Ⅰ抗拉强度。钢材的抗拉强度是衡量钢材抵抗拉断的性能 指标,它不仅是一般强度的指标,而且直接反映钢材内部组织的优 劣,并与疲劳强度有着比较密切的关系。 2伸长率。钢材的伸长率是衡量钢材塑性性能的指标。钢 材的塑性是在外力作用下产生永久变形时抵抗断裂的能力。因 此,承重结构用的钢材,不论在静力荷载或动力荷载作用下,以及 在加工制作过程中,除了应具有较高的强度外,尚应要求具有足够 的伸长率。 3屈服强度(或屈服点)。钢材的屈服强度(或屈服点)是衡 量结构的承载能力和确定强度设计值的重要指标。碳素结构钢和 低合金结构钢在受力到达屈服强度(或屈服点)以后,应变急剧增 长,从而使结构的变形迅速增加以致不能继续使用。所以钢结构 的强度设计值一般都是以钢材屈服强度(或屈服点)为依据而确定 的。对于一般非承重或由构造决定的构件,只要保证钢材的抗拉 强度和伸长率即能满足要求;对于承重的结构则必须具有钢材的 抗拉强度、伸长率、屈服强度(或屈服点)三项合格的保证 冷弯试验。钢材的冷弯试验是塑性指标之一,同时也是 衡量钢材质量的一个综合性指标。通过冷弯试验,可以检验钢 材颗粒组织、结晶情况和非金属夹杂物分布等缺陷,在一定程度 上也是鉴定焊接性能的一个指标。结构在制作、安装过程中要 进行冷加工,尤其是焊接结构焊后变形的调直等工序,都需要钢 材有较好的冷弯性能。而非焊接的重要结构(如吊车梁、吊车桁 架、有振动设备或有大吨位吊车厂房的屋架、托架,大跨度重型 桁架等)以及需要弯曲成型的构件等,亦都要求具有冷弯试验合 苔邓OuOOHNNO0 格的保证 5硫、磷含量。硫、磷都是建筑钢材中的主要杂质,对钢材的 力学性能和焊接接头的裂纹敏感性都有较大影响。硫能生成易于 熔化的硫化铁,当热加工或焊接的温度达到800~1200℃时,可能 出现裂纹,称为热脆;硫化铁又能形成夹杂物,不仅促使钢材起层, 第16页
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还会引起应力集中,降低钢材的塑性和冲击韧性。硫又是钢中偏 析最严重的杂质之一,偏析程度越大越不利。磷是以固溶体的形 式溶解于铁素体中,这种固溶体很脆,加以磷的偏析比硫更严重, 形成的富磷区促使钢变脆(冷脆)降低钢的塑性、韧性及可焊性。 因此,所有承重结构对硫、磷的含量均应有合格保证。 6碳含量。在焊接结构中,建筑钢的焊接性能主要取决于碳 含量,碳的合适含量宜控制在0.12%~0.2%之间,超出该范围的 幅度愈多,焊接性能变差的程度愈大。因此,对焊接承重结构尚应 具有碳含量的合格保证 近来,灬些建设单位希望在焊接结构中用Q235A代替 Q235B3.这显然是不合适的。国家标准《碳素结构钢》GB/T700 及其第Ⅰ号修改通知单(自1992年10月1日起实行)都明确规定 A级钢的碳含量不作为交货条件,但应在熔炼分析中注明。从法 规意义上讲,不作为交货条件就是不保证,即使在熔炼分析中的碳 含量符合规定要求,亦只能被认为仅供参考,可能离散性较大焊接 质量就不稳定。也就是说若将Q235∧·F钢用于重要的焊接结 构上发生事故后,钢材生产厂在法律上是不负任何责任的,因为在 交货单上明确规定碳含量是不作为交货条件的。现在世界各国钢 材质量普遍提高,日本最近专门制定了建筑钢材的系列(SN钢)。 为∫确保工程质量促使提高钢材质量,防止建筑市场上以次充好 的不正常现象故建议对焊接结构-定要保证碳含量,即在主要焊 接结构中不能使用Q235A级钢 3.3.↓本条规定了需要验算疲劳的结构的钢材应具有的冲击韧 性的合格保证。冲击韧性是衡量钢材断裂时所做功的指标,其值 随金属组织和结晶状态的改变而急剧变化。钢中的非金属夹杂 OuooHNNOO,3 物、带状组织、脱氧不良等都将给钢材的冲击韧性带来不良影响。 冲击韧性是钢材在冲击荷载或多向拉应力下具有可靠性能的保 证,可间接反映钢材抵抗低温、应力集中、多向拉应力、加荷速率 (冲击)和重复荷载等因素导致脆断的能力。钢结构的脆断破坏问
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题已普遍引起注意,按断裂力学的观点应用断裂韧性K来表示 材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。但是,对建筑钢结构来说.要完全 用断裂力学的方法来分析判断脆断问题,目前在具体操作上尚有 定困难,故国际上仍以冲击韧性作为抗脆断能力的主要指标。 因此,对需要验算疲劳的结构的钢材,本条规定了应具有在不同试 验温度下冲击韧性的合格保证。关于试验温度的划分是在总结我 国多年实践经验的基础上,根据结构的不同连接方式(焊接或非焊 接)结合我国现行的钢材标准并参考有关的国外规范确定的。 根据上述原则,本条对原规范中钢材冲击韧性的试验温度作 了调整,增加了0℃冲击韧性的要求,并将Q345钢和Q235钢取 用相同的试验温度,理由如下: 1关于冲击韧性试验温度的间隔,国外一般为10~20℃·并 均有o℃左右的冲击性能要求(前苏联除外)。