Zajímavosti Hodnocení materiálových vlastností vzorků plechů z dolních pásnic silničních a železničních mostů ČRV letech 2008–2009 byl společností MOTT MACDONALD Praha, spol. s r. o. řešen pro ministerstvo dopravy v programu „Bezpečná a ekonomická doprava“ výzkumný úkol 1F82C/012/910 „Hodnocení zbytkové životnosti hlavních ocelových částí mostních konstrukcí z ocelí se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi.“ V rámci tohoto projektu bylo v akreditovaných laboratořích společnosti materiálový a metalurgický výzkum s. r. o. provedeno hodnocení 10 ks vzorků plechů z dolních pásnic silničních a železničních mostů v ČR s různým stupněm korozního napadení povrchu.
Všechny hodnocené dolní pásnice měly být vyrobeny z oceli 15 127 (ATMOFIX B). V tomto článku jsou shrnuty výsledky kontrolního chemického rozboru materiálů dodaných vzorků a výsledky hodnocení meze kluzu (Re) a meze pevnosti (Rm) z výsledků penetračních testů.
KONTROLNÍ CHEMICKÝ ROZBOR MATERIÁLŮ DODANÝCH VZORKŮ
V tab. I je uveden předpis pro chemické složení oceli AMFOFIX B [1] a výsledky kontrolního chemického rozboru materiálů vzorků označených 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10 a 11. Kontrolní chemický rozbor byl proveden v Chemické laboratoři společnosti, Zkušební laboratoři č. 1300.2, akreditované ČIA.
Oceli ATMOFIX B odpovídají chemickým složením pouze vzorky materiálů č. 1, 4, 8, 9 a 10. Vzorky oceli 3, 6, 7, 11 odpovídají chemickým složením oceli ATMOXIX A. Vzorky č. 2 a č. 6 obsahují významně vyšší obsah Cu, který neodpovídá ani oceli ATMOFIX A ani oceli ATMOFIX B. Kontrolní chemické složení vzorku č. 2 však odpovídá spíše oceli ATMOFIX A, kontrolní chemické složení vzorku 6 pak odpovídá spíše oceli ATMOFIX B.
STANOVENÍ Re A Rm Z VÝSLEDKŮ PENETRAČNÍCH TESTŮ PŘI LABORATORNÍ TEPLOTĚ
Až na vzorek č. 11 byly rozměry vzorků odebraných z dolních pásnic tak malé, že nebylo možno stanovit meze kluzu a meze pevnosti materiálů na základě výsledků tahových zkoušek provedených na standardizovaných zkušebních tělesech. Meze pevnosti a meze kluzu materiálů byly proto u všech vzorků stanoveny na základě výsledků penetračních testů.
Princip penetračního testu a postup pro stanovení meze kluzu a meze pevnosti na základě výsledků penetračních testů jsou podrobně popsány v [2, 3, 4]. Materiál pro výrobu zkušebních těles pro penetrační testy (disky o Ø 8 mm a tloušťce 0,5 mm) byl odebrán z podpovrchové vrstvy jednotlivých plechů tak, aby byl simulován odběr zkušebního materiálu pomocí odběrového zařízení SSamTM-2 [2]. Pro každý materiál byly meze kluzu a meze pevnosti stanoveny z korelačních závislostí na základě výsledků tří penetračních testů.
Pro porovnání byla u každého materiálu na jednom náhodně zvoleném vzorku po penetračním testu změřena tvrdost HV10 a z tabulek pro převod tvrdosti na mez pevnosti [5] odečtena mez pevnosti. Meze kluzu a meze pevnosti stanovené na základě výsledků penetračních testů jsou uvedeny v tab. II.
Tab. I – Předpis pro chemické složení oceli ATMOFIX B a výsledky kontrolního chemického rozboru materiálů sledovaných vzorků [vah. %]
| C | Mn | Si | Cr | Ni | Cu | P | S | Nb | V | Al | |
| Atm. A (Předpis) | max. 0,12 | 0,30 - 1,00 | 0,25 - 0,75 | 0,50 - 1,25 | 0,30 - 0,60 | 0,30 - 0,55 | 0,06 - 0,15 | max. 0,04 | - | - | min. 0,01 |
| Atm. B (Předpis) | 0,10 - 0,17 | 0,90 - 1,20 | 0,20 - 0,45 | 0,40 - 0,80 | 0,30 - 0,60 | 0,30 - 0,55 | max. 0,04 | max. 0,04 | 0,02 - 0,06 | 0,02 - 0,06 | min. 0,01 |
| vz. č. 1 | 0,16 | 1,05 | 0,35 | 0,57 | 0,37 | 0,35 | 0,012 | 0,013 | 0,06 | 0,08 | 0,043 |
| vz. č. 2 | 0,13 | 0,70 | 0,29 | 0,94 | 0,39 | 0,80 | 0,090 | 0,025 | <0,01 | ||
| vz. č. 3 | 0,12 | 0,63 | 0,37 | 1,04 | 0,41 | 0,46 | 0,091 | 0,025 | 0,01 | ||
| vz. č. 4 | 0,15 | 0,97 | 0,28 | 0,48 | 0,53 | 0,34 | 0,012 | 0,030 | 0,04 | 0,05 | 0,023 |
