متطلبات المواد للهياكل الفولاذية – مجموعة رويال

1. القوة
يتكون مؤشر قوة الفولاذ من حد المرونة، وحد الخضوع، وحد الشد. ويعتمد التصميم على حد الخضوع للفولاذ. فارتفاع حد الخضوع يُقلل من وزن الهيكل، ويُوفر الفولاذ، ويُخفض التكلفة. أما حد الشد فهو أقصى إجهاد يتحمله الفولاذ قبل الانهيار. عند هذه النقطة، يفقد الهيكل بعضًا من خصائصه نتيجة التشوه اللدن، إلا أن هذا التشوه يكون كبيرًا ولا يؤدي إلى الانهيار، مما يُلبي متطلبات مقاومة الهيكل للزلازل النادرة.
2. اللدونة
تشير لدونة الفولاذ عمومًا إلى خصائص التشوه اللدن الكبير دون حدوث كسر بعد تجاوز الإجهاد حد المرونة. ويُعدّ الاستطالة وانكماش المقطع العرضي المؤشرين الرئيسيين لقياس قدرة الفولاذ على التشوه اللدن.
3. أداء الثني على البارد
خاصية الانحناء على البارد للفولاذ هي مقياس لمقاومته للتشقق عند حدوث تشوه لدن أثناء عملية الانحناء في درجة الحرارة العادية. ويتم اختبار خاصية الانحناء على البارد للفولاذ من خلال تجربة انحناء على البارد، وذلك بقياس مدى تشوهه عند درجة انحناء محددة.
4. مقاومة الصدمات
تشير مقاومة الصدمات للفولاذ إلى قدرته على امتصاص الطاقة الحركية الميكانيكية أثناء عملية الكسر تحت تأثير أحمال الصدمات. وهي خاصية ميكانيكية تقيس مدى مقاومة الفولاذ لأحمال القطع الناتجة عن الصدمات، والتي قد تؤدي إلى كسر هش بسبب انخفاض درجة الحرارة وتركيز الإجهاد. ويُحسب مؤشر مقاومة الصدمات للفولاذ عادةً من خلال اختبار الصدمات على عينة قياسية.
5. أداء اللحام
يشير أداء اللحام للفولاذ إلى وصلة اللحام ذات الأداء الجيد التي يتم الحصول عليها في ظل ظروف عملية لحام ثابتة. وينقسم أداء اللحام إلى نوعين: أداء اللحام أثناء عملية اللحام، وأداء اللحام أثناء الاستخدام. يشير أداء اللحام أثناء عملية اللحام إلى مدى خلو اللحام والمعدن المجاور له من التشققات الحرارية أو تشققات الانكماش الناتجة عن التبريد. ويعني الأداء الجيد للحام عدم وجود تشققات في معدن اللحام والمعدن الأساسي المجاور له في ظل ظروف معينة لعملية اللحام. أما أداء اللحام أثناء الاستخدام، فيشير إلى مقاومة اللحام للصدمات وليونة المنطقة المتأثرة بالحرارة. ويُشترط ألا تقل الخواص الميكانيكية للفولاذ في منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة عن خواص المعدن الأساسي. وتعتمد بلادنا طرق اختبار أداء اللحام أثناء عملية اللحام، كما تعتمد طرق اختبار أداء اللحام أثناء الاستخدام.
6. المتانة
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على متانة الفولاذ. أولًا، مقاومة الفولاذ للتآكل ضعيفة، لذا يجب اتخاذ تدابير وقائية لمنع تآكله وصدأه. تشمل هذه التدابير: الصيانة الدورية لطلاء الفولاذ، واستخدام الفولاذ المجلفن، والتعرض للأحماض والقلويات والأملاح وغيرها من البيئات شديدة التآكل، واستخدام تدابير وقائية خاصة، مثل استخدام "حماية الأنود" في هياكل المنصات البحرية لمنع تآكل الغلاف، وذلك بتثبيت سبائك الزنك على الغلاف، حيث أن إلكتروليت مياه البحر يؤدي تلقائيًا إلى تآكل سبائك الزنك، مما يحافظ على وظيفة الغلاف الفولاذي. ثانيًا، نظرًا لأن الفولاذ تحت درجات حرارة عالية وأحمال طويلة الأمد، تنخفض مقاومته للكسر بشكل أكبر من مقاومته على المدى القصير، لذا يجب تحديد مقاومة الفولاذ للصدمات تحت تأثير درجات الحرارة العالية لفترات طويلة. يتصلب الفولاذ ويصبح هشًا بمرور الوقت، وهي ظاهرة تُعرف بالتقادم. يجب اختبار مقاومة الفولاذ للصدمات تحت أحمال درجات الحرارة المنخفضة.