ТЕГИ ГОРЯЧЕГО БЛОГА
ASTM A252
Стандартный анализ стальных свайных труб ASTM A252: Технические характеристики, контроль допусков и инженерные применения
Обзор и история применения стандарта ASTM A252
ASTM A252 - это основная стандартная спецификация, разработанная Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM International) для сварных и бесшовных трубных свай из углеродистой стали, специально предназначенных для опорных конструкций глубокого заложения в строительном проектировании. При недостаточной несущей способности мелкозалегающего грунта эти трубчатые сваи передают нагрузку от здания на более глубокие стабильные слои грунта за счет поверхностного трения и эффекта концевой опоры. Сваи, на которые распространяется настоящий стандарт, могут использоваться в качестве консольных (без внутренней опоры) элементов конструкции (например, для опор мостов) или постоянных оболочек для бетонных свай, заливаемых на месте. Уникальность заключается в том, что они сочетают в себе высокую прочность, коррозионную стойкость при разумной стоимости, и тогда микросваи из нержавеющей стали становятся широко используемой тенденцией глубокого фундамента в новой инфраструктуре.
1. Химический состав и требования к материалам
| Категория | Артикул | Требование / стратегия | Цель / Причина | Область применения |
| Химический состав | Фосфор (P) | Не должно превышать 0,050% | Для предотвращения риска холодной хрупкости и повышения прочности при работе при низких температурах. | Стальные трубы всех марок |
| Углерод (C) | Менее 0,25% | Для обеспечения повышенной свариваемости. | Стратегия линейных трубопроводов с низким коэффициентом использования | |
| Примеси серы (S) и фосфора (P) | Уменьшение количества примесей | Для предотвращения склонности к образованию горячих трещин. | Проверка чистоты в процессе производства | |
| Микролегирование | Ниобий (Nb), ванадий (V) | Добавьте ниобий (Nb), ванадий (V) | Для контроля размера зерна и улучшения баланса прочности и жесткости. | Свайные трубы класса 3 |
| Система качества | Сертификация производителя | Получение системы управления качеством ISO 9001 и разрешения на специальное оборудование для напорных водопроводов. | Гарантировать поставку и качество материалов на протяжении всего процесса. | Производители |
2. Градация механических свойств и основные показатели
Стандарт ASTM A252 разделяет материал на три класса по разнице в прочности, что обеспечивает четкую основу для инженерного выбора:
Таблица: Требования к механическим свойствам для каждой марки ASTM A252
| Индикатор производительности | 1 класс | 2 класс | 3 класс |
| Минимальный предел текучести | 30 000 фунтов на квадратный дюйм (205 МПа) | 35 000 фунтов на квадратный дюйм (240 МПа | 45,000 psi (310 MPa |
| Минимальная прочность на разрыв | 50 000 фунтов на квадратный дюйм (345 МПа) | 60 000 фунтов на квадратный дюйм (415 МПа) | 66 000 фунтов на квадратный дюйм (455 МПа) |
| Отношение текучести к прочности на разрыв | 0.60 | 0.58 | 0.68 |
Отношение предела текучести к пределу прочности при растяжении (предел текучести к пределу прочности (Y/T)) является важным фактором для оценки запаса прочности конструкции, который определяется следующим образом:
Класс 1 Y/T около 0,60: демонстрирует отличную способность к пластической деформации и хорошие характеристики перераспределения напряжения, подходит для сейсмоопасных районов.
отношение предела текучести к пределу прочности при растяжении около 0,68: предполагает высокую степень использования материала, но ожидает, что для удовлетворительных сейсмических характеристик потребуется вязкая конструкция
Требование к удлинению: Не указано в ASTM A252, но послеразрывное удлинение δ5 должно быть не менее 18% в соответствии со стандартом обычной конструкционной стали.
3. Требования к производственным допускам
| Предметы осмотра | Стандарты управления | Технические функции |
| Контроль толщины стен | Отклонение между измеренной толщиной стенки в любом месте и номинальным значением ≤ ±12,5 | Избегайте локальных слабых мест и обеспечивайте однородность структуры |
| Точность наружного диаметра | Колебания общего диаметра ≤ ±1 | Обеспечивает герметичность сварного шва и повышает прочность соединения |
| Допуск по весу | Отклонение между фактическим весом и теоретическим значением ≤15% или 5% | Контроль использования материалов и стабильности конструкции |
| Конфигурация длины | ||
| Одиночная случайная длина | 4,88-7,62 метра (16-25 футов) | Подходит для традиционных строительных требований |
| Двойная случайная длина | >7,62 м, в среднем ≥10,67 м | Соответствует требованиям, предъявляемым к крупнопролетным инженерным проектам |
| Равномерная длина | Поставка с фиксированной длиной, допуск ±1 дюйм (25,4 мм) | Точное соответствие размерам конструкции |
| Окончание лечения | Угол резания 30° (+5°/-0°), требуется снятие заусенцев | Обеспечение точности контактной поверхности конца сваи для последующей сварки или соединения |
Точность размеров свайных труб напрямую влияет на выравнивание конструкции и равномерность нагрузки. Стандарт устанавливает строгие диапазоны допусков:
Контроль толщины стен: Отклонение между измеренной толщиной стенки в любом месте и номинальным значением должно быть ≤ ±12,5%, чтобы избежать локальных слабых мест.
