温度对钢结构的影响-钢结构

钢材性能同温度有直接关系，总的变化趋势是:温度升高，钢材的塑性变大，强度降低。温度降低，韧性和塑性降低，钢材变脆，强度略有增加，见图2.8。

图2.8　温度对钢材机械性能的影响

温度升高，约在200℃以内其性能没有明显变化；在250℃左右，钢材表面氧化膜呈现出蓝色，钢材出现蓝脆现象。此时钢材的强度反而略有提高，同时有变脆的倾向，塑性和韧性下降；在260～320℃时，在应力不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形，称为徐变现象；在430～540℃时，强度急剧下降，塑性变形很大。在600℃时，钢材变软，强度很低，不能承受荷载的作用。

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图2.9　冲击韧性与温度的关系

当温度从常温开始下降时，特别是在0℃以下，如图2.9所示，钢材的冲击韧性随温度的变化是一条斜倾的波状曲线，根据钢材冲击断裂功CV值的变化速度，可将曲线分为三个区，即塑性破坏区、转变过渡区和脆性破坏区。T0是曲线的反弯点，称转变温度。在大于T2区，随着温度的降低，CV值变化缓慢，材料为塑性破坏；在T2～T1区，CV值急剧下降，称为冷脆温度转变区，材料的塑性破坏转变为脆性破坏是在此区间完成的；在小于T1区，CV值变化又趋于平缓，此阶段材料逐渐变脆，表现为脆性破坏。

在结构设计中，不允许出现完全脆性破坏，所以结构所处环境温度要求高于T1。T0、T1、T2是随着钢材的种类和品种的不同而变化的，需要大量的实验来测定。在设计中，常取冲击韧性降低到CV≤30J/cm2或取常温的冲击韧性值的40%时的相应温度作为冷脆转变温度。各类钢材的T1取值大致为:平炉或氧气顶吹转炉镇静钢取－40℃；平炉沸腾钢取－30～－20℃；低合金钢取－60～－50℃。

在低温承受动荷载的结构，特别是焊接结构一定要区别情况慎重选用钢材，确保结构的安全，以防造成毁灭性事故。