Меню

Требования по ударной вязкости для сталей

Ударная вязкость

Как видно из изложенного, в некоторых случаях работы металлических конструкций не исключается возможность хрупкого разрушения; ввиду важности этого вопроса крайне существенно уметь измерять склонность материала к переходу в хрупкое состояние. Эта склонность устанавливается испытанием на ударную вязкость путем определения величины работы, необходимой для разрушения надрезанного образца ударом на копре. В надрезанном образце имеет место неравномерное распределение напряжений с пиковым напряжением у корня надреза (рис. 13); удар еще более увеличивает возможность перехода в хрупкое состояние, и поэтому проба эта является весьма эффективной. Значения ударной вязкости получаются достаточно разнообразными, и потому для получения сравнимых результатов испытания должны про­изводиться на стандартных образцах с четко установленными формой сечения (квадратное сечение с площадью 1 см2) и формой надреза (рис.14).

Ударная вязкость представляет собой удельную работу и имеет размерность кгм/см2. Ударная вязкость зависит от структурного состояния стали (например, от величины зерна) и является очень хорошим показателем качества материала. Поэтому это испытание заслуживает самого широкого распространения.

Рис 13. Распределение напряжений при изгибе бруска с надрезом

Рис.14. Образец для испытания на ударную вязкость

Ударная вязкость в большой степени зависит от температуры. Имеется интервал температур, в котором ударная вязкость резко падает и не имеет устойчивых значений. За этим интервалом величина ударной вязкости сильно понижается. Эта область называется областью температурной хрупкости (рис. 15). Таким образом, кривая зависимости ударной вязкости от температуры имеет S-образное очертание.

Необходимо, чтобы область температурной хрупкости, а по возможности и интервал падения ударной вязкости, не совпадали с температурами обычной работы стали. Этому требованию отвечают легированные стали, у которых область температурной хрупкости начинается с темпера­туры — 60 — 50°.

Рис.15. Зависимость ударной вязкости от температуры

1 — сталь марки Ст. 3; 2 — сталь марки 15ХСНД: 3 — сталь марки Ст. 3 кп; 4 — сталь MnCu: 5—сталь марки Ст. 3 томасовская; 6 — сталь марки 14Г2: 7 — сталь чарки 15ХГС

У стали 3 мартеновской кипящей область температурной хрупкости достигает —30°, что, вообще говоря, недостаточно благоприятно. Спокойная мартеновская сталь дает очень хорошие результаты. Вполне благоприятна ударная вязкость термически обработанной стали. У томасовской стали область температурной хрупкости иногда достигает 15°; в этом состоит один из основных недостатков этой стали, часто приводящий к ее трещиноватости.

Согласно ГОСТ, ударная вязкость для стали 3 группы А определяется (по требованию заказчика) только при нормальной температуре (20°) в следующих размерах: для листов (поперек прокатки) 7 кгм/см2, для широкополосной стали (вдоль прокатки) 8 кгм/см2, для фасонного проката (вдоль прокатки) 10 кгм/см2. Для стали 3 подгруппы В, кроме того, может быть произведено определение ударной вязкости после искусственного старения и при температуре —20°, причем ударная вязкость должна быть не менее 3 кгм/см2.

Согласно ГОСТ, ударная вязкость для низколегированных сталей определяется (по требованию заказчика) при температуре —40°; при толщине проката до 20 мм она должна быть не менее 3 кгм/см2, а для стали 10ХСНД — 4 кгм/см2. При больших толщинах значения ударной вязкости устанавливаютсяпо соглашению сторон.

Читайте также:  Gd46k39 что это за сталь

Источник

6.2 Требования к выбору стали

6.2.1 Общие требования

6.2.1.1 Стали, используемые для изготовления конструкций резервуаров, должны соответствовать требованиям действующих стандартов и ТУ, дополнительным требованиям настоящего стандарта, а также требованиям проектной документации.

6.2.1.2 Элементы конструкций по требованиям к материалам подразделяют на следующие группы:

А и Б — основные конструкции:

А — стенка, привариваемые к стенке листы днища или окрайки днища, обечайки люков и патрубков в стенке и фланцы к ним. усиливающие накладки, опорные кольца стационарных крыш, кольца жесткости, подкладные пластины на стенке для крепления конструктивных элементов;

Б1 — каркас крыш, бескаркасные крыши;

Б2 — центральная часть днища, плавающие крыши и понтоны, анкерные крепления, настил каркасных крыш, обечайки патрубков и люков на крыше, крышки люков;

В — вспомогательные конструкции: лестницы, площадки, переходы, ограждения.

