פלדה סטרקטיטורית יוצרת את עמוד השדרה של תשתיות מודרניות, משחקים וגשרים צינורות ופלטפורמות offshore. שלהם שלמות מכנית - כולל כוח, צניעות, קשיחות והתנגדות עייפות - הוא מכריע עבור בטיחות וארוכותיות. בעוד כי רוב של פרקטיקות ספציפיות פלדה הוא בעיקר ברזל עם כמויות מבוקרות של פחמן וסגסוגת אלמנטים כמו מניגנזה וכרום, עקבות הנוכחים על תופעות לוואי לא פרופורציה זה לעתים קרובות יכול לחקור השפעות חומרים מכניות על ידי השפעות מכניות.

מה הם שיבושים ב- Structural Steels?

זיהומים הם אלמנטים או תרכובות הנמצאות פלדה בריכוז נמוך מאוד - בדרך כלל פחות מ 0.1% על ידי משקל, ולעתים קרובות ברמה של חלקי-עשר מיליון.הם מקורם בחומרי גלם (ברזל, גרד, ferroalloys), תהליך ייצור פלדה (Slag, refractories, deoxidizers), וחשיפה סביבתית במהלך הליהוק או טיפול משותף כוללים חנקן (nb), במיוחד) כגון חנקן (Ricial), כגון חנקן), כגון חנקן), כגון חנקן (Ricial), במיוחד (Obn), כגון חנקן), כגון חנקן), במיוחד (Norn), כגון חנקן (Norn) (Obn), כגון חנקן), חנקן), חנקן (Obn), חנקן (Obn), חנקן), חנקן (Obn), במיוחד), במיוחד), כגון חנקן (Obn), חנקן (חומרים), נוגדנים (חומרים), נוגדנים (חומרים), כגון חנקן (Obn), כגון חנקן (חומרים), חנקן (חומרים חשמליים), חנקן (חומרים), כגון

רמות אי-יעילות מוסדרות על ידי סטנדרטים בינלאומיים כגון ASTM A36/A36M, EN 10025 ו- ISO 630. לדוגמה, sulfur ו זרחן הם בדרך כלל מוגבל ל-0.055% מקסימום בכיתות מבניות סטנדרטיות, עם מגבלות חמורות יותר לביצועים גבוהים יותר או פלדות נשגבות.

מכניזם של דרדציה: כיצד אימפולסים מתחת לאינטגרליות

זיהומים של Trace derated מכני באמצעות מספר מנגנונים נפרדים, לעתים קרובות פועל סינרגיה.נתיבי ההשפלה הנפוצים ביותר כוללים:

  • (FLT:0) ,Grain גבול התגלמות: 1FreaLT:1 אימפולסים כגון זרחן, sulfur, ו-tin gate לגבולות דגנים במהלך דחיסה או טיפול חום, צמצום הכוח הטמון של הגבולות.זה יכול להוביל לשברים בין-גרפיים, במיוחד תחת השפעה או טמפרטורה נמוכה.
  • (FLT:0) קדמה של הכללות לא-מטאליות:FLT ( 1 חמצן ו- sulfur משלבים עם אלמנטים כמו Manganese ואלומיניום כדי ליצור תחמוצות וסולידים.הכללות אלה פועלות כנציחים מתח, צמצום דוקטריות ועייפות החיים, ויכולות ליזום היווצרות סדק.
  • (FLT:0) פתרון נחלש או קשיח: Elements כמו חנקן יכול להתמוסס בין-יסודי בליטקטיס הברזל, גרימת ההזדקנות במתח וצמצום הקשידות.
  • (FLT:0) קיצור וסדקים: FLT:1 אימפולסים עם נקודות התכה נמוכות (למשל, גופרית, זרחן, להוביל) יכולים ליצור סרטים נוזליים בגבולות דגנים במהלך עבודה חמה (rolling, זיוף), גרימת דמעות פני השטח וסדקים פנימיים.
  • (FLT:0Corrosion האצה: FLT:1 Inclusions and segregated Zones ליצור תאים גליאניים מקומיים, קידום פיזור מתח ודיכוי קורוזיה, במיוחד בסביבות ימיות או תעשייתיות.

כל מנגנון תלוי בסוג של אי-אלימות, ריכוז, הפצה, וההיסטוריה התרמומכאנית של הפלדה. הבנה מתקדמת של מנגנונים אלה מאפשרת ליצרניות הפלדה להתאים את התהליכים ולהקים גבולות ספציפיים מתאימים.

