一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法，该预制钢架采用奥氏体不锈钢制作，其基体表面固化有一层压应力层，该压应力层残余压应力不低于500Mpa，压应力层外表面镀覆有0.03mm‑0.05mm厚度的镍层；镍层外表面镀覆有0.08mm‑0.12mm厚度的镉层；制造方法为：以奥氏体不锈钢基原材料，铸造后再热轧粗成型，再多次冷轧最终成型，然后机械精加工至所需尺寸，表层喷丸，表面镀镍、镉复合镀层；本发明专利技术的耐腐蚀桥梁用预制钢架强度高、韧性好、耐腐蚀能力很强、抗疲劳能力强。

A prefabricated steel frame for corrosion resistant bridge and its manufacturing method

The invention discloses a method for manufacturing prefabricated steel and corrosion resistant bridge, the prefabricated steel austenitic stainless steel, the surface curing a laminated layer stress, the stress of residual stress layer is not less than 500Mpa, the pressure should be nickel plated with outer surface layer thickness of 0.05mm 0.03mm the outer surface layer of nickel layer; cadmium plated 0.08mm 0.12mm thickness; manufacturing method is that the raw material base of austenitic stainless steel casting, rough rolling after hot forming, cold rolling forming and then repeatedly finally, mechanical finishing to the required size, surface peening, surface nickel and cadmium composite coating; corrosion resistant bridge of the invention the use of prefabricated steel frame with high strength and good toughness, corrosion resistance, strong anti fatigue ability.

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法
本专利技术涉及桥梁领域，尤其涉及一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法。
技术介绍
钢构桥(steelbridge)，主要承重结构采用钢材的桥梁，即钢结构桥梁、钢桥。装配式钢桥在世界各地都得到了广泛应用。最初的装配式钢桥由英国唐纳德·贝雷(DonaldBailey)工程师在1938年第二次世界大战初期设计。主要的设计概念是以最少种类的单元构件，拼装成能承载各种荷载、不同跨径的装配式钢桥，且只需一般中型卡车运输，特殊情况下能全部依靠人力来搭建。根据相关研究，钢构桥的失效模式主要有：由于长期承载重载车辆至钢结构疲劳断裂；自然氧化腐蚀至机械性能下降等两方面原因。在国内已申请的相关专利中，没有提高桥梁预制钢架耐腐蚀性的材料及方法，均仅从结构上加以改进，但结构上也没有采用表面完整性设计，其制造材料一般为碳钢或低合金钢，防腐蚀处理一般采用刷漆，抗疲劳处理一般采用预加应力，这样的预制钢架本身机械强度和韧性较差，而且漆本身在自然环境下会老外脱落，其与基体结合力也较低，而预加应力的模式针对性过强，而且一般是以直接改变预制钢架结构获得的，这其实直接降低了预制钢架的疲劳极限和疲劳寿命。