TW201433792A - 火害鋼板之非破壞檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種火害鋼板之非破壞檢測方法，包含下列步驟：步驟(a)：在火害現場選擇一非受火害的參考點，及一受火害的量測點。步驟(b)：利用超音波對該量測點與該參考點進行檢測，並取得兩者之波速變化，以判斷火害鋼板的折損程度。藉此方式，有利於工程人員在火害現場進行火害影響之評估，極具時效性與方便性。

Description

火害鋼板之非破壞檢測方法

本發明是有關於一種鋼板檢測方法，特別是指一種火害鋼板之非破壞檢測方法。

一般來講，鋼材結構受火害後，對鋼材之強度、延性及韌性影響較大，因此鋼材結構雖具有工期短及耐震性強等優點，但溫度對鋼材之影響較無法避免。在國外如美國911恐怖攻擊事件，均顯示鋼材受火害後之嚴重影響。另外，內政部消防署統計全國火災次數及火災損失，發現自民國94年起，國內共發生23,659次火災，損失金額超過百億元，亦可知火災鑑定結構之重要性。

莊有清、邱耀正等人於2004年之「鋼材在高溫環境下之行為探討」碩士論文中指出「一般鋼材在溫度達1100℉(593℃)時，降伏強度與抗拉強度皆約減至50%，而一般火災現場僅需五分鐘即可達到此溫度，此時鋼材膨脹率約1%，即可能導致鋼材變形而倒塌。因此鋼材受到火害而超過一定高溫時，其火害溫度或冷卻方式將會影響到鋼材機械性質。

目前，有關火害鋼材結構之研究既有作法均以 破壞式之試驗為主，例如周民瑜、鍾興陽等人於2008年之「常見結構用鋼材火害後機械性質之研究」碩士論文中亦指出，針對兩種國內常見的建築結構用鋼材，包括ASTM-A36、A572 Gr50、SN490C-FR等三種材料，在進行不同高溫的加熱後，使用不同的冷卻方式對鋼材進行冷卻，以模擬火害後的鋼材性質，再運用標準拉伸試驗和標準沙丕試驗進行巨觀的機械性質試驗，以求得鋼材在受到不同高溫火害與不同冷卻方式下的機械性質，並將結果加以彙整比較。同時，除了巨觀的機械性質試驗之外，此論文也針對鋼材的微結構組織進行金相觀測，並配合巨觀的機械性質之相關試驗，加以交叉分析與討論，其結果皆顯示出，鋼材受到較低的火害溫度時，鋼材的機械性質不會因冷卻方式的不同或是火害溫度的不同而影響鋼材的機械性質，但火害若超過一定的高溫時，其火害溫度或冷卻方式將會對鋼材的機械性質造成影響。

由上述可知，目前有關火害評估方式仍以破壞式之試驗為主，此種破壞式檢測方法，需要在火害現場進行試片的取樣裁切，如此一來，一方面可能會破壞到火害現場的鋼材結構，另一方面，在取樣上也有可能需要動用到大型機具，在操作上是較為不方便且費時。

因此，本發明之目的，即在提供一種在火害現場裡用以判斷火害鋼板受損程度的火害鋼板之非破壞檢測方法。

於是本發明火害鋼板之非破壞檢測方法，包含包含下列步驟：

步驟(a)：在火害現場選擇一非受火害的參考點，及一受火害的量測點。

步驟(b)：利用超音波對該量測點與該參考點進行檢測，並取得兩者之波速變化，以判斷火害鋼板的折損程度。

本發明之功效在於：在火害現場裡，藉由超音波來量測受火害的該量測點與未受火害的該參考點，並取得二者之波速變化，藉此波速變化以判斷該量測點受火害影響的程度，因此，不需破壞火害鋼板就能判斷其機械性質是否折損，且在操作上極具時效性與方便性。

10~30‧‧‧步驟

301~304‧‧‧子步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1為本發明火害鋼板之非破壞檢測方法之一較佳實施例的操作流程圖；及圖2為該較佳實施例的一現場金相試驗的流程圖。

參閱圖1與圖2，本發明火害鋼板之非破壞檢測方法的一較佳實施例包含下列步驟：

步驟10：在火害現場利用目視方式選擇一非受火害的參考點，及一受火害的量測點。其中，在本較佳實施例中，該量測點與該參考點均取自於SN490C鋼材，而且 ，該量測點與該參考點的選擇依據，主要是依鋼材表面受火害影響的程度來判斷，當有受火害影響的鋼材，其表面可能會焦黑、鏽皮、變形...等現象，而未受火害的鋼材，其表面可能較為乾淨且無變形之現象。