חסרונות ספציפיים ואפקטים שלהם על אינטגרity מכנית

Sulfur

Sulfur הוא אחד מהזיהומים המחוסנים ביותר בפלדה מבנית.הוא משלב עם Manganese כדי ליצור sulfide משותף (MnS) אשר מוארים במהלך הגלגול וליצור מטוסים של חולשה. בכיוון ההפוך (באמצעות שיתוק) או ירידה קריטית של פיזור, לעתים קרובות, שילובים אלה יכולים להפחית את הניקוד על ידי 30-50% ובאופן דרמטי של השפעה קשה.

מקרה כשלון מוקדם המתועד על ידי האגודה האמריקאית של מהנדסים אזרחיים היה מעורב צלחת גוסטת גשר כי סדק בשל הכללות sulfide, מדגיש את החשיבות של שליטה sulfur. מודרני, כגון טיפול סידן, יכול לשנות צורות סולפיד מחוטפים ארוכים יותר הכללות גלובריות, שיפור קשיחות נוספת.

Phosphorus

כמו sulfur, זרחן הוא מגרש חזק.זה מחלחל מאוד לגבולות דגנים אוסרים, במיוחד במהלך קירור מטמפרטורות גבוהות, ומפחית את אנרגיית פני השטח של הגבולות, מה שהופך אותם נוטה לשבריר בין-גרידית. phosphorus גורם גם להתפרצות מזג אווירית בטמפרטורות קרות-צפופות, שבו הוא מרוכז באופן משמעותי בטמפרטורות נמוכות ביותר של 0.03% (C) הוא בדרך כלל בטווח התחתון של 0.04%).

Phosphorus גם תורם לקוצר רוח חם, אם כי במידה פחותה מאשר sulfur. in high-Strength low-alloy (HSLA) פלדה, זרחן הוא לעתים מתווסת באופן מכוון בכמויות קטנות (<0.1%) כדי לשפר את ההתנגדות קורוזית אטמוספירית (מחיל פלדה), אבל אז זה חייב להיות מאוזן עם עיבוד קפדני כדי למנוע brireance של מהנדסיבית.

חמצן חמצן

חמצן הוא נוכח בעיקר ככולות תחמוצת (למשל, אל2O3, SiO2, MnO) שנוצרו במהלך deoxidation.הכללות האלה הן קשות, מתפתלות ולא ניתנות לעיוות; הם פועלים כמגדלי מתח שמפחיתים את העייפות ויכולים לגרום לסדקים מהירים תחת עומסי לחץ מצטברים, בעיקר תחת עומסי חמצון, בפלדה מבנית, תכולת החמצן נשמרת מתחת ל-30 עד 50 מטרים, וצורות של פחמן מופחתות, ונפחים פחות מזיקות, או יותר, או יותר, או יותר, אך ורק לאחר שפחות מזיקות של חומר נפץ, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, הן מפוספות של חומרים מזיקים, הן יכולות דלקתיות של חומר חמצן גבוהות יותר, הן פחות מזיקות, הן פחות מזיקות, והן עלולות, אם הן יכולות מזיקות, הן פחות מזיקות, הן פחות מזיקות, והן עלולות, והן עלולות, הן פחות מזיקות, והן עלולות, הן יכולות דלקתיות של חומר חמצן גבוהות יותר, הן פחות מזיקות, אם הן עלולות, הן פחות מזיקות, הן עלולות, הן עלולות, הן עלולות, הן עלולות, הן עלולות, והן עלולות

ניקיון פלדה, שנמדד לעתים קרובות על ידי תוכן חמצן הכולל או דירוגים הכללה ל ASTM E45, הוא אינדיקטור ישיר של איכות. עבור יישומים קריטיים כמו מפרקים אירוביים בפלטפורמות offshore, רמות חמצן אולטרה-נמוכות (<15 ppm) מוגדרות כדי להבטיח קשיחות ועייפות חיי.

Nitrogen

Nitrogen הוא אי-ציות בין-יסודי שיכול להיות השפעות מועילות ומזיקות. בפתרון מוצק, חנקן מגביר כוח אך מפחית את הקשידות ואת הפשטות, תופעה המכונה ההזדקנות של זנים.לאורך זמן, אטומי חנקן מתמצמים לפירוק ומנעול אותם, מה שגורם לעלייה בחוזק התשואות ואובדן של יכולת הפחתת העבודה.

בפלדות מבניות, חנקן מוגבל בדרך כלל ל-0.10 (100 ppm) מקסימום במרבית הסטנדרטים, אם כי כמה ציונים גבוהים של סטרגנת גבוהה מאפשרים עד 0.020% עם מיקרו-מחוס מתאים. Vacuum degassing יכול להפחית חנקן מתחת 40 ppm. A ידוע בגידול זן מושרה חנקן התרחש בשנות ה-60 של כלי לחץ מחוספס, שבו אזור החום מנוסה ירידה חדה של חנקן.

