西安方管鍍鋅方管高性能冷擠壓方形管研發(fā)概況，1 高性能冷擠壓成形方形鋼管(BCP32T)開發(fā)背景 　　1995年5月，各擠壓柱生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的以SN鋼為基礎(chǔ)的“BCP235”、“BCP325”取得了日本建筑中心的評(píng)估。但是，由于擠壓柱制作方法的原因仍擔(dān)心角部的力學(xué)特性。因?yàn)榻遣坑贸爻尚渭庸?，制造后也不進(jìn)行熱處理，所以，鋼材加工硬化導(dǎo)致強(qiáng)度上升、延展能力和韌性降低以及產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這些都對(duì)建筑物柱的性能產(chǎn)生影響。因此，1998年實(shí)施了用于擠壓柱的45度方向反復(fù)彎曲試驗(yàn)(對(duì)柱角部*外緣施加拉伸壓縮載荷試驗(yàn))。于是，擔(dān)心脆性斷裂的寬厚比區(qū)域的柱也變?yōu)轫g性斷裂方式，相對(duì)于相同寬厚比的熱軋柱和4面焊接的箱形柱等柱材顯示了具有充分的塑性變形能力。其后，經(jīng)過(guò)3家鋼鐵公司和3家擠壓柱生產(chǎn)廠的共同研究，注意了連接隔板的焊接施工法，開發(fā)出保證角部0℃夏比沖擊功vE0≥70J的冷擠壓成形方形鋼管“BCP325T”。 　　將冷成形方形鋼管用于柱的設(shè)計(jì)采用了《冷成形方形鋼管設(shè)計(jì)、施工指南》。2009年，以2008年版《冷成形方形鋼管設(shè)計(jì)、施工指南》作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)法，公布了冷成形方形鋼管用于柱的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此，擠壓柱設(shè)計(jì)必須以柱不產(chǎn)生斷裂為前提，所以，相對(duì)于熱軋柱和4面焊接的箱形柱，需要增加設(shè)計(jì)應(yīng)力。雖沒(méi)有明確表示，但由于上述的冷成形使角部韌性降低是其原因之一。“BCP325T”為了保證角部的韌性，采用特殊的焊接方法(NBFW法)，就可以采用與不需要增加設(shè)計(jì)應(yīng)力的熱軋柱和4面焊接的箱形柱同等的設(shè)計(jì)。 　　2、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容 　　擠壓成形方形鋼管“BCP235”、“BCP325”的力學(xué)性 　　能完全與SN材一樣，但“BCP325T”為保證方管角部的韌性，化學(xué)成分設(shè)定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)(見表1、表2)。具體的P、S上限值更加嚴(yán)格。雖然SN鋼沒(méi)有規(guī)定，但為了降低冷加工的時(shí)效效果，設(shè)定了總氮量的標(biāo)準(zhǔn)。并規(guī)定了MAG焊接熱影響區(qū)韌性指標(biāo)應(yīng)滿足fHAZ≤0.58%(見表3)。fHAZ表示在焊接線能量40kJ/cm以下、焊道間溫度350℃以下的MAG焊接多層多焊道焊接施工中，可以確保HAZ韌性vE0≥70J。 　　原創(chuàng)表1中示出了“BCP325T”抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，表2：“BCP325T”夏比沖擊特性的標(biāo)準(zhǔn)值表，表3：“BCP325T”化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)值。 　　將“BCP325T”用于柱材時(shí)，由于采用防止脆性斷裂焊接NBFW(Non Brittle Fracture Welding)的焊接層壓方法，免除了增加設(shè)計(jì)應(yīng)力的費(fèi)用。 　　1)包括U焊道和T焊道的*終層，作為原則，分3個(gè)以上焊道施工。 　　2)U焊道和T焊道的焊接線能量、焊道間溫度在下列范圍內(nèi)施工。 　　U焊道：15-22kJ/cm 250℃以下; 　　T焊道：15-25kJ/cm 250℃以下; 　　3)U焊道的焊接部位末端停止在距柱表層平板上面坡口前端為5-12mm。 　　4)T焊道的焊接部位末端停止在距U焊道焊接末端≤8mm。 　　NBFW法與傳統(tǒng)焊接法相比，*終層的形狀、層壓方法不同，而且*終焊道不是末端部。該方法的效果如下。 　　1)通過(guò)設(shè)置了U焊道，生成平行于鋼材軸向的熔合線(不使HAZ生成方向和主應(yīng)力方向正交)。 　　2)采用加強(qiáng)焊縫，增加焊接部附近的斷面積，覆蓋HAZ的強(qiáng)度降低。 　　3)通過(guò)確保規(guī)定的距離，可以防止U焊道附近的脆化，遠(yuǎn)離沿坡口面的熔合線等。 　　由于采取了上述措施，可防止來(lái)自HAZ區(qū)的脆性斷裂。 　　適用NBFW法的“BCP325T”的45度方向反復(fù)彎曲試驗(yàn)獲得的載荷-變形關(guān)系。減震環(huán)穩(wěn)定到大變形，獲得充分的塑性變形能力。而且，焊接部位發(fā)生的裂紋從焊道線流向柱母材一側(cè)，母材產(chǎn)生縮頸，充分發(fā)揮鋼材所具有的基本抗震性能。