ASTM A252

التحليل القياسي لأنابيب الركائز الفولاذية ASTM A252: المواصفات الفنية والتحكم في التفاوتات والتطبيقات الهندسية

نظرة عامة وخلفية تطبيق المواصفة القياسية ASTM A252

ASTM A252 هي المواصفات القياسية الأساسية التي وضعتها الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM International) لأكوام الأنابيب الفولاذية الكربونية الملحومة وغير الملحومة المصممة خصيصاً لهياكل دعم الأساسات العميقة في هندسة البناء. عندما تكون قدرة تحمل التربة الضحلة غير كافية، فإن هذه الركائز الأنبوبية تنقل أحمال البناء إلى طبقات التربة المستقرة العميقة من خلال الاحتكاك السطحي وتأثيرات التحمل النهائي. يمكن استخدام الخوازيق التي تغطيها هذه المواصفة القياسية كأعضاء هيكلية ناتئة (بدون دعم داخلي) (على سبيل المثال، لأعمدة الجسور)، أو أغلفة دائمة للخوازيق الخرسانية المصبوبة في المكان. ويتمثل تفردها في أنها تجمع بين القوة العالية ومقاومة التآكل بتكاليف معقولة، ومن ثم تصبح الركائز الدقيقة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ هي الاتجاه الكبير للاستخدام في هندسة الأساسات العميقة في البنية التحتية الجديدة.

1. التركيب الكيميائي ومتطلبات المواد

2. تصنيف الخواص الميكانيكية والمؤشرات الرئيسية

تقسم ASTM A252 المادة إلى ثلاث درجات بناءً على اختلافات القوة، مما يوفر أساسًا واضحًا للاختيار الهندسي:

الجدول: متطلبات الخواص الميكانيكية لكل درجة من درجات ASTM A252

تُعد نسبة قوة الخضوع إلى قوة الشد (Y/T) عاملًا مهمًا لتقدير هوامش الأمان للهيكل، على النحو التالي:

الدرجة 1 Y/T من حوالي 0.60: تُظهر قدرة ممتازة على التشوه اللدني وخصائص إعادة توزيع جيدة للإجهاد، وهي مناسبة للمناطق المعرضة للزلازل

نسبة مردود الشد إلى قوة المردود إلى المردود حوالي 0.68: تشير إلى استخدام مواد عالية، ولكن يتوقع أن يكون تصميم المطاولة ضروريًا لتحقيق أداء زلزالي مُرضٍ

متطلبات الاستطالة: لم يتم تحديده في ASTM A252، ولكن يجب ألا تقل الاستطالة بعد الكسر δ5 عن 18% وفقًا لمعيار الفولاذ الإنشائي الشائع

3. متطلبات تحمل التصنيع

تؤثر دقة الأبعاد لأنابيب الركائز بشكل مباشر على محاذاة البناء وتوحيد التحميل. وتحدد المواصفة القياسية نطاقات تفاوت صارمة:

التحكم في سماكة الجدار: يجب أن يكون الانحراف بين سُمك الجدار المقاس في أي موقع والقيمة الاسمية ≤ ± 12.5% لتجنب نقاط الضعف المحلية.

دقة القطر الخارجي: يجب أن يكون تباين القطر الكلي ≤ ± 1% لضمان إحكام الوصلات الملحومة.

تحمّل الوزن: يجب أن يكون الانحراف بين الوزن الفعلي للركيزة الواحدة والقيمة النظرية ≤ 15% أو 5% (أيهما أكثر صرامة).

تكوين الطول:

الطول العشوائي الفردي: 16-25 قدماً (4.88-7.62 متر)

الطول العشوائي المزدوج:> 7.62 متر؛ المتوسط≥10.67 متر

الطول: طول التسليم، التفاوت المسموح به ± 1 بوصة

علاج النهاية: يجب إزالة الحواف بعد القطع. في حالة استخدام الوبر المشطوف، يجب أن تكون زاوية القطع 30° (+5°/-0°).

4 طرق الاختبار ومراقبة الجودة

4.1 عناصر الاختبار الإلزامية

اختبار الشد: عينة واحدة من كل 200 ركيزة لاختبار قوة الخضوع والشد (اختياري - يمكن أخذ عينة واحدة من كل 200 ركيزة لاختبار قوة الخضوع والشد (اختياري - يمكن أخذها من مسافة طويلة أو عرضية)

التحليل الطيفي: من الضروري التحقق من مادة 100% لمنع أي خيار ثانٍ.

الضغط الهيدروستاتيكي للاختبار المائي: تم تحديده على أنه مستقل وقيم الضغط حسب الإجهاد التصميمي والنتائج المدخلة في الشهادة

4.2 الاختبارات التكميلية (عند الحاجة)

اختبار التآكل بين الخلايا الحبيبية: يجب إجراء طرق الاختبار وفقًا للممارسة ASTM A262 Practice E بواسطة مختبرات اختبار CNAS لأكوام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ لتجنب التشقق الإجهادي الناتج عن التآكل الإجهادي.

