Hydrogen embrittlement of cold drawn prestressing steels: the role of the die inlet angle

Abstract

Cold-drawn prestressing steel wires are susceptible to hydrogen embrittlement (HE) in aggressive environments, and residual stress-strain states generated in wires by the drawing process play the key role there. Correspondingly, alterations of the stress-strain fields due to peculiarities of the drawing procedure affect the serviceability of wires under HE. On the basis of performed numerical simulations of the process of cold drawing with the use of different drawing dies, the paper addresses the effect of the inlet angle of the die on residual stress-strain fields in wires, and derives their consequences for wires hydrogenation and their susceptibility to HE. The reduction of the die inlet angle is shown to be beneficial for the wires performance.

Встановлено, що холоднодеформовані сталеві дроти для арматури попередньо напружених залізобетонів чутливі до водневого окрихчення (ВО) в агресивних середовищах. Залишкові напружено-деформовані стани, які утворюються в цих дротах внаслідок холодного волочіння, відіграють при цьому ключову роль. Зміна цих напружено-деформованих станів через особливості процесу волочіння впливає на роботоздатність дротів під час ВО. На основі числового моделювання холодного волочіння з використанням відмінних фільєрів розглянуто дію вхідного кута фільєра на напружено-деформовані стани в дротах і зроблено висновки про наслідки їх впливів на наводнення дротів в агресивному середовищі і схильність до ВО. Показано, що зменшення вхідного кута фільєра волочіння має позитивний вплив на роботоздатність дротів.

Установлено, что холоднодеформированные стальные проволоки для арматуры предварительно напряжeнных железобетонов являются чувствительными к водородному охрупчиванию (ВО) в агрессивных средах. Остаточные напряженно-деформированные состояния, которые создаются в этих проволоках вследствие холодного волочения, играют при этом ключевую роль. Изменение этих напряженно-деформированных состояний вследствие особенностей процесса волочения влияет на работоспособность проволок при ВО. На основе численного моделирования холодного волочения с использованием различных фильеров рассмотрено воздействие входного угла фильера на напряженно-деформированые состояния в проволоках и сделаны выводы относительно последствий их влияния на наводороживание проволок в агрессивной среде и склонность к ВО. Показано, что уменьшение входного угла фильера волочения имеет положительное влияние на работоспособность проволок.