- Tytuł:
-
Zmiany strukturalne w stali konstrukcyjnej wywołane epizodami jej nagrzewania i stygnięcia podczas pożaru
Changes in Structural Steel Microstructures Following Heating and Cooling Episodes in Fires - Autorzy:
-
Maślak, M.
Żwirski, G. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/373712.pdf
- Data publikacji:
- 2017
- Wydawca:
- Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego
- Tematy:
-
stal konstrukcyjna
pożar
mikrostruktura
przemiana fazowa
ferryt
perlit
bainit
martenzyt
grafityzacja
sferoidyzacja
structural steel
fire
microstructure
phase transition
ferrite
pearlite
bainite
martensite
graphitisation
spheroidisation - Opis:
-
Cel: Celem artykułu jest krótkie omówienie podstawowych zagrożeń wynikających z epizodów nagrzewania i stygnięcia stali konstrukcyjnej podczas pożaru, które mogą warunkować ewentualne dalsze użytkowanie elementów nośnych z niej wykonanych. Zagrożenia te wiążą się na ogół z termicznie indukowanymi i trwałymi zmianami obserwowanymi w mikrostrukturze stali wystudzonej po zakończeniu ekspozycji na ogień, z reguły niedostrzeganymi wizualnie podczas klasycznej inwentaryzacji przeprowadzanej po pożarze, której celem jest ocena stanu technicznego obiektu. Metody: Struktura artykułu pozwala prześledzić kolejne, potencjalne formy zmian mikrostruktury stali konstrukcyjnej, najpierw inicjowane monotonicznym wzrostem temperatury tego materiału, a następnie mniej lub bardziej gwałtownym jego stygnięciem. W pierwszej kolejności omówiono skutki rozrostu ziaren ferrytu, w drugiej kolejności – efekty częściowej przemiany perlitu w austenit, a w końcu – zagrożenia determinowane zainicjowaniem w fazie chłodzenia przemiany bainitycznej i/lub martenzytycznej. Na tym tle podjęto dyskusję na temat konsekwencji ewentualnego powierzchniowego odwęglenia, a także możliwego wystąpienia zjawisk grafityzacji i/lub sferoidyzacji ziaren cementytu. Wyniki: Wykazano, że zmieniające się w czasie, a przy tym niekontrolowane oddziaływanie wysokiej temperatury pożaru na stal konstrukcyjną z dużym prawdopodobieństwem prowadzi do wystąpienia w tym materiale niekorzystnych przemian strukturalnych, które z reguły skutkują drastycznym zmniejszeniem się jego efektywnej ciągliwości skojarzonym z wyraźnym zwiększeniem się jego twardości. Taki zestaw cech stali w przypadku dalszego jej użytkowania po pożarze nieuchronnie implikuje dużą jej podatność na kruche pękanie, a co za tym idzie – znaczne ryzyko nagłego i niespodziewanego zniszczenia wykonanych z niej elementów. Wnioski: Klasyczna inwentaryzacja przeprowadzana po pożarze w celu oceny deformacji stalowego ustroju nośnego, uzupełniona jedynie o eksperymentalną weryfikację parametrów wytrzymałościowych charakteryzujących taką stal, nie wystarcza, by dostatecznie wiarygodnie wnioskować o przydatności tych elementów do ich dalszego użytkowania pod obciążeniem. Taka ocena musi być bowiem bezwzględnie poszerzona co najmniej o aposterioryczne badania mikrostruktury rozpatrywanego materiału oraz o próby pozwalające na sprawdzenie jego popożarowej twardości i udarności.
Aim: The aim of this article is to provide a brief review of the basic hazards which might affect the potential re-use of bearing members made of structural steel following exposure to heating and cooling episodes in a fire. These hazards generally involve thermally induced and permanent changes observed in the microstructure of the steel after the fire is extinguished, usually not seen during a standard post-fire inventory aimed at assessing the technical condition of the building. Methods: The article’s structure guides the reader through the successive potential forms of changes in the microstructure of structural steel, initiated by a monotonic increase in the temperature of the material, and followed by its more or less rapid cooling. The article first discusses the effects of ferrite-grain growth, then proceeds to a description of the effects of a partial pearlite-to-austenite transformation, and finally addresses the threats created by the initiation of a bainitic and/or martensitic transformation during the cooling phase. In this context, it discusses the consequences of potential surface decarburisation and the results of the possible occurrences of graphitisation and/or spheroidisation of cementite grains. Results: It has been shown that the time-varying and uncontrolled impact on structural steel of a high fire temperature is likely to lead to the occurrence of unfavourable structural changes in this material, which usually result in a dramatic decrease in the effective ductility, coupled with a marked increase in hardness. In structural members re-used after a fire, such a set of features inevitably implies the high vulnerability of this type of steel to brittle fracture, and, consequently, carries a significant risk of the sudden and unexpected destruction of the components made of it. Conclusions: The standard post-fire inventory of member deformations in the steel-bearing structure, supplemented only by the experimental verification of such steel-strength parameters, is not sufficient to reasonably conclude that these members are suitable for re-use under load. Such an assessment must be extended at least by a detailed study of the microstructure of the material under consideration, made a posteriori, and also by tests which allow the verification of its post-fire hardness and impact strength. - Źródło:
-
Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza; 2017, 48, 4; 34-52
1895-8443 - Pojawia się w:
- Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł