Абстрактный

Угольная сталь является критическим конструкционным компонентом в конструкции стальных башен, Особенно для применений передачи и связи электроэнергии. Спрос на высокую силу, высококачественная угловая сталь выросла из-за необходимости более высоких, более тяжелые башни, обусловленные современными требованиями инфраструктуры энергетики и связи. Эта статья содержит всесторонний анализ производственных исследований, окружающих высокопрочную угловую сталь, Сосредоточение внимания на свойствах материалов, производственные процессы, и параметры производительности. Через сравнительные таблицы и подробные дискуссии, Мы оцениваем механические свойства, устойчивость к коррозии, и сопротивление изгибам различных стальных сортов, в том числе продвинутые высокопрочные стали (AHSS) и ультра-высокие стали (UHSS). Недавние исследования рассмотрены, чтобы осветить инновации в производственных методах, такие как горячие сноски, Холод, и гальванизация, и их влияние на качество и применимость угол стали для стальных башни. Анализ направлен на направление инженеров и исследователей в выборе оптимальных материалов и процессов для повышения производительности и устойчивости башни.

1. Вступление

Стальные башни, такие как используемые в передаче питания и телекоммуникации, сильно полагаться на угловую сталь из-за его L-образного поперечного сечения, который обеспечивает отличное соотношение прочности к весу и сопротивление изгибанию. Растущий спрос на более высокие и тяжелые башни, обусловлено интеграцией возобновляемых источников энергии и расширением сетки, требует угловой стали с превосходными механическими свойствами, устойчивость к коррозии, и долговечность. Высокие стали (HSS) и ультра-высокие стали (UHSS) стали перспективными материалами для удовлетворения этих требований, предлагая превышать сильные стороны урожайности 450 MPA и повышенная прочность по сравнению с обычными сталями.

Эта статья синтезирует недавние исследования по производству высокопрочной, Высококачественная угловая сталь, Сосредоточение внимания на выборе материала, производственные процессы, и показатели производительности. Мы сравниваем ключевые параметры, такие как прочность урожая, предел прочности, пластичность, и коррозионная стойкость по разным стальным оценкам и методам производства. Анализ включает экспериментальные и численные исследования, такие как на звездах, Чтобы дать представление о сопротивлении изгиба и несущей нагрузке. Представляя подробные таблицы и сравнения, Мы стремимся предложить надежную структуру для понимания современного производства в угловой стали для стальных башен.

2. Свойства материала высокопрочной угловой стали

Производительность угольная сталь в стальных башнях зависит от его свойств материала, которые определяются составом сплава, Микроструктура, и методы обработки. Высокие стали обычно содержат низкое содержание углерода (≤0,2%) и легирующие элементы, такие как марганец, хром, молибден, и никель для повышения силы и прочности. Усовершенствованные высокопрочные стали (AHSS) и ультра-высокие стали (UHSS) Дальнейшее включение микроплавных элементов, таких как Niobium и Vanadium, для улучшения уточнения зерна и упрочнения осадков.

2.1 Ключевые механические свойства

Основные механические свойства угловой стали для стальной башни включают:

• Предел текучести: Напряжение, при котором начинается пластическая деформация, критическая для сопротивления постоянной деформации при нагрузке.
• Предел прочности: Максимальное напряжение, которое материал может противостоять перед переломом, Указывая его нагрузку.
• Пластичность: Способность деформировать пластично без разрыва, необходимо для поглощения энергии во время динамических нагрузок.
• Прочность: Способность поглощать энергию и сопротивляться перелому, особенно под воздействием или низкими температурами.
• Свариваемость: Простота формирования сильных сварных швов без дефектов, Решающее для сборки башни.

2.2 Сравнение стальных сортов

Таблица 1 сравнивает механические свойства общих стальных сортов, используемых в угловой стали, в том числе обычные структурные стали (например, Q235, S275), высокие стали (например, S460), и усовершенствованные высокопрочные стали (например, двойные стали).

Источник: Адаптировано из EN 10025 Стандарты и недавние исследования

[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-iron)[](https://www.scienceedirect.com/topics/engineering/highstrengthsteel)

Данные в таблице 1 Показывает, что стали с более высокой силой, такие как S460 и DP780, обеспечивают значительные улучшения урожая и прочности на растяжение, но могут пожертвовать некоторой пластичностью. Для стальной башни, Баланс между силой и пластичностью имеет решающее значение для обеспечения стабильности при статических и динамических нагрузках, такие как ветер или сейсмические силы.

