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福伟达管业(临沧市永德县分公司)
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将不锈钢管各自放置真空、Ar 和 N2 三种气氛中，在 1 380 ℃开展烧结 1 h。烧结以后的物理性能，在Ar气氛下开展烧结的不锈钢，其抗压强度、屈服强度及其拆断拉伸强度均比真空条件下烧结的不锈钢低。从图中也能够看得出在真空条件下烧结的不锈钢相对密度为 7. 72 g /cm3，在Ar气氛下烧结的不锈钢相对密度为 7. 61 g /cm3。 表明真空条件下有益于高密度化的开展，得到更高致相对密度的不锈钢; 并且历经真空烧结以后，不锈钢中氧含量降为 0. 22% ，具有了脱氨的功效，那样颗粒物表层的氧化铬等瓷器相也相对应降低，有益于烧结的高密度化，进而提高了不锈钢的各类物理性能。在 N2 气氛下烧结的316L不锈钢，其 抗 拉 强 度 为 803. 5 MPa，屈 服 强 度 为407. 2 MPa，均比真空条件下烧结的不锈钢抗压强度高。 这是由于在N2气氛下，316L不锈钢非常容易产生高频淬火反映，转化成强度较高的氮化铬，在烧结后迟缓制冷的全过程中，氮化铬在位错处进行析出，进而了不锈钢的抗压强度和屈服强度，经化学成分分析测到在 N2气氛下开展烧结后，N 成分为 0. 46% 。可是转化成的氮化铬比较严重减少了不锈钢的塑性变形，拆断拉伸强度由真空条件下的 52. 0% 降至 33. 7% 。
不锈钢可分为四种类型：奥氏体型、马氏体型、铁素体型和双相不锈钢。 这是根据不锈钢在室温时的金相组织划分的。当低碳钢被加热到1550℉时，其组织从室温时的铁素体相转变成奥氏体相。而冷却时，低碳钢组织又重新转变成铁素体。高温时存在的奥氏体组织是非磁性的，而且相比室温铁素体组织其强度较小，韧性较好。 当钢中的Cr含量大于16%时，室温的铁素体组织得到固定使得钢材在所有温度范围内保持铁素体态。因此，称为铁素体不锈钢。不锈钢管当Cr含量大于17%，Ni含量大于7%时，奥氏体相得到固定，使得从低温到几乎熔点的范围内均保持奥氏体态。 奥氏体不锈钢通常称为“Cr-Ni”型，马氏体和铁素体不锈钢直接称为“Cr”型。不锈钢和填充金属中的元素可分为奥氏体形成元素和铁素体形成元素。主要的奥氏体形成元素有Ni、C、Mn和N，铁素体形成元素有Cr、Si、Mo和Nb。调整元素含量可控制焊缝中的铁素体含量。 奥氏体型不锈钢相比含Ni量低于5%的不锈钢更容易焊接而且焊接质量更好。奥氏体不锈钢的焊接接头强韧性很好，一般不需要焊前预热和焊后热处理。在不锈钢焊接领域，奥氏体不锈钢占全部不锈钢用量的80%，因此本文的重点就是奥氏体不锈钢的焊接。 如何选择正确的不锈钢焊材？ 如果母材是相同的，首要准则就是“与母材匹配”。例如焊接310或316不锈钢，就选择相应的焊材。 焊接异种材料，则遵循选择与合金元素含量高的母材相匹配的准则。例如焊接304和316不锈钢，则选择316型焊材。 但是，也存在很多不遵循“匹配母材”原则的特殊情况，这时就要“查阅焊材选择表”。例如，304型不锈钢是常见的母材，但是没有304型的焊条。
准确的材料滞回本构模型是保证弹塑性地震反应预测准确性的基本前提，如果本构模型选取不当，会对计算结果产生较大影响。为此该文提出了奥氏体不锈钢管考虑循环强化作用的单轴滞回本构模型，包括骨架准则及滞回准则。建立数学模型描述奥氏体不锈钢管在循环荷载作用下的受力性能。根据提出的理论模型并利用ABAQUS用户材料子程序UMAT，采用Fortran语言二次开发了能够进行循环荷载下奥氏体不锈钢管计算分析的程序。通过与试验结果进行对比，表明提出的模型能够准确描述奥氏体不锈钢管的滞回行为，兼顾计算精度和效率，为奥氏体不锈钢管结构体系强震分析提供有力工具。不锈钢管具有良好的耐腐蚀性、耐久性、较高的延性、优良的抗火性能以及冲击韧性，并兼具美观环保等特点，是一种高性能钢材，能够很好地适应严苛的外部环境，因此，越来越被广泛应用于建筑及桥梁结构中。基于目前强烈地震频发的现状，结构的抗震性能是研究的热点。在强震作用下，结构主要依靠材料自身的弹塑性滞回行为来抵御外荷载，表现为超低周疲劳特征，为此，一些学者进行了不锈钢管弹塑性疲劳试验研究，探讨不锈钢管材的循环受力特征。由于结构在强烈地震作用下的动力响应过程十分复杂，考察结构在罕遇地震作用下的真实状态时，常用的方法包括振动台动力试验或弹塑性动力时程分析。由于振动台试验费用高且加载工况有限，因此目前多采用弹塑性时程模拟方法来预测结构在强烈地震作用下的动力响应。在数值模拟中，准确的材料滞回本构模型是保证弹塑性地震反应预测准确性的基本前提，如图1所示，如果本构模型选取不当，会对计算结果产生较大影响。普通钢材已经具有较成熟的滞回本构模型，但不锈钢管的本构模型与普通钢材有明显的不同。普通钢材的材料单调加载曲线具有明显的屈服点和屈服平台，而不锈钢管则表现出强烈的非线性特征，如图2(a)和图2(b)所示。此外，不锈钢管的循环强化特征以及再加载软化行为也与普通钢材有较大区别，如图2(c)和图2(d)所示。不锈钢管性能的特殊性必然会导致整体结构的滞回行为与普通钢结构有明显不同，因此，需要根据不锈钢管的受力特征，提出适用于此种材料的准确滞回本构模型。
