trừu tượng

Thép góc là một thành phần cấu trúc quan trọng trong việc xây dựng các tháp thép, đặc biệt đối với các ứng dụng truyền tải và truyền thông. Nhu cầu về sức mạnh cao, Thép góc chất lượng cao đã tăng lên do nhu cầu cao hơn, Tháp nặng hơn được điều khiển bởi các yêu cầu cơ sở hạ tầng năng lượng và truyền thông hiện đại. Bài viết này cung cấp một phân tích toàn diện về nghiên cứu sản xuất xung quanh thép góc độ cao, Tập trung vào các thuộc tính vật chất, quá trình sản xuất, và tham số hiệu suất. Thông qua các bảng so sánh và các cuộc thảo luận chi tiết, Chúng tôi đánh giá các tính chất cơ học, chống ăn mòn, và sức đề kháng của các loại thép khác nhau, bao gồm cả thép cường độ cao nâng cao (AHSS) và thép cực cao (UHSS). Các nghiên cứu gần đây được xem xét để làm nổi bật những đổi mới trong kỹ thuật sản xuất, chẳng hạn như lăn nóng, Cổ lạnh, và mạ kẽm, và tác động của chúng đến chất lượng và khả năng ứng dụng của Thép góc cho tháp thép. Phân tích nhằm hướng dẫn các kỹ sư và nhà nghiên cứu trong việc lựa chọn các vật liệu và quy trình tối ưu để nâng cao hiệu suất của tháp và tính bền vững.

1. Giới thiệu

Tháp thép, chẳng hạn như những người được sử dụng trong truyền tải điện và viễn thông, phụ thuộc rất nhiều vào thép góc do mặt cắt hình chữ L, cung cấp tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng tuyệt vời và khả năng chống uốn. Nhu cầu ngày càng tăng đối với các tòa tháp cao hơn và nặng hơn, Được thúc đẩy bởi sự tích hợp năng lượng tái tạo và mở rộng lưới, đòi hỏi thép góc với tính chất cơ học vượt trội, chống ăn mòn, và độ bền. Thép cường độ cao (HSS) và thép cực cao (UHSS) đã nổi lên như những vật liệu hứa hẹn để đáp ứng những nhu cầu này, Cung cấp sức mạnh năng suất vượt quá 450 MPA và độ bền nâng cao so với thép thông thường.

Bài viết này tổng hợp nghiên cứu gần đây về việc sản xuất sức mạnh cao, Thép góc chất lượng cao, Tập trung vào lựa chọn vật liệu, quá trình sản xuất, và số liệu hiệu suất. Chúng tôi so sánh các tham số chính như cường độ năng suất, độ bền kéo, độ dẻo, và khả năng chống ăn mòn trên các loại thép và phương pháp sản xuất khác nhau. Phân tích kết hợp các nghiên cứu thực nghiệm và số, chẳng hạn như những người trên các thành viên góc cạnh ngôi sao, để cung cấp cái nhìn sâu sắc về khả năng chống phình và khả năng chịu tải. Bằng cách trình bày các bảng chi tiết và so sánh, Chúng tôi mong muốn cung cấp một khuôn khổ mạnh mẽ để hiểu về sản xuất bằng thép hiện đại cho các tháp thép.

2. Tính chất vật liệu của thép góc cường độ cao

Hiệu suất của Thép góc trong tháp thép phụ thuộc vào tính chất vật chất của nó, được xác định bởi thành phần hợp kim, cấu trúc vi mô, và kỹ thuật xử lý. Thép cường độ cao thường chứa hàm lượng carbon thấp (≤0,2%) và các yếu tố hợp kim như mangan, crom, Molypden, và niken để tăng cường sức mạnh và sự dẻo dai. Thép cường độ cao nâng cao (AHSS) và thép cực cao (UHSS) tiếp tục kết hợp các yếu tố vi mô như Niobi và Vanadi.

