При отрицательных температурах прочность стали возрастает, временное сопротивление и предел текучести сближаются, ударная вязкость падает и сталь становится хрупкой.
Зависимость ударной вязкости от температуры (рис. 1) характерна тем, что переход от вязкого разрушения к хрупкому происходит, как правило, скачкообразно, в узком температурном диапазоне, называемом порогом хладноломкости. Обычно в качестве порога хладноломкости принимают температуру, при которой ударная вязкость становится меньше определенной величины (30-40 Дж/см2).
Склонность стали к хрупкому разрушению при низких температурах зависит от величины зерна (мелкозернистые стали лучше сопротивляются хрупкому разрушению и имеют более низкий порог хладноломкости), наличия вредных примесей (фосфор, сера, азот, водород), толщины проката (масштабный фактор).
Наиболее склонны к хрупкому разрушению кипящие стали. Порог хладноломкости стали С235 (СтЗкп) лежит в интервале от 0 до - 10 °С; для спокойной стали С255 (СтЗсп) переход в хрупкое состояние происходит при t= -20…-30°С. Низколегированные стали имеют порог хладноломкости -40°С и ниже. При увеличении толщины проката порог хладноломкости смещается в область более высоких температур.
С изменением температуры меняется также вид поверхности излома. Бархатистая (волокнистая) часть излома свидетельствует о вязком разрушении, фасеточная часть - о хрупком. Чем больше бархатистая часть в изломе, тем лучше сталь сопротивляется хрупкому разрушению.
В отдельных элементах, особенно при наличии острых концентраторов напряжений, отрицательные температуры приводят к появлению хрупких трещин; при этом трещины могут появиться при незначительном уровне рабочих напряжений.
Существенным в возникновении хрупких трещин является характер нагрузки. При ударных, циклических и переменных нагрузках напряжения возрастают от нуля до максимума в короткое время или мгновенно, в период, недостаточный для пластической релаксации напряжений. Вместе с тем создаются условия постепенного и скрытого накопления повреждений - зародышей хрупких разрушений.
Хрупкие разрушения чаще всего происходят при одновременном сочетании:
- резких концентраторов напряжений;
- высоких местных напряжений (остаточных или действующих нагрузок на сооружение);
- отрицательной температуры, при которой данная марка стали, переходит в хрупкое состояние.
В результате воздействия температуры на конструкцию, представляющую собой статически неопределимую систему, в ней возникают дополнительные усилия от изменения температуры, которые в некоторых случаях могут способствовать разрушению конструкций. Например, обрушение продольных ферм пролетом 24 м наклонной транспортерной эстакады произошло зимой при температуре ниже - 30 °С. Одной из причин аварии явилась приварка опорных частей ферм к опорам (что не было предусмотрено проектом) и появление в результате этого в нижних поясах ферм дополнительно значительных растягивающих напряжений.
Вывод: не отклоняйтесь от проекта и да прибудет с вами сила!
#пто #дубенкин #проект #проектировщик #сталь #документация #стройка #норматив #инженер