Mechanical properties of ultra-high strength (Grade 1200) steel tubes under cooling phase of a fire: An experimental investigation
W ostatnim czasie obserwuje się rosnącą tendencję do wykorzystywania stali o ultra wysokiej wytrzymałości (UHSS) w wielu zastosowaniach inżynierskich. Jednakże, niewiele badań koncentrowało się na właściwościach mechanicznych tego rodzaju stali w podwyższonych temperaturach. W niniejszej pracy zbadano doświadczalnie właściwości mechaniczne stali UHSS w temperaturach charakterystycznych dla pożaru oraz po ochłodzeniu od temperatury pożaru. Próbki pobrane z rur UHSS poddano działaniu temperatury pożarowej do 600 °C, a następnie przeprowadzono próby rozciągania zarówno w podwyższonej temperaturze, jak i po ochłodzeniu próbek do temperatury pokojowej. Zgodnie z oczekiwaniami, wytrzymałość próbek UHSS znacznie spada podczas badań w temperaturach pożaru 450 °C i 600 °C. Jednakże, wytrzymałość UHSS ulega również znacznemu obniżeniu po ochłodzeniu z wysokiej temperatury pożaru do temperatury pokojowej. Omówiono krzywe naprężenie-odkształcenie, wytrzymałość i plastyczność próbek rur UHSS. Ponadto, w celu przeprowadzenia analizy porównawczej, przedstawiono i porównano krzywe naprężenie-odkształcenie dla trzech różnych gatunków rur stalowych, w tym rur UHSS, stali o wysokiej wytrzymałości (HSS) i stali miękkiej (MS). Wykazano, że spadek wytrzymałości stali UHSS po schłodzeniu od temperatury pożaru do 600 °C nie występuje w tym samym stopniu w przypadku stali HSS i MS. Zbadano również wpływ szybkości chłodzenia po wystawieniu na działanie temperatury pożarowej na właściwości mechaniczne próbek rur UHSS. Badania mikrostruktury przeprowadzono przy użyciu optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), a obniżenie wytrzymałości w temperaturze pokojowej stali UHSS po ekspozycji na temperatury pożarowe omówiono pod kątem wpływu na mikrostrukturę stali. Zalecono rozdzielenie badań wpływu symulowanych temperatur pożarowych na wytrzymałość resztkową stali na dwie klasy (nisko- i wysokotemperaturowe), w zależności od tego, czy maksymalna temperatura krytyczna (zależna od składu stopu) została przekroczona, a także omówiono naukę leżącą u podstaw tego zalecenia.