Металлические конструкции. Аварии и безопасность.

Главное меню
Главная
Причины аварий
Классификация
Предупреждение
Партнеры
Контакты
Поиск
Профнастил
Аварии жилых домов
Крушения зданий
Металлография
Металлы и сплавы
Металлургия магния
Оборудование
Металлы

Хрупкое разрушение конструкций

Печать
Оглавление
Хрупкое разрушение конструкций
Примеры аварий
Примеры аварий (продолжение)

 

 

Хрупкое разрушение конструкций

 


После аварий, вызванных потерей устойчивости, аварии в результате хрупкого разрушения занимают, пожалуй, первое место. Этот вид разрушений, следуя нашей классификации, логично отнести к авариям, основными причинами которых являются неудачные проектные решения или отступления от проекта. Последнее имеет место в тех случаях, когда проектная марка стали без соответствующего на то обоснования заменяется другой.
 
Хрупкое разрушение стали может иметь место:

 - при работе конструкций в условиях низких температур (наиболее часто встречающееся разрушение);
- в случае применения материалов, подверженных хрупкому разрушению; при этом аварии могут иметь место и при нормальных температурах;
- под влиянием различных дефектов в основном металле и сварных швах;
- при определенных условиях напряженного состояния материала;
- при действии на конструкцию ударных и других видов динамических нагрузок.
 
Установлено, что при одновременном сочетании всех или части перечисленных выше факторов хрупкое разрушение стали марки Ст. 3 может произойти при напряжениях меньше 1000 кГ/см2. Склонность стали к хладноломкости является одним из основных факторов, вызывающих хрупкое разрушение. Как известно, показателями пластичности металла являются: относительное удлинение образца при его разрыве, ударная вязкость, определяемая на стандартных образцах, и результат пробы на загиб в холодном состоянии. Все эти пробы и испытания делаются при нормальной температуре в исходном состоянии стали. Испытание стали на растяжение при низких температурах, как показали многочисленные исследования (В. Г. Чернашкин — ЦНИИПС, В. С. Черняк и др.), не выявляют хрупкости при низких температурах ни у стали, ни у наплавленного металла  Ударная же вязкость, получаемая при испытании образцов с надрезом, с понижением температуры снижается. Определенному значению ударной вязкости соответствует определенная температура хрупкости.
 
Критерием хладноломкости служит критическая температура хрупкости, при которой ударная вязкость, определяемая при испытании стандартных образцов с надрезом (типа Менаже), в интервале температур от +20 до —60° С падает до ак = 3 кГм/см2. Существует ряд других методов учета хладноломкости, но они не узаконены ГОСТом. Сложность вопроса заключается в том, что нет связи между ударной вязкостью при нормальной и критической температурах. Сталь с высокой ударной вязкостью ак при нормальной температуре может оказаться более хрупкой, чем та сталь, которая при нормальной температуре имела меньшую ак.

По способу выплавки различают два вида стали: кипящую и спокойную. Спокойные стали при их выплавке получают в печи, ковше или изложнице присадки, способствующие затвердению слитка без выделения газов. Кипящие стали не получают таких добавок и при переходе в твердое состояние выделяют большое количество газов. Полуспокойные или успокоенные стали — это стали, выплавленные с таким количеством присадок, которые значительно уменьшают, но не устраняют полностью выделение газов. Действие присадок (кремний, алюминий, являющиеся рас-кислителями) усиливается с понижением температуры расплава, следовательно, спокойная сталь должна лучше раскисляться и быть менее склонной к хрупкости, чем кипящая. В последней больше загрязнений неметаллическими включениями; она более неоднородна и по химическому составу.

Падение ударной вязкости при низких температурах иллюстрируется диаграммой Гликмана и Гончарова  из которой видно, что переход в хрупкое состояние начинается непосредственно от нормальной температуры, и при температуре от —20° С до —25° С ударная вязкость составляет менее 50% от первоначальной и далее быстро падает до долей кГм/см2.

Случаи общего или местного разрушения металлических конструкций из-за хрупкости стали известны с давних пор, ведь тогда еще не существовала нержавейка лист которой достаточно устойчив к внешним воздействиям. Разрушение протекает, как правило, весьма быстро и при напряжениях более низких, чем расчетные. Примерами могут служить: растрескивание двутавровых балок по нейтральной оси, образование трещин в листах при их вальцовке, гибке, выгрузке, изготовлении, монтаже. Во время эксплуатации конструкций профили разных сечений и размеров иногда лопаются. Чаще всего хрупкое разрушение происходит в конструкциях, выполненных из хладноломких конверторных сталей с повышенным содержанием фосфора или .мартеновских    кипящих,    имеющих    «порог    хладноломкости» в интервале —10, —30° С, работающих в неотапливаемых помещениях или на открытом воздухе (транспортерные галереи, крановые конструкции, опоры электропередач и т. п.).

Особенно неблагоприятно на конструкцию влияет наличие концентраторов напряжений — отверстий, прорезей, трещин, подрезов, расположенных в местах и на участках с высокими местными напряжениями и ориентированных поперек направления действующих растягивающих напряжений. Хрупкому разрушению способствует неправильное выполнение сварных работ, особенно в зимнее время, заключающееся в отсутствии подогрева изделий при температуре окружающей среды ниже —30° С, отсутствии защиты от ветра, применении электродов ненадлежащих марок, несоблюдении определенного порядка в последовательности наложения сварных швов, отсутствии контроля за качеством сварных соединений.

В конструкциях, работающих под давлением, нежелательно наличие концентраторов напряжений в виде отверстий, лазов, приварки различных деталей для крепления впомогательных элементов.

Изготовление конструкций, предназначенных для работы при низких температурах, необходимо производить по специально разработанной технологии: применять в ответственных случаях термическую обработку узлов с целью снятия местных повышений напряжений (заводы, изготавливающие металлоконструкции, должны быть оборудованы термическими печами для нагрева конструкций до / = 900°С). В районах, где температура опускается ниже —30° С, —40° С, желательно для строительных конструкций применять только спокойную сталь.
 


 
« Пред.   След. »
Новости металлургии