2.1 Tính chất cơ học chính

Các tính chất cơ học chính của thép góc cho tháp thép bao gồm:

• Năng suất Strength: Sự căng thẳng mà biến dạng dẻo bắt đầu, quan trọng để chống lại biến dạng vĩnh viễn dưới tải.
• Sức căng: Sự căng thẳng tối đa mà vật liệu có thể chịu được trước khi gãy, biểu thị khả năng chịu tải của nó.
• độ dẻo: Khả năng biến dạng về mặt nhựa mà không bị gãy, Cần thiết cho sự hấp thụ năng lượng trong quá trình tải động.
• độ dẻo dai: Khả năng hấp thụ năng lượng và chống gãy xương, đặc biệt dưới tác động hoặc nhiệt độ thấp.
• Tính hàn: Dễ dàng hình thành các mối hàn mạnh mà không có khuyết điểm, Quan trọng cho lắp ráp tháp.

2.2 So sánh các lớp thép

Bàn 1 So sánh các tính chất cơ học của các loại thép chung được sử dụng trong sản xuất bằng thép góc, bao gồm cả thép cấu trúc thông thường (ví dụ, Q235, S275), Thép cường độ cao (ví dụ, S460), và thép cường độ cao tiên tiến (ví dụ, Thép pha kép).

Nguồn: Thích nghi từ en 10025 tiêu chuẩn và các nghiên cứu gần đây

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

Dữ liệu trong bảng 1 Minh họa rằng các thép cường độ cao như S460 và DP780 cung cấp những cải thiện đáng kể về năng suất và độ bền kéo nhưng có thể hy sinh một số độ dẻo. Cho tháp thép, Sự cân bằng giữa cường độ và độ dẻo là rất quan trọng để đảm bảo sự ổn định dưới tải trọng tĩnh và động, chẳng hạn như lực gió hoặc địa chấn.

3. Quy trình sản xuất cho thép góc chất lượng cao

Việc sản xuất thép góc cường độ cao bao gồm một số quy trình sản xuất, Mỗi ảnh hưởng đến các thuộc tính vật liệu cuối cùng. Các phương pháp chính bao gồm lăn nóng, Cổ lạnh, và mạ kẽm, với các phương pháp xử lý nhiệt bổ sung hoặc hợp kim để tăng cường hiệu suất.

3.1 Nóng lăn

Nóng lăn là phương pháp phổ biến nhất để sản xuất thép góc cấu trúc, chẳng hạn như các lớp ASTM A36 hoặc S355. Quá trình này bao gồm các phôi thép nóng lên trên 900 ° C và đưa chúng qua các con lăn để tạo thành mặt cắt hình chữ L. Thép góc cán nóng có hiệu quả về chi phí và phù hợp cho việc xây dựng tháp quy mô lớn nhưng có thể có kích thước và hoàn thiện bề mặt ít chính xác hơn so với thép cán lạnh. Tính chất cơ học của nó là đủ cho các ứng dụng chung, với sức mạnh năng suất thường từ 235 đến 355 MPa.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-A36-và-hr-astm-a36-steel-pange)[](https://www.steel-sections.com/steelsections/a36-stel-angle.html)

3.2 Cổ lạnh

Cuộn lạnh liên quan đến việc xử lý thép ở nhiệt độ phòng để đạt được dung sai chiều chặt hơn và hoàn thiện bề mặt mịn hơn. Thép góc lăn lạnh, Thường được làm từ thép nhẹ A1008, trưng bày độ bền kéo và độ đồng đều cao hơn, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác. Tuy nhiên, Quá trình này đắt hơn và có thể đưa ra các ứng suất dư, có thể ảnh hưởng đến khả năng hàn.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-A36-và-hr-astm-a36-steel-pange)

3.3 cách mạ điện

Mạ điện liên quan đến thép góc phủ với lớp kẽm để tăng cường khả năng chống ăn mòn, Một yếu tố quan trọng đối với tháp thép tiếp xúc với điều kiện môi trường khắc nghiệt. Thép A36 mạ kẽm, Ví dụ, cung cấp sức mạnh tương đương cho thép không gỉ với chi phí thấp hơn, Với sự bảo vệ rỉ sét kéo dài hàng thập kỷ. Tuy nhiên, Việc xử lý nhiệt trong quá trình mạ điện có thể ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô của thép cường độ cao, có khả năng giảm độ dẻo.

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

3.4 Kỹ thuật nâng cao

Những tiến bộ gần đây bao gồm xử lý điều khiển nhiệt cơ (TMCP) và dập tắt và ôn hòa (Q&T) để sản xuất AHSS và UHSS. TMCP tinh chỉnh cấu trúc vi mô thông qua cuộn và làm mát có kiểm soát, Cải thiện sức mạnh và sự dẻo dai. Q&T tăng cường độ cứng và sức đề kháng mệt mỏi, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng cực cao. Những kỹ thuật này ngày càng được sử dụng cho S460 và thép cấp cao hơn trong các tháp truyền.

