Materialkrav för stålkonstruktioner

Stålkonstruktioner utsätts för olika typer av krafter under användning (belastningar, ojämn grundsättning, temperaturförändringar etc.). Därför måste det använda stålet ha utmärkta mekaniska egenskaper (hållfasthet, plasticitet och seghet) och bearbetningsegenskaper (kall- och varmbearbetnings- och svetsegenskaper) för att säkerställa strukturens säkerhet och tillförlitlighet. Det finns många typer av stål, men bara ett fåtal uppfyller kraven för stålkonstruktioner, såsom Q235 i kolstål, 16Mn i låg-legerat stål och 20MnV (20 manganvanadinstål) som används för hög-hållfasta bultar.

 

Prestandaindikatorer
1. Styrka
Hållfasthetsindikatorerna för stål inkluderar elasticitetsgränsen σe, sträckgränsen σy och draggränsen σu. Designen är baserad på stålets sträckgräns. Hög sträckgräns kan minska strukturens egen-vikt, spara stål och lägre kostnader. Draghållfastheten σu är den maximala påkänning stålet kan motstå innan brott. Vid denna tidpunkt förlorar strukturen sin användbarhet på grund av betydande plastisk deformation, men strukturen deformeras avsevärt utan att kollapsa, vilket uppfyller kraven för att motstå sällsynta jordbävningar. Värdet på σu/σy kan betraktas som en parameter för stålets hållfasthetsreserv.

 

2. Plasticitet
Stålets plasticitet hänvisar i allmänhet till dess förmåga att genomgå betydande plastisk deformation utan att spricka efter att spänningen överskrider sträckgränsen. Huvudindikatorerna för att mäta stålets plastiska deformationskapacitet är förlängning δ och minskning av arean ψ.

 

3. Kallböjningsprestanda
Stålets kallböjningsprestanda mäter dess motståndskraft mot sprickbildning under plastisk deformation orsakad av böjning vid rumstemperatur. Stålets kallböjningsprestanda testas genom ett kallböjningstest för att bestämma dess böjningsdeformationsprestanda under en specificerad böjningsgrad.

 

4. Slagseghet
Stålets slagseghet hänvisar till dess förmåga att absorbera mekanisk kinetisk energi under brott under stötbelastning. Det är en mekanisk egenskap som mäter stålets motståndskraft mot slaglaster och potentiella sprödbrott på grund av låg temperatur och spänningskoncentration. Stålets slagseghetsindex erhålls i allmänhet genom slagtester på standardexemplar.

 

5. Svetsbarhet
Stålets svetsbarhet avser dess förmåga att producera högkvalitativa-svetsfogar under vissa svetsprocessförhållanden. Svetsbarhet kan delas in i två typer: svetsbarhet under svetsprocessen och svetsbarhet när det gäller serviceprestanda. Svetsbarhet under svetsprocessen hänvisar till svetsens och metallens känslighet nära svetsen för att inte producera heta sprickor under svetsning eller kylande krympsprickor under kylning. God svetsbarhet innebär att under vissa svetsprocessförhållanden kommer varken svetsmetallen eller den intilliggande basmetallen att ge sprickor. Svetsbarhet i termer av prestanda avser slagsegheten vid svetsen och duktiliteten i den värme-påverkade zonen, vilket kräver att stålets mekaniska egenskaper i svets- och värmepåverkade zonen inte är lägre än basmetallens. mitt land använder både testmetoder för svetsprocesssvetsbarhet och prestanda-baserade metoder för svetsbarhetstestning.

 

6. Hållbarhet
Många faktorer påverkar stålets hållbarhet. För det första har stål dålig korrosionsbeständighet, så skyddsåtgärder måste vidtas för att förhindra korrosion och rost. Skyddsåtgärder inkluderar: regelbunden målning och underhåll av stålet, användning av galvaniserat stål och användning av speciella skyddsåtgärder i närvaro av starkt frätande media som syror, alkalier och salter. Till exempel använder offshore-plattformsstrukturer "anodisk skydd" för att förhindra korrosion av mantelstrukturen, genom att fixera zinktackor på manteln. Havsvattenelektrolyten kommer automatiskt att korrodera zinktackorna först, vilket skyddar stålmantelstrukturen. För det andra, eftersom brotthållfastheten hos stål under hög temperatur och lång-belastning är betydligt lägre än dess kortsiktiga-hållfasthet, måste stålets långvariga-hållfasthet under långvariga hög-temperaturförhållanden bestämmas. Stål härdar automatiskt och blir skört med tiden, ett fenomen som kallas "åldrande". Slagsegheten hos stål under låga-temperaturbelastningar måste också testas.