Усталостная прочность и долговечность, коррозионная стойкость

Усталостная прочность и долговечность, коррозионная стойкость

Усталостная прочность и долговечность


Ряд ответственных металлических конструкций в процессе эксплуатации воспринимает знакопеременные нагрузки. Опасность разрушения их в условиях знакопеременного нагружения проверяется специальными поверочными расчетами, предусмотренными СНиП 11-23-81. В качестве исходных данных для расчетов обычно используют предел усталостной прочности (σ-1) или долговечность n (число циклов до разрушения), определяемые при испытаниях образцов с концентраторами напряжений (имитирующих наличие в конструкциях разного вида сварных, болтовых и др. соединений) по известным методикам, описанным во многих монография.

В результате достаточно многочисленных исследований установлено, что усталостные характеристики (σ-1,n) горячекатаных сталей с феррито-перлитной структурой для строительных конструкций практически не зависят от их химического состава и прочности при растяжении. Поэтому к сталям обычной и повышенной прочности для строительных конструкций, как правило, не предъявляют специальных требований по сопротивлению знакопеременным нагрузкам, и эти характеристики не нормируются в стандартах. Вместе с тем оказалось, что можно производить прокат с повышенными усталостными характеристиками.

Коррозионная стойкость

Долговечность металлических конструкций во многом зависит от коррозионной среды, в которой эксплуатируются конструкции и сооружения. В промышленно развитых странах потери от коррозионного износа достигали 4% от национального дохода.

Строительные металлические конструкции подвержены в основном электрохимической коррозии, скорость которой определяется электрохимическим потенциалом на поверхности металла в присутствии влаги. Различают два вида электрохимической коррозии: коррозия в электролитах, когда подвод жидкости к поверхности металла не ограничен и атмосферная коррозия, когда электролит присутствует в виде тонкой пленки влаги на поверхности металла. Причем атмосферная коррозия является одним из главных видов износа стальных конструкций.

Кроме того, скорость коррозии металлических конструкций зависит от особенностей их объемно-планировочных решений, технологического процесса, проводимого в них, и от материалов, из которых эти конструкции выполнены.

Общая классификация промышленных зданий и сооружений, в основу которой положена скорость их коррозионного износа, приведена в работе и предусматривает выделение четырех групп конструкций.

В первом приближении цехи основных отраслей промышленности и другие сооружения распределяются по группам следующим образом:

I    группа — цехи машиностроительной промышленности, механические и ремонтные; складские помещения; ряд зданий сталеплавильных и прокатных цехов; отделения разделки слитков; склады заготовок и готовой продукции; шихтовые дворы и т. п.;

II    группа — наружные сооружения; объекты связи; опоры линий электропередач; здания металлургических комбинатов; миксерные дворы; пролеты печей и нагревательных колодцев, здания разливочных машин и т. п.;

III    группа — некоторые производственные цехи цветной металлургии; отделения травления в прокатных цехах; медно-литейные и купоросные установки; разгрузочные эстакады и т. п.;

IV    группа — основные цехи медно- и свинцово-цинкового производства; цехи химических комбинатов с повышенной агрессивной атмосферой (производство серной, соляной и других кислот); отдельные сооружения черной металлургии (галереи разливочных машин, эстакады Фануляционных бассейнов, коксовые бункеры, коксовые склоны и т. п.).

К стальному прокату, используемому для изготовления вышеперечисленных промышленных зданий и сооружений, особенно II—IV групп, предъявляют повышенные требования по сопротивлению атмосферной Коррозии. Оценки коррозионного износа стального проката в различных атмосферах обычно производят путем длительного, в течение многих лет, экспонирования исследуемых образцов в натурных условиях. Для ускорения оценки сопротивления сталей атмосферной коррозии часто проводят имитационные испытания (с выдержкой до 1 года) образцов с использованием специального оборудования, например гидростатов — влажных камер, в котором можно создавать различные режимы коррозионных воздействий, соответствующих тем или иным условиям атмосферной коррозии.

Повышенная атмосферная коррозионностойкость стали достигается, как правило, целенаправленным изменением ее химического состава. Считается, что наиболее эффективно повышают сопротивление строительных сталей атмосферной коррозии небольшие добавки никеля, хрома и, особенно, фосфора и меди. Так, легирование медью в пределах 0,2-0,4 % повышает на 20-30 % стойкость против коррозии открытых конструкций в промышленной атмосфере.

При одновременном воздействии растягивающих нагрузок и агрессивных сред может возникать неравномерная локальная коррозия с образованием острых трещин. Поведение металла в конструкциях в таких случаях оценивается путем механических испытаний в естественных или модельных, близких к естественным, агрессивных средах.

(0 голосов)

Последние публикации