Žilavost z zarezo je odpornost materiala na krhek lom v prisotnosti napake, razpoke ali ostre geometrijske prekinitve, zlasti pri visokih stopnjah deformacije (udarec) ali pri nizkih temperaturah. Čeprav osnovna specifikacija ASTM A572 ne predpisuje preskusa žilavosti z zarezami, je to kritična lastnost H-nosilcev v številnih aplikacijah, ki se uveljavlja z dodatnimi zahtevami.
1. Žilavost osnovnega materiala (nedoločeno):
Oba A572 Gr.50 in Gr.60, v svojem standardnem stanju »kot-valjani«, izhajata iz svoje drobno{4}}zrnate mikrostrukture, dosežene z mikrolegiranjem in nadzorovanim valjanjem, dobro inherentno žilavost. Vendar pa brez določenega testiranja ni zajamčene minimalne vrednosti absorpcije energije. Nekoliko višja vsebnost ogljika in potencialno bolj groba mikrostruktura v Gr.60 lahko povzroči nekoliko nižjo žilavost z zarezo v primerjavi z Gr.50, če so vsi ostali enaki. To je eden od razlogov, zakaj je Gr.50 pogosto bolj priljubljen pri zelo omejenih povezavah v potresnih območjih.
2. Sklicevanje na žilavost zareze: dodatna zahteva S5
Za zagotovitev določene ravni žilavosti mora kupec navesti "ASTM A572 Grade XX z dodatno zahtevo S5." To zahteva preskus udarca po Charpy V-Notch (CVN).
Specifikacija: V naročilu mora biti navedena preskusna temperatura in najmanjša absorbirana energija. (npr. "S5, Charpy V-zareza, 20 ft-lb min pri 40 stopinjah F").
Običajne preskusne temperature: 70 stopinj F, 40 stopinj F, 0 stopinj F, -20 stopinj F, -40 stopinj F.
Skupne energijske vrednosti: 15, 20, 25, 40 ft-lbs.
3. Kdaj je za H-žarke potrebno testiranje CVN?
Narekujeta ga veljavna gradbena koda in storitveno okolje konstrukcije:
Gradnja mostov (AASHTO LRFD): skoraj vedno zahtevana. Preskusna temperatura temelji na območju minimalne delovne temperature v projektu in debelini materiala.
Gradbene konstrukcije (AISC 360, AISC 341): Zahtevano, kadar je "najnižja pričakovana obratovalna temperatura" pod določenim pragom (npr. 40 stopinj F ali 0 stopinj F) in je člen izpostavljen natezni napetosti zaradi primarnih obremenitev. To pogosto velja za:
Močno obremenjeni natezni členi v oklepnih okvirjih.
Elementi v debelinah, ki presegajo 1,5 palca v strukturah, izpostavljenih mrzlemu podnebju.
Sistem-odpornosti proti potresnim silam (SFRS) v zmernih in močnih potresnih območjih v skladu z AISC 341, ki ima stroge zahteve glede žilavosti za zagotavljanje duktilnega obnašanja med potresom.
Težke industrijske konstrukcije: Za nosilce vzletno-pristajalne steze žerjava, ki so izpostavljeni dinamični/udarni obremenitvi.
Strukture na morju ali v hladnih območjih: tam, kjer so-nizke temperature samoumevne.
4. Metalurška sredstva za doseganje žilavosti v nosilcih A572 H-:
Da bi izpolnili zahteve S5, mlini prilagodijo svojo prakso:
Strožji nadzor kemije: nadaljnje zmanjšanje žvepla in fosforja.
Izboljšano prečiščevanje zrn: Optimizacija TMCR za proizvodnjo še bolj finih feritnih zrn.
Normaliziranje (če je določeno): medtem ko je A572 običajno kot -valjan, lahko normalizirani material (ponovno segret in ohlajen) ponudi bolj enakomerno in izboljšano žilavost s prefinjenostjo zrn, zlasti za debelejše dele.
Tabela: Navodila za uporabo zarezne žilavosti za nosilce A572 H-
| Scenarij uporabe | Verjetna zahteva | Tipična specifikacija | Utemeljitev |
|---|---|---|---|
| Komercialna stavba v zmernem podnebju | Pogosto ni potrebno | Samo osnova A572 | Delovne temperature so zmerne, napetosti zmerne. |
| Opora v visoki-stolpnici, Chicago | Verjetno potrebno (seizmično, napetostno) | A572 Gr.50, S5: 20 ft-lb pri 40 stopinjah F | AISC 341 seizmične določbe in nizke zimske temperature. |
| Glavni nosilec za avtocestni most, Michigan | Obvezno | A572 Gr.50, S5: 25 ft-lb pri 0 stopinjah F (po AASHTO) | Nizka delovna temperatura, dinamična prometna obremenitev. |
| Težka žerjavna steza | Obvezno | A572 Gr.60, S5: 20 ft-lb pri 70 stopinjah F | Nevarnost udarne obremenitve in nastanka razpok zaradi utrujenosti. |
5. Posledice za izdelavo:
Material, dobavljen v skladu z zahtevo S5, ima preverjeno žilavost. To ne spremeni postopkov varjenja, vendar zagotavlja zaupanje, da lahko osnovna kovina in njena HAZ preneseta koncentracije napetosti in dinamične obremenitve brez krhkega loma. Pri kritičnih aplikacijah je žilavost toplotno{3}}prizadetega območja enako pomembna kot žilavost osnovne kovine, ki jo urejajo ustrezni varilni postopki.
Skratka, čeprav imajo nosilci A572 H-dobro inherentno žilavost, je določena in preverjena žilavost z zarezo s preskušanjem CVN nedoločljiva varnostna zahteva za konstrukcije, izpostavljene mrazu, udarcem, potresnim silam ali ciklični utrujenosti. Načrtovalec mora oceniti pogoje storitve in veljavne kode, da ugotovi, ali in na kateri ravni se je treba sklicevati na dodatno zahtevo S5.