Wymagania materiałowe dla konstrukcji stalowych

Konstrukcje stalowe podczas użytkowania poddawane są działaniu różnego rodzaju sił (obciążenia, nierównomierne osiadanie fundamentów, zmiany temperatury itp.). Dlatego zastosowana stal musi posiadać doskonałe właściwości mechaniczne (wytrzymałość, plastyczność i udarność) oraz właściwości przetwórcze (właściwości do obróbki na zimno i na gorąco oraz właściwości spawalnicze), aby zapewnić bezpieczeństwo i niezawodność konstrukcji. Istnieje wiele rodzajów stali, ale tylko kilka spełnia wymagania dotyczące konstrukcji stalowych, np. Q235 ze stali węglowej, 16Mn ze stali nisko-stopowej i 20MnV (stal manganowo-wanadowa 20) stosowana na śruby-o wysokiej wytrzymałości.

 

Wskaźniki wydajności
1. Siła
Wskaźniki wytrzymałości stali obejmują granicę sprężystości σe, granicę plastyczności σy i granicę rozciągania σu. Projekt opiera się na granicy plastyczności stali. Wysoka granica plastyczności może zmniejszyć-ciężar własny konstrukcji, zaoszczędzić stal i obniżyć koszty. Wytrzymałość na rozciąganie σu to maksymalne naprężenie, jakie stal może wytrzymać przed zniszczeniem. W tym momencie konstrukcja traci swoją użyteczność ze względu na znaczne odkształcenia plastyczne, ale konstrukcja odkształca się znacznie bez zapadnięcia się, spełniając wymagania dotyczące odporności na rzadkie trzęsienia ziemi. Wartość σu/σy można uznać za parametr rezerwy wytrzymałości stali.

 

2. Plastyczność
Plastyczność stali ogólnie odnosi się do jej zdolności do ulegania znacznym odkształceniom plastycznym bez pękania, gdy naprężenie przekroczy granicę plastyczności. Głównymi wskaźnikami pomiaru zdolności stali do odkształcenia plastycznego są wydłużenie δ i zmniejszenie powierzchni ψ.

 

3. Wydajność gięcia na zimno
Wydajność stali przy zginaniu na zimno mierzy jej odporność na pękanie podczas odkształcenia plastycznego spowodowanego zginaniem w temperaturze pokojowej. Wytrzymałość stali na zginanie na zimno bada się za pomocą próby zginania na zimno w celu określenia jej odporności na odkształcenie przy zginaniu przy określonym stopniu zginania.

 

4. Wytrzymałość na uderzenia
Udarność stali odnosi się do jej zdolności do pochłaniania mechanicznej energii kinetycznej podczas pękania pod obciążeniem udarowym. Jest to właściwość mechaniczna, która mierzy odporność stali na obciążenia udarowe i potencjalne kruche pękanie w wyniku niskiej temperatury i koncentracji naprężeń. Wskaźnik udarności stali zazwyczaj uzyskuje się poprzez próby udarności na standardowych próbkach.

 

5. Spawalność
Spawalność stali odnosi się do jej zdolności do wytwarzania-wysokiej jakości połączeń spawanych w określonych warunkach procesu spawania. Spawalność można podzielić na dwa typy: spawalność podczas procesu spawania i spawalność pod względem wydajności usługi. Spawalność podczas procesu spawania odnosi się do podatności spoiny i metalu w pobliżu spoiny na nietworzenie pęknięć na gorąco podczas spawania lub pęknięć skurczowych podczas chłodzenia podczas chłodzenia. Dobra spawalność oznacza, że ​​w pewnych warunkach procesu spawania ani metal spoiny, ani sąsiadujący metal nieszlachetny nie spowodują pęknięć. Spawalność pod względem wydajności odnosi się do udarności spoiny i ciągliwości w-strefie wpływu ciepła, co wymaga, aby właściwości mechaniczne stali w spoinie i strefie-wpływu ciepła nie były niższe niż właściwości metalu nieszlachetnego. w moim kraju stosuje się zarówno metody badania spawalności procesu spawania, jak i metody badania spawalności oparte- na wydajności.

 

6. Trwałość
Na trwałość stali wpływa wiele czynników. Po pierwsze, stal ma słabą odporność na korozję, dlatego należy podjąć środki ochronne, aby zapobiec korozji i rdzewieniu. Środki ochronne obejmują: regularne malowanie i konserwację stali, stosowanie stali ocynkowanej oraz stosowanie specjalnych środków ochronnych w obecności silnych mediów korozyjnych, takich jak kwasy, zasady i sole. Na przykład w konstrukcjach platform morskich stosuje się środki „ochrony anodowej”, aby zapobiec korozji konstrukcji płaszcza poprzez przymocowanie do płaszcza wlewków cynku. Elektrolit z wody morskiej automatycznie spowoduje korozję wlewków cynku, chroniąc w ten sposób konstrukcję stalowego płaszcza. Po drugie, ponieważ wytrzymałość stali na pękanie w wysokiej temperaturze i-obciążeniu długotrwałym jest znacznie niższa niż jej wytrzymałość-krótkoterminowa, należy określić długoterminową-wytrzymałość stali w długotrwałych-warunkach wysokiej temperatury. Stal automatycznie twardnieje i z biegiem czasu staje się krucha. Jest to zjawisko znane jako „starzenie się”. Należy również sprawdzić udarność stali pod obciążeniem-w niskich temperaturach.