CN114136823B - 一种采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法，包括：选取同一批次钢构件中的多个钢构件作为钢构件组；在钢构件组中的每一个钢构件的外表面上设置多个打磨区，并对每个打磨区进行打磨；使用便携式洛氏硬度计对每个打磨区进行多次无损检测，得到多个洛氏硬度值；对于每一个打磨区，均舍弃预设数量的洛氏硬度值，并根据余下的洛氏硬度值计算得到该打磨区的洛氏硬度平均值；根据钢构件组中所有钢构件上的所有打磨区的洛氏硬度平均值，计算得到洛氏硬度总平均值；根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号。应用本发明可以有效地提高检测结果的准确度，可以准确而方便地通过无损检测的方法来判断钢构件的钢材牌号。
Description
技术领域
本申请涉及土木工程检测技术领域，尤其涉及一种采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法。
背景技术
近年来，建筑结构的无损检测技术发展迅速，各种无损检测方法和手段也日趋完善。但是，在钢结构实际检测过程中，对于那些年代久远，设计资料、图纸丢失的工程以及对钢材质量产生怀疑或由于钢材质量问题而发生事故的工程，要鉴定结构的安全性或对其进行加固改造，钢材牌号的检测显得尤为重要。
在现有技术中，在对既有钢结构建筑的钢材牌号、强度等进行检测时，所使用的方法主要有：局部破损实验法和无损检测方法。
其中，局部破损试验法是通过在现场取样来进行钢材力学性能试验和化学成分分析。因此，该局部破损试验法存在一些缺陷。首先，该局部破损试验法将对原有结构造成局部损伤，影响构件的承载性能。例如，对于承受动荷载的钢吊车梁等构件，局部损伤将严重影响钢构件的承载能力；其次，现场通常会受到通风、空调、供水、热力等管道影响，或受到钢网架等结构的影响，因此取样操作非常复杂，有时甚至根本无法进行取样操作；最后，少量取样难以代表整体的问题，例如，由于不清楚工程所用钢材是否为同一型号、批号的钢材，所以如果仅进行少量取样，则难以代表整个工程中所使用的所有钢材。因此，采用现场取样来检测钢材的力学具有较大的局限性。另外，在化学分析方面，对照1988年以后的国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591，Q235钢材和Q345钢材中的碳和锰的含量比较接近，因此仅通过C和Mn的含量无法判别钢材牌号。
此外，随着便携式洛氏硬度计制造技术的进步以及应用范围的扩大,便携式洛氏硬度计受到了广泛重视,相应的标准化体系也已经建立，其重量在0.8～3.0kg之间，可在检测现场使用。洛氏硬度法具有对于构件的表面粗糙度要求不高，操作简单，测量迅速，产生的压痕较小，不会对构件表面形成明显的破坏，不受板件厚度影响等特点。国家标准GB/T230.1-2018《金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法》、国际标准ISO6508-1:2016关于洛氏硬度检测方法给出相关规定，新标准方法更加完善、严谨，更便于执行，具有明显的进步。
在实际工程中，常见的建筑用钢材牌号主要为Q235和Q345这两种钢材。有时会出现构件厂加工或者施工中用错钢材牌号的情况，尤其是如果在原设计中应该使用的钢材牌号为Q345，而在实际工程中所使用的钢材牌号却是Q235，将会给整体结构安全埋下较大的安全隐患。
因此亟需一种可靠有效的无损检测方法来判断钢构件的钢材牌号。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法，从而可以准确而方便地通过无损检测的方法来判断钢构件的钢材牌号，提高检测结果的准确度。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法，该方法包括：
选取同一批次钢构件中的多个钢构件作为钢构件组；
在钢构件组中的每一个钢构件的外表面上设置多个打磨区，并对每个打磨区进行打磨；
使用便携式洛氏硬度计对每个打磨区进行多次无损检测，得到多个洛氏硬度值；
对于每一个打磨区，均舍弃预设数量的洛氏硬度值，并根据余下的洛氏硬度值计算得到该打磨区的洛氏硬度平均值；
根据钢构件组中所有钢构件上的所有打磨区的洛氏硬度平均值，计算得到洛氏硬度总平均值；
根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号。
较佳的，所述舍弃预设数量的洛氏硬度值为：
舍弃两个最大的洛氏硬度值以及两个最小的洛氏硬度值。
较佳的，所述预设的阈值区为：
(第一阈值，第二阈值]、(第二阈值，第三阈值)和[第三阈值，第四阈值)。
较佳的，所述根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号包括：
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区[第三阈值，第四阈值)时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q345钢材；
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区(第一阈值，第二阈值]时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q235钢材；
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区(第二阈值，第三阈值)时，则对所述钢构件进行拉伸试验，并测量得到所述钢构件的抗拉强度值和屈服强度；
当所述钢构件的抗拉强度值不小于第五阈值且屈服强度不小于第六阈值时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q345钢材；
当所述钢构件的抗拉强度值小于第五阈值且屈服强度小于第六阈值时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q235钢材。
较佳的，所述第一阈值为50洛氏硬度值，所述第四阈值为100洛氏硬度值。
较佳的，所述第二阈值为72.1洛氏硬度值，所述第三阈值为77.0洛氏硬度值。
较佳的，所述第二阈值为71.5洛氏硬度值，所述第三阈值为77.5洛氏硬度值。
较佳的，所述第五阈值为500兆帕，所述第六阈值为345兆帕。
较佳的，所述钢构件组中的钢构件的数量为大于或等于10的整数；
一个钢构件上的打磨区的数量为大于或等于3的整数；
对同一个打磨区进行无损检测的次数为大于或等于3的整数。
