47层的Leadenhall大楼(中心),俗称“奶酪刨”,于2014年7月完工。

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害怕失败:为什么伦敦奶酪刨塔的螺栓开始断裂

作者:David Rogers |0评论

伦敦金融新利网址18登录城(City of London)的新莱登霍尔大楼(Leadenhall Building)(俗称“奶酪刨”)第三次闪电坠落的消息令相关人员惊慌不已,而引发这一事件的原因也引起了人们的极大兴趣。

最新事件去年11月,就在该建筑完工仅4个月后,也发生过类似的螺栓故障。

对可能有微小裂缝的螺栓进行无损检测是非常困难的,因为螺栓的本质是它有许多嵌入的微小裂缝 - Paul Lambert, Mott MacDonald材料与腐蚀工程技术总监

其中一起事故导致碎片从五楼坠落到下面的人行道上,并引发了该方案的主要承包商Laing O’rourke和结构工程师Arup的调查。

1月15日发布声明称英国土地联合开发的222米高的大楼,失败不会对建筑结构的安全性构成威胁,表示数量的螺栓,每一个都是厚的男人的手臂,已经更换,虽然没有说多少。

更换的原因是它们被怀疑患有“氢脆”,这一过程会降低紧固件的延展性。这就引起了那些不是冶金学家、材料科学家或结构工程师的观察人士的疑问,即氢脆到底是什么。

答案是,这很可怕……

问题的本质

莫特麦克唐纳公司材料与腐蚀工程技术总监保罗•兰伯特说:“氢脆引起了工程师们的担忧,因为它首先攻击了使用钢铁的根本原因。”

它也是材料科学界中引起强烈兴趣和争议的主题,因为在原子水平上发生了什么相互竞争的理论。18luck 新利LUCK

也就是说,在基本机制上有一个共识,即单个氢原子进入钢中,通过晶格迁移,并被吸引到应力最高的区域。18luck 新利LUCK在最坏的情况下,当应力增加并吸引更多的自由氢时,会发生连锁反应,导致突然的灾难性失效——比如螺栓被剪断。

这种工艺的一个令人不快的特点是,它特别影响为高应力用途而开发的非常坚硬的钢。兰伯特说:“这个问题是众所周知的,有一些神奇的数字——比如320维克斯高压——超过这个数字,氢脆的风险就会更大。”首先要问的是,你的螺栓的硬度是否高于这个值,如果高于,你会希望工程师采取一定的预防措施。”

众所周知,氢可以通过使用酸引入钢中,因此建议避免使用酸进行任何电镀或涂层程序。也建议非常硬的钢组件被“烘烤”,在大约与海绵蛋糕相同的温度。这就会使初期的氢从钢的晶格中释放出来。

兰伯特说:“你必须知道你在做什么,因为如果你在过高的温度下待太长时间,你会削弱螺栓的强度。但所有这些都是众所周知的,而且都在国际标准中,例如ISO 15330。”你可以说这个问题正在加剧的事实我们有非常快的生产、交付和使用时间,这意味着必须非常精确的处理:如果做得太快,你的风险让氢在之后,你可能不会得到它。”

它容易检测吗?

在使用一定硬度的螺栓之前,应进行兰伯特提到的国际标准中所描述的“氢脆检测预压试验”。

一旦它们就位,测试就会出现问题。兰伯特说:“对可能有微小裂缝的螺栓进行无损检测是非常困难的,因为螺栓的本质是无论如何它都有许多微小裂缝,所以除非形成一个大裂缝,否则你是无法检测到它的。”

“如果你能到达两端,检查非常大的螺栓会更容易。由于各种实际原因,射线照相很难使用,所以你可能会使用超声波,很难得到一个好的图像。如果你要把它们取出来,你可以使用x光和超声波的结合。”

这项工作是艰巨的,因为只有大约5%的螺栓通常容易受到氢脆。兰伯特说:“如果是我的话,我会努力找到螺栓来源的记录,因为你可能能够隔离出一批不良产品。”

的《不可饶恕》

解决非常硬的钢对氢脆敏感性的一个明显的办法是简单地避免在故障可能会有严重后果的情况下使用它。兰伯特或许是半开玩笑地说,问题出在建筑师的审美敏感性上——如果建筑是由工程师设计的,“他们会用低强度的钢材制成巨大的螺栓”。

除此之外,似乎某些种类的钢紧固件也有一定的风险。兰伯特说:“黑色合金有巨大的缺点——它们不稳定,而且会腐蚀——但我们容忍这一点是有充分理由的。它们相对便宜,我们知道如何用它们做事情——形成它们,加入它们,弯曲它们,第三个原因是它们很硬,它们有延展性。

“氢脆引起工程师们恐惧的原因是,它有可能首先破坏使用黑色金属材料的根本原因之一。如果你有一个钢梯子和一个铝梯子,钢可能生锈和弯曲,你可以看到。铝梯子将是原始的,直到它打破没有任何警告。我们喜欢的是钢的延展性和宽容性,所以当这种宽容的材料带着它所有的缺点突然让我们失望时,我们会担心。”

图片:47层的Leadenhall大楼(中心),俗称“奶酪刨”,于2014年7月完工。