钒在高强抗震钢筋研发中的重要作用

近年来由于地震中大量建筑物倒塌而导致生命和财产惨重损失的灾难性后果促使人们日益关注建筑物的抗震性能。在建筑行业中，钢筋作为钢筋混凝土的骨架，发挥着至关重要的作用。钢筋的强度与抗震性能决定了建筑物的抗震性能。地震中大量建筑物的倒塌，其根本原因是传统混凝土钢筋强度和韧性较差，不能承受严重的地震载荷。由此提出了高强抗震钢筋的概念。我国在汶川地震后正式将钢筋的抗震性能指标纳入国标中，并规定抗震钢筋除应满足标准所规定普通钢筋所有性能指标外，还应满足以下几点：第一，抗震钢筋的实测抗拉强度与实测屈服强度特征值之比不小于1.25；第二，钢筋的实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比不大于1.30；第三，钢筋的最大力总伸长不小于9%。即抗震钢筋的三个代表性指标：强屈比，超屈比和最大力总伸长率（指最大负载下的伸长率，比一般所用的断后伸长率更为严苛）。作为高强抗震钢筋，是指屈服强度在400MPa级以上的抗震钢筋。
研究表明，钢筋在地震与静载的作用下受到的破坏形式完全不同。在地震载荷下，钢筋的失效形式以高应变低周疲劳为主。以高应变低周疲劳性能为核心的指标体系主要包括：强度韧性，韧脆转变温度，应变时效敏感性和可焊性。目前，生产高强抗震钢筋的方式主要有三种：超细晶，余热处理和微合金化。提高抗震钢筋高应变低周疲劳的主要途径是微合金化。实验证明，添加V，Nb，Ti等微合金化元素能提高钢筋的低周疲劳性能。我国在选用微合金化元素时，优先选用V，并在加入V的同时加入少量的N元素，增加V(CN)析出相的数量，从而充分发挥析出强化和细晶强化的作用，使钢的抗震性能得到显著提高。用V微合金化的钢，如15MnV、25MnSiV与未加入V的钢相比，其应变时效敏感性，循环韧度和韧脆转变温度均有明显改善。马钢采用V，N微合金化技术生产了Ф12mm和Ф40mm两种规格的HRB500E抗震钢筋，其强屈比最小值为1.25，平均值在1.27以上；最大力总伸长率的最小值为9.4%，平均值为10.5%。广钢采用V微合金化技术生产的Ф8mm到Ф40mm不同规格HRB500E高强抗震钢筋，强屈比可超过1.27，最大力总伸长率的最小值为10.5%，最高可达16.5%。承钢通过添加微合金元素V生产的Ф12mm到Ф40mmHRB400E高强抗震钢筋，强度、韧性、正弯和反弯等抗震性能均比普通钢筋有不同程度的提高。安钢生产的V微合金化HRB400E钢筋，强屈比可达1.35，最大力总伸长率最低12.5%，最高为20%。
此外，有的钢厂还采用复合微合金化。比如，在添加V合金元素的同时，加入微量的Cr元素，可大幅度提高V在奥氏体中的溶解度，同时降低析出V(CN)最多时相应的温度。（钢研）