ترس از شکست: چرا پیچ‌های برج چیزگریتر (Cheesegrater ) لندن شروع به شکستن کرد؟

به گفته پاول لامبرت سرپرست مهندسی مواد و خوردگی شرکت مت‌مک‌دونالد، انجام تست‌های غیرمخرب بر روی پیچ‌ها به دلیل وجود ترک‌های بسیار ریز مشکل است، در واقع طبیعت پیچ‌ها به‌گونه‌ای است که دارای ترک‌های ریز بسیاری در خود است!

پیچ سوم ساختمان جدید لیدن‌هال (با نام “چیزگریتر” شناخته می‌شود) در شهر لندن نیز شکسته شد، این خبر موجب بهت و حیرت سازندگان و همچنین موجی از علاقه برای پی‌بردن به دلیل شکست پیچ‌ها شده است.

بعد از شکست دو پیچ در نوامبر امسال، تنها چهار ماه پس از ساخت برج، شکست پیچ سوم اندکی تکان‌دهنده بود. شکست یکی از این پیچ‌ها منجر به سقوط اندکی آوار از طبقه پنجم به پیاده‌رو شده بود. این حادثه باعث شروع تحقیقات توسط پیمانکار اصلی این طرح یعنی لینگ اوروک، و آروپ مهندس سازه برج شد. پس از بررسی‌های اولیه اعلام شد که دلیل شکست پیچ‌ها و جایگزین کردن آن‌ها تردی هیدروژنی بوده است. تردی هیدروژنی پدیده‌ای متالورژیکی است که منجر به کاهش شکل‌پذیری پیچ‌های فولادی می‌شود.

12

منشا تردی هیدروژنی

تردی هیدروژنی از دیرباز باعث ایجاد ترس در میان طیف وسیع مهندسین بوده است. در واقع، این پدیده خواص منحصر به فرد فولاد که باعث کاربردهای گسترده آن در صنایع مختلف شده است را از بین می‌برد.

این پدیده موضوع تحقیقات و بحث‌های گسترده‌ای در جامعه مهندسی مواد و متالورژی بوده است و نظریه‌های زیادی درباره تحولات اتمی در حین وقوع این پدیده توسعه یافته است. مکانیزم بنیادین این پدیده نفوذ اتم‌های هیدروژن به درون ساختار بلوری فولاد است، این اتم‌ها سپس جذب نواحی پر تنش شبکه بلوری می‌شوند. در این حالت اتم‌های هیدروژن منجر به تردی می‌شوند، و در حالت بدتر با افزایش تنش و جذب بیشتر این اتم‌ها آزاد هیدروژن یک شکست ناگهانی فاجعه‌بار رخ می‌دهد. مثل برش خوردن و شکست پیچ‌ها که در برج لندن رخ داده است.

یکی از ویژگی‌های ناخوشایند این پدیده این است که به ویژه بر روی فولادهای بسیار سخت که برای کاربردهای تحت تنش زیاد توسعه یافته است اثر می‌گذارد. البته این مسئله کاملا شناخته شده است و یک سری اعداد جادویی برای ایم مشکل وجود دارد. مثلا سختی 320 Hv که بالاتر از آن خطر تردی هیدروژنی به مراتب افزایش می‌یابد. اولین سوالی که سازندگان و مصرف‌کنندگان پیچ باید از خود بپرسند این است که آیا سختی پیچ مورد استفاده بالاتر از این مقدار جادویی است یا خیر. اگر جواب مثبت است، حتماً از مهندسین مواد برای بررسی‌های احتیاطی لازم کمک بگیرید.

کاملاً بدیهی است که هیدروژن می‌تواند هنگام استفاده از اسید به درون شبکه بلوری فولاد نفوذ کند، بنابراین پیشنهاد می‌شود که از هرگونه فرآیند پوشش‌دهی یا آبکاری با استفاده از اسید جداً اجتناب شود. همچنین پیشنهاد می‌شود که اجزاء فولادی بسیار سخت در دمایی مناسب پخت شوند. فرآیند پخت باعث خروج هیدروژن از شبکه بلوری فولاد می‌شود.

شما باید از آنچه انجام می‌دهد آگاهی کامل داشته باشید. در صورتی که دما را برای مدت بسیار طولانی بالا ببرید منجر به ضعیف شدن پیچ می‌شود. البته تمام این موارد در استانداردها وجود دارد، برای مثال می‌توانید به استاندارد ISO 15330 مراجعه کنید. بسیاری از تولید‌کنندگان یا فروشندگان با این استدلال که وقت لازم را ندارند ممکن است به این پدیده‌ها توجهی نکنند. در این صورت، نفوذ هیدروژن به درون شبکه فولاد رخ می‌دهد و ممکن است بعداً قادر به خروج هیدروژن نباشید.

ساده‌ترین راه‌حل برای حساسیت فولاد بسیار سخت به تردی هیدروژنی این است که از بکار بردن فولاد با سختی زیاد در شرایطی که شکست آن پیامدهای ناگواری به دنبال دارد اجتناب شود. لامبرت به شوخی گفته است که دلیل شکست پیچ‌ها شاید احساسات زیباشناختی معماران باشد، اگر ساختمان توسط مهندسین طراحی و ساخته می‌شد، آنها پیچ‌های بسیاری در اختیار داشتند که از فولاد کم استحکام ساخته شده است.

منبع:http://www.globalconstructionreview.com

اختصاصی akogroup.ir

By | 1394/6/17 12:37:33 مرداد 27ام, 1394|مقالات|

دیدگاهی بگذارید