6.2.1.3 Для основных конструкций группы А следует применять только спокойную (полностью раскисленную) сталь.

Для основных конструкций группы Б следует применять спокойную или полуспокойную сталь.

Для вспомогательных конструкций группы В наряду с вышеперечисленными сталями с учетом температурных условий эксплуатации допускается применение кипящей стали.

6.2.1.4 Выбор марок стали для основных элементов конструкций следует проводить с учетом гарантированного минимального предела текучести, толщины проката и хладостойкости (ударной вязкости). Толщина листового проката не должна превышать 40 мм. Рекомендуемые марки стали приведены в приложении А.

6.2.1.5 Углеродный эквивалент стали с пределом текучести σт, 440 МПа):

0,9 — для стали контролируемой прокатки (σт > 440 МПа).

6.2.1.7 Требования к стали для вспомогательных конструкций должны соответствовать строительным нормам и правилам для строительных стальных конструкций с учетом условий эксплуатации, действующих нагрузок и климатических воздействий.

6.2.1.8 Материалы для сварки (электроды, сварочная проволока, флюсы, защитные газы) следует выбирать в соответствии с требованиями технологического процесса изготовления и монтажа конструкций и выбранных марок стали. При этом применяемые сварочные материалы и технология сварки должны обеспечивать механические свойства металла сварных соединений не ниже свойств, установленных требованиями для выбранных марок стали.

Для сварных соединений из стали с гарантированным минимальным пределом текучести 305-440 МПа твердость HV металла шва и околошовной зоны не должна превышать 280 ед.

6.2.2 Расчетная температура металла

6.2.2.1 За расчетную температуру металла необходимо принимать наиболее низкое из двух следующих значений:

— минимальная температура хранимого продукта;

— температура наиболее холодных суток для данной местности (минимальная среднесуточная температура), повышенная на 5°C.

Примечание — При определении расчетной температуры металла не принимают во внимание температурные эффекты специального обогрева и теплоизолирования резервуара.

6.2.2.2 Температуру наиболее холодных суток для данной местности определяют с обеспеченностью 0,96 для температур наружного воздуха по действующим нормативным документам*.

6.2.2.3 Для резервуаров рулонной сборки расчетную температуру металла следует принимать по 6.2.2.1. снижая ее на 5 ®С при толщинах листов стенки от 10 до 14 мм включительно, а при толщинах свыше 14 мм — на 10°C.

Читайте также:  Сталь 40х покрытие цинком

6.2.3 Требования к ударной вязкости

6.2.3.1 Требования к ударной вязкости стали для элементов основных конструкций групп А и Б назначают в зависимости от группы конструкций, расчетной температуры металла, механических свойств стали и толщины проката.

6.2.3.2 Для элементов конструкций группы А из стали с гарантированным минимальным пределом текучести 390 МПа и менее температуру испытаний необходимо определять по номограмме (см. рисунок 23) с учетом предела текучести стали, толщины металлопроката и расчетной температуры металла. При использовании стали с пределом текучести более 390 МПа температуру испытаний следует принимать равной расчетной температуре металла.

Для элементов конструкций групп Б1 и Б2 температура испытаний определяют по номограмме (см. рисунок 23) с повышением данной температуры на 10°С.

Рисунок 23 — График определения температуры испытания с учетом предела текучести, расчетной температуры металла и толщины листов (пунктирной линией показан порядок действий).

6.2.3.3 Для элементов конструкций групп А и Б1, обязательным является определение значения ударной вязкости KCV, а для элементов группы Б2 — KCU при заданной температуре испытаний (см. 6.2.3.2).

Нормируемые значения ударной вязкости KCV и KCU листового проката на поперечных образцах зависят от гарантированного минимального предела текучести стали. Для стали с пределом текучести 360 МПа и менее ударная вязкость должна быть не менее 35 Дж/см 2 ; для стали с более высоким пределом текучести — не менее 50 Дж/см 2 .

6.2.3.4 Нормируемое значение ударной вязкости фасонного проката на продольных образцах назначают в зависимости от класса прочности стали не менее значений, представленных в 6.2.3.3, плюс 20 Дж/см 2 .

6.2.3.5 Дополнительные требования по углеродному эквиваленту (см. 6.2.1.5), механическим свойствам (см. 6.2.1.6), твердости металла сварного соединения (см. 6.2.1.8) и ударной вязкости (см. 6.2.3.3) должны быть указаны в проектной документации (спецификации на металлопрокат).

