Gwrthiant Tân Gwddwedd Arian: Sut Mae Graddau Strwythurol yn Gweithredu o ran Diogelwch Adeiladau a Chynlluniau Gwrth-Dân

Gwrthiant Tân Gwddwedd Arian: Sut Mae Graddau Strwythurol yn Gweithredu o ran Diogelwch Adeiladau a Chynlluniau Gwrth-Dân

Yn yr oesoedd o godiadau uchel a meintolwg cymhleth, mae diogelwch tân yn barcelfa annhebygol o ddylunio strwythurol. Er bod gwerddur carbon traddisiynol wedi'i ddefnyddio ers hyn o hyd, mae ei golled sylweddol o gryfder yn ystod tymhereddau uchel yn anogaeth fawr. Cerdd Di-staen yn cael ei nodi'n gynyddol gan beirianwyr am ei chynhyrchiad tanuchaf, sylweddol o gynnau diogelwch, cyflwr strwythurol, a'r posibiliad o gynilgau ar draws y beicla bywyd mewn systemau diogelu tan modern.

Mae'r erthyliad hwn yn manylu ar berfformiad graddau o steel gwreiddiol strwythurol mewn amgylchiadau tan, gan darparu rheswm yn seiliedig ar ddata ar gyfer eu defnydd mewn aplicaethau meithrin diogelwch.

Y Gwendid Critigol o Steel Garbon mewn Tân

Mae'r prif reswm am gollwch strwythurol yn ystod tân yn ddim yn yrru ond y dyblion cyflym coll pwys a hyblygrwydd wrth i'r tymhereddau godi. Mae hyn yn ysgwyt Achilles steel garbon:

• Temperatur allweddol: Mae gan steel garbon wedi'i gadw tua 60% o'i cryfder ystafell-temperedd ar 500°C (932°F). Erbyn 600°C (1112°F) mae ei berygl yn aml yn cael ei leihau i tua 40%, y terfyn critigol hwn sy'n aml yn penderfynu ar yr angen am amddiffyniad tân hirdroddus.

• Y Dibyniaeth ar Amddiffyniad: I wrthsefyll safonau gwrthsefyll tân (e.g., 60, 90, 120 munud), mae'n rhaid i aelodau o ddur carbwn gael yddor aruthrwydd â bwrddau gwrthsefyll tân neu groesfan, gan ychwanegu cost, cymhlethdod a chyfaint i'r dyluniad.

Pam Mae Dur Gwrthsefyll yn Wych yn y Tân

Mae dur gwrthsefyll yn gweithredu yn sylfaenol yn well o dan wres uchel oherwydd ei gyfansoddiad deunydd a phriodweddau anogaethol:

1. Caledwch Uchelach sydd yn Aros yn Ystâd o Wres Uchel: Mae hyn yn yr fflym mwyaf sylweddol. Mae graddau dŵr gwrthsefyll yn cadw canran lawer uwch o'u cryfder a'u hydrefn ar wres amharodol o'i gymharu â dur carbwn.

   • Ar 600°C (1112°F): Mae graddau austenitig (e.g., 1.4301/304, 1.4401/316) yn aros â dros 60% o'u cryfder tymeredd tywyll ar wres ystafell. Gallai graddau dwbl (e.g., 1.4462/2205) gadw dros 70% .

   • Mae'r perfformiad uwch hwn yn inherint yn aml yn lleihau'r faint o amddiffyniad rhag fân sydd ei angen, neu mewn rhai achosion, yn ei ddileu oll ar gyfer rhai elfennau.

2. Pwynt Talchfa Uchel: Mae gan steelen wyreiddio ystod o drwm talchfa o tua 1400-1450°C (2552-2642°F) , sydd uwch na hynny o ddŵr carbon a chyn belled uwch na'r tymhereddau a welir mewn profion cyffredinol am ddaliant dan (sydd â'u phumog ar ~1100°C).

3. Cydweddau Tymherol Isel: Mae gan ddŵr wyreiddio tua 25-30% llai o gydwedd tymherol na ddŵr carbon. Mae hyn yn golygu bod tymheredd yn teithio trwy'r deunydd yn arafach, gan arwain at iselach tymhereddau ar y ochr analltredig o'r aelod a'r craidd o'r adran yn ystod dan. Mae hyn yn arafu'r teithio cyffredinol o dymheredd trwy'r adeilad.

4. Cynhwysedd Tonnau Penodol Uchel: Mae dur gwydran yn cynnwys cynhwysedd tonnau penodol uwch na dur garbon, sy'n golygu ei fod yn gofyn am mwy o egni i godi ei wared . Mae hyn yn gweithredu fel "sinc wres", yn olygu'r codiad tymheredd yn bellach.

