ფოლადის სტრუქტურა, წინააღმდეგობა და სიმტკიცე

საარქივო ექსპერტის შინაარსი: სტატიაში დაცულია ისტორიული აღნიშვნები, ცხრილები და პრეტენზიები ფოლადის შემადგენლობისა და მექანიკური თვისებების შესახებ, მაგრამ არ არის მოქმედი სტანდარტი, მასალის სპეციფიკაცია, სერტიფიკატი, სტრუქტურული გაანგარიშება ან თერმული დამუშავებისა და ტესტირების ინსტრუქცია. დიზაინის მნიშვნელობები დამოკიდებულია ფოლადის ზუსტად იდენტიფიცირებულ ტიპზე და პარტიაზე, წარმოების მდგომარეობაზე, სისქეზე, ტემპერატურაზე, შედუღებაზე, სიმტკიცეზე, დაღლილობაზე და მოქმედ სტანდარტზე. ტარების მასალას უნდა ჰქონდეს მიკვლევადი დოკუმენტაცია და შერჩეული და შემოწმებული იყოს პასუხისმგებელი ექსპერტის მიერ.

დღეს სავო კუსიჩი ორიენტირებულია ხის ფანჯრებზე, ხის-ალუმინის ფანჯრები, მორგებული ფანჯრები, კარი და ითხოვს ციტატას. ეს სტატია რჩება როგორც ისტორიული არქივი და არ წარმოადგენს შეთავაზებას ფოლადის კონსტრუქციების გამაგრების, დიზაინის ან ტესტირების შესახებ.

სამშენებლო ფოლადის შემადგენლობა და ისტორიული ნიშნები

საწვავთან შერეული რკინის მადნების დნობით და მინარევებისაგან - ჩვეულებრივ კირქვის - დამატებით, აგრეთვე აფეთქების ღუმელში წნევის ქვეშ გაცხელებული ჰაერის შეყვანით, მიიღება ღორის რკინა. ღორის რკინა შეიცავს 1,7%-ზე მეტ ნახშირბადს; მისი გაყალბება, გაბრტყელება, გახეხვა ან დაჭერა შეუძლებელია - შესაბამისად, მისი ფორმა არ შეიძლება სხვადასხვანაირად. ჭედური რკინა იწარმოება ღორის რკინისგან ძირითადი გადამყვანში ჰაერის აფეთქებით, ან ჯართიდან და ღორის რკინით ღუმელში (Siemens-Martin ღუმელი). მისგან შეიძლება შეიქმნას სხვადასხვა ფორმები დახვევით, დაჭერით და გაყალბებით. ყველა დამუშავებულ რკინას ჰქვია _ ფოლადი.

ისტორიული ცხრილები: ფოლადის ძველი აღნიშვნები, სტანდარტები, შეღავათები და დახრის პროცედურები ნაჩვენები ცხრილებში არ უნდა იქნას გამოყენებული დღევანდელი მასალის წყაროს, იდენტიფიკაციის ან ზომის გასაზომად. მოქმედია მხოლოდ მიწოდებული პარტიის ეტიკეტი და დოკუმენტაცია, შეთანხმებული და მოქმედი სტანდარტის მიხედვით ეკვივალენტობის შემოწმებით.

სამშენებლო ფოლადის ქიმიური შემადგენლობა

ტექნიკური რკინა არ არის სუფთა რკინა, არამედ ძირითადი ელემენტების რკინა და ნახშირბადის შენადნობი, ყველაზე ხშირად მანგანუმის, სილიციუმის, ფოსფორის, სუბორის და სპილენძის დამატებით და ნაკლებად ხშირად ალუმინის, ქრომის, ნიკელის, მოლიბდენის და ა.შ. ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაერთია ნახშირბადი. გამდნარი ფოლადის გამდნარი ძალა და დაჭიმვის სიმტკიცე იზრდება ნახშირბადის შემცველობის მატებასთან ერთად, სანამ არ მიიღწევა დაახლოებით 0,9% ნახშირბადი; დრეკადობა შესვენებისას მცირდება ნახშირბადის შემცველობის მატებასთან ერთად. ნახშირბადის მაღალი შემცველობის ფოლადი უფრო ფრთხილად უნდა იქნას დამუშავებული გასწორების, მოღუნვის, დაკეცვისას და ა.შ.

