起重机材料脆性破坏因素评价与选择

起重设别 | 2018-09-16 20:18

     先从一个问题开始吧: Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E钢材性能有哪些区别? 什么时候我们选择Q345C?什么时候我们选择Q345D?

先看看化学成分区别:

Q345A:C≤0.20,Mn ≤1.7,Si≤0.55,P≤0.045,S≤0.045,V 0.02~0.15;

Q345B:C≤0.20, Mn ≤1.7,Si≤0.55,P≤0.040,S≤0.040,V 0.02~0.15;

Q345C:C≤0.20,Mn ≤1.7,Si≤0.55,P≤0.035,S≤0.035,V 0.02~0.15,Al≥0.015;

Q345D:C≤0.20,Mn ≤1.7,Si≤0.55,P≤0.030,S≤0.030,V 0.02~0.15,Al≥0.015;

Q345E:C≤0.20,Mn ≤1.7,Si≤0.55,P≤0.025,S≤0.025,V 0.02~0.15,Al≥0.015;

Q345DE钢与Q345AB,C钢相比而言,低温冲击功的试验温度低,性能好。含有害物资P,S量比Q345A,B,C要低。

Q345定义:①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。

Q345按质量等级符号分别为A、B、C、D、E即可分为Q345A,Q345B,Q345C,Q345D,Q345E。它们所代表的,主要是冲击的温度有所不同。

  • Q345A级,是不做冲击;

  • Q345B级,是20度常温冲击;

  • Q345C级,是0度冲击;

  • Q345D级,是-20度冲击;

  • Q345E级,是-40度冲击。

在不同的冲击温度,冲击的数值也有所不同。

回到上面的问题,什么时候我们选择Q345C?什么时候我们选择Q345D?

        钢结构是由钢材组成的承重结构,虽然钢材是一种弹理性材料,但在一定的条件下,由于各种因素的复合影响,钢结构也会发生脆性断裂,而且往往在拉应力状态下发生。

哪些因素?

1.材质缺陷

2.应力集中

3.低温脆性

        当钢结构受到较大的动载作用或者处于较低的环境温度下工作时,钢结构脆性破坏的可能性增大。随着温度降低,钢材强度略有提高,而冲击吸收功和韧性降低,脆性增大。尤其是当温度下降到某一温度区间时,钢材的冲击韧性值急剧下降,出现低温脆断。通常把钢结构在低温下的脆性破坏称为"低温脆断" 现象。因此,在低温下工作的钢结构,特别是动力荷载作用的钢结构,钢材应具有低温冲击韧性的合格保证,以提高抗低温脆断的能力。

参看劳氏船级社起货设备规范第四章:

The selected steel grade is to provide adequate assurance against brittle fracture, taking into account the material tensile strength and thickness and the environment in which the crane is designed to operate, see Ch 11 Materials and Fabrication, and is in general to comply with the Charpy V-notch impact test requirements given in Table 4.2.17 Charpy V-notch impact test temperature requirements for welded primary and secondary steel structure.

The purchaser is to specify the lowest temperature of operation. The minimum design temperature (MDT) is to be taken as 10°C above the lowest temperature of operation.

        为使所选的结构件钢材具有足够的抗脆性破坏的安全性,应根据影响脆性破坏的条件来选钢材的质量组别,即应正确评价导致构件钢材脆性破坏的以下各因素的影响:

1.纵向残余拉伸应力与自重载荷引起的纵向拉伸应力的联合作用;

2.构件材料的厚度i

3.工作(设计)环境的温度。


       如果我们选择了Q345材料,结构钢板厚度为40mm, 最低设计温是-10°C。那么根据4.2.17表格,可以直观简便地选择具有-20°C冲击功的材料即Q345D。

     当然我们如果做细致的评估,可以参见GB3811-2008附录I的评价方法:

现在大家是否明白了?