質(zhì)鋼的強(qiáng)韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、疲勞等特性??箤訝钏毫唁撝饕糜阡摪搴穸确较虺惺芾瓚?yīng)力的焊接鋼結(jié)構(gòu),如高層建筑、大跨度場(chǎng)館、鍋爐和壓力容器、海上采油平臺(tái)導(dǎo)管架結(jié)點(diǎn)、水輪機(jī)蝸殼座環(huán)、高寒地區(qū)風(fēng)力發(fā)電塔架、水電站壓力鋼管岔管的弧形襯板以及焊接鋼結(jié)構(gòu)和起重機(jī)機(jī)械地盤(pán)等。
層狀撕裂是當(dāng)鋼板厚度方向承受-定的拉伸應(yīng)力時(shí),首先通過(guò)非金屬夾雜物與鋼材基體界面的剝離或非金屬夾雜物的裂而形成微孑L或微裂紋;之后是因微孔或微裂紋之間鋼材基體的損壞而造成同-平面上相鄰微孔或微裂紋連結(jié)成為裂紋;后通過(guò)垂直剪切使相鄰平面上的裂紋連結(jié)成階梯狀裂紋,造成焊接鋼結(jié)構(gòu)的損壞??箤訝钏毫唁摚址Qz向鋼。一般厚鋼板較易產(chǎn)生層狀撕裂,因?yàn)殇摪逶胶?,非金屬夾雜缺陷越多,且焊縫也越厚,焊接應(yīng)力和變形也越大。
耐候鋼原理:鋼中加入磷、銅、鉻、鎳等微量元素后,使鋼材表面形成致密和附著性很強(qiáng)的保護(hù)膜,阻礙銹蝕往里擴(kuò)散和發(fā)展,保護(hù)銹層下面的基體,以減緩其腐蝕速度。我國(guó)生產(chǎn)的Z向鋼板的標(biāo)志是在母級(jí)鋼鋼號(hào)后面加上Z向鋼板等級(jí)標(biāo)志Z15、Z25、Z35,Z字后面的數(shù)字為截面收縮率的指標(biāo)(%)。在銹層和基體之間形成的約50μm~100μm厚的非晶態(tài)尖晶石型氧化物層致密且與基體金屬黏附性好,由于這層致密氧化物膜的存在,阻止了大氣中氧和水向鋼鐵基體滲入,減緩了銹蝕向鋼鐵材料縱深發(fā)展。
耐候鋼具有良好的耐大氣腐蝕性能,雖然應(yīng)用耐候鋼前期的投資成本較普碳鋼略高,但是與普碳鋼表面噴涂防腐涂層等方法比較,普碳鋼的后期維護(hù)費(fèi)用是耐候鋼的1.5-2倍。因此耐候鋼可減少環(huán)境污染,屬于節(jié)能減排推廣技術(shù)。由于具有耐銹、免涂裝、減薄降耗,省工節(jié)能等特點(diǎn),可以應(yīng)用到建筑、車(chē)輛、橋梁、塔架等長(zhǎng)期暴露在大氣中使用的鋼結(jié)構(gòu),也可以用于制造集裝箱、鐵道車(chē)輛、石油井架、海港建筑、采油平臺(tái)等結(jié)構(gòu)件。國(guó)內(nèi)耐候鋼大都涂裝使用,其免涂裝和“以銹防銹”的設(shè)計(jì)初衷并沒(méi)有得到很大程度的發(fā)揮。在苛刻的服役環(huán)境下,耐候鋼存在銹層難以致密化,另外在服役初期,鋼結(jié)構(gòu)的外觀銹蝕呈現(xiàn)不均勻等相關(guān)問(wèn)題,因此耐候鋼的應(yīng)用環(huán)境和表面處理技術(shù)一直困擾耐候鋼的應(yīng)用。