1.1.3.6 Температура испытаний по графику на рисунке 23 может быть заменена аппроксимирующей формулой 19:

где TV — температура испытания по KCV, °C;

T — расчетная температура металла, °C (-65° ≤ T ≤ -10°);

t — толщина проката, мм (5 мм ≤ t ≤ 40 мм);

Ryn — нормативный предел текучести, МПа (Ryn ≤ 375 МПа).

* На территории Российской Федерации действует СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология», таблица 3.1.

Источник

Как подобрать марку стали по СП 16.13330.2017 ?

Суть проблемы: Решил выполнить курсовой проект, основываясь на новом СП 2017, в п. 5.2 узнал необходимые характеристики для подбора материала для конструкций, но столкнулся с изменениями в сравнении с СП 2011 — убрали т. В1 и В2. Теперь, как я понимаю все сводиться к характеристике по ударной вязкости, которая по KCV должна быть не менее 34 Дж/см2.
Следуя п. 5.2 для определения материала нам необходимо знать:

  1. группу конструкций
  2. расчетную температура
  3. ударную вязкость
  4. химический состав

Ранее в СП 2011, в В1 и В2, было сопоставление марки стали с группой конструкций и расчетной температурой, но понятно, что это лишь для упрощения подбора, а не постулат. Помогите разобраться, как осуществляется подбор марки стали по критерию ударной вязкости и химическому составу, а также что делать с фактически упразднением принадлежности марки к группе конструкций.

Читайте также:  Нержавеющая сталь дает искру или нет

Мои предположения:
Из переписки с одногруппником:«В ГОСТ 27772-2015 есть таблица 3 (но, в СП 16.13330.2017 про нее ни одного упоминания нет, только в ответе из ЦНИИСК есть зацепка https://pp.userapi.com/c639425/v6394. M4BVlKXM3o.jpg, что из нее идёт определение дополнительных характеристик материала стали), в ней 7 категорий, но нам необходимо обеспеченность более 34 по КCV, как гласит норматив, и в ГОСТ 2015 идёт классификация с 4 по 7 для этого критерия. Так вот, есть предположение, что поскольку в СП 2017 в т.В1 нормируется только соответствие определенных температур испытаний (в моем понимании температура испытаний должна соответствовать расчетной температуре) для заданного промежутка нормативного сопротивления, и для него есть обеспечение в 34 по KCV, то это будет соответствовать стали без категории, но если нам нужно задаться определенным диапазоном нормативного сопротивления, а для него не нормируется соответствие (стоит «-«), соответственно необходимо вводить категорию стали с 4 по 7.

Например: сталь С390 при расчетной температуре в -41 имеет обеспечение 34 (при -40, но допускаем близость значения) по параметру KCV, назначаем — С390 без категории, ибо эта сталь испытана до -40, и уже имеет категорию 6 по т.3 ГОСТ 2015.Но в случае, если нам не нужно такое высокое нормативное сопротивление: задаёмся диапазоном до 290, видим из т.В1 СП 2017, что сталь с таким сопротивлением испытана на +20, а нам необходимо уверенность работы при -40, то обращаемся к т.3 ГОСТ 2015, и вводим категорию 6, тем самым получаем к примеру сталь С255 кат.6
Не уверен, насчет момента с С390 без категории, может быть , нужно все равно прописывать категорию (С390 кат. 6). Если честно в голове ветер, я не знаю..»

Помогите понять все суть выбора, допустим на примере основных элементов (ферма, фасонки, колонна, связи, подкрановая балка) промышленного здания в г.Екатеринбург.
Буду признателен за развернутые ответы, все мы когда-то учились.

Тогда такой вопрос к разобравшимся
г. Казань. Расчетная температура (температура наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98) минус 41°С. Группа конструкций 1.
Ранее там применялась сталь С255.
Сейчас по таблице В.1 16.13330.2016 t>=-45 C, группа конструкций 1, Ryn=255 МПа => необходимая ударная вязкость KCV=34 Дж/см2 при +20°С, остальные ячейки не нормируются.
Таблица 5 ГОСТ 27772-2015 ударную вязкость при +20 вообще не имеет.

Вот мучает вопрос, раз нет данных показателей то могу применять, а соответственно могу и понизить до С245 или С235 (не запрещено). Хотя в СП 16.13330.2011 эти стали были разнесены по разным группам.

Я понимаю, что СП 16.13330.2011 в части приложения В, согласно постановления 1521 пока действует, но живём в России, и новые министры борясь с пережитками, могут отменить прошлое постановление.

Источник

Adblock
detector