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钢结构用材料的检测
作者: 来源: 发布时间:2017-12-08 10:18:48

钢结构用材料的检测


   钢结构用材料检测的内容主要包括:材料力学性能检验、材料成分化学检验、材料金相检验、材料缺陷、损伤及表面质量检测。

    一、钢结构材料检测的基本规定

 既有钢结构材料性能抽样检测时的抽样批,应按照制作安装批次、结构构件种类、板件和零部件规格以及结构现状情况进行组批,以保证所取样本具有良好的代表性。其中的结构现状是指有明显变形、损伤或锈蚀等现象,具有这类现象的构件或节点应单独组批。如果由于时间久远已无法了解或确定制作安装批次时,可不考虑这一因素。

 对于钢结构构件,如果外防护措施得当、维护制度合理且实施正常,通常钢材材料性能不会因使用时间长久而发生影响结构构件受力性能甚至承载能力的显著变化。如果有变化,多数情况下时材料时效效应,这类效应变化也会在较短的时间内完成。因此,在钢结构材料性能检测时,若经现场实际调查证明原材料质量记录资料可靠,就可按原记录资料确定材料的性能指标;或者若能够找到被鉴定结构施工时原结构构件的余料,就可将该余料加工成试样进行检验,确定材料的性能指标;或者经调查确认被鉴定结构主要构件的材料与其次要构件的材料为同一批次材料,就可在其次要构件上取样检验确定材料的性能指标。

    二、钢结构材料力学性能检测

 1、构件钢材(母材)的力学性能指标

 材料强度:屈服强度σs、抗拉强度σb、屈强比(σs/σb)

 材料塑性:伸长率δ、断面收缩率ψ

 冲击韧性:Ak

 冷弯性能:a、a/d

 抗层状撕裂性能:Z

 2、焊接材料力学性能指标

 材料强度:规定非比例延伸强度σs、抗拉强度σb

 材料塑性:断后伸长率δ

 冲击韧性:Ak

 3、高强度大六角头螺栓连接副

 扭矩系数:螺栓楔负载强度;螺母保证荷载;螺母和垫圈硬度。

 4、扭剪型高强度螺栓连接副。

 紧固轴力;螺栓楔负载强度;螺母保证荷载;螺母和垫圈硬度。

 5、普通螺栓

 螺栓最小拉力。

 6、钢网架螺栓球节点用高强度螺栓

 拉力;硬度。

 现场检测的取样位置、取样数量及取样方法,对于既有钢结构除参照现行规范和规程外,尚应考虑现场实际情况,应由检测工程师协商确定。力学性能的评定标准按照相应的国家标准确定。

 既有钢结构检测中,对于检测前不能确定牌号的钢材,应根据取样实验结果确定钢材牌号。若取样试验后无法根据试验结果确定钢材牌号,则该钢材的强度设计值按屈服强度试验结果最低值的0.85倍确定。

 另外,当不能确定被检钢结构材料是否按照国家现行产品标准生产时,检测结果除提供钢材力学性能指标外,还应补充提供拉伸曲线。

    三、钢结构材料化学成分检验分析

 除铁(Fe)元素外,钢结构材料中的其他主要化学成分包括:碳(C)、硫(S)、磷P)、硅(Si)、锰(Mn)。目前,钢结构检测中钢材常规化学成分检测的内容为上述五类元素。

    钢结构材料化学成分检测取样,可直接利用力学性能检验的样品制作试样,取样数量、实验方法和评定标准按照相应的国家标准确定。

    四、钢结构材料缺陷和损伤的无损检测

 钢结构材料中,缺陷和损伤的类别和形式很多,当缺陷和损伤的尺寸达到一定的数值时,会影响构件或零件的受力性能或安全性,有时甚至危及结构的安全使用。另外,有些缺陷或损伤如裂纹即使尺度很小,也会严重影响构件的受力性能或安全性,因此,对钢构件材料进行探伤检测非常必要。

 1、钢结构材料缺陷和损伤的检测方法

 钢构件表面缺陷和损伤检测,常采用裸眼或辅以低倍放大镜观察、或磁粉探伤、或渗透探伤的方法。钢构件内部缺陷和损伤检测,常采用超声波或X射线无损探伤的方法

 2、检测抽样比例

既有钢结构现场检测,主要承重构件及节点的抽样数量为100%,其余一般构件和节点不少于20%;连接接头中的高强度螺栓,不少于八个每批;螺栓球节点,每种规格5%,且不应少于五个;焊接球节点,每种规格5%,且不应少于三个;索节点每种规格5%,且不应少于三个。

   在检测过程中,若发现影响结构承载能力的严重缺陷时,对有缺陷的构件及节点应全数检测。另外,对于事故或灾害后的钢结构,主要承重构件及节点的受损部位也应全数检测。
   钢结构材料缺陷和损伤的评定标准按照相应的国家标准确定。

    本节提到的主要构件和主要节点,是指钢结构系统中处于主要传力路线上的构件和节点,这类构件和节点一旦发生破坏,将导致结构发生整体失稳或倒塌破坏。承重钢结构系统中主要构件和主要节点的确定原则如下:
    a:位于结构体系中主要传力路径上的构件和节点,均为主要构件和主要节点。
    b:连接于主要传力支座和柱脚的受力构件均为主要构件。
    c:主要传力支座和柱脚均为主要节点

    五、钢结构材料金相检测

 钢结构在长期使用过程中,如果防护不好或遭受灾害灾害影响,材料性能会逐渐劣化,材料的显微组织可能发生不同程度的变化,例如经过高温后,金相组织会出现魏氏形貌,显微组织不均匀分布,这些变化将导致材料塑性降低,材料屈服点不明显等,都将影响钢结构的使用性能,因此,必要时,应进行钢材显微金相检测。
   通过金相检测(一般需要配合其他检测手段),可以找出钢结构材料失效的原因和影响因素,为结构修复或加固提出改进措施,以防止同类失效现象的重复出现。
   1、钢结构材料金相检测的取样
   钢材金相检测的取样部位,主要为开裂、应力集中、过热、变形或其它怀疑有材料组织变化的部位。
   2、钢结构材料金相检测的检测方法
   钢结构材料金相检测方法可采用现场复膜金相检验法、或使用便携式显微镜现场检测法、或现场取样在实验室进行宏观、微观、断口等金相检验。
钢结构材料金相检测的评定标准按照相应的国家标准确定。


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