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种自身强度高、韧性好、耐腐蚀能力强、抗疲劳能力强的耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法，包括以下步骤：①原材料的准备：选用奥氏体不锈钢母合金金作为原材料；②采用常规标准方法制作沙模，沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的1.8-2.2倍；③采用常规标准方法完成奥氏体不锈钢毛坯铸造；④加热至1150℃-1250℃，保温3h-5h，以40％-50％的变形量，采用至少8千吨级液压锻造设备进行热模锻，所述模锻采用的锻模为1Cr12MoV制金属锻模，锻锤下压次数不低于5次、终锻温度不低于900℃；⑤加热至600℃-650℃，保温3h-5h，采用至少8千吨级液压锻造设备进行冷模锻，以每轮变形量不大于10％，每轮锻造锻锤下压次数不低于3次完成多次锻造至毛坯厚度较设计尺寸大4mm-6mm，每轮锻造完成后均按加热至600℃-650℃，保温2h-3h的工艺进行去应力处理；⑥锻造完成后，将毛坯加热至1050℃-1100℃，保温3h-5h后采用淬火油冷却；⑦采用机械方式加工表面，单边加工余量为2mm-3mm，至达到设计尺寸，加工时所有转角处均采用圆弧过渡，圆弧半径不低于5mm，获得待处理预制钢架；⑧机械加工完成后，采用40目-80目钢丝切丸对步骤⑦获得的待处理预制钢架进行喷丸处理，喷丸强度0.20A-0.28A；⑨喷丸完成后，在1h内采用常规标准方式进行镍、镉复合电镀，具体为：先在喷丸后的待处理预制钢架表面镀覆0.03mm-0.05mm厚度的镍层，再在镍层表面镀覆0.08mm-0.12mm厚度的镉层，即获得所需耐腐蚀桥梁用预制钢架。上述耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法，其中：所述奥氏体不锈钢具体为0Cr19Ni10Nb。根据上述方法制造的耐腐蚀桥梁用预制钢架，其中：该耐腐蚀桥梁用预制钢架采用奥氏体不锈钢制作，其基体表面固化有一层压应力层，该压应力层残余压应力不低于500Mpa，压应力层外表面镀覆有0.03mm-0.05mm厚度的镍层；镍层外表面镀覆有0.08mm-0.12mm厚度的镉层。与现有技术比较，本专利技术由于采用了上述方案，具有以下优点：奥氏体不锈钢本身的延伸性及塑性非常好，经过40％-50％热轧和剩余余量冷轧处理后，其机械强度明显提高(1300-1500Mpa)，并且获得与预制钢架整体形状相匹配的锻造流线，根据相关研究，拥有与结构相适应的流线会明显提高产品在使用状态下的机械强度、韧性、疲劳强度、剪切强度及断裂强度，再次经过奥氏体化后油淬，这是一个重新固溶的过程，它消除了过大的锻造应力及由于大比例变形带来的变形区域晶界弱化导致的晶间腐蚀倾向增加，增加了预制钢架基体的疲劳强度和抗腐蚀能力；采用转角处不低于半径5mm的机械加工，一方面去除了脆弱的氧化皮，另一方面也使表面完整性获得了大辐提高，后续的喷丸进一步清除了奥氏体不锈钢表面自然生成的氧化膜，使基体表面活性能增加，为后续的电镀打好基础，同时赋予了预制钢架具有各向异性的压应力，能从各个受力角度提高预制钢架的抗疲劳性能，另一方面还消除了机械加工过程中产生的毛刺、微裂纹、尖边等破坏表面完整性的结构；在喷丸完成后1h内进行镀镍，一方面是可以在其表面氧化膜消除后更易镀覆，另一方面是镀镍层对于奥氏体不锈钢和镉层的高亲和性，作为中间层的镍层能在基体和镉层之间提供很高的镀结合力；表面的镉层是常规电镀中最耐腐蚀的镀层，由于镉在与铁基材料结合时，会优先腐蚀镉层，不会破坏铁基材料，为本专利技术的预制钢架提供了很好的耐腐蚀能力；整体的结构设计很合理，即使表层的镉层被破坏，还有镍层可以隔绝空气，即使镍层再被破化，奥氏体基体也会很快自然与空气结合形成致密氧化膜，因此本专利技术耐腐蚀能力很强。具体实施方式实施例1：一种耐腐蚀桥梁用预制钢架，该耐腐蚀桥梁用预制钢架采用0Cr19Ni10Nb制作，其基体表面固化有一层压应力层，该压应力层残余压应力为500Mpa，压应力层外表面镀覆有0.05mm厚度的镍层；镍层外表面镀覆有0.12mm厚度的镉层。