CN105891030A - 一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，主要应用于建筑钢结构无损检测领域。本方法确定了常用截面钢构件现场测量里氏硬度的标准部位和非标准部位，给出了不同截面条件下钢材里氏硬度实测值修正方法，提供了基于里氏硬度直接推定钢材极限抗拉强度和屈服强度的测强曲线。实施步骤：确定钢构件测区和测点，并进行表面打磨处理；利用里氏硬度计测量构件的里氏硬度值；对里氏硬度实测值加以修正；依据本发明提供的换算式(测强曲线)将修正后的里氏硬度值换算为相应的钢材强度值。本发明利用里氏硬度实测值现场直接推定既有钢结构钢材极限抗拉强度和屈服强度，操作简单，精度较高，具有很强的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构无损检测领域，具体涉及一种利用里氏硬度直接推定既有结构钢材强度的方法。
背景技术
随着我国钢结构的发展，通过现场无损检测获取既有钢结构或钢构件的强度指标是工程检测过程的客观需求。
以往研究表明，金属硬度与强度之间存在着相关关系。我国规范《黑色金属硬度及强度换算值》(GB/T1172-1999)提供了洛氏、维氏、布氏等硬度与金属强度的换算关系。但这种换算所需的硬度数据必须在实验室条件下，用标准试件按照标准方法获得，且其所采用的仪器较大、操作不便，不适宜直接应用于现场检测。
里氏硬度计具有易携带、测试精度高、测量范围广、操作方便等优点，非常适用于对钢材进行现场无损检测。
由于目前缺乏钢材里氏硬度与强度指标之间的直接换算关系，一般做法是先测出钢材的里氏硬度，然后将其换算成维氏硬度，再根据维氏硬度推测钢材的极限抗拉强度。由于各种硬度试验条件不同，且须经多次换算的误差积累，往往给最终结果带来很大误差。另外这种换算没有给出硬度与屈服强度之间的关系，所以实用意义相对降低。
本发明针对以上问题提出了一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，给出了钢材极限抗拉强度和屈服强度的关系曲线(测强曲线)，操作简便，实用性较强。
发明内容
本发明主要用于通过钢材的里氏硬度测定，现场无损检测建筑钢结构钢材的极限抗拉强度和屈服强度。常用建筑钢结构钢材的里氏硬度值一般在200-600HL，故采用D型冲击装置里氏硬度计。
本方法明确提出对常用截面钢构件进行里氏硬度现场测量时应区分为标准部位和非标准部位。其中若测量部位有足够的刚度和稳定性，可保证在冲击过程中不发生振动即可认为是标准部位，如图1；否则为非标准部位，如图2。
为得到可用于不同截面钢构件的统一测强曲线，本方法以H型钢、焊接组合截面、钢板数据为基准，将其他构件截面的里氏硬度实测值进行了修正，其中对标准部位的实测里氏硬度值按表1进行修正，对非标准部位的实测里氏硬度值不修正。
表1标准部位钢构件截面里氏硬度实测值修正表
基于修正后的钢材里氏硬度值，得到统一的里氏硬度与极限抗拉强度、里氏硬度与屈服强度的关系曲线。
本发明提供的基于里氏硬度推定钢材极限抗拉强度和屈服强度的关系式如下：
标准部位极限抗拉强度推定公式：fu＝293.3e(00013HL)；
标准部位屈服强度推定公式：fy＝25.77e(00043HL)+204.5；
非标准部位极限抗拉强度推定公式：fu＝0.0014HL2-0.2658HL+389.5；
非标准部位屈服强度推定公式：fy＝0.0026HL2-1.338HL+481.8。
其中，fu-钢材极限抗拉强度(MPa)；
fy-钢材屈服强度(MPa)；
HL-里氏硬度(HLD)。
对应的钢材极限抗拉强度和屈服强度的测强曲线见附图3～6。
附图说明
图1为钢材里氏硬度的标准测量部位示意图。
图2为钢材里氏硬度的非标准测量部位示意图。
图3为标准部位钢材极限抗拉强度测强曲线。
图4为标准部位钢材屈服强度测强曲线。
图5为非标准部位钢材极限抗拉强度测强曲线。
图6为非标准部位钢材屈服强度测强曲线。
具体实施方式
本发明应采用数显式里氏硬度计，D型冲击装置，检测前对仪器进行标定。检测步骤如下：
(1)用角磨机对试件表面进行打磨。若钢材表面锈蚀严重，可先用粗磨片进行初步打磨，再用细磨片进行二次打磨，直到打磨区域呈现出与打磨方向一致的痕迹为止。测区打磨范围不小于30mm×60mm；
(2)每个试件选取10个测区，每测区取10个测点，测点间距离不小于3mm，测点与试件边缘之距不小于5mm；
(3)打磨完成后进行里氏硬度测量。每个测区进行10次测量操作，去掉两个最大值和两个最小值，取剩下6个硬度值的平均值作为一个测区的硬度值。所有测区硬度值的平均值作为试件的里氏硬度值；
(4)对标准部位的实测里氏硬度值按表1进行修正；
(5)利用上文提供的换算式或测强曲线将修正后的里氏硬度值换算为相应的钢材强度值。
需注意的是：
(1)标准部位测强曲线精度较高，现场检测时，应尽可能在标准部位进行测量，若实测条件不允许时，也可在非标准部位测量；
(2)本方法提供的钢材极限抗拉强度测强曲线比屈服强度测强曲线精度高。
Claims (7)
1.一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，其特征是：将钢材里氏硬度测量部位分为标准部位和非标准部位，将不同截面的钢材里氏硬度实测值进行修正，最后利用修正后的里氏硬度值按照本方法提供的钢材强度测强曲线推定相应的钢材极限抗拉强度和屈服强度。
2.如权利要求1所述的一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，其特征是：将钢材里氏硬度测量部位分为标准部位和非标准部位，其中测量标准部位具有足够的刚度和稳定性，可保证在冲击过程中不发生振动，否则为测量非标准部位。
3.如权利要求1所述的一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，其特征是：以H型钢、焊接组合截面、钢板数据为基准，将其他截面标准部位测量的里氏硬度值进行修正，非标准部位不修正。
4.如权利要求1所述的一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，其特征是：标准部位钢材极限抗拉强度推定公式为fu＝293.3e(0.0013HL)。
5.如权利要求1所述的一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，其特征是：标准部位钢材屈服强度推定公式为fy＝25.77e(0.0043HL)+204.5。
6.如权利要求1所述的一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，其特征是：非标准部位钢材极限抗拉强度推定公式为fu＝0.0014HL2-0.2658HL+389.5。
7.如权利要求1所述的一种基于里氏硬度直接推定既有钢结构钢材强度的方法，其特征是：非标准部位钢材屈服强度推定公式为fy＝0.0026HL2-1.338HL+481.8。
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