Materiaalvereisten voor staalconstructies

Staalconstructies worden tijdens het gebruik blootgesteld aan verschillende soorten krachten (belastingen, ongelijkmatige funderingszetting, temperatuurveranderingen, enz.). Daarom moet het gebruikte staal uitstekende mechanische eigenschappen (sterkte, plasticiteit en taaiheid) en verwerkingseigenschappen (koud en warm werken en laseigenschappen) bezitten om de veiligheid en betrouwbaarheid van de constructie te garanderen. Er bestaan ​​veel soorten staal, maar slechts enkele voldoen aan de vereisten voor staalconstructies, zoals Q235 in koolstofstaal, 16Mn in laag-gelegeerd staal en 20MnV (20 mangaanvanadiumstaal) dat wordt gebruikt voor bouten met hoge-sterkte.

 

Prestatie-indicatoren
1. Kracht
De sterkte-indicatoren van staal omvatten de elastische limiet σe, vloeigrens σy en treklimiet σu. Het ontwerp is gebaseerd op de vloeigrens van het staal. Een hoge vloeigrens kan het eigen-gewicht van de constructie verminderen, staal besparen en de kosten verlagen. De treksterkte σu is de maximale spanning die het staal kan weerstaan ​​voordat het bezwijkt. Op dit punt verliest de structuur zijn bruikbaarheid als gevolg van aanzienlijke plastische vervorming, maar de structuur vervormt aanzienlijk zonder in te storten en voldoet aan de vereisten voor het weerstaan ​​van zeldzame aardbevingen. De waarde van σu/σy kan worden beschouwd als een parameter voor de sterktereserve van het staal.

 

2. Plasticiteit
De plasticiteit van staal verwijst in het algemeen naar het vermogen ervan om aanzienlijke plastische vervormingen te ondergaan zonder te breken nadat de spanning de vloeigrens overschrijdt. De belangrijkste indicatoren voor het meten van het plastisch vervormingsvermogen van staal zijn rek δ en verkleining van oppervlak ψ.

 

3. Koudbuigprestaties
De koudbuigprestaties van staal meten de weerstand tegen scheuren tijdens plastische vervorming veroorzaakt door buigen bij kamertemperatuur. De koudbuigprestaties van staal worden getest door middel van een koudbuigtest om de buigvervormingsprestaties onder een bepaalde mate van buiging te bepalen.

 

4. Slagvastheid
De slagvastheid van staal verwijst naar het vermogen om mechanische kinetische energie te absorberen tijdens breuk onder schokbelasting. Het is een mechanische eigenschap die de weerstand van het staal meet tegen impactbelastingen en potentiële brosse breuken als gevolg van lage temperaturen en spanningsconcentraties. De slagvastheidsindex van staal wordt doorgaans verkregen door middel van slagproeven op standaardmonsters.

 

5. Lasbaarheid
De lasbaarheid van staal verwijst naar het vermogen ervan om lasverbindingen van hoge-kwaliteit te produceren onder bepaalde lasprocesomstandigheden. Lasbaarheid kan worden onderverdeeld in twee typen: lasbaarheid tijdens het lasproces en lasbaarheid in termen van serviceprestaties. Lasbaarheid tijdens het lasproces heeft betrekking op de gevoeligheid van de las en het metaal in de buurt van de las om geen hete scheuren te veroorzaken tijdens het lassen of krimpscheuren tijdens het afkoelen. Goede lasbaarheid betekent dat onder bepaalde lasprocesomstandigheden noch het lasmetaal, noch het aangrenzende basismetaal scheuren zal veroorzaken. Lasbaarheid in termen van prestaties heeft betrekking op de slagvastheid bij de las en de ductiliteit in de door hitte-beïnvloede zone, waarbij vereist is dat de mechanische eigenschappen van het staal in de las en door de hitte-beïnvloede zone niet lager zijn dan die van het basismetaal. mijn land maakt gebruik van zowel lasbaarheidstestmethoden tijdens het lasproces als op prestatie-gebaseerde lasbaarheidstestmethoden.

 

6. Duurzaamheid
Er zijn veel factoren die de duurzaamheid van staal beïnvloeden. Ten eerste heeft staal een slechte corrosieweerstand, dus er moeten beschermende maatregelen worden genomen om corrosie en roesten te voorkomen. Beschermende maatregelen omvatten: regelmatig verven en onderhouden van het staal, gebruik van gegalvaniseerd staal en het toepassen van speciale beschermingsmaatregelen in de aanwezigheid van sterk corrosieve media zoals zuren, logen en zouten. Offshore platformconstructies maken bijvoorbeeld gebruik van "anodische beschermings"-maatregelen om corrosie van de mantelconstructie te voorkomen, door zinkstaven aan de mantel te bevestigen. De zeewaterelektrolyt zal eerst automatisch de zinkstaven aantasten, waardoor de stalen mantelstructuur wordt beschermd. Ten tweede moet, omdat de breuksterkte van staal onder hoge temperatuur en langdurige belasting op de lange- termijn aanzienlijk lager is dan de sterkte op de korte- termijn, de sterkte op de lange- termijn van staal onder langdurige hoge- temperaturen worden bepaald. Staal hardt automatisch uit en wordt na verloop van tijd broos, een fenomeen dat bekend staat als 'veroudering'. De slagvastheid van staal bij lage-temperatuurbelastingen moet ook worden getest.