Teraskonstruktsioonide materjalinõuded

Teraskonstruktsioonidele mõjuvad kasutamisel erinevad jõud (koormused, vundamendi ebaühtlane vajumine, temperatuurimuutused jne). Seetõttu peavad kasutataval terasel olema suurepärased mehaanilised omadused (tugevus, plastilisus ja sitkus) ning töötlemisomadused (külm- ja kuumtöötlemis- ning keevitusomadused), et tagada konstruktsiooni ohutus ja töökindlus. On olemas mitut tüüpi terast, kuid ainult vähesed vastavad teraskonstruktsioonide nõuetele, nagu süsinikterasest Q235, madala{5}}legeerterasest 16 Mn ja ülitugevate poltide jaoks kasutatav 20 MnV (20 mangaan-vanaadiumiteras).

 

Toimivusnäitajad
1. Tugevus
Terase tugevusnäitajate hulka kuuluvad elastsuse piir σe, voolavuspiir σy ja tõmbepiir σu. Disain põhineb terase voolavuspiiril. Kõrge voolavuspiir võib vähendada konstruktsiooni-omakaalu, säästa terast ja vähendada kulusid. Tõmbetugevus σu on maksimaalne pinge, mida teras suudab enne purunemist taluda. Siinkohal kaotab konstruktsioon olulise plastilise deformatsiooni tõttu kasutuskõlblikkuse, kuid konstruktsioon deformeerub oluliselt ilma kokku varisemata, vastates haruldastele maavärinatele vastupanu nõuetele. σu/σy väärtust võib pidada terase tugevusreservi parameetriks.

 

2. Plastilisus
Terase plastilisus viitab üldiselt selle võimele läbida märkimisväärset plastilist deformatsiooni ilma murdumiseta pärast seda, kui pinge ületab voolavuspiiri. Terase plastilise deformatsioonivõime mõõtmise peamised näitajad on pikenemine δ ja pindala ψ vähenemine.

 

3. Külmpainutamise jõudlus
Terase külmpainutusvõime mõõdab selle vastupidavust pragunemisele toatemperatuuril painutamisest põhjustatud plastilise deformatsiooni ajal. Terase külmpainutusvõimet testitakse külmpainutuskatsega, et määrata kindlaks selle paindedeformatsiooni jõudlus kindlaksmääratud paindeastmel.

 

4. Löögitugevus
Terase löögitugevus viitab selle võimele neelata mehaanilist kineetilist energiat löögikoormuse all purunemisel. See on mehaaniline omadus, mis mõõdab terase vastupidavust löögikoormustele ja madalast temperatuurist ja pingekontsentratsioonist tingitud võimalikule haprale purunemisele. Terase löögitugevuse indeks saadakse tavaliselt standardkatsekehade löögikatsete abil.

 

5. Keevitatavus
Terase keevitatavus viitab selle võimele toota kvaliteetseid{0}}keevisliiteid teatud keevitusprotsessi tingimustes. Keevitatavuse võib jagada kahte tüüpi: keevitatavus keevitusprotsessi ajal ja keevitatavus teenindusomaduste järgi. Keevitatavus keevitusprotsessi ajal viitab keevisõmbluse ja keevisõmbluse lähedal oleva metalli tundlikkusele, et keevitamise ajal ei tekiks kuumi pragusid ega jahutamisel jahtumisel kokkutõmbumispragusid. Hea keevitatavus tähendab, et teatud keevitusprotsessi tingimustes ei tekita ei keevismetall ega külgnev mitteväärismetall pragusid. Toimivuse seisukohalt viitab keevitatavus löögitugevusele keevisõmbluses ja elastsusele kuumus{5}}mõjutatud tsoonis, mis eeldab, et terase mehaanilised omadused keevisõmbluses ja kuumusega{6}}mõjutatud tsoonis ei oleks madalamad kui mitteväärismetallil. minu riigis kasutatakse nii keevitusprotsesside keevitatavuse testimise meetodeid kui ka jõudlus{8}}põhinevaid keevitatavuse testimise meetodeid.

 

6. Vastupidavus
Terase vastupidavust mõjutavad paljud tegurid. Esiteks on terasel halb korrosioonikindlus, mistõttu tuleb korrosiooni ja roostetamise vältimiseks võtta kaitsemeetmeid. Kaitsemeetmed hõlmavad järgmist: terase regulaarne värvimine ja hooldus, galvaniseeritud terase kasutamine ja spetsiaalsete kaitsemeetmete rakendamine tugevate söövitavate ainete, nagu happed, leelised ja soolad, juuresolekul. Näiteks avamereplatvormi konstruktsioonid kasutavad mantelstruktuuri korrosiooni vältimiseks "anoodkaitse" meetmeid, kinnitades mantel tsingi valuplokid. Merevee elektrolüüt korrodeerib automaatselt kõigepealt tsingi valuplokid, kaitstes nii terassärgi konstruktsiooni. Teiseks, kuna terase murdumistugevus kõrgel temperatuuril ja pikaajalisel koormusel on oluliselt madalam kui selle lühiajaline tugevus, tuleb määrata terase pikaajaline tugevus kõrgel temperatuuril{8}. Teras kõvastub automaatselt ja muutub aja jooksul rabedaks, seda nähtust nimetatakse "vananemiseks". Katsetada tuleb ka terase löögikindlust madalal temperatuuril{11}}.