JFE钢铁公司开发出了可以提高桥梁安全性的新型钢材。通过运用能够灵活冷却加工后的钢材的独自制造技术,将刚才的耐久性提高至一般钢材的2倍。日本经济高速发展时期建设的公共基础设施开始老化成为社会问题,少子老龄化导致的现场作业人员不足也令人担忧。通过延长桥梁寿命可以维持基础设施。本次开发的钢材将于2023年内开始销售。
JFE通过耐疲劳钢材延续基础设施
JFE钢铁自2004年开始开发和销售高耐久性厚板钢材——耐疲劳钢。通常钢材在反复受到小冲击时会产生小裂缝,最终导致损坏,这种现象被称之为“疲劳损伤”。 JFE的耐疲劳钢通过对金属组织的控制,将这些裂缝扩散的速度降低到了原来的一半以下,从而将产品寿命延长了约2倍。
由于桥梁上会有汽车反复通过,因此会产生小的冲击,从而产生裂缝。因此,耐疲劳钢主要用于桥梁桥面部分。但是“横梁”等支撑桥梁的部件大多要求使用薄钢材,大多情况下无法使用厚度为12毫米以上的耐疲劳钢。
JFE此次开发出了最小钢板厚度为9毫米的新型耐疲劳钢,可用于支撑桥梁的多种部件。可以提高大部分构件的耐久性,减少工人维修的频率。
为了兼顾钢材的薄度和耐久性,需要对钢材的金属组织进行细致的调整。钢材在轧制后加热,之后通过浇水急速冷却的“淬火”工序等调整材质。以往的淬火工序无法中途停止冷却或改变冷却速度。金属组织的细微调整比较困难。
JFE在东日本制铁所京滨地区(川崎市)引进了可中途停止冷却或改变冷却速度的独自的淬火设备,从而可以更自由地改变钢材的金属组织的大小和比例,并成功地将钢板的厚度缩小了3毫米。此次引进的设备还采用了易于消除材质不均的技术,具有容易提高强度的优点。
根据日本国土交通省的介绍,日本建成后经过50年的“道路桥”的比例将从2020年的约30% 到2040年上升至约75%。预计今后基础设施的更新工程将会增加。JFE此次开发的钢材若能普及,将有望削减工程维修,有助于缓解现场作业人员不足的问题。
JFE还计划进一步提高耐疲劳钢的耐久性。目前已经在基础实验阶段成功开发出了寿命为以往3倍的钢材。今后将增加高性能钢材的销售,提高钢铁事业的收益性。
日文:落合修平、《日经产业新闻》、2023/7/3
中文:JST客观日本编辑部