Page 87 - 理化检验-物理分册2023年第十期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202310017

30MnSi 预应力混凝土用钢棒延迟断裂原因

孙善波

( 日照钢铁控股集团有限公司, 日照 276806 )
摘 要: 某预应力混凝土用钢棒在静置过程中发生了延迟断裂, 采用宏观观察、 化学成分分析、
硬度测试、 扫描电镜和能谱分析、 金相检验等方法对其断裂原因进行分析, 结果表明: 预应力混凝土
用钢棒断裂的主要原因为30MnSi 材料表面存在结疤及微裂纹等缺陷, 这些缺陷为氢致延迟断裂
提供了条件。

关键词: 预应力混凝土用钢棒; 结疤; 微裂纹; 延迟断裂; 30MnSi 钢

中图分类号: TB31 ; TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 10-0071-04

Causeofdela y edfractureof30MnSisteelbarfor p restressedconcrete

SUNShanbo

( RizhaoSteelHoldin gGrou pCo. , Ltd. , Rizhao276806 , China )

Abstract : Thedela y edfractureofa p restressedconcretesteelbaroccurredinthe p rocessofstandin g .Thefracture

reasonswereanal y zedb y meansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , hardnesstest , scannin g

electronmicrosco py andener gy s p ectrumanal y sis , metallo g ra p hicexaminationandothermethods.Theresultsshowthat

themainreasonforthefractureofthesteelbarfor p restressedconcretewasthescarrin g andmicro-cracksonthesurfaceof

30MnSimaterial.Thesedefects p rovidedconditionsforh y dro g en-induceddela y edfracture.

Ke y words : steelbarfor p restressedconcrete ; scarrin g ; microcrack ; dela y edfracture ; 30MnSisteel
PC钢棒又称预应力混凝土用钢棒, 是在20世 貌如图1所示。由图1可知: PC钢棒断口表面呈银
纪60年代开发的一种技术含量很高的预应力钢材, 白色, 裂纹源和扩展区明显; 试样1的表面无明显缺
具有高强度、 高韧性、 低松弛性、 可焊接性与混凝土 陷, 试样2的裂纹源位置存在结疤缺陷。
握裹力强等特点, 广泛应用于高强预应力混凝土离 1.2 化学成分分析
心管桩、 电杆、 高架桥墩、 铁路轨枕等预应力构件 采用直读光谱仪对 PC 钢棒进行化学成分分
中 [ 1 ] 。 30MnSiPC钢棒的生产工艺流程为: 放线→ 析, 结果如表1所示。由表1可知: PC 钢棒的化学

机械剥壳→拉拔刻槽→多辊调直→感应加热淬火→ 成分符合 GB / T24587 — 2009 《 预应力混凝土钢棒
感应加热回火→收线盘卷。某预应力混凝土用钢棒 用热轧盘条》 标准要求。
在静置过程中发生了延迟断裂, 笔者采用宏观观察、 1.3 扫描电镜和能谱分析
化学成分分析、 硬度测试、 扫描电镜( SEM ) 和能谱 将试样1和试样2的断口放入超声清洗器中清

分析、 金相检验等方法对其断裂原因进行分析, 以防 洗10min , 然后将试样置于扫描电镜下观察, 结果
止该类问题再次发生。 如图2所示, 由图2可知: 两个试样断口的裂纹源均
位于表面位置, 断口未见大颗粒夹杂物和夹渣, 试样
1 理化检验
断口裂纹源处呈“ 冰糖” 状沿晶开裂形貌, 局部位置
1.1 宏观观察 呈韧窝形貌。 PC 钢棒断裂裂纹源处呈脆性断裂
从断裂钢棒上截取试样, 延迟断裂试样宏观形 特征。

收稿日期: 2023-04-19
作者简介: 孙善波( 1983- ), 男, 工程师, 主要从事钢铁实验室设
备技术方法开发工作, ha ppy sunshanbo@163.com
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