הידרוגן

הידרוגן הוא אחד מזיהומים עקבות מסוכנים ביותר בגלל היכולת שלה לגרום עיכוב, שבר קטסטרופלי עם אזהרה קטנה. הידרוגן brittlettlement מתרחשת כאשר מימן אטומי מטבול לתוך מחמת פלדה מצטברים מתח, צמצום הכוח cohesive של המתכת.זה הוא בעייתי במיוחד בפלדות גבוהות (yield > 690a) ונוכלים את הצורה של קירור כבד (מקור) לאחר שחיקה כבדה של קירור (מקור) של קירור).

תוכן הידרוגן נשמר בדרך כלל מתחת 2-5 pm, ועבור רכיבים קריטיים כמו חברים מבניים בחו"ל, זה עשוי להיות מוגדר נמוך כמו 1 pm. המבחן הסטנדרטי של רגישות מימן הוא מבחן עומס צעד מצטבר או מבחן קל יותר בכפיפה לאחר טעינה קטוודית. בפועל, סדקים הנגרמים מימן (HIC) גרמו כישלונות רבים צינורות וכלי רכב sourus, לדוגמה, שמן קמצום לאומנים תחת לחץ דם רדיואקטיבי, 1988, לא היה קשור לקירור פלדה, לאבק פלדה, ולא היה בשימוש פלדה.

אלמנטים סובסידיים: קופר, טינטי, ארנניק, אנטימוני

עם השימוש הגובר של גרוטאות ב-EAF פלדה, אלמנטים של שאריות כמו נחושת, tin ואנטיmony הפכו בולט יותר. Copper, בעוד שלפעמים הוסיף עבור עמידות קורוזיה, יכול לגרום לקוצר רוח חם במהלך גלגול חם אם זה מעל -0.2%, במיוחד בשילוב עם מפרטים מעגליים ואנטיmony מאוד למגבלות דגנים ומחמיר את ההתפרצות המזג, ב- DB2, לעתים קרובות, יש השפעות קשות יותר של זיהום אווירי (אך) על ידי זיהום אווירי פחות.

מגבלות אי-נוחות: תקנים ופרטים

סטנדרטים לאומיים ובינלאומיים מגדירים ריכוזים המאפשרים מקסימליים עבור זיהומים בפלדות מבניות. הגבולות האלה משקפים עשרות שנים של ניסיון אמפירי וניתוח כישלונות.לדוגמה, ASTM A36/A36M, תקן פלדה מבני פחמן משותף ביותר, מגבילים את ה-Sulfur ואת זרחן ל-0.4% לכל אחד מהם לצורות).

  1. (ב) ⁇ :0) ,(ה-A36): ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  2. (FLT:0) גבוה בצמיחה נמוכה (A572 דרגה 50):FreaLT:1 ⁇ ⁇ 0.05%, P ⁇ 0.04%, עם דירוג הכלה אופציונלי.
  3. (ב) .0)Offshore/arctic (EN 10025 S420NL): FLT:1 S ⁇ 0.010%, P ⁇ 0.020%, O ⁇ 30 ppm, H ⁇ 2 ppm.
  4. (FLT:0)Quenched and ממוזג (ASTM A514):FLT:1 S ⁇ 0.035%, P ⁇ 0.035%, עם בדיקות השפעה חובה.

הגבולות הללו מאוכפיפים באמצעות ניתוח כימי (spectrometry, שיטות בעירה) ובדיקות מכניות (צ'רפי, Tenile, Tenile, drop-משקל) המגמה היא לעבר מגבלות של אי-פעם נמוכות יותר כדרישות על עלייה של יושרה מבנית, במיוחד בסביבות סיסמיות, קדחתניות ועמוקות למים.

