Прочность конструкций в большей мере зависит от свойств стали, которые должны определяться исходя не только из ее механических и химических характеристик, но и из ее склонности к хрупкому разрушению. Важное значение в этом отношении имеет температура перехода металла в хрупкое состояние — порог хладноломкости стали. Для одной и той же марки стали с одинаковыми химическими и механическими характеристиками порог хладноломкости может существенно изменяться в зависимости от структуры стали, способа выплавки (кипящая, полуспокойная, спокойная сталь), температуры прокатки и толщины профиля.
Так, например, английские исследователи доказали, что порог хладноломкости зависит как от способа раскисления стали, так и от толщины металла. Применение алюминия при раскислении стали взамен кремния позволило получить более низкие значения порога хладноломкости. С другой стороны, увеличение толщины листов до 90 мм сместило порог хладноломкости в сторону положительных температур примерно на 50°.
Японские ученые установили, что действительную работу конструкций можно предугадать лишь в том случае, если известна температура хладноломкости (порог хладноломкости).
Американские исследования сварных корпусов кораблей позволили установить, что порог хладноломкости стали в действительности лежит ниже, чем при лабораторных испытаниях на ударную вязкость. Кроме того, порог хладноломкости при испытании стали на ударную вязкость зависит от таких факторов, как острота надреза, толщина и ширина образцов и др. С увеличением толщины и ширины образцов, а также остроты надреза порог хладноломкости повышается.
Степень вязкости стали определяется характеристикой ударной вязкости, в известной мере зависящей от динамического воздействия сил. Ударная вязкость является скорее качественной, нежели количественной характеристикой, поскольку работа, затраченная на разрушение образца, не позволяет судить ни о напряжениях, ни о соотношении между чистопластичной деформацией образца (без разрушения) и деформацией в процессе развития трещины. По этим причинам ударная вязкость металла не может служить бесспорным показателем склонности стали к хрупкому разрушению. Однако хрупкость и хрупкое разрушение металла изучены недостаточно даже в части определения численных значений показателей хрупкости по результатам испытаний на ударную вязкость или на эксцентричное растяжение. Не изучены также вопросы теории хрупкого разрушения как упру-гопластической задачи строительной механики.
Таким образом, механическое отождествление несущей способности конструкций, определенной исходя из пластической работы материала, с действительной их прочностью, которая зависит от комплекса физико-механических данных, не всегда является правильным. Бывает, что металлургические заводы поставляют сталь, отвечающую требованиям по величине временного сопротивления и предела текучести, но теряющую способность воспринимать нагрузки в результате хрупкого разрушения, для которого наши стандарты никаких нормируемых показателей не предусматривают.
Несущая способность сооружения
В настоящее время несущую способность конструкций определяют на основе учета упругопластических деформаций, базирующегося на использовании пластических свойств стали. Несущая способность сооружения, определенная исходя из этого положения, не всегда обеспечивает его прочность, поскольку при действительной работе конструкций возникновение и развитие пластических деформаций не всегда возможны. При этом может произойти хрупкое разрушение металла при напряжениях, которые в 2—3 раза меньше расчетных (40…60 МПа)\». Следует иметь в виду, что явления хрупкого разрушения усугубляются сложными условиями работы материала сварных конструкций, возникающими в результате неравномерного нагрева и деформаций при сварке. Эти технологические факторы, в особенности при сварке сортаментов больших толщин, вызывают появление объемных напряжений (двух- и даже трехосных), тогда как в клепаных конструкциях трехосные напряжения вообще никогда не имеют места.
В настоящее время несущую способность конструкций определяют на основе учета упругопластических деформаций, базирующегося на использовании пластических свойств стали. Несущая способность сооружения, определенная исходя из этого положения, не всегда обеспечивает его прочность, поскольку при действительной работе конструкций возникновение и развитие пластических деформаций не всегда возможны. При этом может произойти хрупкое разрушение металла при напряжениях, которые в 2—3 раза меньше расчетных (40…60 МПа)\». Следует иметь в виду, что явления хрупкого разрушения усугубляются сложными условиями работы материала сварных конструкций, возникающими в результате неравномерного нагрева и деформаций при сварке. Эти технологические факторы, в особенности при сварке сортаментов больших толщин, вызывают появление объемных напряжений (двух- и даже трехосных), тогда как в клепаных конструкциях трехосные напряжения вообще никогда не имеют места.