چکیده

Angle Steel یک مؤلفه مهم ساختاری در ساخت برج های فولادی است, به ویژه برای برنامه های انتقال برق و ارتباطی. تقاضا برای استحکام بالا, فولاد زاویه ای با کیفیت بالا به دلیل نیاز به قد بلندتر افزایش یافته است, برجهای سنگین تر که توسط شرایط مدرن انرژی و زیرساخت های ارتباطی هدایت می شوند. در این مقاله یک تجزیه و تحلیل جامع از تحقیقات تولید پیرامون فولاد با استحکام بالا ارائه شده است, تمرکز روی خصوصیات مواد, فرآیندهای تولید, و پارامترهای عملکرد. از طریق جداول تطبیقی ​​و بحث های مفصل, ما خواص مکانیکی را ارزیابی می کنیم, مقاومت در برابر خوردگی, و مقاومت کمانش از نمرات مختلف فولادی, از جمله فولادهای پیشرفته با استحکام بالا (AHSS) و فولادهای فوق العاده بلند (اوه). مطالعات اخیر برای برجسته کردن نوآوری در تکنیک های تولید بررسی شده است, مانند نورد داغ, نوسان, و گالوانیزه, و تأثیر آنها بر کیفیت و کاربردی فولاد زاویه ای برای برج های فولادی. این تجزیه و تحلیل با هدف هدایت مهندسین و محققان در انتخاب مواد و فرآیندهای بهینه برای عملکرد و پایداری برج پیشرفته.

1. مقدمه

برج های فولادی, مانند مواردی که در انتقال برق و ارتباط از راه دور استفاده می شود, به دلیل مقطع L شکل آن ، به شدت به فولاد زاویه ای اعتماد کنید, که نسبت قدرت به وزن و مقاومت در برابر خم شدن را ارائه می دهد. تقاضای روزافزون برای برج های بالاتر و سنگین تر, هدایت شده توسط ادغام انرژی تجدید پذیر و گسترش شبکه, فولاد زاویه ای را با خواص مکانیکی برتر ضروری می کند, مقاومت در برابر خوردگی, و دوام. فولادهای با استحکام بالا (HSS) و فولادهای فوق العاده بلند (اوه) به عنوان مواد امیدوار کننده برای برآورده کردن این خواسته ها ظاهر شده اند, ارائه نقاط قوت عملکرد بیش از 450 MPA و چقرمگی افزایش یافته در مقایسه با فولادهای معمولی.

این مقاله تحقیقات اخیر در مورد تولید با استحکام بالا را سنتز می کند, فولاد زاویه ای با کیفیت بالا, با تمرکز بر انتخاب مواد, فرآیندهای تولید, و معیارهای عملکرد. ما پارامترهای کلیدی مانند قدرت عملکرد را مقایسه می کنیم, استحکام کششی, انعطاف پذیری, و مقاومت در برابر خوردگی در نمرات مختلف فولادی و روش های تولید. این تجزیه و تحلیل شامل مطالعات تجربی و عددی است, مانند اعضای زاویه ای با ستاره ستاره, برای ارائه بینش در مورد مقاومت در برابر کمانش و ظرفیت بارگذاری. با ارائه جداول و مقایسه های دقیق, هدف ما این است که یک چارچوب قوی برای درک پیشرفته ترین هنر در تولید فولاد زاویه ای برای برج های فولادی ارائه دهیم.

2. خصوصیات مواد فولاد با استحکام بالا

عملکرد فولاد زاویه ای در برجهای فولادی بستگی به خصوصیات ماده آن دارد, که توسط ترکیب آلیاژ تعیین می شود, ساختار, و تکنیک های پردازش. فولادهای با مقاومت بالا به طور معمول حاوی محتوای کربن کم هستند (0.2 ٪) و عناصر آلیاژی مانند منگنز, کروم, مولیبدن, و نیکل برای تقویت قدرت و سختی. فولادهای پیشرفته با استحکام بالا (AHSS) و فولادهای فوق العاده بلند (اوه) بیشتر عناصر ریزگرد مانند نیوبیوم و وانادیوم را برای بهبود پالایش دانه و سخت شدن بارش ترکیب کنید.