טכניקות מודרניות לשליטה בחיות

תהליכי ייצור פלדה מתקדמים איפשרו להפחית את אי-החלות של עקבות לרמות נמוכות מאוד.הטכנולוגיות המרכזיות כוללות:

  • <חזק>Vacuum degassing (RH טיפול): חשיפה של פלדה מלוטש לוואקום, הסרת גזים מפורשים (H, O, N) באמצעות צמצום לחץ. יכול להוריד מימן ל <1.5 ppm וחמצן ל <20m.
  • (FLT:0)Ladle refining and desulfurization:FLT 1 זריקות של reagents מבוסס סידן (למשל, CaSi) כדי להפחית את התוכן הגנוב מתחת 0.005% ולשנות את המורפולוגיה של מחריפים לבולות.
  • (FLT:0) ,Electroslag remelting (ESR): IRLT:1 , Remelt a pre-cast ingot under a slag סינתטי, מתן ניקיון קיצוני עם ספירות נמוכות מאוד ומיקרואורגניזמים אחידים.
  • (FLT:0) טיפול ליהוק וחום: ההרחבה 1 (Minimize הפרדה על ידי אופטימיזציה של קצב ההחזקה ושימוש בהפחתה קלה במהלך הליהוק המתמשך. Post-weld חום יכול גם להפיץ מימן ולהקל על מתחים שאריות.
  • (FLT:0) בחירה חומרית גולמית: FLT:1 שימוש בשקפת ברזל גבוהה, גרדטת ממוחזר עם תוכן מקומי נמוך, ותוספות ⁇ למנוע זיהום.

טכניקות אלה אינן ללא עלות; החלתן לחלקים מבניים גדולים מחייבת איזון זהיר בין ביצועים וכלכלה.

השלכות אמיתיות בעולם: כשלים מבניים מקושרים לכשלונות של Trace

ההיסטוריה מציעה דוגמאות מפוכחות של האופן שבו שרידים של יערות פגעו ביושרה מבנית.אחד המפורסמים ביותר הוא קריסת גשר Silver Bridge על פני נהר אוהיו, שבו צד עין אחד לא הצליח עקב סדקים של גזי משקל בלבד, בעוד הגורם העיקרי היה גאומטריה בלתי מזיקה וקורטוזיון, התוכן הזרחן הגבוה של פלדה היה לאחרונה חסר תקדים של ברזל, כי לא היה חסר תקדים של זמן, כי הוא היה חסר תקדים של מתכת, לאחרונה, כי הוא חסר תקדים של מתכת, כי הוא של זמן, כי הוא חסר תקדים, כי הוא של זמן, כי הוא חסר משקל, כי הוא של זמן, כי הוא שבר, כי הוא של ברזל, כי הוא היה חסר תקדים של מתכת, כי הוא היה חסר תקדים של מתכת, כי הוא היה חסר תקדים של מתכת, 000, 000, לאחרונה, 000, כי הוא היה חסר משקל, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של מתכת, 000, לאחרונה, לאחרונה, לאחרונה, 000 של מתכת, 000, 000, 000, 000, 000 של מתכת, 000 של מתכת, 000, 000, 000, 000 של ברזל, 000, 000, 000, 000, 000 של ברזל, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000

(ב) כדי ללמוד עוד על ניתוחי כישלונות ספציפיים, הקוראים יכולים להתייחס ל-FLT:0.ASM InternationalFreave 1 ;2Factture Mechanics Resources PowerFLT 3:0) עבור סטנדרטים נוכחיים, ®FLT:4AS International FLT:5 מספק מפרטים מלאים, ו-FLTs הנדסה נושאים הנדסיים של מדע הרוחב 7.

מסקנה

זיהומים בפלדות מבניות, למרות ריכוזי הרגע שלהם, יכולים לשנות באופן דרסטי את השלמות המכנית באמצעות התגלמות גבול דגנים, היווצרות הכללה, הזדקנות וסדקים מימן. Sulfur, זרחן, חמצן, חנקן, מימן, ואלמנטים שאריות כל אחד מהם מציב איומים ברורים כדי לחזק, דילוליות, קשיחות, חיים מודרניים - גזי דה-פלוש, ממריצים, ממריצים, גורמים בעלי יכולת גבוהה יותר, להבטיח את ההשפעות של אמצעי לחימה יעילה יותר, ואפקטים, כדי להשיג יותר, כדי להשיג את ההשפעות של פלדה, ואפקטים יעילים יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג את ההשפעות האפשריות גבוהה יותר, כדי להשיג את ההשפעות של פלדה, כדי להשיג את ההשפעות של אמצעי לחימה, כדי להשיג את ההשפעות של אמצעי לחימה, כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג את ההשפעות של אמצעי לחימה, כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג את ההשפעות של אמצעי לחימה יעילה יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג עמידות גבוהה יותר, כדי להשיג עמידות גבוהה יותר, כדי להשיג את ההשפעות של פלדה, כדי להשיג את ההשפעות של פלדה, כדי להשיג את ההשפעות של פלדה, כדי להשיג את ההשפעות של אמצעי לחימה יעיל יותר, כדי להשיג את ההשפעות של פלדה, כדי להשיג את ההשפעות