სამშენებლო ფოლადის ქ37.12როგორც წესი შეიცავს0,08-0,15%ნახშირბადის, შემდეგ დაახლ0,5%მანგანუმი, მდე0,3%სილიკონი. ფოსფორისა და გოგირდის შემცველობა დაბალი უნდა იყოს; შეადგენს შესაბამისად0,09%და0,05%. როგორც წესი, მეტი სპილენძია0,2%.

ქიმიური ანალიზების შედეგების შეფასებისას ყურადღება უნდა მიექცეს, არის თუ არა ისინი დნობის ანალიზები თუ ნაგლინი ნაკეთობების ანალიზები; ამ უკანასკნელისთვის მნიშვნელოვანია ნიმუშის მონაცემები ეხება ნიმუშებს, რომლებიც წარმოიქმნება მთელი მონაკვეთიდან, თუ კონკრეტული ადგილიდან აღებულ ნიმუშებს (ბირთვიდან, კიდიდან, ერთი ბოლოდან).

ფოლადის კონსტრუქცია, გამკვრივება, წრთობა და ანილირება

კონსტრუქციაზე დაკვირვება ტარდება ბრტყელ, საგულდაგულოდ დამუშავებულ, დაფქულ და გაპრიალებულ ზედაპირებზე, რომლებიც, როგორც წესი, კოროზირდება მჟავებით. გარკვეულ შემთხვევებში (მაგ. გადახურებულ ფოლადზე), ფოლადის მარცვლების ამოცნობა შესაძლებელია შეუიარაღებელი თვალით მომზადებულ ნიმუშებზე.

სურათი 1 გვიჩვენებს ნელა გაცივებული ფოლადის სტრუქტურას ნახშირბადის შემცველობით დაახლოებით 0,1%, ხოლო სურათზე 2 ნაჩვენებია ნელა გაცივებული ფოლადის სტრუქტურა ნახშირბადის შემცველობით დაახლოებით 0,3%. მსუბუქი მარცვლები ნახშირბადის გარეშეა და შედგება ძირითადად სუფთა რკინისგან (აქედან გამომდინარე სახელწოდება ფერიტი); მაღალი გადიდებისას ბნელი ადგილები ზოლიანი (პერლიტი) ჩანს. მიკროსკოპის ქვეშ შეიძლება აღინიშნოს, რომ მუქი ლაქები უფრო მყარი და რბილი ფენებისგან შედგება; უფრო მყარი ფენებია რკინის კარბიდი (Fe3C), რომელსაც ცემენტიტი ეწოდება, რომელიც ჩაშენებულია რბილ ფერიტში. ადგილობრივები - მაღალ ტემპერატურაზე წარმოქმნილი კრისტალები თანდათანობით გაცივებისას იშლება. ცხელი ფოლადის უეცარი გაგრილება ხელს უშლის კრისტალების დაშლას. თუ, მეორე მხრივ, უეცარი გაგრილება განხორციელდება მყარი ხსნარის ტრანსფორმაციის დაწყებამდე, მაშინ ხსნარი - რომელიც სხვაგვარად მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე შეიძლება არსებობდეს - გაგრძელდება ოთახის ტემპერატურაზე. ამ შემთხვევაში ჩვენ არ ვიღებთ მასალას, რომლის ნახშირბადი ნაწილდება ლაქების სახით, არამედ თანაბრად განაწილებული ნახშირბადის მასალა. ფოლადი ამ მდგომარეობაში ავლენს გაცილებით მაღალ მოსავლიანობას და უფრო მაღალ დაჭიმულ სიმტკიცეს, ვიდრე იმავე ქიმიური შემადგენლობის ნელ-გაცივებული ფოლადი, მაგრამ ასევე აჩვენებს ნაკლებ დამუშავებას; ასეთ ფოლადს ეწოდება _ გამაგრებული ფოლადი.

ბუნებრივია, რომ გამაგრილებელი ეფექტი ყველაზე მეტად გამოხატულია ზედაპირებზე, ხოლო შიგნიდან სუსტდება, რასაც დიდი მნიშვნელობა აქვს ფოლადის გამოყენებისთვის. გამაგრებული ფოლადი შეიცავს მაღალ შიდა სტრესს.

ლაბორატორიული და თერმული პროცედურები: მეტალოგრაფიული მჟავას ოხრახუში, გათბობა, წრთობა და ანილირება მოითხოვს კონტროლირებად ლაბორატორიას ან სახელოსნოს, იდენტიფიცირებულ მასალას, შესაბამის აღჭურვილობას და დაცვას. არასწორმა თერმული დამუშავებამ შეიძლება გამოიწვიოს ბზარები, დეფორმაციები, გამძლეობის დაკარგვა და მაღალი ნარჩენი ძაბვები.

