Materialekrav til stålkonstruktioner

Stålkonstruktioner udsættes for forskellige former for kræfter under brug (belastninger, ujævn fundamentsætning, temperaturændringer osv.). Derfor skal det anvendte stål besidde fremragende mekaniske egenskaber (styrke, plasticitet og sejhed) og bearbejdningsegenskaber (kold- og varmbearbejdnings- og svejseegenskaber) for at sikre strukturens sikkerhed og pålidelighed. Der findes mange typer stål, men kun få opfylder kravene til stålkonstruktioner, såsom Q235 i kulstofstål, 16Mn i lav-legeret stål og 20MnV (20 manganvanadiumstål), der bruges til høj-bolte.

 

Præstationsindikatorer
1. Styrke
Styrkeindikatorerne for stål omfatter elasticitetsgrænsen σe, flydegrænsen σy og trækgrænsen σu. Designet er baseret på stålets flydespænding. Høj flydespænding kan reducere strukturens egen-vægt, spare stål og sænke omkostningerne. Trækstyrken σu er den maksimale belastning, stålet kan modstå før brud. På dette tidspunkt mister strukturen sin anvendelighed på grund af betydelig plastisk deformation, men strukturen deformeres betydeligt uden at kollapse, hvilket opfylder kravene til at modstå sjældne jordskælv. Værdien af ​​σu/σy kan betragtes som en parameter for stålets styrkereserve.

 

2. Plasticitet
Stålets plasticitet refererer generelt til dets evne til at gennemgå betydelig plastisk deformation uden at gå i stykker, efter at spændingen overstiger flydegrænsen. De vigtigste indikatorer til måling af stålets plastiske deformationskapacitet er forlængelse δ og reduktion af areal ψ.

 

3. Koldbøjningsydelse
Stålets koldbøjningsevne måler dets modstandsdygtighed over for revner under plastisk deformation forårsaget af bøjning ved stuetemperatur. Stålets koldbøjningsydeevne testes ved en koldbøjningstest for at bestemme dets bøjningsdeformationsydelse under en specificeret bøjningsgrad.

 

4. Slagsejhed
Stålets slagsejhed refererer til dets evne til at absorbere mekanisk kinetisk energi under brud under stødbelastning. Det er en mekanisk egenskab, der måler stålets modstandsdygtighed over for stødbelastninger og potentielt sprødbrud på grund af lav temperatur og spændingskoncentration. Slagsejhedsindekset for stål opnås generelt gennem slagtest på standardprøver.

 

5. Svejsbarhed
Svejsbarheden af ​​stål refererer til dets evne til at producere svejsede samlinger af høj-kvalitet under visse svejseprocesforhold. Svejsbarhed kan opdeles i to typer: svejsbarhed under svejseprocessen og svejsbarhed med hensyn til serviceydelse. Svejsbarhed under svejseprocessen refererer til svejsningens og metallets tilbøjelighed til ikke at producere varme revner under svejsning eller afkølingskrympningsrevner under afkøling. God svejsbarhed betyder, at under visse svejseprocesforhold vil hverken svejsemetallet eller det tilstødende uædle metal producere revner. Svejsbarhed med hensyn til ydeevne refererer til slagstyrken ved svejsningen og duktiliteten i den varme-påvirkede zone, hvilket kræver, at stålets mekaniske egenskaber i den svejsning og varme-påvirkede zone ikke er lavere end basismetallets. mit land bruger både metoder til svejseevnetestning af svejseprocesser og ydelsesbaserede-svejsbarhedstestmetoder.

 

6. Holdbarhed
Mange faktorer påvirker stålets holdbarhed. For det første har stål dårlig korrosionsbestandighed, så der skal træffes beskyttelsesforanstaltninger for at forhindre korrosion og rust. Beskyttelsesforanstaltninger omfatter: regelmæssig maling og vedligeholdelse af stålet, brug af galvaniseret stål og anvendelse af særlige beskyttelsesforanstaltninger i nærvær af stærke ætsende medier såsom syrer, baser og salte. For eksempel anvender offshore platformskonstruktioner "anodisk beskyttelse" til at forhindre korrosion af kappestrukturen ved at fastgøre zinkbarrer til kappen. Havvandselektrolytten vil automatisk korrodere zinkbarserne først, og dermed beskytte stålkappestrukturen. For det andet, fordi stålets brudstyrke under høj temperatur og langtidsbelastning er væsentligt lavere end dets kortsigtede-styrke, skal den langsigtede-styrke af stål under langvarige høje-temperaturforhold bestemmes. Stål hærder automatisk og bliver skørt over tid, et fænomen kendt som "ældning". Slagsejheden af ​​stål under belastninger ved lav-temperatur skal også testes.