Materialkrav til stålkonstruksjoner

Stålkonstruksjoner utsettes for ulike typer krefter under bruk (belastninger, ujevn grunnsetning, temperaturendringer osv.). Derfor må stålet som brukes ha utmerkede mekaniske egenskaper (styrke, plastisitet og seighet) og prosesseringsegenskaper (kald- og varmbearbeidings- og sveiseegenskaper) for å sikre sikkerheten og påliteligheten til strukturen. Det finnes mange typer stål, men bare noen få oppfyller kravene til stålkonstruksjoner, for eksempel Q235 i karbonstål, 16Mn i lav-legert stål og 20MnV (20 manganvanadiumstål) som brukes til høy-bolter.

 

Ytelsesindikatorer
1. Styrke
Styrkeindikatorene for stål inkluderer elastisitetsgrensen σe, flytegrensen σy og strekkgrensen σu. Designet er basert på stålets flytegrense. Høy flytestyrke kan redusere strukturens egenvekt-, spare stål og redusere kostnadene. Strekkfastheten σu er den maksimale spenningen stålet tåler før brudd. På dette tidspunktet mister strukturen sin brukbarhet på grunn av betydelig plastisk deformasjon, men strukturen deformeres betydelig uten å kollapse, og oppfyller kravene for å motstå sjeldne jordskjelv. Verdien av σu/σy kan betraktes som en parameter for stålets styrkereserve.

 

2. Plastisitet
Plasisiteten til stål refererer generelt til dets evne til å gjennomgå betydelig plastisk deformasjon uten å sprekke etter at spenningen overstiger flytegrensen. Hovedindikatorene for å måle den plastiske deformasjonskapasiteten til stål er forlengelse δ og reduksjon av arealet ψ.

 

3. Cold Bending Ytelse
Den kalde bøyeevnen til stål måler motstanden mot sprekker under plastisk deformasjon forårsaket av bøyning ved romtemperatur. Kaldbøyningsytelsen til stål testes ved en kaldbøyningstest for å bestemme bøyningsdeformasjonsytelsen under en spesifisert bøyningsgrad.

 

4. Slagfasthet
Stålets støtseighet refererer til dets evne til å absorbere mekanisk kinetisk energi under brudd under støtbelastning. Det er en mekanisk egenskap som måler stålets motstand mot støtbelastninger og potensielt sprøbrudd på grunn av lav temperatur og spenningskonsentrasjon. Slagfasthetsindeksen for stål oppnås vanligvis gjennom slagtester på standardprøver.

 

5. Sveisbarhet
Sveisbarheten til stål refererer til dets evne til å produsere sveiseskjøter av høy-kvalitet under visse sveiseprosessforhold. Sveisbarhet kan deles inn i to typer: sveisbarhet under sveiseprosessen og sveisbarhet når det gjelder ytelse. Sveisbarhet under sveiseprosessen refererer til følsomheten til sveisen og metallet nær sveisen for ikke å produsere varme sprekker under sveising eller kjølekrympingssprekker under avkjøling. God sveisbarhet betyr at under visse sveiseprosessforhold vil verken sveisemetallet eller det tilstøtende basismetallet produsere sprekker. Sveisbarhet når det gjelder ytelse refererer til slagfastheten ved sveisen og duktiliteten i den varme-påvirkede sonen, noe som krever at de mekaniske egenskapene til stålet i sveisen og den varme-påvirkede sonen ikke er lavere enn de for basismetallet. landet mitt bruker både sveiseprosessens sveisbarhetstestmetoder og ytelsesbaserte-sveisbarhetstestmetoder.

 

6. Holdbarhet
Mange faktorer påvirker holdbarheten til stål. For det første har stål dårlig korrosjonsbestandighet, så det må tas beskyttelsestiltak for å forhindre korrosjon og rust. Beskyttende tiltak inkluderer: regelmessig maling og vedlikehold av stålet, bruk av galvanisert stål, og bruk av spesielle beskyttelsestiltak i nærvær av sterke etsende medier som syrer, alkalier og salter. For eksempel bruker offshore-plattformkonstruksjoner "anodisk beskyttelse"-tiltak for å forhindre korrosjon av understellsstrukturen, ved å feste sinkblokker til understellet. Sjøvannselektrolytten vil automatisk korrodere sinkblokkene først, og dermed beskytte stålkappestrukturen. For det andre, fordi bruddstyrken til stål under høy temperatur og lang-belastning er betydelig lavere enn dens kortsiktige-styrke, må den langsiktige-styrken til stål under langvarige høye-temperaturforhold bestemmes. Stål herder automatisk og blir sprøtt over tid, et fenomen kjent som "aldring". Slagseigheten til stål under belastninger ved lav-temperatur må også testes.