المتطلبات المادية للهياكل الفولاذية

ستخضع الهياكل الفولاذية لأشكال مختلفة من العمل (الحمل، والتسوية غير المتساوية للأساس، ودرجة الحرارة، وما إلى ذلك) أثناء الاستخدام، لذلك يجب أن يتمتع الفولاذ بخصائص ميكانيكية جيدة (القوة واللدونة والمتانة) وخصائص المعالجة (المعالجة الباردة والساخنة وأداء اللحام) لضمان سلامة وموثوقية الهيكل. هناك العديد من أنواع الفولاذ، والقليل منها فقط يفي بمتطلبات الهياكل الفولاذية، مثل Q235 في الفولاذ الكربوني، وl6Mn في الفولاذ منخفض السبائك، و20 فولاذ فاناديوم منغنيز (20MnV) للمسامير عالية القوة.
مؤشرات الأداء:
1. القوة
تتكون مؤشرات قوة الفولاذ من الحد المرن σe وحد الخضوع σy وحد الشد σu. يعتمد التصميم على قوة إنتاج الفولاذ. يمكن لقوة الإنتاج العالية أن تقلل من الوزن الساكن للهيكل، وتوفر الفولاذ، وتقلل من تكاليف البناء. قوة الشد σu هي أقصى ضغط يمكن أن يتحمله الفولاذ قبل أن يتلف. في هذا الوقت، يفقد الهيكل قابليته للاستخدام بسبب التشوه البلاستيكي الكبير، لكن الهيكل لا ينهار رغم التشوه الكبير، وهو ما يلبي متطلبات الهيكل لمقاومة الزلازل النادرة. يمكن اعتبار قيمة 'σu/σy كمعلمة لاحتياطي قوة الفولاذ.
2. اللدونة
تشير لدونة الفولاذ بشكل عام إلى خاصية وجود تشوه بلاستيكي كبير دون أن ينكسر بعد أن يتجاوز الضغط نقطة الخضوع. المؤشرات الرئيسية لقياس قدرة التشوه البلاستيكي للصلب هي الاستطالة δ والانكماش العرضي ψ.
3. أداء الانحناء البارد
أداء الانحناء البارد للفولاذ هو مقياس لمقاومة الفولاذ للتشققات عند ثنيه في درجة حرارة الغرفة لإنتاج تشوه بلاستيكي. أداء الانحناء البارد للصلب هو استخدام اختبارات الانحناء البارد لاختبار أداء تشوه الانحناء للصلب تحت درجة انحناء محددة.
4. صلابة التأثير
تشير صلابة تأثير الفولاذ إلى قدرة الفولاذ على امتصاص الطاقة الحركية الميكانيكية أثناء عملية الكسر تحت حمل الصدمات. إنها خاصية ميكانيكية تقيس مقاومة الفولاذ لأحمال الصدمات، والتي قد تسبب كسرًا هشًا بسبب انخفاض درجة الحرارة وتركيز الإجهاد. بشكل عام، يتم الحصول على مؤشر صلابة الفولاذ من خلال اختبارات تأثير العينات القياسية.
5. أداء اللحام
يشير أداء اللحام للصلب إلى القدرة على الحصول على وصلة ملحومة ذات أداء جيد في ظل ظروف معينة لعملية اللحام. يمكن تقسيم أداء اللحام إلى أداء اللحام أثناء اللحام وأداء اللحام من حيث الأداء. يشير أداء اللحام أثناء اللحام إلى حساسية اللحام والمعدن القريب من اللحام لعدم حدوث شقوق حرارية أو شقوق انكماش تبريد أثناء اللحام. أداء اللحام الجيد يعني أنه في ظل ظروف معينة لعملية اللحام، لا يتم إنشاء أي شقوق في معدن اللحام والمادة الأم القريبة. يشير أداء اللحام من حيث أداء الخدمة إلى صلابة التأثير عند اللحام والليونة في المنطقة المتأثرة بالحرارة، مما يتطلب ألا تكون الخواص الميكانيكية للصلب في اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة أقل من تلك الخاصة المادة الأم. تعتمد بلدي طريقة اختبار أداء اللحام لعملية اللحام وتعتمد أيضًا طريقة اختبار أداء اللحام من حيث سهولة الاستخدام وخصائص الاستخدام.
6. المتانة
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على متانة الفولاذ. بادئ ذي بدء، مقاومة الفولاذ للتآكل ضعيفة، ويجب اتخاذ تدابير وقائية لمنع الفولاذ من التآكل والصدأ. تشمل إجراءات الحماية: الصيانة الدورية لطلاء الفولاذ، واستخدام الفولاذ المجلفن، وإجراءات الحماية الخاصة في ظل ظروف الوسائط القوية المسببة للتآكل مثل الأحماض والقلويات والملح. على سبيل المثال، يعتمد هيكل المنصة البحرية تدابير "الحماية الأنودية" لمنع تآكل الغلاف. يتم تثبيت سبائك الزنك على الغلاف، وسوف يؤدي إلكتروليت مياه البحر إلى تآكل سبائك الزنك تلقائيًا أولاً، وبالتالي تحقيق وظيفة حماية الغلاف الفولاذي. ثانيا، نظرا لأن القوة التدميرية للصلب تحت درجة حرارة عالية وحمل طويل الأجل أقل بكثير من القوة على المدى القصير، فيجب قياس قوة التحمل للصلب تحت درجة حرارة عالية على المدى الطويل. سوف يصبح الفولاذ صلبًا وهشًا تلقائيًا بمرور الوقت، وهي ظاهرة "الشيخوخة". يجب اختبار صلابة تأثير الفولاذ تحت حمل درجة حرارة منخفضة.