鋼結(jié)構(gòu)用材料的檢測
更新時間:2021-04-10 17:51
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鋼結(jié)構(gòu)用材料檢測的內(nèi)容主要包括:材料力學(xué)性能檢驗(yàn)、材料成分化學(xué)檢驗(yàn)、材料金相檢驗(yàn)、材料缺陷、損傷及表面質(zhì)量檢測。
一、鋼結(jié)構(gòu)材料檢測的基本規(guī)定
既有鋼結(jié)構(gòu)材料性能抽樣檢測時的抽樣批,應(yīng)按照制作安裝批次、結(jié)構(gòu)構(gòu)件種類、板件和零部件規(guī)格以及結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀情況進(jìn)行組批,以保證所取樣本具有良好的代表性。其中的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀是指有明顯變形、損傷或銹蝕等現(xiàn)象,具有這類現(xiàn)象的構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)應(yīng)單獨(dú)組批。如果由于時間久遠(yuǎn)已無法了解或確定制作安裝批次時,可不考慮這一因素。
對于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,如果外防護(hù)措施得當(dāng)、維護(hù)制度合理且實(shí)施正常,通常鋼材材料性能不會因使用時間長久而發(fā)生影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能甚至承載能力的顯著變化。如果有變化,多數(shù)情況下時材料時效效應(yīng),這類效應(yīng)變化也會在較短的時間內(nèi)完成。因此,在鋼結(jié)構(gòu)材料性能檢測時,若經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查證明原材料質(zhì)量記錄資料可靠,就可按原記錄資料確定材料的性能指標(biāo);或者若能夠找到被鑒定結(jié)構(gòu)施工時原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的余料,就可將該余料加工成試樣進(jìn)行檢驗(yàn),確定材料的性能指標(biāo);或者經(jīng)調(diào)查確認(rèn)被鑒定結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的材料與其次要構(gòu)件的材料為同一批次材料,就可在其次要構(gòu)件上取樣檢驗(yàn)確定材料的性能指標(biāo)。
二、鋼結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能檢測
1、構(gòu)件鋼材(母材)的力學(xué)性能指標(biāo)
材料強(qiáng)度:屈服強(qiáng)度σs、抗拉強(qiáng)度σb、屈強(qiáng)比(σs/σb)
材料塑性:伸長率δ、斷面收縮率ψ
沖擊韌性:Ak
冷彎性能:a、a/d
抗層狀撕裂性能:Z
2、焊接材料力學(xué)性能指標(biāo)
材料強(qiáng)度:規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度σs、抗拉強(qiáng)度σb
材料塑性:斷后伸長率δ
沖擊韌性:Ak
3、高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副
扭矩系數(shù):螺栓楔負(fù)載強(qiáng)度;螺母保證荷載;螺母和墊圈硬度。
4、扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副。
緊固軸力;螺栓楔負(fù)載強(qiáng)度;螺母保證荷載;螺母和墊圈硬度。
5、普通螺栓
螺栓最小拉力。
6、鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)用高強(qiáng)度螺栓
拉力;硬度。
現(xiàn)場檢測的取樣位置、取樣數(shù)量及取樣方法,對于既有鋼結(jié)構(gòu)除參照現(xiàn)行規(guī)范和規(guī)程外,尚應(yīng)考慮現(xiàn)場實(shí)際情況,應(yīng)由檢測工程師協(xié)商確定。力學(xué)性能的評定標(biāo)準(zhǔn)按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)確定。
既有鋼結(jié)構(gòu)檢測中,對于檢測前不能確定牌號的鋼材,應(yīng)根據(jù)取樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定鋼材牌號。若取樣試驗(yàn)后無法根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定鋼材牌號,則該鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按屈服強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果最低值的0.85倍確定。
另外,當(dāng)不能確定被檢鋼結(jié)構(gòu)材料是否按照國家現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)時,檢測結(jié)果除提供鋼材力學(xué)性能指標(biāo)外,還應(yīng)補(bǔ)充提供拉伸曲線。
三、鋼結(jié)構(gòu)材料化學(xué)成分檢驗(yàn)分析