اختبار صلابة الصدمات: اختبار يستخدم لتحديد درجة حرارة الهشاشة في درجات الحرارة المنخفضة، وهو أكثر فائدة في المناطق الباردة (على سبيل المثال، يجب أن تكون درجة حرارة الفولاذ Q235 الحرجة للهشاشة أقل من -20 درجة مئوية)

4.3 تسوية المنازعات المتعلقة بالقياس

التذبذب في قياسات سُمك الجدار واضح بالنسبة للأجسام ذات الشكل القوسي. وتشمل الحلول ما يلي:

طريقة ASTM A370: قطع الجزء المخروطي المقطوع في العينة المخفضة للحصول على مساحة المقطع العرضي، وقياس سمك الجدار عند أصغر جزء والتأكد من أن جزء الكسر يتطابق مع الجزء المقاس.

طريقة -GB/T 228.1: متوسط سُمك الجدار عند 3-5 نقاط على القطعة المتوازية بدلاً من تأثير الانحراف المحلي.

5 التطبيقات الهندسية وإرشادات الاختيار الفني للتطبيقات الهندسية

 5.1 معايير اختيار التقديرات

النوع 1: المباني العادية أو الجدران الحاملة أو مستوى الحمل المعتدل مع حل فعال من حيث التكلفة

الفئة 2: أعمال الأساس للمباني الشاهقة وأعمال الموانئ والقوة هي توازن بين الاقتصاد والمتانة.

-3 المستوى: الجسور العابرة للبحر، والمنصات البحرية، والمشروعات الرئيسية للمناطق الزلزالية عالية الكثافة

5.2 الإجراءات الخاصة

تسليح الخرسانة: بعد قيادة الكومة المغلقة النهاية، يمكن صب الخرسانة المسلحة لتصبح مزيجًا من قدرة تحمل هيكل الكومة بعد أكثر من 40%.

الحماية من التآكل: في مياه البحر، يتميز نظام طلاء HPWSA (نظام طلاء الألومنيوم بالرش الحراري + الإيبوكسي) بعمر افتراضي مصمم لا يقل عن 30 عامًا.

اللحامات غير المخترقة بالكامل: بالنسبة للحامات المخترقة بالكامل، يلزم إجراء 100% UT، ولا يُسمح بوجود عيوب حرجة

5.3 تحليل دراسة حالة الفشل

تم تشييد محطة توليد كهرباء ساحلية باستخدام أكوام أنابيب من الدرجة 3. نظرًا لعدم إجراء ASTM A262 اختبارات التآكل بين الخلايا الحبيبية، أدى اختراق أيونات الكلوريد إلى حدوث تآكل إجهادي. أظهرت إعادة الفحص أن كربيدات الكروم ترسبت عند حدود الحبيبات. ثم تم استبدال المادة بعد ذلك بفولاذ منخفض الكربون غير القابل للصدأ (مع عناصر تثبيت من Ti/Nb) وتم إجراء معالجة التخميل بالإضافة إلى ذلك لحل المشكلة.

6. الاتجاهات التقنية والتطور القياسي

تتطور تكنولوجيا كومة الأنابيب الحديثة نحو المواد المركبة عالية الأداء:

-تكامل كومة الأنابيب الذكية: مستشعرات الألياف البصرية المدمجة للمراقبة الآنية للعلاقات بين الحمل والتسوية

-عمليات التصنيع منخفضة الكربون: صناعة الحديد المختزل بالهيدروجين + فرن كهربائي قصير التجهيز، مما يقلل من البصمة الكربونية بمقدار 30%

-تحكم دقيق في التحمل: أنظمة القياس القائمة على الرؤية الآلية عبر الإنترنت، وضغط تقلبات سُمك الجدار إلى ± 8%

-ـ لا يعد معيار A-252 للتصنيع معيارًا معياريًا في الإنتاج فحسب، بل هو أيضًا العمود الفقري للسلامة الهندسية. ويعتمد المفهوم الأساسي لهذا الفولاذ على الوصول إلى التوازن الأمثل بين تكلفة المواد والقوة الهيكلية، بما في ذلك من خلال حدود الأداء المحددة (على سبيل المثال، الحد الأقصى لمحتوى الفوسفور 0.050%، والحد الأقصى لسماكة الجدار 12.5%) ومن خلال تعديل متدرج (من حيث الدرجات 1-3). ومع تقدم البناء الذكي وتقنيات الصلب الأخضر، سوف تتطور هذه المواصفة القياسية لتوفر مرونة مع توفير أسس أعمق و“هيكل عظمي” أكثر مرونة.

إذا كنت بحاجة إلى بيانات مفصلة أو مثال بناء لنوع الفولاذ المحلي، مثل X60/Q355، يمكنني أن أناقش معك معرفة استخدام المعيار في بعض المشاريع الهندسية.