Наружный диаметр Точность: Для обеспечения герметичности сварных соединений общее изменение диаметра должно составлять ≤ ±1%.
Допустимый вес: Отклонение между фактическим весом одной сваи и теоретическим значением должно составлять ≤ 15% или 5% (в зависимости от того, что строже).
Конфигурация длины:
Одиночная длина: 16-25 футов (4,88-7,62 м)
Двойная случайная длина: >7.62 метров; средняя≥10.67 метров
Длина: Длина поставки, допуск ±1 дюйм
Обработка концов: После срезания необходимо снять заусенцы. Если используется коническая свая, угол среза должен составлять 30° (+5°/-0°).
4 Методы испытаний и контроль качества
4.1 Обязательные элементы испытаний
Испытания на растяжение: Один образец из каждых 200 свай для испытания на текучесть и прочность на растяжение (опционально - можно брать в длину или поперек)
Спектральный анализ: Необходимо проверить материал 100%, чтобы предотвратить любой второй выбор.
Гидростатическое давление при гидроиспытании: Определяется независимо, значения давления соответствуют расчетному напряжению, а результаты заносятся в сертификат
4.2 Дополнительные испытания (при необходимости)
Испытание на межкристаллитную коррозию: Методы испытаний в соответствии с ASTM A262 Practice E должны проводиться испытательными лабораториями CNAS для свай из аустенитной нержавеющей стали с целью предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением.
Испытание на ударную вязкость: испытание, используемое для определения хрупкости при низких температурах, что более полезно в холодных регионах (например, сталь Q235 должна иметь критическую температуру хрупкости менее -20°C).
4.3 Разрешение споров, связанных с измерениями
Колебания при измерении толщины стенок очевидны для объектов дугообразной формы. Решения включают:
Метод ASTM A370: Отрежьте коническую часть, вырезанную в уменьшенном образце, чтобы получить площадь поперечного сечения, измерьте толщину стенки на наименьшем участке и убедитесь, что участок разрушения совпадает с измеренным.
-GB/T 228.1 Метод: Средняя толщина стенки в 3-5 точках на параллельном участке вместо влияния локальных отклонений.
5 Инженерные приложения и рекомендации по техническому выбору
5.1 Критерии выбора оценок
Тип 1: Обычные здания, несущие стены или умеренная нагрузка с экономичным решением
Класс2: Основание высотного здания, портовые работы и прочность - это баланс между экономичностью и долговечностью.
-3-уровень: мосты через море, морские платформы и крупные проекты в сейсмической зоне высокой интенсивности
5.2 Специальные процедуры
Армирование бетона: После забивки сваи с закрытым концом можно залить армированный бетон, чтобы обеспечить несущую способность свайной конструкции после более чем 40%.
Защита от коррозии: В морской воде HPWSA (термическое напыление алюминия + система эпоксидного покрытия) имеет расчетный срок службы не менее 30 лет.
NDE сварных швов: для сварных швов с полным проплавлением требуется 100% UT, критические дефекты не допускаются
5.3 Анализ примеров неудач
Электростанция на побережье была построена с использованием трубных свай класса 3. Поскольку в стандарте ASTM A262 не проводились испытания на межкристаллитную коррозию, проникновение хлорид-ионов привело к коррозионному растрескиванию под напряжением. Повторный осмотр показал, что на границах зерен выпали карбиды хрома. Для решения проблемы материал был заменен на низкоуглеродистую нержавеющую сталь (со стабилизирующими элементами Ti/Nb) и дополнительно проведена пассивационная обработка.
6. Технические тенденции и эволюция стандартов
Современные технологии изготовления трубных свай развиваются в сторону высокоэффективных композитных материалов:
-Интеграция свай с умными трубами: Встраиваемые волоконно-оптические датчики для мониторинга в реальном времени соотношения нагрузки и осадки
-Низкоуглеродные производственные процессы: Водородное сокращение выплавки чугуна + короткий процесс в электропечи, сокращение углеродного следа на 30%
-Точный контроль допусков: Онлайн-системы измерения на основе машинного зрения, уменьшающие колебания толщины стенок до ±8%
-Инсайт: Стандарт производства A-252 является не только эталоном в производстве, но и основой инженерной безопасности. Фундаментальная концепция этой стали основана на достижении оптимального баланса между стоимостью материала и прочностью конструкции, в том числе за счет установленных предельных характеристик (например, максимальное содержание фосфора 0,050%, максимальный допуск на толщину стенки 12,5%) и градации (по классам 1-3). По мере развития технологий интеллектуального строительства и экологичного сталелитейного производства этот стандарт будет развиваться, предлагая устойчивость и обеспечивая при этом более глубокое основание и более устойчивый “скелет”.
Если вам нужны подробные данные или пример конструкции отечественного типа стали, например, X60/Q355, я могу обсудить с вами использование этого стандарта в некоторых инженерных проектах.