Perfformiad Graddau Strwythurol Allweddol

Mae teithiau gwahanol o ddur gwydran yn cynnig buddiannau amrywiol:

Enghraifft Ymarferol: Gall colofn ddwbl o werddwr dur gryfach na ddal yn ddigon hirach mewn tân na cholofn gyfatebol o werddwr garbon. Gall ei chryfder a gadwra mwy uchel gael i ddylunwyr ddefnyddio adran lai neu gymhwyllach o amddiffyniad tân i gyrra gradd wrthsefyll tân yr un (R30, R60, ac yn y blaen).

Buddion Economaidd a Dylunio mewn Amddiffyniad Tân

Mae nodi werddwr yn newid economegogion diogelwch tân:

• Gostyngu Amddiffyniad Tân: Mae'r gêm fwyaf uniongyrchol yn dod o'r posibiliad o gostwng trwch o deunyddiau amddiffyn tân (e.e., brintiwr gwelltgar, bwrddiau) neu ddileu amddiffyniad ar gyfer aelodau eilaidd. Gall hyn symlhau adeiladu a gostwng costau deunydd a llafur.

• Dylunio ar gyfer Cymwysterau Anogaethol: Mae werddwr yn y dewis o deunydd ar gyfer systemau diogelwch tân eu hunain, gan gynnwys:

  • Pibio gogwyddwr: Mae ei garhamredd yn sicrhau nad yw pibau'n gorgygu â sglefrio neu chwys, gan sicrhau hyblygrwydd y system am ddegawdau.

  • Ductiau tynnu keffri: Rhaid i ddal y cyflwr o dan wres uchel; mae gwair austenitig yn erbyn amffinyddo a chwys.

  • Drwsau Tân a'u Offer: Mae'r cydrannau'n aros yn weithredol ac yn osgoi'r drwsau'n gogwyddro yn ystod tân.

• Cyflwr Ôl-Dân: Ar ôl dôn, mae'n fwy tebygol fod strwythur gwair austenitig yn gallu ei adfer. Ni fydd wedi mynd trwy'r un lefel o amffinyddo parhaol a chamgwaith microstrwythurol â gwair garbon, sydd yn aml yn gallu tynnu i lawr ac yn ei lleoli.

Dilysu Mewn Byd Real: Prawf Cardington

Prawf tân ar raddfa lawn a gynhaliwyd yn Labordy BRE Cardington yn y DU a ddangosodd y perfformiad eithriadol strwythurau gwair austenitig. Prawf a gynhaliwyd ar adeilad â gableiniau (Math 304) a cholofnau dwbl (Math 2205) a gynhaliwyd yn erbyn tân gwaethafol. Cadarnhodd y canlyniadau:

• Mae'r strwythur hefyd a orffennodd y tân heb ddod i ddifrod.

• Roedd tymhereddau yn y membriaidd o ddur gwydrin o dan y tymhereddau mewn strwythur dur garbon cyfatebol oherwydd cynhwysedd thermol is.

• Roedd y ffurfio wedi’i adael yn ychydig, yn cadarnhau’r potensial ar gyfer adfer a hailddefnyddio.

Cynghrair: Deunydd Strategol ar gyfer Diogelwch Tân Cyfoes

Nid yw dur gwydrin yn deunydd ar gyfer claddu hwybogol neu amgylcheddion coroddiol bellach. Mae ei priodweddau mecanegol uwch yn ystod tymhereddau uchel yn ei wneud yn ddewis peirianneg strategol ar gyfer cynyddu diogelwch adeiladu a chynhyrchiad tân.

Er y bydd cost y deunydd cychwynnol yn uwch na dur garbon, rhaid gwerthuso cost tasg gyfan trwy'r lense o:

• Gostyngiad ar gynnal a chadw yn ystod bywyd

• Arbedion posib ar amddiffyniad tân

• Mantais annhynadwy cynyddu diogelwch a lleihau'r risg o ddifrod strwythurol

• Potensial ar gyfer ail-ddefnydd ased ar ôl digwyddiad tân

Ar gyfer peirianwyr sy'n dylunio strwythurau o risg uchel, gwerth uchel, neu strwythurau symbolig ble mae diogelwch yn hanfodol, mae graddau o ddur gwydradwy strwythurolog yn cynnig datrysiad cryf, hyblyg a thrwyfannol ar gyfer cyfarfod a threchu heriau amddiffyn o dan y tân modern.