3. Производственные процессы для высококачественной угловой стали

Производство высокопрочной угловой стали включает в себя несколько производственных процессов, Каждый влияет на конечные свойства материала. Основные методы включают горячую снеку, Холод, и гальванизация, с дополнительными теплообразными обработками или легированием для повышения производительности.

3.1 Горячая сбоя

Горячая сдвигая является наиболее распространенным методом для производства конструкционного угла стали, такие как оценки ASTM A36 или S355. Процесс включает в себя нагревание стальных заготовки до 900 ° C и передача их через ролики, чтобы сформировать L-образный поперечный сечение. Горячая угловая сталь является рентабельной и подходящей для крупномасштабной конструкции башни, но может иметь менее точные размеры и поверхностную отделку по сравнению со сталью с холодным. Его механические свойства адекватны для общих применений, с сильными сторонами урожая, как правило, от 235 в 355 МПа.

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

3.2 Холод

Холодные перерывы включают в себя переработку стали при комнатной температуре для достижения более плотных размерных допусков и более гладкой поверхности. Холодная угловая сталь, часто изготавливается из A1008 Mild Steel, демонстрирует более высокую прочность на растяжение и однородность, сделать его идеальным для приложений, требующих точности. Однако, Процесс дороже и может ввести остаточные стрессы, который может повлиять на сварку.

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

3.3 гальванизация

Гальванизация включает в себя угол покрытия сталью сталью цинком для повышения коррозионной стойкости, критический фактор для стальной башни, подверженной суровым условиям окружающей среды. Оцинкованная сталь A36, например, предлагает сопоставимую прочность на нержавеющую сталь по более низкой цене, С защитой ржавчины продолжительными десятилетиями. Однако, Термическая обработка во время гальванизации может влиять на микроструктуру высокопрочных сталей, Потенциально снижает пластичность.

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

3.4 Продвинутые методы

Последние достижения включают термомеханическую контролируемую обработку (Коммерческий) и утомить и смягчать (Q&T) производить AHSS и UHSS. TMCP уточняет микроструктуру посредством контролируемого проката и охлаждения, Улучшение силы и прочности. Q&T усиливает твердость и устойчивость к усталости, сделать его подходящим для применений сверхвысоких сил. Эти методы все чаще используются для S460 и сталей более высокого уровня в трансмиссионных башнях.

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

3.5 Сравнение производственных процессов

Таблица 2 сравнивает ключевые характеристики горячих сжигания, Холод, и гальванизация для угловой стали.

Источник: Составлено из отраслевых стандартов и недавних исследований

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

4. Анализ производительности: Выгип и коррозионная стойкость

Стальная башня подвергается сжимающим нагрузкам, Ветровые силы, и воздействие на окружающую среду, Сделание изгиб и коррозионная стойкость критических показателей производительности для угловой стали.

4.1 Сопротивление изгиба

Закринг - это первичный режим сбоя для угловых стали под сжатием, Особенно в высоких трансмиссионных башнях. Недавние исследования были сосредоточены на участниках угла, ставших звездами, которые сочетают в себе два угловых срезов для повышения сопротивления зрелости. Исследование по звездам S460 (L300x300x35, 4486 мм длина) продемонстрировал пропускную способность приблизительно 15 Мнжен, Достижение 50% снижение веса и 60% экономия времени дизайна по сравнению с обычными проектами. Численное моделирование с использованием ANSYS подтвердило эти результаты, показывая стойкость 16.62 Mn для той же конфигурации.

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

Сопротивление изгиба зависит от соотношения тонкости (L/r), площадь поперечного сечения, и сила материала. Таблица 3 сравнивает способность конфигураций из разных угловых стали.

Источник: Адаптировано из экспериментальных и численных исследований

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

4.2 Устойчивость к коррозии

Коррозия значительно снижает грузоподъемную емкость угловой стали, особенно в прибрежной или промышленной среде. Исследование по корродированным членам Angle Q235 (L50x4, L56x4, L70x5) показал, что а 40% Потеря массы из -за коррозии снижала сжатие сжимающей способности до 50%. Оцинкованные и выветривающие стали (например, S355K2W) предложить превосходную коррозионную стойкость, с последним образует защитную патину, которая минимизирует дальнейшую деградацию.

