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耐候钢(Weathering Steel),也被称为耐大气腐蚀钢。与普通碳钢相比,其在大气环境下具有较好的耐腐蚀性。它仅含少量合金元素,是属于低合金高强度钢的一种。耐候钢中合金成分主要为Cu、P、Cr、Ni等元素,这些元素使其在金属基体表面上形成致密且连续的稳定锈层。外表的保护锈层能阻碍锈蚀进一步往里扩散和发展,从而达到保护锈层下的基体,减缓腐蚀速率的效果,提高了钢材的耐大气腐蚀性能。本文主要针对栓焊节点耐候钢梁腐蚀后疲劳性能开展试验研究,以获得腐蚀后耐候钢栓焊节点的疲劳性能,并与普通钢梁栓焊节点的疲劳性能做对比,为耐候钢裸露使用提供试验依据。 论文首先设计并实施对Q355NHD栓焊节点耐候钢梁的乙酸盐雾循环试验,详细阐述了试件制备过程,并观察腐蚀后耐候钢栓焊节点及标定试件的形貌。通过与已有Q235钢的加速腐蚀试验对比,获得耐候钢栓焊节点在自然大气环境下相应的腐蚀时间。 接着设计并实施了腐蚀后的栓焊节点耐候钢梁的疲劳试验。详细描述了试件疲劳破坏过程以及相应的疲劳寿命。根据试验数据拟合栓焊节点的应力-疲劳寿命(S-N)曲线,包括Basquin模型以及三参数模型。对比Q370qE栓焊节点普通钢梁的疲劳现象以及试验结果,结果表明,栓焊节点的疲劳性能主要由焊缝控制,耐候钢栓焊节点并未由于锈蚀而降低该处焊接的疲劳性能,因此在工程疲劳设计中,无需对腐蚀后耐候钢栓焊节点进行额外的疲劳设计。 最后,实施了Q355NHD耐候钢板式试件的室内加速腐蚀和疲劳试验,以探究耐候钢母材的疲劳性能,并与已有耐候钢板式试件对比。阐述了试件制备,并介绍了试件的疲劳试验结果及其断口形态。研究表明,修正后的耐候钢S-N曲线在原S-N曲线的上方,即原S-N曲线估算的疲劳强度偏保守。原腐蚀后耐候钢S-N曲线虽没有耐候钢板式试件长周期疲劳的试验点,但其得到的耐候钢S-N曲线对长周期的疲劳强度估计仍具有一定的参考意义。