2.1 خصوصیات مکانیکی کلیدی

خصوصیات مکانیکی اصلی فولاد زاویه ای برای برج فولادی شامل:

• قدرت عملکرد: استرس که در آن تغییر شکل پلاستیک آغاز می شود, برای مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی تحت بار بسیار مهم است.
• استحکام کششی: حداکثر استرس که می تواند قبل از شکستگی مقاومت کند, نشان دهنده ظرفیت بارگذاری آن.
• شکل پذیری: توانایی تغییر شکل پلاستیکی بدون شکستگی, برای جذب انرژی در حین بارهای پویا ضروری است.
• سختی: توانایی جذب انرژی و مقاومت در برابر شکستگی, به خصوص تحت تأثیر یا دمای پایین.
• قابلیت جوش پذیری: سهولت تشکیل جوش های قوی بدون نقص, برای مونتاژ برج بسیار مهم است.

2.2 مقایسه نمرات فولادی

جدول 1 خصوصیات مکانیکی نمرات فولادی مشترک مورد استفاده در تولید فولاد زاویه ای را مقایسه می کند, از جمله فولادهای ساختاری معمولی (به عنوان مثال،, Q235, S275), فولادهای با استحکام بالا (به عنوان مثال،, S460), و فولادهای با استحکام بالا (به عنوان مثال،, فولادهای دو فاز).

منبع: اقتباس از en 10025 استانداردها و مطالعات اخیر

[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-iron)[](https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/high-strangug)

داده های جدول 1 نشان می دهد که فولادهای با قدرت بالاتر مانند S460 و DP780 پیشرفت های قابل توجهی در عملکرد و قدرت کششی ارائه می دهند اما ممکن است برخی از انعطاف پذیری را قربانی کنند. برای برج فولادی, تعادل بین قدرت و انعطاف پذیری برای اطمینان از ثبات در بارهای استاتیک و پویا بسیار مهم است, مانند باد یا نیروهای لرزه ای.

3. فرآیندهای تولید برای فولاد زاویه ای با کیفیت بالا

تولید فولاد با استحکام بالا شامل چندین فرآیند تولید است, هر یک که بر خصوصیات ماده نهایی تأثیر می گذارد. روشهای اصلی شامل نورد گرم است, نوسان, و گالوانیزه, با تیمارهای گرمای اضافی یا آلیاژ برای افزایش عملکرد.

3.1 نوسان کننده

نورد گرم رایج ترین روش برای تولید فولاد زاویه ای ساختاری است, مانند نمرات ASTM A36 یا S355. این فرآیند شامل گرم کردن بیلت های فولادی به بالاتر از 900 درجه سانتیگراد و عبور آنها از طریق غلطک ها برای تشکیل سطح مقطع L شکل است. فولاد زاویه دار داغ مقرون به صرفه و مناسب برای ساخت برج در مقیاس بزرگ است اما ممکن است ابعاد دقیق و سطح کمتری در مقایسه با فولاد نورد سرد داشته باشد. خصوصیات مکانیکی آن برای کاربردهای عمومی کافی است, با نقاط قوت عملکرد به طور معمول از 235 به 355 مگاپاسکال.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-a36-and-hr-astm-a36-steel-angle)[](https://www.steel-sections.com/steelsections/a36-steel-angle.html)

3.2 نوسان

نورد سرد شامل پردازش فولاد در دمای اتاق برای دستیابی به تحمل های بعدی محکم تر و پایان سطح صاف تر است. فولاد زاویه ای نورد سرد, اغلب از فولاد خفیف A1008 ساخته می شود, قدرت و یکنواختی کششی بالاتری دارد, ایده آل برای برنامه هایی که نیاز به دقت دارند. با این حال, این روند گران تر است و ممکن است فشارهای باقیمانده را معرفی کند, که می تواند بر جوشکاری تأثیر بگذارد.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-a36-and-hr-astm-a36-steel-angle)

3.3 گالوانیزه کردن

گالوانیزه شامل فولاد زاویه پوشش با یک لایه روی برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی است, یک عامل مهم برای برج فولادی که در معرض شرایط سخت محیطی قرار دارد. فولاد A36 گالوانیزه, به عنوان مثال, استحکام قابل مقایسه با فولاد ضد زنگ را با هزینه کمتری ارائه می دهد, با محافظت از زنگ زدگی دهه ها. با این حال, درمان حرارتی در طول گالوانیزه می تواند بر ساختار فولادهای با استحکام تأثیر بگذارد, انعطاف پذیری بالقوه کاهش می یابد.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/blog/angle-iron-selection-guide)[](https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/high-strangug)

3.4 تکنیک های پیشرفته

پیشرفت های اخیر شامل پردازش کنترل شده ترمومکانیکی است (تجاری) و فرونشست و خویشاوند (س&T) برای تولید AHSS و UHSS. TMCP ریزساختار را از طریق نورد و خنک کننده کنترل شده اصلاح می کند, بهبود قدرت و سختی. س&T سختی و مقاومت در برابر خستگی را تقویت می کند, مناسب کردن آن برای برنامه های فوق العاده با قدرت بالا. این تکنیک ها به طور فزاینده ای برای فولادهای S460 و درجه بالاتر در برج های انتقال استفاده می شود.

