一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法，主要應(yīng)用于建筑鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。本方法確定了常用截面鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量里氏硬度的標(biāo)準(zhǔn)部位和非標(biāo)準(zhǔn)部位，給出了不同截面條件下鋼材里氏硬度實(shí)測(cè)值修正方法，提供了基于里氏硬度直接推定鋼材極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的測(cè)強(qiáng)曲線。實(shí)施步驟：確定鋼構(gòu)件測(cè)區(qū)和測(cè)點(diǎn)，并進(jìn)行表面打磨處理；利用里氏硬度計(jì)測(cè)量構(gòu)件的里氏硬度值；對(duì)里氏硬度實(shí)測(cè)值加以修正；依據(jù)本發(fā)明提供的換算式(測(cè)強(qiáng)曲線)將修正后的里氏硬度值換算為相應(yīng)的鋼材強(qiáng)度值。本發(fā)明利用里氏硬度實(shí)測(cè)值現(xiàn)場(chǎng)直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，操作簡(jiǎn)單，精度較高，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種利用里氏硬度直接推定既有結(jié) 構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)獲取既有鋼結(jié)構(gòu)或鋼構(gòu)件的強(qiáng)度指標(biāo) 是工程檢測(cè)過(guò)程的客觀需求。
[0003] 以往研究表明，金屬硬度與強(qiáng)度之間存在著相關(guān)關(guān)系。我國(guó)規(guī)范《黑色金屬硬度及 強(qiáng)度換算值》（GB/T1172-1999)提供了洛氏、維氏、布氏等硬度與金屬?gòu)?qiáng)度的換算關(guān)系。但 這種換算所需的硬度數(shù)據(jù)必須在實(shí)驗(yàn)室條件下，用標(biāo)準(zhǔn)試件按照標(biāo)準(zhǔn)方法獲得，且其所采 用的儀器較大、操作不便，不適宜直接應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
[0004] 里氏硬度計(jì)具有易攜帶、測(cè)試精度高、測(cè)量范圍廣、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于 對(duì)鋼材進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)。
[0005] 由于目前缺乏鋼材里氏硬度與強(qiáng)度指標(biāo)之間的直接換算關(guān)系，一般做法是先測(cè)出 鋼材的里氏硬度，然后將其換算成維氏硬度，再根據(jù)維氏硬度推測(cè)鋼材的極限抗拉強(qiáng)度。由 于各種硬度試驗(yàn)條件不同，且須經(jīng)多次換算的誤差積累，往往給最終結(jié)果帶來(lái)很大誤差。另 外這種換算沒(méi)有給出硬度與屈服強(qiáng)度之間的關(guān)系，所以實(shí)用意義相對(duì)降低。
[0006] 本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題提出了一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的 方法，給出了鋼材極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的關(guān)系曲線（測(cè)強(qiáng)曲線），操作簡(jiǎn)便，實(shí)用性較 強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明主要用于通過(guò)鋼材的里氏硬度測(cè)定，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)建筑鋼結(jié)構(gòu)鋼材的極限 抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。常用建筑鋼結(jié)構(gòu)鋼材的里氏硬度值一般在200-600HL，故采用D型沖 擊裝置里氏硬度計(jì)。
[0008] 本方法明確提出對(duì)常用截面鋼構(gòu)件進(jìn)行里氏硬度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)應(yīng)區(qū)分為標(biāo)準(zhǔn)部位 和非標(biāo)準(zhǔn)部位。其中若測(cè)量部位有足夠的剛度和穩(wěn)定性，可保證在沖擊過(guò)程中不發(fā)生振動(dòng) 即可認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)部位，如圖1 ;否則為非標(biāo)準(zhǔn)部位，如圖2。
[0009] 為得到可用于不同截面鋼構(gòu)件的統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線，本方法以H型鋼、焊接組合截面、 鋼板數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，將其他構(gòu)件截面的里氏硬度實(shí)測(cè)值進(jìn)行了修正，其中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)部位的實(shí)測(cè) 里氏硬度值按表1進(jìn)行修正，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)部位的實(shí)測(cè)里氏硬度值不修正。
[0010] 表1標(biāo)準(zhǔn)部位鋼構(gòu)件截面里氏硬度實(shí)測(cè)值修正表
[0011]
[0012] 基于修正后的鋼材里氏硬度值，得到統(tǒng)一的里氏硬度與極限抗拉強(qiáng)度、里氏硬度 與屈服強(qiáng)度的關(guān)系曲線。
[0013] 本發(fā)明提供的基于里氏硬度推定鋼材極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的關(guān)系式如下：
[0014] 標(biāo)準(zhǔn)部位極限抗拉強(qiáng)度推定公式：fu= 293. 3e (°°°13Η?;
[0015] 標(biāo)準(zhǔn)部位屈服強(qiáng)度推定公式：fy= 25. 77e ^^^+204. 5 ;
[0016] 非標(biāo)準(zhǔn)部位極限抗拉強(qiáng)度推定公式：fu= 0· 0014HL 2-0· 2658HL+389. 5 ;