ფოლადის ქცევა დაჭიმვის ტესტის დროს

1. ჩვეულებრივი სტრუქტურული ფოლადები ნაგლინ მდგომარეობაში

დაჭიმვის ტესტიდან, პირველ რიგში, დრეკადობის მოდული E შეიძლება განისაზღვროს როგორც მთლიან, ასევე დრეკადობის დრეკადობისთვის. ფოლადის ელასტიურობის მოდული არის 200 GPa.

მუდმივი დრეკადობა ხდება დაბალ ძაბვაზე, მაგრამ მათ არ აქვთ განსაკუთრებული მნიშვნელობა მშენებლობაში. ჩვეულებრივი ფოლადი იწყებს “ნაკადს” დატვირთვის ქვეშ, რომელიც კომერციული სამშენებლო ფოლადისთვის St 37 და ბეტონის ფოლადისთვის მე ძირითადად აღემატება 0,24 GPa-ს და დიდ მონაკვეთებში ეს მნიშვნელობა შეიძლება დაეცეს 0,18 GPa-მდე. დინების შედეგად წარმოიქმნება დიდი მუდმივი დეფორმაციები და „მოსაღები ხაზები“. ფოლადის დრეკადობის დიაგრამის ხაზი (სურათი ქვემოთ) გვიჩვენებს, რომ დაშვების წერტილი გადააჭარბა (დაძაბულობის დატვირთვისას ამ ზღვარს ასევე უწოდებენ დაშვების წერტილს).

როდესაც რკინაბეტონის სხივების შემთხვევაში არმატურის გაჭიმვის ზღვარი გადაჭარბებულია დაჭიმვის ზონაში, ფოლადში წარმოიქმნება მნიშვნელოვანი წაგრძელებები, რის შედეგადაც სხივის დაჭიმვის ზონაში წარმოიქმნება ბზარები და ღუნა, რაც აზიანებს სხივის ტვირთამწეობას. ნახშირბადის მაღალი შემცველობის ფოლადებზე, გამაგრებულ ფოლადებზე და ზოგადად, ფერადი ლითონებზე, ზემოთ სურათზე ნაჩვენები დამახასიათებელი მოსავლიანობის წერტილი არ ჩანს; მუდმივი გახანგრძლივება ზოგადად იზრდება და არ არის მკაფიო მოსავლიანობის წერტილი. ასეთ შემთხვევებში, როგორც წესი, დაშვების ძალა მიჩნეულია იმ დატვირთვის ტოლი, რომლის დროსაც ხდება 0,2%.

მნიშვნელობები არ არის დიზაინის მონაცემები: ელასტიურობის მოდული, ელასტიურობის სიძლიერე, სიმტკიცე და დრეკადობა ტექსტში გადატანილია ისტორიული წყაროდან. გამოსათვლელად აღებულია ზუსტი თანამედროვე კლასის, სისქის და მიწოდების პირობების დამახასიათებელი და დიზაინის მნიშვნელობები, შესაბამისი ნაწილობრივი ფაქტორები, ტოლერანტობა და მოთხოვნები სიმტკიცეზე, შედუღებაზე და დაღლილობაზე.

2. ცივი გამოყვანილი ფოლადი

ყველა ფოლადის ღეროში, რომელიც გასწორებულია ან მოხრილია, ადგილობრივად ცივი გამოყვანილი ფოლადი ჩნდება. ამით, ფოლადი ადგილობრივად სტრესდება მოსავლიანობის წერტილის მიღმა; დახატულ ნაწილზე გაზრდილია ნახაზის ლიმიტი. თუ ჩვეულებრივი ფოლადის ღერო იტვირთება დაძაბულობაში მანამ, სანამ წევის სიმტკიცე არ გადააჭარბებს, გადატვირთვისას შეინიშნება, რომ წევის სიძლიერის მნიშვნელობა გაიზარდა. რაც უფრო გრძელია „პაუზის“ დროის ინტერვალი ორ დატვირთვას შორის, მით უფრო გაიზრდება წევის ძალა.