步驟20：利用超音波對該量測點與該參考點進行檢測，當量測該量測點時會得到一量測波速V1，當量測參考點時會得到一參考波速V2，進而運算後而取得兩者之波速變化dV，再利用波速變化dV來比對已建立好的一波速資料庫，以判斷火害鋼板的折損程度。其中，在本較佳實施例中，該量測波速V1、該參考波速V2，及該波速變化dV恆滿足下列式子(1)：dV=(V1-V2)/V2---------------(1)；該波速資料庫如下表一所示，為SN490C鋼材在不同溫度時其熱處理方式與超音波波速變化dV之關係，該波速資料庫是由工程人員事先建立好的數據資料。故當波速變化dV為正值時，藉由比對此表一，即可以知道該量測點受火害的溫度至少為800℃，若再比對另一已建立好的機械性質資料庫，如表二所示，即可以瞭解到該量測點在不同溫度時其熱處理方式下所對應出的機械性質，如降伏強度、抗拉強度、伸長率，及韌性，如此一來，藉由此表一與表二，讓工程人員在火害現場，即可以立即分析出該量測點受火害影響後之機械性質的折損情況，以判斷鋼材是否仍可以繼續使用，而以表二中可以知道SN490C鋼材在溫度超過800℃時，其伸長率與韌性皆明顯降低，因此該鋼材無法再繼 續使用，亦即由超音波波速變化dV為正值或負值，即可以判斷該鋼材是否能夠繼續使用。超音波頻率可以為1~10MHz之間，在本較佳實施例中，是利用2MHz的超音波，且超音波之訊號分析方式是採用脈波回波法、超音波探頭發射方式是採用直束法，而超音波儀器顯示方式是使用A掃瞄(A-scan)。

步驟30：採用現場金相試驗方式，主要是用來進一步檢測該量測點的表面金相組織，以做為進一步對比 與驗證所需，但本步驟30也可以省略。其中，步驟30包括下列子步驟：

子步驟301：先對該量測點研磨與拋光，以去除表面鏽皮，而在進行研磨時，其砂紙是利用粗到細(號碼由小到大)依序來進行，而且每更換一道砂紙時，需要將前一次的研磨痕跡去除，而研磨到表面略呈現出鏡面狀即可。

子步驟302：利用4%的硝酸溶液來蝕刻該量測點，其蝕刻的時間約為5~10秒，待蝕刻後再利用酒精清潔該量測點表面。當然，其蝕刻液的選用、蝕刻時間是依現場試片表面蝕刻出來的狀況而定，而不以此為限制。

子步驟303：利用一複製膜，先以軟化劑滴入該複製膜待軟化後，再將軟化後的該複製膜直接貼覆於該量測點表面，並靜置約10分鐘左右後取下，藉此，以取下該量測點之表面金相組織。

子步驟304：利用一光學顯微鏡(OM)來觀察該複製膜，以瞭解該量測點表面金相組織，並利用所觀測到的表面金相組織，來比對已建立好的一金相組織資料庫，如表三所示，以判斷受火害影響之情況。由表三中可以清楚的瞭解到，SN490C鋼材在自然緩冷下，其金相組織皆為肥粒鐵(Ferrite)與波來鐵(Pearlite)，但若是在水冷下，其超過800℃溫度時，其金相組織會為不同比例的麻田散鐵(Martensite)、變韌鐵(Bainite)，及肥粒鐵的組成。

另一點值得說明的是，在操作上，可也可省略該子步驟304，即不採用該複製膜拓印之方式，其工程人員 可以在完成該子步驟303後，而在現場以一光學顯微鏡直接觀察該測量點表面金相組織以進行判斷。

註：F(Ferrite)、P(Pearlite)、M(Martensite)、B(Bainite)

綜上所述本發明火害鋼板之非破壞檢測方法具有下列優點及功效：

一、藉由在火害現場裡，利用超音波來量測受火害的該量測點與未受火害的該參考點，並取得二者之波速變化，藉此波速變化以判斷該量測點受火害影響的程度，可以有別於先前技術裡所述之利用破壞式檢測方法來判斷火害影響程度，如此一來，不需破壞現場鋼板且有利於工程人員在火害現場進行火害影響之評估，操作上極具時效性與方便性。

二、藉由該步驟(30)之現場金相試驗所觀察到的 表面金相組織，將能夠進一步用來輔助判斷該量測點受火害影響之程度，以提升鋼板遭火害程度判斷之準確性。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10~30‧‧‧步驟

Claims (7)

1. 一種火害鋼板之非破壞檢測方法，包含下列步驟：步驟(a)：在火害現場選擇一非受火害的參考點，及一受火害的量測點；步驟(b)：利用超音波對該量測點與該參考點進行檢測，並取得兩者之波速變化，以判斷火害鋼板的折損程度。
2. 如請求項1所述的火害鋼板之非破壞檢測方法，其中，步驟(b)中的超音波頻率為1~10MHz。
3. 如請求項1所述的火害鋼板之非破壞檢測方法，其中，步驟(b)中，取得的波速變化用以判斷火害鋼板的伸長率及韌性是否折損。
4. 如請求項1所述的火害鋼板之非破壞檢測方法，其中，該量測點與該參考點均取自於SN490C鋼材。
5. 如請求項1所述的火害鋼板之非破壞檢測方法，在步驟(b)之後還包含一步驟(c)：利用現場金相試驗，以確認該量測點的表面金相組織。
6. 如請求項5所述的火害鋼板之非破壞檢測方式，其中，該步驟(c)包括一子步驟(c1)：先對該量測點研磨與拋光、一子步驟(c2)：蝕刻該量測點，及一子步驟(c3)：觀察表面金相組織。
7. 如請求項6所述的火害鋼板之非破壞檢測方式，其中，還包括一在該子步驟(c2)與該子步驟(c3)間的子步驟(c4)：利用一複製膜拓印該量測點之表面金相組織。