原规范温度间隔偏 大,达40~60℃。现根据新的钢材标准进行调整,统一取20℃。 为使钢结构在不同工作温度下具有相应的抗脆断性能,增加了在 0℃≥T>-20℃时对钢材冲击韧性的要求 2原规范依据的钢材标准与本规范不同。不同钢材标准对 钢材冲击韧性的要求见表2。 表2不同钢材标准对冲击韧性的要求 原规范 本规范 钢材标准 温 (B700-79 (BT700--88 钢号 度 (Bl591…79 GB:T1591-94 ≥7~10kg·m/cm2,相当于Ak 潸游鉴omuooHNNo3 +20℃ Ak≥27J =31~44J 3号钢 0℃ Ak≥27J (Q235钢) 20℃au>3kg·m/cm3,相当于A、=1J Ax≥27J 第18页
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续表2 原规范 本规范 钢材标准 验 GB700-79 B/T700-88 钢号 温 度 GB159179 GB/T159194 +20℃ ≥6kg·m/cm2,相当于A、=26J Aky≥34J 16Mn钢 (Q345钢) 0 A≥34J 15MnⅤ钢 20℃ A≥34J (Q390钢) 40℃|ak≥3kg:m/cm2,相当于Ak.=13J Ak≥27 由表2可见,对Q235钢常温冲击功的要求,旧标准高于新 标准15%~63%,因此,在T>一20℃时若仍按原规范只要求常 温冲击,显然降低了对Ax的要求,偏于不安全。看来.对Q235 钢增加0℃时对冲击功的要求是合适的。在T=-20℃时新标 准的Ak值约为旧标准的1倍,故当T<-20℃时比原规范更安 全。而对Q345钢冲击功的要求,新标准普遍高于旧标准,常温 时高出约31%,T=-40℃时高出约100%。对基本上属同一质 量等级的钢材来说,试验温度与A规定值是有一定关系的,A 的增大相当于试验温度的降低。根据GB1591-79,16Mn钢的 试验温度相差60℃时,A的规定值相差约100%,如Q345-D在 20℃时的A规定值为34J,则在-40℃试验时,其A值估计 为34J/1.33=25.6J,仍大于旧标准的13J。故一般可不再要求 Q345钢在一40℃的冲击韧性。由此,本规范规定对Q345钢的 试验温度与Q235钢相同。至于Q390钢,虽然其冲击功的规定 总鉴OmuooHNNO03 值和Q345钢一样普遍提高,但考虑其强度高,接近于前苏联的 C52/40号钢,塑性稍差,使用经验又少,故仍按原规范不变。而 对Q420钢,是新钢种,应从严考虑,故与Q390钢的试验温度相 同
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对其他重要的受拉和受弯焊接构件,由于有焊接残余拉应力 存在,往往出现多向拉应力场,尤其是构件的板厚较大时,轧制次 数少,钢材中的气孔和夹渣比薄板多,存在较多缺陷,因而有发生 脆性破坏的危险。国外对此种构件的钢材,一般均有冲击韧性合 格的要求。根据我国钢材标准,焊接构件应至少采用Q235的B 级钢材(因Q235-A的含碳量不作为交货条件,这是焊接结构所不 容许的)常温冲击韧性自然满足,不必专门提出。所以,我们建 议当采用厚度较大的Q345钢材制作此种构件时,宜提出具有冲 击韧性的合格保证(具体厚度尺寸可参见有关国内外资料,如《美 国钢结构设计规范》AISC1999和《欧洲钢结构设计规范》EC3 等) 至于吊车起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁,则根据已往 的经验,仍按原规范的原则,对钢材冲击韧性的要求与需要验算疲 劳的焊接构件相同。 关于需要验算疲劳的非焊接结构亦要保证冲击韧性的要求, 这是考虑到既受动力荷载,钢材就应该具有相应的冲击韧性,不管 是焊接或非焊接结构都是一样的。前苏联1972年和1981年规范 中对这类结构都是要求保证冲击韧性的,美国关于公路桥梁的资 料中对焊接或非焊接桥梁结构亦都要求保证冲击韧性的,仅是对 冲击值的指标略有差别而已。这类结构对冲击韧性要求的标准略 低于焊接结构,这和上述国外规范亦是协调的,只是降低的方式和 量级有所不同而已。如美国公路钢桥的资料中对焊接结构的冲击 值有所提高,而前苏联的规范则基本上是调整冲击试验时的温度, 如前苏联1981年规范规定对非焊接结构按提高一个组别(即降低 个等次)的原则来选用钢材。因为我国钢材标准中的冲击值是 定值,故建议对需验算疲劳的非焊接结构所用钢材的冲击韧性可 忘温OmuOOHNNO0 提高其试验温度。 3.3.6在钢结构制造中,由于钢材质量和焊接构造等原因,厚板 容易出现层状撕裂,这对沿厚度方向受拉的接头来说是很不利的
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