上述耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法，包括以下步骤：①原材料的准备：选用0Cr19Ni10Nb母合金金作为原材料；②采用常规标准方法制作沙模，沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的2.2倍；③采用常规标准方法完成奥氏体不锈钢毛坯铸造；④加热至1150℃，保温5h，以40％的变形量，采用10千吨级液压锻造设备进行热模锻，所述模锻采用的锻模为1Cr12MoV制金属锻模，锻锤下压次数8次、终锻温度920℃；⑤加热至600℃-650℃，保温3h-5h，采用10千吨级液压锻造设备进行冷模锻，以每轮变形量8％，每轮锻造锻锤下压次数5次完成多次锻造至毛坯厚度较设计尺寸大6mm，每轮锻造完成后均按加热至650℃，保温2h的工艺进行去应力处理；⑥锻造完成后，将毛坯加热至1100℃，保温5h后采用淬火油冷却；⑦采用机械方式加工表面，单边加工余量为3mm，至达到设计尺寸，加工时所有转角处均采用圆弧过渡，圆弧半径8mm，获得待处理预制钢架；⑧机械加工完成后，采用80目钢丝切丸对步骤⑦获得的待处理预制钢架进行喷丸处理，喷丸强度0.20A-0.28A；⑨喷丸完成后，在1h内采用常规标准方式进行镍、镉复合电镀，具体为：先在喷丸后的待处理预制钢架表面镀覆0.05mm厚度的镍层，再在镍层表面镀覆0.12mm厚度的镉层，即获得所需耐腐蚀桥梁用预制钢架。实施例2：一种耐腐蚀桥梁用预制钢架，该耐腐蚀桥梁用预制钢架采用常规奥氏体不锈钢制作，其基体表面固化有一层压应力层，该压应力层残余压应力为500Mpa，压应力层外表面镀覆有0.03mm厚度的镍层；镍层外表面镀覆有0.08mm厚度的镉层。上述耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法，包括以下步骤：①原材料的准备：选用常规奥氏体不锈钢母合金金作为原材料；②采用常规标准方法制作沙模，沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的1.8倍；③本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法，其特征在于包括以下步骤：①原材料的准备：选用奥氏体不锈钢母合金金作为原材料；②采用常规标准方法制作沙模，沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的1.8‑2.2倍；③采用常规标准方法完成奥氏体不锈钢毛坯铸造；④加热至1150℃‑1250℃，保温3h‑5h，以40％‑50％的变形量，采用至少8千吨级液压锻造设备进行热模锻，所述模锻采用的锻模为1Cr12MoV制金属锻模，锻锤下压次数不低于5次、终锻温度不低于900℃；⑤加热至600℃‑650℃，保温3h‑5h，采用至少8千吨级液压锻造设备进行冷模锻，以每轮变形量不大于10％，每轮锻造锻锤下压次数不低于3次完成多次锻造至毛坯厚度较设计尺寸大4mm‑6mm，每轮锻造完成后均按加热至600℃‑650℃，保温2h‑3h的工艺进行去应力处理；⑥锻造完成后，将毛坯加热至1050℃‑1100℃，保温3h‑5h后空冷；⑦采用机械方式加工表面，单边加工余量为2mm‑3mm，至达到设计尺寸，加工时所有转角处均采用圆弧过渡，圆弧半径不低于5mm，获得待处理预制钢架；⑧机械加工完成后，采用40目‑80目钢丝切丸对步骤⑦获得的待处理预制钢架进行喷丸处理，喷丸强度0.20A‑0.28A；⑨喷丸完成后，在1h内采用常规标准方式进行镍、镉复合电镀，具体为：先在喷丸后的待处理预制钢架表面镀覆0.03mm‑0.05mm厚度的镍层，再在镍层表面镀覆0.08mm‑0.12mm厚度的镉层，即获得所需耐腐蚀桥梁用预制钢架。...

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法，其特征在于包括以下步骤：①原材料的准备：选用奥氏体不锈钢母合金金作为原材料；②采用常规标准方法制作沙模，沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的1.8-2.2倍；③采用常规标准方法完成奥氏体不锈钢毛坯铸造；④加热至1150℃-1250℃，保温3h-5h，以40％-50％的变形量，采用至少8千吨级液压锻造设备进行热模锻，所述模锻采用的锻模为1Cr12MoV制金属锻模，锻锤下压次数不低于5次、终锻温度不低于900℃；⑤加热至600℃-650℃，保温3h-5h，采用至少8千吨级液压锻造设备进行冷模锻，以每轮变形量不大于10％，每轮锻造锻锤下压次数不低于3次完成多次锻造至毛坯厚度较设计尺寸大4mm-6mm，每轮锻造完成后均按加热至600℃-650℃，保温2h-3h的工艺进行去应力处理；⑥锻造完成后，将毛坯加热至1050℃-1100℃，保温3h-5h后空冷；⑦采用机械方式加工表面，单边加工余量为2mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖涵，
申请(专利权)人：长乐晶尚设计有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35