除鐵(Fe)元素外,鋼結(jié)構(gòu)材料中的其他主要化學(xué)成分包括:碳(C)、硫(S)、磷P)、硅(Si)、錳(Mn)。目前,鋼結(jié)構(gòu)檢測中鋼材常規(guī)化學(xué)成分檢測的內(nèi)容為上述五類元素。
鋼結(jié)構(gòu)材料化學(xué)成分檢測取樣,可直接利用力學(xué)性能檢驗(yàn)的樣品制作試樣,取樣數(shù)量、實(shí)驗(yàn)方法和評定標(biāo)準(zhǔn)按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)確定。
四、鋼結(jié)構(gòu)材料缺陷和損傷的無損檢測
鋼結(jié)構(gòu)材料中,缺陷和損傷的類別和形式很多,當(dāng)缺陷和損傷的尺寸達(dá)到一定的數(shù)值時,會影響構(gòu)件或零件的受力性能或安全性,有時甚至危及結(jié)構(gòu)的安全使用。另外,有些缺陷或損傷如裂紋即使尺度很小,也會嚴(yán)重影響構(gòu)件的受力性能或安全性,因此,對鋼構(gòu)件材料進(jìn)行探傷檢測非常必要。
1、鋼結(jié)構(gòu)材料缺陷和損傷的檢測方法
鋼構(gòu)件表面缺陷和損傷檢測,常采用裸眼或輔以低倍放大鏡觀察、或磁粉探傷、或滲透探傷的方法。鋼構(gòu)件內(nèi)部缺陷和損傷檢測,常采用超聲波或X射線無損探傷的方法
2、檢測抽樣比例
既有鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測,主要承重構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)的抽樣數(shù)量為100%,其余一般構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)不少于20%;連接接頭中的高強(qiáng)度螺栓,不少于八個每批;螺栓球節(jié)點(diǎn),每種規(guī)格5%,且不應(yīng)少于五個;焊接球節(jié)點(diǎn),每種規(guī)格5%,且不應(yīng)少于三個;索節(jié)點(diǎn)每種規(guī)格5%,且不應(yīng)少于三個。
在檢測過程中,若發(fā)現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)承載能力的嚴(yán)重缺陷時,對有缺陷的構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)應(yīng)全數(shù)檢測。另外,對于事故或?yàn)?zāi)害后的鋼結(jié)構(gòu),主要承重構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)的受損部位也應(yīng)全數(shù)檢測。
鋼結(jié)構(gòu)材料缺陷和損傷的評定標(biāo)準(zhǔn)按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)確定。
本節(jié)提到的主要構(gòu)件和主要節(jié)點(diǎn),是指鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中處于主要傳力路線上的構(gòu)件和節(jié)點(diǎn),這類構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)一旦發(fā)生破壞,將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生整體失穩(wěn)或倒塌破壞。承重鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中主要構(gòu)件和主要節(jié)點(diǎn)的確定原則如下:
a:位于結(jié)構(gòu)體系中主要傳力路徑上的構(gòu)件和節(jié)點(diǎn),均為主要構(gòu)件和主要節(jié)點(diǎn)。
b:連接于主要傳力支座和柱腳的受力構(gòu)件均為主要構(gòu)件。
c:主要傳力支座和柱腳均為主要節(jié)點(diǎn)
五、鋼結(jié)構(gòu)材料金相檢測
鋼結(jié)構(gòu)在長期使用過程中,如果防護(hù)不好或遭受災(zāi)害災(zāi)害影響,材料性能會逐漸劣化,材料的顯微組織可能發(fā)生不同程度的變化,例如經(jīng)過高溫后,金相組織會出現(xiàn)魏氏形貌,顯微組織不均勻分布,這些變化將導(dǎo)致材料塑性降低,材料屈服點(diǎn)不明顯等,都將影響鋼結(jié)構(gòu)的使用性能,因此,必要時,應(yīng)進(jìn)行鋼材顯微金相檢測。
通過金相檢測(一般需要配合其他檢測手段),可以找出鋼結(jié)構(gòu)材料失效的原因和影響因素,為結(jié)構(gòu)修復(fù)或加固提出改進(jìn)措施,以防止同類失效現(xiàn)象的重復(fù)出現(xiàn)。
1、鋼結(jié)構(gòu)材料金相檢測的取樣
鋼材金相檢測的取樣部位,主要為開裂、應(yīng)力集中、過熱、變形或其它懷疑有材料組織變化的部位。
2、鋼結(jié)構(gòu)材料金相檢測的檢測方法
鋼結(jié)構(gòu)材料金相檢測方法可采用現(xiàn)場復(fù)膜金相檢驗(yàn)法、或使用便攜式顯微鏡現(xiàn)場檢測法、或現(xiàn)場取樣在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行宏觀、微觀、斷口等金相檢驗(yàn)。
鋼結(jié)構(gòu)材料金相檢測的評定標(biāo)準(zhǔn)按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)確定。
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