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

3.5 مقایسه فرآیندهای تولید

جدول 2 ویژگی های کلیدی نورد گرم را مقایسه می کند, نوسان, و گالوانیزه برای تولید فولاد زاویه ای.

منبع: گردآوری شده از استانداردهای صنعت و تحقیقات اخیر

[](https://www.industrialmetalsupply.com/blog/angle-iron-selection-guide)[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-a36-and-hr-astm-a36-steel-angle)[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

4. تجزیه و تحلیل عملکرد: مقاومت در برابر کمانش و خوردگی

برج فولادی در معرض بارهای فشاری قرار می گیرد, نیروهای بادی, و قرار گرفتن در معرض محیط زیست, ایجاد معیارهای عملکرد بحرانی برای استیل زاویه دار و مقاومت در برابر خوردگی.

4.1 مقاومت در برابر کمانش

Buckling یک حالت خرابی اصلی برای اعضای زاویه فولاد تحت فشرده سازی است, به خصوص در برج های انتقال بلند. مطالعات اخیر بر اعضای زاویه ستاره با ستاره متمرکز شده است, که دو بخش زاویه ای را برای تقویت مقاومت در برابر کمانش ترکیب می کنند. مطالعه ای در مورد اعضای ستاره S460 (l300x300x35, 4486 طول میلی متر) تقریباً ظرفیت کمانش را نشان داد 15 منگنه, دستیابی به 50% کاهش وزن و 60% صرفه جویی در وقت در مقایسه با طرح های معمولی. شبیه سازی های عددی با استفاده از ANSYS این نتایج را تأیید کرد, مقاومت در برابر کمانش 16.62 MN برای همان پیکربندی.

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s2352012423013620)

مقاومت کمانش به نسبت باریک بودن بستگی دارد (L/R), سطح مقطع, و قدرت مادی. جدول 3 ظرفیت های کمانش تنظیمات مختلف فولاد زاویه ای را مقایسه می کند.

منبع: اقتباس از مطالعات تجربی و عددی

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s2352012423013620)

4.2 مقاومت در برابر خوردگی

خوردگی به طور قابل توجهی ظرفیت بارگذاری فولاد زاویه را کاهش می دهد, به ویژه در محیط های ساحلی یا صنعتی. مطالعه ای در مورد اعضای زاویه Q235 فاسد شده (L50x4, l56x4, l70x5) نشان داد که 40% از دست دادن جرم به دلیل خوردگی ظرفیت فشاری را تا حداکثر کاهش می دهد 50%. فولادهای گالوانیزه و هوازدگی (به عنوان مثال،, S355K2W) مقاومت در برابر خوردگی برتر را ارائه دهید, با تشکیل دومی یک پتینه محافظ که تخریب بیشتر را به حداقل می رساند.

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-iron)

جدول 4 مقاومت در برابر خوردگی انواع فولاد زاویه ای مختلف را تحت آزمایش خوردگی شتاب مقایسه می کند.

منبع: گردآوری شده از مطالعات خوردگی

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-iron)

5. مطالعات و نوآوری های اخیر

تحقیقات اخیر بر بهینه سازی فولاد زاویه ای برای برج فولادی از طریق مواد و تنظیمات پیشرفته متمرکز شده است. یک مطالعه قابل توجه در مورد استفاده از اعضای ستاره S460 برای یک 240 قدرت بالا انتقال برج, دستیابی به وزن و صرفه جویی در زمان قابل توجه. این مطالعه آزمایش تجربی را ترکیبی کرد, شبیه سازی عددی (ANSYS), و محاسبات تحلیلی برای تأیید طراحی, هماهنگی با استانداردهای اروپایی (EN 50341, EN 1993-3).

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s2352012423013620)

یک مطالعه دیگر به بررسی استفاده از فولادهای فاز دوگانه (DP780) در کاربردهای ساختاری, برجسته کردن قدرت بالا و قابلیت جذب انرژی آنها. این فولادها به دلیل انعطاف پذیری و سختی آنها به ویژه برای برج های مناطق لرزه ای امیدوار کننده هستند. علاوه بر این, تحقیقات در مورد پوشش های مقاوم در برابر خوردگی, مانند آلیاژهای روی-آلومینیوم, وعده در گسترش عمر سرویس فولاد زاویه ای در محیط های سخت نشان داده است.