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

3.5 So sánh các quy trình sản xuất

Bàn 2 so sánh các đặc điểm chính của việc lăn nóng, Cổ lạnh, và mạ kẽm cho sản xuất thép góc.

Nguồn: Được tổng hợp từ các tiêu chuẩn ngành và nghiên cứu gần đây

[](https://www.industrialmetalsupply.com/blog/angle-iron-selection-guide)[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-A36-và-hr-astm-a36-steel-pange)[](https://www.scienceDirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

4. Phân tích hiệu suất: Khả năng chống ăn mòn và ăn mòn

Tháp thép phải chịu tải trọng nén, Lực lượng gió, và tiếp xúc với môi trường, Làm cho các số liệu hiệu suất quan trọng của việc vênh và chống ăn mòn đối với thép góc.

4.1 Khả năng kháng

Buckling là chế độ thất bại chính cho các thành viên thép góc bị nén, đặc biệt trong các tháp truyền cao. Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào các thành viên góc nhìn sao, kết hợp hai phần góc để tăng cường khả năng chống vênh. Một nghiên cứu về các thành viên S460 Star-Batten (L300x300x35, 4486 chiều dài mm) đã chứng minh khả năng oằn của xấp xỉ 15 Mn, đạt được a 50% giảm cân và 60% Tiết kiệm thời gian thiết kế so với các thiết kế thông thường. Mô phỏng số bằng cách sử dụng ANSYS đã xác nhận những kết quả này, thể hiện sức đề kháng của 16.62 Mn cho cùng một cấu hình.

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

Điện trở oằn phụ thuộc vào tỷ lệ độ mảnh (L/r), diện tích mặt cắt ngang, và sức mạnh vật chất. Bàn 3 So sánh công suất vênh của các cấu hình thép góc khác nhau.

Nguồn: Thích nghi với các nghiên cứu thực nghiệm và số

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

4.2 Chống ăn mòn

Ăn mòn làm giảm đáng kể khả năng chịu tải của thép góc, đặc biệt trong môi trường ven biển hoặc công nghiệp. Một nghiên cứu về các thành viên góc q235 bị ăn mòn (L50x4, L56X4, L70x5) cho thấy a 40% Mất khối lượng do sự ăn mòn làm giảm khả năng nén lên đến 50%. Thép mạ kẽm và phong hóa (ví dụ, S355K2W) Cung cấp khả năng chống ăn mòn vượt trội, với cái sau tạo thành một patina bảo vệ giảm thiểu sự xuống cấp hơn nữa.

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

Bàn 4 So sánh khả năng chống ăn mòn của các loại thép góc khác nhau khi thử nghiệm ăn mòn tăng tốc.

Nguồn: Được tổng hợp từ các nghiên cứu ăn mòn

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

5. Các nghiên cứu và đổi mới gần đây

Nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc tối ưu hóa thép góc cho tháp thép thông qua các vật liệu và cấu hình tiên tiến. Một nghiên cứu đáng chú ý đã điều tra việc sử dụng các thành viên S460 Star-Batten cho 240 m công suất cao tháp truyền, Đạt được cân nặng đáng kể và tiết kiệm thời gian. Nghiên cứu kết hợp thử nghiệm thử nghiệm, Mô phỏng số (ANSYS), và tính toán phân tích để xác nhận thiết kế, Sắp xếp với các tiêu chuẩn châu Âu (EN 50341, EN 1993-3).

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

Một nghiên cứu khác đã khám phá việc sử dụng thép pha kép (DP780) trong các ứng dụng cấu trúc, làm nổi bật khả năng hấp thụ năng lượng và sức mạnh cao của họ. Những con thép này đặc biệt hứa hẹn cho các tòa tháp trong các khu vực địa chấn do độ dẻo và độ dẻo dai của chúng. Ngoài ra, Nghiên cứu về lớp phủ chống ăn mòn, chẳng hạn như hợp kim kẽm-nhôm, đã thể hiện lời hứa trong việc kéo dài tuổi thọ của thép góc trong môi trường khắc nghiệt.