[0017] 非標(biāo)準(zhǔn)部位屈服強(qiáng)度推定公式：fy= 0· 0026HL2-1. 338HL+481. 8。
[0018] 其中，fu_鋼材極限抗拉強(qiáng)度（MPa);
[0019] fy-鋼材屈服強(qiáng)度（MPa);
[0020] HL-里氏硬度（HLD)。
[0021] 對(duì)應(yīng)的鋼材極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的測(cè)強(qiáng)曲線見(jiàn)附圖3~6。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為鋼材里氏硬度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量部位示意圖。
[0023] 圖2為鋼材里氏硬度的非標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量部位示意圖。
[0024] 圖3為標(biāo)準(zhǔn)部位鋼材極限抗拉強(qiáng)度測(cè)強(qiáng)曲線。
[0025] 圖4為標(biāo)準(zhǔn)部位鋼材屈服強(qiáng)度測(cè)強(qiáng)曲線。
[0026] 圖5為非標(biāo)準(zhǔn)部位鋼材極限抗拉強(qiáng)度測(cè)強(qiáng)曲線。
[0027] 圖6為非標(biāo)準(zhǔn)部位鋼材屈服強(qiáng)度測(cè)強(qiáng)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明應(yīng)采用數(shù)顯式里氏硬度計(jì)，D型沖擊裝置，檢測(cè)前對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定。檢測(cè)步 驟如下：
[0029] (1)用角磨機(jī)對(duì)試件表面進(jìn)行打磨。若鋼材表面銹蝕嚴(yán)重，可先用粗磨片進(jìn)行初步 打磨，再用細(xì)磨片進(jìn)行二次打磨，直到打磨區(qū)域呈現(xiàn)出與打磨方向一致的痕跡為止。測(cè)區(qū)打 磨范圍不小于30mmX60mm ；
[0030] (2)每個(gè)試件選取10個(gè)測(cè)區(qū)，每測(cè)區(qū)取10個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距離不小于3mm，測(cè)點(diǎn)與 試件邊緣之距不小于5mm ;
[0031] (3)打磨完成后進(jìn)行里氏硬度測(cè)量。每個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行10次測(cè)量操作，去掉兩個(gè)最大 值和兩個(gè)最小值，取剩下6個(gè)硬度值的平均值作為一個(gè)測(cè)區(qū)的硬度值。所有測(cè)區(qū)硬度值的 平均值作為試件的里氏硬度值；
[0032] (4)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)部位的實(shí)測(cè)里氏硬度值按表1進(jìn)行修正；
[0033] (5)利用上文提供的換算式或測(cè)強(qiáng)曲線將修正后的里氏硬度值換算為相應(yīng)的鋼材 強(qiáng)度值。
[0034] 需注意的是：
[0035] (1)標(biāo)準(zhǔn)部位測(cè)強(qiáng)曲線精度較高，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)盡可能在標(biāo)準(zhǔn)部位進(jìn)行測(cè)量，若 實(shí)測(cè)條件不允許時(shí)，也可在非標(biāo)準(zhǔn)部位測(cè)量；
[0036] (2)本方法提供的鋼材極限抗拉強(qiáng)度測(cè)強(qiáng)曲線比屈服強(qiáng)度測(cè)強(qiáng)曲線精度高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法，其特征是：將鋼材里氏硬 度測(cè)量部位分為標(biāo)準(zhǔn)部位和非標(biāo)準(zhǔn)部位，將不同截面的鋼材里氏硬度實(shí)測(cè)值進(jìn)行修正，最 后利用修正后的里氏硬度值按照本方法提供的鋼材強(qiáng)度測(cè)強(qiáng)曲線推定相應(yīng)的鋼材極限抗 拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法，其特 征是：將鋼材里氏硬度測(cè)量部位分為標(biāo)準(zhǔn)部位和非標(biāo)準(zhǔn)部位，其中測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)部位具有足夠 的剛度和穩(wěn)定性，可保證在沖擊過(guò)程中不發(fā)生振動(dòng)，否則為測(cè)量非標(biāo)準(zhǔn)部位。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法，其特 征是：以H型鋼、焊接組合截面、鋼板數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，將其他截面標(biāo)準(zhǔn)部位測(cè)量的里氏硬度值 進(jìn)行修正，非標(biāo)準(zhǔn)部位不修正。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法，其特 征是：標(biāo)準(zhǔn)部位鋼材極限抗拉強(qiáng)度推定公式為f u= 293. 3e (α°°13Η?。5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法，其特 征是：標(biāo)準(zhǔn)部位鋼材屈服強(qiáng)度推定公式為fy= 25. 77e (α°°43Ηυ+204. 5。6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法，其特 征是：非標(biāo)準(zhǔn)部位鋼材極限抗拉強(qiáng)度推定公式為f u= 〇. 0014HL 2-0. 2658HL+389. 5。7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于里氏硬度直接推定既有鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度的方法，其特 征是：非標(biāo)準(zhǔn)部位鋼材屈服強(qiáng)度推定公式為fy= 〇. 0026HL 2-l. 338HL+481. 8。
【文檔編號(hào)】G01N3/40GK105891030SQ201510035304
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日
【發(fā)明人】羅烈, 蔡劍男, 李彥鵬
【申請(qǐng)人】羅烈, 蔡劍男, 李彥鵬