Απαιτήσεις υλικών για μεταλλικές κατασκευές

Οι μεταλλικές κατασκευές υπόκεινται σε διάφορους τύπους δυνάμεων κατά τη χρήση (φορτία, ανομοιόμορφη καθίζηση θεμελίωσης, αλλαγές θερμοκρασίας κ.λπ.). Ως εκ τούτου, ο χάλυβας που χρησιμοποιείται πρέπει να έχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες (αντοχή, πλαστικότητα και σκληρότητα) και ιδιότητες επεξεργασίας (ιδιότητες ψυχρής και θερμής επεξεργασίας και συγκόλλησης) για να διασφαλίζεται η ασφάλεια και η αξιοπιστία της κατασκευής. Υπάρχουν πολλοί τύποι χάλυβα, αλλά μόνο λίγοι πληρούν τις απαιτήσεις για κατασκευές από χάλυβα, όπως το Q235 σε ανθρακούχο χάλυβα, 16Mn σε χάλυβα χαμηλής-κράματος και 20MnV (20 χάλυβας μαγγανιοβαναδίου) που χρησιμοποιούνται για μπουλόνια υψηλής- αντοχής.

 

Δείκτες απόδοσης
1. Δύναμη
Οι δείκτες αντοχής του χάλυβα περιλαμβάνουν το όριο ελαστικότητας σe, το όριο απόδοσης σy και το όριο εφελκυσμού σu. Ο σχεδιασμός βασίζεται στην αντοχή διαρροής του χάλυβα. Η υψηλή αντοχή διαρροής μπορεί να μειώσει το βάρος της κατασκευής, να εξοικονομήσει χάλυβα και να μειώσει το κόστος. Η αντοχή σε εφελκυσμό σu είναι η μέγιστη τάση που μπορεί να αντέξει ο χάλυβας πριν από την αστοχία. Σε αυτό το σημείο, η κατασκευή χάνει τη χρηστικότητά της λόγω σημαντικής πλαστικής παραμόρφωσης, αλλά η κατασκευή παραμορφώνεται σημαντικά χωρίς να καταρρέει, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις για αντίσταση σε σπάνιους σεισμούς. Η τιμή του σu/σy μπορεί να θεωρηθεί παράμετρος του αποθεματικού αντοχής του χάλυβα.

 

2. Πλαστικότητα
Η πλαστικότητα του χάλυβα αναφέρεται γενικά στην ικανότητά του να υφίσταται σημαντική πλαστική παραμόρφωση χωρίς θραύση αφού η τάση υπερβεί το σημείο διαρροής. Οι κύριοι δείκτες για τη μέτρηση της ικανότητας πλαστικής παραμόρφωσης του χάλυβα είναι η επιμήκυνση δ και η μείωση του εμβαδού ψ.

 

3. Απόδοση ψυχρής κάμψης
Η απόδοση του χάλυβα σε ψυχρή κάμψη μετρά την αντοχή του στη ρωγμή κατά την πλαστική παραμόρφωση που προκαλείται από κάμψη σε θερμοκρασία δωματίου. Η απόδοση της ψυχρής κάμψης του χάλυβα ελέγχεται με μια δοκιμή ψυχρής κάμψης για να προσδιοριστεί η απόδοση παραμόρφωσης κάμψης του κάτω από έναν καθορισμένο βαθμό κάμψης.

 

4. Ανθεκτικότητα κρούσης
Η αντοχή σε κρούση του χάλυβα αναφέρεται στην ικανότητά του να απορροφά μηχανική κινητική ενέργεια κατά τη διάρκεια της θραύσης υπό κρουστικό φορτίο. Είναι μια μηχανική ιδιότητα που μετρά την αντίσταση του χάλυβα σε κρουστικά φορτία και πιθανή εύθραυστη θραύση λόγω χαμηλής θερμοκρασίας και συγκέντρωσης τάσεων. Ο δείκτης σκληρότητας κρούσης του χάλυβα λαμβάνεται γενικά μέσω δοκιμών κρούσης σε τυπικά δοκίμια.