[](https://www.scienceDirect.com/topics/engineering/high-strength-steel)[](https://www.scienceDirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)

Những đổi mới trong sản xuất bao gồm việc áp dụng TMCP và Q&T cho AHSS, cho phép sản xuất thép góc với cường độ năng suất vượt quá 780 MPa. Những tiến bộ này rất quan trọng để giảm sử dụng vật liệu và dấu chân carbon trong xây dựng tháp, Sắp xếp với các mục tiêu bền vững.

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

6. Thảo luận và các hướng dẫn trong tương lai

Việc sản xuất sức mạnh cao, Thép góc chất lượng cao cho tháp thép đã tăng đáng kể, được thúc đẩy bởi nhu cầu hiệu quả, bền bỉ, và cơ sở hạ tầng bền vững. Thép cường độ cao như S460 và thép pha kép cung cấp các đặc tính cơ học vượt trội, cho phép xây dựng các tòa tháp cao hơn và nhẹ hơn. Tuy nhiên, những thách thức vẫn còn, bao gồm sự đánh đổi giữa sức mạnh và độ dẻo, Chi phí của các quy trình sản xuất nâng cao, và những hạn chế của lớp phủ chống ăn mòn đối với UHSS.

Nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào:

• Phát triển UHSS hiệu quả về chi phí với khả năng hàn và chống ăn mòn được cải thiện.
• Tối ưu hóa các cấu hình bị đánh cắp sao để tăng cường sức đề kháng vênh trong các tòa tháp cực cao.
• Khám phá vật liệu lai, chẳng hạn như kết hợp thép-tổng hợp, Để giảm cân.
• Các lớp phủ chống ăn mòn tiến triển tương thích với thép cường độ cao.

Ngoài ra, Tích hợp các cặp song sinh kỹ thuật số và học máy trong thiết kế và thử nghiệm các thành viên thép góc có thể tăng cường mô hình dự đoán của hành vi oằn và ăn mòn, cải thiện sự an toàn của tháp và tuổi thọ.

Người giới thiệu

1. Sức đề kháng của các thành viên góc bị đánh cắp sao làm bằng thép cường độ cao. ScienceDirect.

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

2. Hướng dẫn chọn góc sắt bên phải cho dự án của bạn. Cung cấp kim loại công nghiệp.

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

3. Thép cường độ cao – một cái nhìn tổng quan. Chủ đề khoa học.

[](https://www.scienceDirect.com/topics/engineering/high-strength-steel)

4. Đánh giá khả năng của các thành viên góc bị ăn mòn trong các cấu trúc thép dựa trên thí nghiệm và mô phỏng. ScienceDirect.

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

5. Kết cấu thép. Wikipedia.

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

6. Cấu trúc thép hiệu suất cao: Nghiên cứu gần đây. ScienceDirect.

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

7. Góc thép | Nóng cuộn & Chế tạo thép cuộn lạnh. Cung cấp kim loại công nghiệp.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-A36-và-hr-astm-a36-steel-pange)

8. Thép góc cấu trúc ASTM A36 để xây dựng, Tháp, Khung. Phần thép.

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

7. Phần kết luận

Cường độ cao, Thép góc chất lượng cao không thể thiếu đối với tháp thép hiện đại, Hỗ trợ nhu cầu toàn cầu về cơ sở hạ tầng năng lượng và truyền thông mạnh mẽ. Phân tích này đã nhấn mạnh vai trò quan trọng của lựa chọn vật liệu, quá trình sản xuất, và các số liệu hiệu suất trong việc đạt được hiệu suất tháp tối ưu. Thông qua các bảng và thảo luận so sánh, Chúng tôi đã chứng minh những lợi thế của thép cường độ cao như S460 và thép pha kép, cũng như tầm quan trọng của các kỹ thuật mạ điện và sản xuất tiên tiến như TMCP. Các nghiên cứu gần đây nhấn mạnh tiềm năng tiết kiệm trọng lượng và chi phí đáng kể thông qua các thiết kế sáng tạo, chẳng hạn như các thành viên Star-Batten. Khi ngành công nghiệp hướng tới sự bền vững và khả năng phục hồi, tiếp tục nghiên cứu về các vật liệu nâng cao, lớp phủ, và các công nghệ kỹ thuật số sẽ rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu phát triển của việc xây dựng tháp thép.