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

Таблица 4 сравнивает коррозионную стойкость различных угловых типов стали при ускоренном тестировании на коррозию.

Источник: Скомпилируется из исследований коррозии

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

5. Недавние исследования и инновации

Недавние исследования были сосредоточены на оптимизации Angle Steel для стальной башни через расширенные материалы и конфигурации. Примечательное исследование изучало использование членов S460-звездных звезд для 240 М высокая мощность передача башни, достижение значительного веса и экономии времени. Исследование объединило экспериментальное тестирование, Численное моделирование (АНСИС), и аналитические расчеты для проверки проекта, согласовывание с европейскими стандартами (EN 50341, EN 1993-3).

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

Другое исследование изучало использование двойных сталей (DP780) в структурных применениях, подчеркивая их высокие возможности прочности и поглощения энергии. Эти стали особенно перспективны для башен в сейсмических зонах из -за их пластичности и прочности. Кроме того, Исследования по коррозионным покрытиям, такие как цинк-алюминиевые сплавы, продемонстрировал обещание в продлении срока службы угловой стали в суровых условиях.

[](https://www.scienceedirect.com/topics/engineering/highstrengthsteel)[](https://www.scienceedirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)

Инновации в производстве включают внедрение TMCP и Q&T для AHSS, что позволяет производить угловую сталь с превышением силовых сторон 780 МПа. Эти достижения имеют решающее значение для снижения использования материалов и углеродного следа в конструкции башни, Согласно целям устойчивости.

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

6. Обсуждение и будущие направления

Производство высокой прочности, высококачественная угловая сталь для стальной башни значительно продвинулась, обусловлено необходимостью эффективного, прочный, и устойчивая инфраструктура. Высокие стали, такие как S460 и двойные стали, предлагают превосходные механические свойства, Включение строительства более высоких и более легких башен. Однако, Проблемы остаются, включая компромисс между силой и пластичностью, стоимость передовых производственных процессов, и ограничения устойчивых к коррозии покрытий для UHSS.

Будущие исследования должны сосредоточиться на:

• Разработка экономически эффективных UHS с улучшением сварки и коррозионной устойчивости.
• Оптимизация конфигураций с звездами для повышенной сопротивления выгиба.
• Изучение гибридных материалов, такие как композитные композиции стали, Для дальнейшего снижения веса.
• Устойчивые коррозионные покрытия, совместимые с высокопрочными сталями.

Кроме того, Интеграция цифровых близнецов и машинного обучения при проектировании и тестировании элементов угловых стали может улучшить прогнозное моделирование изгиба и коррозионного поведения, улучшение безопасности башни и долголетия.

Рекомендации

1. Сопротивление изгиб. ScienceDirect.

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

2. Руководство по выбору правого угла железа для вашего проекта. Промышленное металлическое снабжение.

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

3. Высокая прочность сталь – Обзор. ScienceDirect Темы.

[](https://www.scienceedirect.com/topics/engineering/highstrengthsteel)

4. Оценка емкости корродированных угловых элементов в стальных конструкциях на основе эксперимента и моделирования. ScienceDirect.

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

5. конструкционная сталь. Википедия.

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

6. Высокопроизводительные стальные конструкции: Недавнее исследование. ScienceDirect.

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

7. Стальный угол | Горячий катился & Холодные стальные изготовления. Промышленное металлическое снабжение.

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

8. ASTM A36 Constructury Engle Steel для конструкции, башня, Рамы. Стальные профили.

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

7. Вывод

Высокая прочность, Высококачественная угловая сталь необходима для современной стальной башни, Поддержка глобального спроса на надежную инфраструктуру энергетики и коммуникации. Этот анализ подчеркнул критическую роль выбора материала, производственные процессы, и показатели производительности в достижении оптимальной производительности башни. Через сравнительные таблицы и дискуссии, Мы продемонстрировали преимущества высокопрочных сталей, таких как S460 и двойные стали, а также важность технологий гальванизации и передового производства, таких как TMCP. Недавние исследования подчеркивают потенциал для значительной экономии веса и затрат с помощью инновационных проектов, такие как звезда. По мере продвижения отрасли к устойчивости и устойчивости, Продолжение исследования передовых материалов, покрытия, и цифровые технологии будут необходимы для удовлетворения развивающихся требований строительства стальной башни.