 

5. Συγκολλησιμότητα
Η συγκολλησιμότητα του χάλυβα αναφέρεται στην ικανότητά του να παράγει υψηλής ποιότητας συγκολλημένες αρθρώσεις υπό ορισμένες συνθήκες διεργασίας συγκόλλησης. Η ικανότητα συγκόλλησης μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: συγκολλησιμότητα κατά τη διαδικασία συγκόλλησης και συγκολλησιμότητα από την άποψη της απόδοσης σέρβις. Η ικανότητα συγκόλλησης κατά τη διαδικασία συγκόλλησης αναφέρεται στην ευαισθησία της συγκόλλησης και του μετάλλου κοντά στη συγκόλληση να μην δημιουργούν θερμές ρωγμές κατά τη συγκόλληση ή ρωγμές συρρίκνωσης ψύξης κατά τη διάρκεια της ψύξης. Καλή συγκολλησιμότητα σημαίνει ότι υπό ορισμένες συνθήκες διεργασίας συγκόλλησης, ούτε το μέταλλο συγκόλλησης ούτε το παρακείμενο βασικό μέταλλο θα δημιουργήσουν ρωγμές. Η συγκολλησιμότητα όσον αφορά την απόδοση αναφέρεται στη σκληρότητα κρούσης στη συγκόλληση και την ολκιμότητα στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-, που απαιτεί οι μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα στη συγκόλληση και τη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα- να μην είναι χαμηλότερες από εκείνες του βασικού μετάλλου. η χώρα μου χρησιμοποιεί τόσο μεθόδους δοκιμής συγκολλησιμότητας της διαδικασίας συγκόλλησης όσο και μεθόδους δοκιμής συγκολλησιμότητας-που βασίζονται στην απόδοση.

 

6. Ανθεκτικότητα
Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν την ανθεκτικότητα του χάλυβα. Πρώτον, ο χάλυβας έχει χαμηλή αντοχή στη διάβρωση, επομένως πρέπει να λαμβάνονται προστατευτικά μέτρα για την αποφυγή διάβρωσης και σκουριάς. Τα προστατευτικά μέτρα περιλαμβάνουν: τακτική βαφή και συντήρηση του χάλυβα, με χρήση γαλβανισμένου χάλυβα και χρήση ειδικών προστατευτικών μέτρων παρουσία ισχυρών διαβρωτικών μέσων όπως οξέα, αλκάλια και άλατα. Για παράδειγμα, οι υπεράκτιες κατασκευές πλατφόρμας χρησιμοποιούν μέτρα "ανοδικής προστασίας" για την πρόληψη της διάβρωσης της δομής του χιτωνίου, στερεώνοντας πλινθώματα ψευδαργύρου στο χιτώνιο. Ο ηλεκτρολύτης θαλασσινού νερού θα διαβρώσει αυτόματα πρώτα τα πλινθώματα ψευδαργύρου, προστατεύοντας έτσι τη δομή του χαλύβδινου χιτωνίου. Δεύτερον, επειδή η αντοχή σε θραύση του χάλυβα κάτω από υψηλή θερμοκρασία και μακροπρόθεσμο φορτίο είναι σημαντικά χαμηλότερη από τη βραχυπρόθεσμη- αντοχή του, πρέπει να προσδιοριστεί η μακροπρόθεσμη αντοχή του χάλυβα κάτω από παρατεταμένες συνθήκες υψηλής- θερμοκρασίας. Ο χάλυβας σκληραίνει αυτόματα και γίνεται εύθραυστο με την πάροδο του χρόνου, ένα φαινόμενο γνωστό ως «γήρανση». Πρέπει επίσης να ελεγχθεί η αντοχή σε κρούση του χάλυβα υπό{11}χαμηλές θερμοκρασίες.