გარდა ამისა, რადგან ცივ გაჭიმვის დროს დიამეტრი ასევე მცირდება ზოლის დრეკადობის პროპორციულად, ამიტომ ფოლადი, რომელიც გამოცდამდე მნიშვნელოვანი გაჭიმვის ქვეშ იყო, აჩვენებს მნიშვნელოვნად უფრო მაღალ წევის სიმტკიცეს და დაჭიმვის სიმტკიცეს, ვიდრე ფოლადი, რომელიც არ იყო დაჭიმული; ამავდროულად, ის აჩვენებს ნაკლებ ზემოქმედების წინააღმდეგობას.

ცივი ნახაზი გამოიყენება ბეტონის ფოლადების IIb, IIIb და IVb წარმოებაში (ტორ-ფოლადი, ფოლადის კონსტრუქციული ბადე), ასევე წინასწარ დაძაბული გამაგრების მავთულის და დაკიდული ხიდების თოკების წარმოებაში.

ცივი სამუშაო და გამაგრება: ისტორიული ცივი შედგენილი კლასები და აღწერილობები არ მიუთითებს თანამედროვე პროდუქტზე. არმატურის მოხრა, გასწორება, ხელახლა დახრა, შედუღება ან გაცხელება შეიძლება შეცვალოს თვისებები და დასაშვებია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ეს ნებადართულია პროდუქტის დოკუმენტაციით, დიზაინით და მოქმედი სტანდარტით.

ფოლადის ქცევა წნევის ტესტირებისას

ის რაც ითქვა გამდნარი ფოლადის ელასტიურობაზე და დაჭიმვის ზღვარზე, შესაბამისი გაგებით ეხება წნევის დატვირთვას. შეკუმშვის ტესტისა და დაძაბულობის ტესტის დროს მიღებული კონსტრუქციული ფოლადის მოსავლიანობის სიძლიერის მნიშვნელობები (წნევის შემთხვევაში მას ეძახიან გამძლეობას). თუმცა, ზეწოლის ქვეშ, დატვირთვის გაზრდა გამანადგურებელი ლიმიტის მიღმა შესაძლებელია მხოლოდ ძალიან მოკლე ელემენტებით.

შემობრუნების კანონები ვრცელდება წვრილ ღეროებზე. ამავდროულად, პირველ რიგში, გასათვალისწინებელია შესაბამისი ვარაუდები, ეხება თუ არა ისინი ღეროს ბოლოების დამაგრებისა და დაჭერის ხერხს, თუ ღეროს ღერძის გადახრებს დადგენილი პოზიციიდან.

დაპრესილი ელემენტები: მხოლოდ მასალის სიმტკიცე არ განსაზღვრავს ღეროს ტარების სიმძლავრეს. სიფხიზლე, საწყისი გამრუდება, ნარჩენი ძაბვები, ლოკალური და გლობალური წევა, საყრდენები, სახსრები და ნაკლოვანებები უნდა იყოს შეტანილი ბეტონის ელემენტის გაანგარიშებაში.

ფოლადის ქცევა მოსახვევ ტესტში

დაშვების წერტილთან დაკავშირებით (დაკვირვებული გარედან საყრდენების დიდი გადახრით ან წევის ხაზებით), მნიშვნელოვანია, რომ ეს მოხდეს მოსახვევის ტესტის დროს ოდნავ უფრო დაბალი, მაგრამ უფრო მაღალი ძაბვის დროს, ვიდრე მიღებული საცდელი ღეროს დაჭიმვის სიძლიერის ტესტირებისას. საყრდენების დაჭიმვის ზონებში ფოლადის გამტარუნარიანობის გადაჭარბების შემდეგ, დატვირთვები შეიძლება გაიზარდოს, თუ საყრდენები საკმარისად არის დამაგრებული დაკეცვისა და გადახვევისგან.

მოხრის ტესტი: ფოტო გვიჩვენებს ლაბორატორიულ პროცედურას და არა პროდუქტის მიღების კრიტერიუმებს. ნიმუშის გეომეტრია, საყრდენები, სიჩქარე, ტემპერატურა, მოძრავი მიმართულება და შეფასების კრიტერიუმები უნდა შეესაბამებოდეს გამოყენებულ სტანდარტს და ფოლადის ზუსტ ტიპს.

