鋼材的缺陷包括表面質(zhì)量、內(nèi)部缺陷和化學成分偏析以及力學性能不合格等幾方面。作為產(chǎn)品標準的要求,對鋼材表面質(zhì)量有明確規(guī)定,即鋼材表面不應(yīng)有裂紋、氣泡結(jié)疤、夾雜、折疊。如表面有上述缺陷,允許清除,清除的深度不得超過鋼材厚度公差之半。清除處應(yīng)圓滑無棱角。型鋼表面缺陷不得橫向鏟除,其他不影響使用的缺陷允許存在,應(yīng)保證鋼材的最小厚度。
在新編的國家標準《熱軋鋼板表面質(zhì)量的一般要求》(GBT14977-2008)中,對熱軋鋼板表面缺陷的種類、缺陷的深度和影響而積、修整的要求及鋼板厚度的限度都有明確規(guī)定。首先對典型缺陷定義有以下9種:
(1)軋入氧化鐵皮、凹坑:是軋制表面上的傷痕,由于熱軋和加工前或加工期間氧化鐵皮清除不充分造成。
(2)壓痕(凹陷)和軋痕(凸起):是由于軋輥或夾持輥破損造成,可按一定距離間隔分布或無規(guī)則分布。
(3)劃傷和溝槽:是由于軋件和設(shè)備之間相對運動摩擦造成的機械損傷,可能有輕微的商卷,很少含有氧化鐵皮。
(4)重皮:是由于鋼錠表面的冷濺、重皮以及結(jié)疤清理不凈,軋制形成的不規(guī)則鱗片狀的細小表面缺陷。
(5)氣泡:由于冶煉、澆注過程中脫氧不良造成,位于緊結(jié)表面以下。
(6)熱拉裂:表面范圍內(nèi)可變?nèi)∠虻娜毕荩霈F(xiàn)在鋼坯加工過程中,與鋼種、坯料的內(nèi)應(yīng)力或不利的成型條件有關(guān)。
(7)夾雜:表面上的非金屬夾雜物,尺寸和形狀不同,沿軋制方向延伸,隨機分布。
(8)裂紋:由于軋件在冷卻過程中產(chǎn)生的應(yīng)力造成的,在表面范圍分布的缺陷。
(9)結(jié)疤和疤痕:是重疊的物質(zhì),形狀和程度不同的表面重疊部分,不規(guī)則地分布在軋件的整個范圍而且僅局部與基體金屬相連。在結(jié)疤中有較多的非金屬夾雜物或氧化鐵皮.
其次規(guī)定了缺陷的深度和影響面積。缺陷深度從清除氧化鐵皮后的產(chǎn)品表面進行測量,影響面積的確定與缺陷形狀有關(guān),如孤立點缺陷規(guī)定為比缺陷外接圓大50mm為半徑,圍繞缺陷畫圓定為影響面積。然后按缺陷的深度和影響面積將缺陷分為A、B、C、D、E;
A級缺陷指表面不允許有氣泡、結(jié)疤、裂紋、拉裂、折疊、夾雜和壓入氧化皮,這些五個等級缺陷不論其深度和數(shù)量,均需要修整。
B、C、D、E級缺陷均根據(jù)鋼板公稱厚度規(guī)定有最大允許缺陷深度和相應(yīng)的影響面積,超過規(guī)定需要修整,否則可不予修整。對于修整的要求也有相應(yīng)的規(guī)定,可采用修磨或焊補,修磨的程度要保證產(chǎn)品最小允許厚度等等。
實際使用中,鋼材表面還會有銹蝕、麻點或劃痕等缺陷,故在鋼結(jié)構(gòu)施工及驗收規(guī)范中也明確規(guī)定,這類缺陷的深度不得大于該鋼材厚度負偏差值的1/2。對于鋼材表面銹蝕程度的判別,遵循現(xiàn)行國家標準《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》的規(guī)定,只能有A、B、C三種等級,銹蝕程度最嚴重的D級是不能用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的。從應(yīng)用角度,對鋼材內(nèi)部缺陷最予關(guān)注的是夾層和裂紋,產(chǎn)生夾層的原因是非金屬夾雜物的存在或鋼縮孔末完全切除,產(chǎn)品標準中規(guī)定鋼材不得有分層。在工程實踐中,為保證重要構(gòu)件用料的質(zhì)量,有時就得采用超聲波檢驗的方法,例如要求厚度方向有良好的抗層狀撕裂性能的鋼板,就可以進行逐張檢驗以檢測鋼板內(nèi)部缺陷,鋼材化學成分偏析嚴重常常會給鋼結(jié)構(gòu)加工制作帶來很大的困難,這種情況一般表現(xiàn)在成品鋼材的某一化學元素含量超過規(guī)定的化學成分允許偏差,造成焊接質(zhì)量惡化,部分部件報廢。
鋼材的力學性能也會有個別指標不合格的現(xiàn)象出現(xiàn),而且通常是使用單位復(fù)驗結(jié)果與原質(zhì)量證明書不符。設(shè)計要求承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)同時保證抗拉強度、伸長率、屈服點和硫、磷、碳含量的合格,需要時還應(yīng)有冷彎試驗的合格保證。但在工程實踐中,發(fā)現(xiàn)某個指標達不到要求的情況也是屢有發(fā)生。當力學性能多項不合格,鋼材只能報廢,若僅有個別項達不到要求,或距要求相差甚微,則可結(jié)合實際應(yīng)用條件進行具體分析后降級對待。