| vz. č. 6 | 0,16 | 1,07 | 0,26 | 0,60 | 0,39 | 0,85 | 0,012 | 0,019 | 0,06 | ||
| vz. č. 7 | 0,12 | 0,96 | 0,20 | 0,81 | 0,42 | 0,48 | 0,062 | 0,018 | <0,01 | ||
| vz. č. 8 | 0,14 | 1,00 | 0,20 | 0,50 | 0,37 | 0,40 | 0,012 | 0,018 | 0,04 | 0,05 | 0,021 |
| vz. č. 9 | 0,15 | 0,93 | 0,25 | 0,54 | 0,32 | 0,46 | 0,012 | 0,016 | 0,03 | 0,04 | 0,017 |
| vz. č. 10 | 0,16 | 1,06 | 0,38 | 0,58 | 0,36 | 0,35 | 0,012 | 0,014 | 0,06 | 0,08 | 0,045 |
| vz. č. 11 | 0,12 | 0,65 | 0,49 | 0,96 | 0,34 | 0,38 | 0,099 | 0,018 | <0,01 | <0,01 | 0,058 |
Tab. II – Meze pevnosti a meze kluzu stanovené z výsledků penetračních testů
| Vzorek č. | Materiál | Tloušťka plechu [mm] | Re [MPa] | Rm [MPa] | Vyhovuje požad. [1] |
| 1 | ATMOFIX B | 30 | 389±35 | 543±8 | ano |
| 2 | ATMOFIX A | 5 | 387±35 | 554±8 | ano |
| 3 | ATMOFIX A | 5 | 418±35 | 565±8 | ano |
| 4 | ATMOFIX B | 25 | 354±35 | 522±8 | ? Re |
| 6 | ATMOFIX B | 15 | 413±35 | 554±8 | ano |
| 7 | ATMOFIX A | 11 | 344±35 | 537±8 | ? Re |
| 8 | ATMOFIX B | 35 | 430±35 | 537±8 | ano |
| 9 | ATMOFIX B | 35 | 407±35 | 624±8 | ano |
| 10 | ATMOFIX B | 28 | 403±35 | 552±8 | ano |
| 11 | ATMOFIX A | 11 | 402±35 | 545±8 | ano |
Tab. III – Porovnání mezí pevnosti stanovených z měření tvrdosti a z výsledků penetračních testů
| Číslo vzorku | Tvrdost HV10 | Rm stanovená z HV10 | Rm stanovená z penetrač. testů |
| 1 | 174 | 558 | 543±8 |
| 2 | 176 | 562 | 554±8 |
| 3 | 181 | 579 | 565±8 |
| 4 | 164 | 526 | 522±8 |
| 6 | 166 | 535 | 554±8 |
| 7 | 174 | 558 | 537±8 |
| 8 | 172 | 551 | 537±8 |
| 9 | 185 | 595 | 624±8 |
| 10 | 173 | 553 | 552±8 |
| 11 | 172 | 551 | 545±8 |
V tab. III jsou pak porovnány meze pevnosti stanovené z výsledků penetračních testů a z měření tvrdosti HV10. Z výsledků uvedených v tab. III je zřejmá velmi dobrá shoda mezi pevnostmi stanovenými z měření tvrdosti a z výsledků penetračních testů. Velikost vzorku č. 11 umožnila stanovit mechanické vlastnosti nejen na základě výsledků penetračních testů, ale umožnila stanovit mez kluzu, mez pevnosti, tažnost a kontrakci zkouškou tahem na standardizovaném zkušebním tělese o Ø 6 mm a déle stanovit vrubovou houževnatost na zkušebním tělese Charpy s V vrubem při teplotě –20 °C. Výsledky získané na standardizované zkušební tyči jsou ve velmi dobré shodě s výsledky získanými z penetračních testů.
ZÁVĚR
Z provedených hodnocení materiálových vlastností vyplynuly následující závěry:
LITERATURA:
[1] POŠVÁŘOVÁ, M.: Technické podmínky TP 197 Mosty a konstrukce pozemních komunikací z patinujících ocelí, 1. díl: monografie. MOTT MACDONALD Praha, spol. s r. o., 2008, počet stran 106.
[2] Small Punch Test Method for Metallic Materials. CWA (CEN Workshop Agreement) 15627:2007 D/E/F, December 2007.
[3] MATOCHA, K.- FILIP, M.: Příklady použití penetračních testů pro hodnocení mechanických vlastností ocelových konstrukcí. In: Sborník X. konference Ocelové konstrukce 2008, s. 7, Karlova Studánka 2008, ISBN: 978-80-86604-37-4.
[4] MATOCHA, K.- PURMENSKÝ, J.: The Evaluation of Materials Properties of in-Service Components by Small Punch Tests. Journal of KONES Powertrain and transport, Vol. 16, No. 4, p. 315, ISSN 1231-4005. [5] ISO/CD 18265 Metallic materials – Conversion of hardness values, 2000-02-18.
Modernizace železniční sítě v České republice (475x)
Modernizace trati Brno – Přerov s parametry vysokorychlostní železnice (341x)
Projekty PPP v oblasti infrastruktury – má Česká republika skutečný zájem o realizaci? (5 b.)
Filozofie plánování vysokorychlostní železnice v České republice (5 b.)
Konference Vysokorychlostní železnice – důvody a přínosy: Česká republika zaspala (5 b.)
Přívoz v německém Zwingenbergu nahradila zavěšená lávka (2x)
Rekonstrukce železniční stanice Olomouc (2x)
NÁZOR: „Vnější pražský okruh se stane alfou a omegou tranzitní přepravy na území ČR“ (2x)