[](https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/high-strangug)[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)

نوآوری در تولید شامل تصویب TMCP و Q است&t برای ahss, که تولید فولاد زاویه ای را با استحکام عملکرد بیش از 780 مگاپاسکال. این پیشرفت ها برای کاهش مصرف مواد و ردپای کربن در ساخت برج بسیار مهم است, تراز کردن با اهداف پایداری.

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

6. بحث و دستورالعمل های آینده

تولید با استحکام بالا, فولاد زاویه ای با کیفیت بالا برای برج فولادی به طور قابل توجهی پیشرفت کرده است, ناشی از نیاز به کارآمد, بادوام, و زیرساخت های پایدار. فولادهای با استحکام بالا مانند S460 و فولادهای دو فاز ویژگی های مکانیکی برتر را ارائه می دهند, امکان ساخت برج های بلندتر و سبک تر. با این حال, چالش ها باقی مانده است, از جمله تجارت بین قدرت و انعطاف پذیری, هزینه فرآیندهای تولید پیشرفته, و محدودیت پوشش های مقاوم در برابر خوردگی برای UHS.

تحقیقات آینده باید روی آن متمرکز شود:

• توسعه UHS مقرون به صرفه با بهبود قابلیت جوشکاری و مقاومت در برابر خوردگی.
• بهینه سازی پیکربندی های ستاره ای برای تقویت مقاومت در برابر کمانش در برج های فوق العاده بلند.
• کاوش در مواد ترکیبی, مانند ترکیبات ترکیبی از فولاد, برای کاهش بیشتر وزن.
• پیشبرد پوشش های مقاوم در برابر خوردگی با فولادهای با استحکام بالا.

علاوه بر این, ادغام دوقلوهای دیجیتال و یادگیری ماشین در طراحی و آزمایش اعضای زاویه فولاد می تواند مدل سازی پیش بینی کننده رفتار کمانش و خوردگی را تقویت کند, بهبود ایمنی و طول عمر برج.

منابع

1. مقاومت در برابر کمانش اعضای زاویه ای با ستاره ساخته شده از فولاد با استحکام بالا. علمی.

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s2352012423013620)

2. راهنمایی برای انتخاب زاویه مناسب آهن برای پروژه شما. عرضه فلزات صنعتی.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/blog/angle-iron-selection-guide)

3. فولاد با استحکام بالا – یک مرور کلی. مباحث علمی مستقیم.

[](https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/high-strangug)

4. ارزیابی ظرفیت اعضای زاویه خورده در سازه های فولادی بر اساس آزمایش و شبیه سازی. علمی.

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)

5. سازه های فولادی. ویکی پدیا.

[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-iron)

6. سازه های فولادی با کارایی بالا: تحقیقات اخیر. علمی.

[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

7. زاویه فولادی | نورد داغ & ساختهای فولادی نورد سرد. عرضه فلزات صنعتی.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-a36-and-hr-astm-a36-steel-angle)

8. ASTM A36 فولاد زاویه ساختاری برای ساخت و ساز, برج, قاب. مقاطع فولادی.

[](https://www.abtersteel.com/)

7. نتیجه

با استحکام بالا, فولاد زاویه ای با کیفیت بالا برای برج فولادی مدرن ضروری است, حمایت از تقاضای جهانی برای زیرساخت های قوی انرژی و ارتباطات. این تجزیه و تحلیل نقش اساسی انتخاب مواد را برجسته کرده است, فرآیندهای تولیدی, و معیارهای عملکرد در دستیابی به عملکرد بهینه برج. از طریق جداول و بحث های مقایسه ای, ما مزایای فولادهای با استحکام مانند S460 و فولادهای دو فاز را نشان داده ایم, و همچنین اهمیت گالوانیزه و تکنیک های پیشرفته تولید مانند TMCP. مطالعات اخیر از طریق طرح های نوآورانه پتانسیل صرفه جویی در وزن و صرفه جویی در هزینه را تأکید می کند, مانند اعضای ستاره دار. با حرکت صنعت به سمت پایداری و مقاومت, ادامه تحقیقات در مورد مواد پیشرفته, پوشش, و فن آوری های دیجیتال برای برآورده کردن خواسته های در حال تحول در ساخت برج فولادی ضروری خواهد بود.