چقرمگی بریدگی مقاومت یک ماده در برابر شکست شکننده در حضور عیب، ترک یا ناپیوستگی شدید هندسی است، به ویژه در شرایط کرنش بالا (ضربه) یا در دماهای پایین. در حالی که مشخصات پایه ASTM A572 آزمایش چقرمگی بریدگی را الزامی نمی‌کند، این یک ویژگی حیاتی برای پرتوهای H- در بسیاری از کاربردها است که از طریق الزامات تکمیلی فراخوانی می‌شود.
1. چقرمگی مواد پایه (نامشخص):
هر دو A572 Gr.50 و Gr.60، در شرایط استاندارد "به عنوان-نورد شده"، چقرمگی ذاتی خوبی را از ریزساختار ریزدانه- خود که از طریق ریزآلیاژسازی و نورد کنترل شده به دست می‌آیند، می‌گیرند. با این حال، بدون آزمایش مشخص، حداقل مقدار جذب انرژی تضمین شده وجود ندارد. کربن کمی بالاتر و ریزساختار بالقوه درشت‌تر در Gr.60 می‌تواند منجر به چقرمگی بریدگی کمی در مقایسه با Gr.50 شود، که همه چیز برابر است. این یکی از دلایلی است که Gr.50 اغلب برای اتصالات بسیار مهار شده در مناطق لرزه خیز ترجیح داده می شود.
2. فراخوانی چقرمگی بریدگی: نیاز تکمیلی S5
برای تضمین سطح خاصی از چقرمگی، خریدار باید «ASTM A572 Grade XX with Supplementary Requirement S5» را مشخص کند. این کار به آزمایش ضربه Charpy V{2}}Notch (CVN) نیاز دارد.
مشخصات: در سفارش باید دمای آزمایش و حداقل انرژی جذب شده ذکر شود. (به عنوان مثال، "S5، Charpy V-Notch، 20 فوت- پوند دقیقه در 40 درجه فارنهایت").
دمای آزمایش معمول: 70 درجه فارنهایت، 40 درجه فارنهایت، 0 درجه فارنهایت، -20 درجه فارنهایت، -40 درجه فارنهایت.
مقادیر انرژی رایج: 15، 20، 25، 40 فوت- پوند.
3. چه زمانی آزمایش CVN برای پرتوهای H- لازم است؟
این توسط قوانین ساخت و ساز حاکم و محیط خدمات سازه دیکته شده است:
ساخت پل (AASHTO LRFD): تقریباً همیشه مورد نیاز است. دمای آزمایش بر اساس منطقه دمای حداقل سرویس و ضخامت مواد پروژه است.
سازه های ساختمانی (AISC 360، AISC 341): زمانی لازم است که "کمترین دمای مورد انتظار سرویس" زیر یک آستانه مشخص باشد (به عنوان مثال، 40 درجه فارنهایت یا 0 درجه فارنهایت) و عضو در معرض تنش کششی ناشی از بارهای اولیه باشد. این اغلب در مورد:
اعضای کششی شدید در قاب های مهاربندی شده.
اعضای با ضخامت بیش از 1.5 اینچ در سازه های در معرض آب و هوای سرد.
نیروی لرزه‌ای{0}}سیستم‌های مقاوم (SFRS) در مناطق لرزه‌ای متوسط و بالا، طبق استاندارد AISC 341، که برای اطمینان از رفتار انعطاف‌پذیر در هنگام زلزله، الزامات سختی سختی دارد.
سازه های صنعتی سنگین: برای تیرهای باند جرثقیل تحت بارگذاری دینامیکی/ضربه ای.
سازه‌های فراساحلی یا مناطق سردسیر: در جایی که خدمات دمای پایین ارائه می‌شود.
4. ابزارهای متالورژیکی برای دستیابی به چقرمگی در تیرهای A572 H-:
برای برآورده ساختن الزامات S5، آسیاب ها عملکرد خود را تنظیم می کنند:
کنترل شیمی شدیدتر: کاهش بیشتر گوگرد و فسفر.
بهبود دانه: بهینه سازی TMCR برای تولید اندازه دانه فریت حتی ریزتر.
عادی سازی (در صورت مشخص شدن): در حالی که A572 معمولاً به صورت-نوردیده می شود، مواد نرمال شده (دوباره گرم شده و خنک شده) می توانند چقرمگی یکنواخت و بهبود یافته را از طریق پالایش دانه ارائه دهند، به خصوص برای مقاطع ضخیم تر.
جدول: راهنمای کاربرد چقرمگی بریدگی برای تیرهای A572 H-
| سناریوی کاربردی | نیاز احتمالی | مشخصات معمولی | منطق |
|---|---|---|---|
| ساختمان تجاری در آب و هوای معتدل | اغلب مورد نیاز نیست | فقط پایه A572 | دمای سرویس ملایم، تنش ها متوسط است. |
| مهار در ارتفاع-شیکاگو | به احتمال زیاد مورد نیاز ( لرزه ای، کششی) | A572 Gr.50, S5: 20 فوت{4}}پوند @ 40 درجه فارنهایت | AISC 341 تجهیزات لرزه ای و دمای پایین زمستان. |
| تیر اصلی برای پل بزرگراه، میشیگان | مورد نیاز | A572 Gr.50, S5: ۲۵ فوت- پوند @ ۰ درجه فارنهایت (به ازای AASHTO) | دمای سرویس پایین، بارگذاری ترافیک پویا. |
| پرتو باند جرثقیل سنگین | مورد نیاز | A572 Gr.60, S5: 20 فوت{4}}پوند @70 درجه فارنهایت | خطر بارگذاری ضربه و شروع ترک خستگی. |
5. مفاهیم برای ساخت:
مواد ارائه شده به نیاز S5 دارای چقرمگی تایید شده است. این روش‌های جوشکاری را تغییر نمی‌دهد، اما این اطمینان را ایجاد می‌کند که فلز پایه و HAZ آن می‌توانند غلظت تنش و بارهای دینامیکی را بدون شکستگی شکننده تحمل کنند. برای کاربردهای حیاتی، چقرمگی منطقه تحت تأثیر حرارت{3} به اندازه چقرمگی فلز پایه مهم است که توسط روش‌های جوشکاری مناسب کنترل می‌شود.
در نتیجه، در حالی که تیرهای A572 H{1} دارای چقرمگی ذاتی خوبی هستند، چقرمگی بریدگی مشخص و تأیید شده از طریق آزمایش CVN یک الزام ایمنی غیرقابل مذاکره برای سازه‌هایی است که در معرض سرما، ضربه، نیروهای لرزه‌ای یا خستگی چرخه‌ای قرار دارند. طراح باید شرایط خدمات و کدهای حاکم را ارزیابی کند تا تعیین کند که آیا و در چه سطحی، الزامات تکمیلی S5 باید فراخوانی شود یا خیر.