ფოლადის დაღლილობის სიმტკიცე

ძაბვის თვისებები, რომლებიც განსაზღვრულია ჩვეულებრივი დაჭიმვის, შეკუმშვის ან მოღუნვის ტესტების დროს, იძლევა დეტალურ ინფორმაციას ფოლადის ქცევის შესახებ სტატიკური დატვირთვის დროს. ამავდროულად, გასათვალისწინებელია, რომ გამძლეობა ხანგრძლივი სტატიკური დატვირთვისას ოდნავ დაბალი იქნება ჩვეულებრივი ტესტირებით მიღებულ ზღვარზე მარცხამდე. თუ სტატიკურ დატვირთვას მოჰყვება ხშირი დატვირთვები (მაგ. ხიდები, ამწეების ბილიკები, მანქანები), ან თუ საერთოდ მოქმედებს მხოლოდ ხშირი დატვირთვები, მაშინ მასალის შესახებ მონაცემების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ მისი ქცევის საფუძველზე იმ პირობებში, რომლებიც ყველაზე მეტად ემთხვევა პრაქტიკულ პირობებს. ამიტომ, კონსტრუქციული ელემენტების ფოლადები, რომლებიც ძირითადად ექვემდებარება მოძრავ დატვირთვას, ტესტირება ხდება ხშირი დატვირთვით.

ყველაზე ხშირად, სტაციონარული და მოძრავი დატვირთვები ერთდროულად ხდება. შემდეგი მაგალითები ასახავს პრობლემის არსს. წნელები ნაჩვენებია სურათზე1ისინი მზადდება ერთი და იგივე მასალისგან და ჩამოსხმული ერთი და იგივე ღეროსგან. ქვედა ღერო თანდათანობით იტვირთება ნელა; ამიტომ, ის შეიძლება მოხრილი იყოს. ზედა ღერო არაერთხელ ექვემდებარება განმეორებით დატვირთვას, ძაბვები გაცილებით დაბალია ვიდრე პირველ ღეროზე გაბატონებული. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ზედა წნელი გატყდა მოტეხილობის ირგვლივ მუდმივი დეფორმაციის გარეშე. ამის მიხედვით, მასალის ქცევა მარცხის დროს მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული დატვირთვის გამოყენების გზაზე. ზემოაღნიშნული მაგალითი, რომელიც ეხება მოსახვევ დატვირთვას, ასევე დამახასიათებელია სხვა ტიპის დატვირთვებისთვის. სურათებში2და3ნაჩვენებია დაჭიმვის ტესტების მაგალითები; სურათი2ეხება ცრემლსადენი ტესტის მარტივ მაგალითს და ნახ3ცალმხრივი ცვლადი დაძაბულობის ტესტებამდე.

ამ ფაქტების გამოყენებასთან დაკავშირებით მნიშვნელოვანია, რომ - გარდა ჩვეულებრივი რღვევის ტესტის დროს გამოვლენილი ქცევისა, განსაკუთრებით უნდა შეფასდეს კონსტრუქციული ელემენტის ღირებულება, რომელიც გაბურღულია ან რომლის განივი კვეთა განიცადა სხვა ცვლილებები. გაბურღული ღეროს წინააღმდეგობა ხშირი დატვირთვების მიმართ გაცილებით დაბალია, ვიდრე გაბურღული ღეროს წინააღმდეგობა, ვინაიდან ძაბვის ზღურბლები ჩნდება ხვრელის კიდეებზე. ხვრელის კიდეზე დაძაბულობა, თუ გამოწვეულია ხშირი დატვირთვით, ყოველთვის იქნება მნიშვნელოვნად მაღალი ვიდრე საშუალო ძაბვა. შედეგი არის ის, რომ გაბურღული შენობის ელემენტები ხშირი დატვირთვის ქვეშ აჩვენებენ ბევრად ნაკლებ სიმტკიცეს, ვიდრე არაგაბურღული ელემენტები.

ბოლო შენიშვნა დაღლილობის შესახებ: დაღლილობის ბზარი შეიძლება მოხდეს იმ დაძაბულობის დროს, რომელიც იწვევს ხილულ პლასტმასის დეფორმაციას. ხვრელები, შედუღებული დეტალები, განყოფილების უეცარი ცვლილებები, კოროზია და დაზიანება ცვლის დეტალების კატეგორიას და სიცოცხლეს. განმეორებითი დატვირთვის ქვეშ მყოფი კონსტრუქციები მოითხოვს დაღლილობის სპეციალურ გაანგარიშებას, ინსპექტირების გეგმას და თითოეული აღმოჩენილი ბზარის ექსპერტიზის შეფასებას.