Exigences matérielles pour les structures en acier

Les structures en acier sont soumises à différents types de forces lors de leur utilisation (charges, tassements inégaux des fondations, changements de température, etc.). Par conséquent, l’acier utilisé doit posséder d’excellentes propriétés mécaniques (résistance, plasticité et ténacité) et de transformation (propriétés de travail à froid et à chaud et de soudage) pour garantir la sécurité et la fiabilité de la structure. De nombreux types d'acier existent, mais seuls quelques-uns répondent aux exigences des structures en acier, comme le Q235 en acier au carbone, le 16 Mn en acier faiblement allié- et le 20 MnV (acier au manganèse-vanadium 20) utilisé pour les boulons à haute résistance-.

 

Indicateurs de performance
1. Force
Les indicateurs de résistance de l'acier comprennent la limite élastique σe, la limite d'élasticité σy et la limite de traction σu. La conception est basée sur la limite d'élasticité de l'acier. Une limite d'élasticité élevée peut réduire le-poids propre de la structure, économiser de l'acier et réduire les coûts. La résistance à la traction σu est la contrainte maximale que l'acier peut supporter avant rupture. À ce stade, la structure perd son utilité en raison d'une déformation plastique importante, mais la structure se déforme considérablement sans s'effondrer, répondant ainsi aux exigences de résistance aux rares tremblements de terre. La valeur de σu/σy peut être considérée comme un paramètre de la réserve de résistance de l'acier.

 

2. Plasticité
La plasticité de l'acier fait généralement référence à sa capacité à subir une déformation plastique importante sans se fracturer une fois que la contrainte dépasse la limite d'élasticité. Les principaux indicateurs pour mesurer la capacité de déformation plastique de l'acier sont l'allongement δ et la réduction de surface ψ.

 

3. Performances de pliage à froid
La performance de pliage à froid de l’acier mesure sa résistance à la fissuration lors de la déformation plastique provoquée par le pliage à température ambiante. Les performances de flexion à froid de l'acier sont testées par un essai de flexion à froid pour déterminer ses performances de déformation par flexion sous un degré de flexion spécifié.

 

4. Résistance aux chocs
La résistance aux chocs de l’acier fait référence à sa capacité à absorber l’énergie cinétique mécanique lors de la rupture sous une charge d’impact. Il s'agit d'une propriété mécanique qui mesure la résistance de l'acier aux charges d'impact et à la rupture fragile potentielle due à la basse température et à la concentration des contraintes. L'indice de résilience de l'acier est généralement obtenu par des essais de choc sur des éprouvettes standards.

 

5. Soudabilité
La soudabilité de l'acier fait référence à sa capacité à produire des joints soudés de haute-qualité dans certaines conditions de soudage. La soudabilité peut être divisée en deux types : la soudabilité pendant le processus de soudage et la soudabilité en termes de performances de service. La soudabilité pendant le processus de soudage fait référence à la susceptibilité de la soudure et du métal à proximité de la soudure à ne pas produire de fissures chaudes pendant le soudage ou de fissures de retrait pendant le refroidissement. Une bonne soudabilité signifie que dans certaines conditions du procédé de soudage, ni le métal fondu ni le métal de base adjacent ne produiront de fissures. La soudabilité en termes de performances fait référence à la résistance aux chocs au niveau de la soudure et à la ductilité dans la zone affectée thermiquement-, exigeant que les propriétés mécaniques de l'acier dans la zone affectée par la soudure et la chaleur-ne soient pas inférieures à celles du métal de base. mon pays utilise à la fois des méthodes de test de soudabilité par procédé de soudage et des méthodes de test de soudabilité basées sur les performances-.

 

6. Durabilité
De nombreux facteurs affectent la durabilité de l’acier. Premièrement, l’acier a une faible résistance à la corrosion, des mesures de protection doivent donc être prises pour prévenir la corrosion et la rouille. Les mesures de protection comprennent : la peinture et l'entretien réguliers de l'acier, en utilisant de l'acier galvanisé, et l'emploi de mesures de protection spéciales en présence de milieux fortement corrosifs tels que les acides, les alcalis et les sels. Par exemple, les structures de plates-formes offshore utilisent des mesures de « protection anodique » pour empêcher la corrosion de la structure de la gaine, en fixant des lingots de zinc à la gaine. L'électrolyte d'eau de mer corrodera automatiquement les lingots de zinc en premier, protégeant ainsi la structure de la gaine en acier. Deuxièmement, étant donné que la résistance à la rupture de l'acier sous des températures élevées et des charges à long terme-est nettement inférieure à sa résistance à court-terme, la résistance à long-terme de l'acier dans des conditions prolongées à haute-température doit être déterminée. L'acier durcit automatiquement et devient cassant avec le temps, un phénomène connu sous le nom de « vieillissement ». La résistance aux chocs de l'acier sous des charges à basse température - doit également être testée.