较佳的，在对打磨区进行打磨操作时，打磨区的钢构件的厚度不小于2毫米。
如上可见，在本发明中的采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法中，由于先选取同一批次钢构件中的多个钢构件作为钢构件组，再在钢构件组中的每一个钢构件的外表面上设置多个打磨区，并对每个打磨区进行打磨，随后使用便携式洛氏硬度计对每个打磨区进行多次无损检测，得到多个洛氏硬度值，接着根据钢构件组中所有钢构件上的所有打磨区的洛氏硬度平均值，计算得到洛氏硬度总平均值，最后再根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号，从而可以准确而方便地通过无损检测的方法来判断钢构件的钢材牌号，而且检测结果的准确度也比较高。
附图说明
图1为本发明实施例中的采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法的流程图。
图2为本发明实施例中的Q235钢材的洛氏硬度平均值的分布示意图。
图3为本发明实施例中的Q345钢材的洛氏硬度平均值的分布示意图。
图4为本发明实施例中随机抽取10个构件抽取100次洛氏硬度平均值的分布示意图。
图5为本发明实施例中随机抽取20个构件抽取100次洛氏硬度平均值的分布示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例中的采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法的流程图。如图1所示，本发明实施例中的采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法包括如下所述步骤：
步骤11，选取同一批次钢构件中的多个钢构件作为钢构件组。
在本发明的技术方案中，当需要判断某种类型的钢构件的钢材牌号时，可以先选定该钢构件的某一个批次，然后从该批次的钢构件中随机选取多个钢构件，并将所选择的多个钢构件作为一个钢构件组，以便于进行后续的检测。
另外，在本发明的技术方案中，可以根据实际应用情况的需要，预先设置该钢构件组中的钢构件的数量。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述钢构件组中的钢构件的数量可以是大于或等于10的整数。例如，该数量可以是10、15或20等数值，也可以是其它合适的取值，本发明对此不做限制。
步骤12，在钢构件组中的每一个钢构件的外表面上设置多个打磨区，并对每个打磨区进行打磨。
在本步骤中，可以预先在钢构件组中的每一个钢构件的外表面上设置多个打磨区，然后再在每个打磨区上进行打磨操作。
另外，在本发明的技术方案中，可以根据实际应用情况的需要，预先设置一个钢构件上的打磨区的数量。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，一个钢构件上的打磨区的数量可以是大于或等于3的整数。例如，该数量可以是3、4或5等数值，也可以是其它合适的取值，本发明对此不做限制。
此外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，在对打磨区进行打磨操作时，打磨区的钢构件的厚度不小于2毫米(mm)。
步骤13，使用便携式洛氏硬度计对每个打磨区进行多次无损检测，得到多个洛氏硬度值(HRB)。
另外，在本发明的技术方案中，可以根据实际应用情况的需要，预先设置对同一个打磨区进行无损检测的次数。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，对同一个打磨区进行无损检测的次数可以是大于或等于3的整数。例如，该数量可以是3、4或5等数值，也可以是其它合适的取值，本发明对此不做限制。
步骤14，对于每一个打磨区，均舍弃预设数量的洛氏硬度值，并根据余下的洛氏硬度值计算得到该打磨区的洛氏硬度平均值。
另外，在本发明的技术方案中，可以根据实际应用情况的需要，预先设置所需舍弃的洛氏硬度值的数量。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述预设数量可以是4个，也可以是其它合适的取值，本发明对此不做限制。
举例来说，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述舍弃预设数量的洛氏硬度值可以是：舍弃两个最大的洛氏硬度值以及两个最小的洛氏硬度值。
在舍弃了多个洛氏硬度值之后，再根据余下的洛氏硬度值计算平均值，即可得到该打磨区的洛氏硬度平均值。
以此类推，可以得到每个钢构件上的每个打磨区的洛氏硬度平均值。
步骤15，根据钢构件组中所有钢构件上的所有打磨区的洛氏硬度平均值，计算得到洛氏硬度总平均值。
在本发明的技术方案中，由于对钢构件组中每一个钢构件上都设置了多个打磨区，并对每一个打磨区打磨之后，都进行了多次无损检测，得到相应的洛氏硬度值，并计算得到了每个打磨区的洛氏硬度平均值，因此可以根据所有打磨区的洛氏硬度平均值计算平均值，即可得到洛氏硬度总平均值。
步骤16，根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号。
在本步骤中，可以预先设置相应的阈值区，用于根据计算得到的洛氏硬度总平均值来判断钢构件的钢材牌号。
发明人在实际工作中，进行了大量的的试验和模拟计算，并将模拟结果与具体的试验结果进行详细的比较和分析，最后得到了比较合适的阈值区。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述阈值区可以是：(第一阈值，第二阈值]、(第二阈值，第三阈值)和[第三阈值，第四阈值)。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号可以包括：
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区[第三阈值，第四阈值)时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q345钢材；
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区(第一阈值，第二阈值]时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q235钢材；
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区(第二阈值，第三阈值)时，则对所述钢构件进行拉伸试验，并测量得到所述钢构件的抗拉强度值和屈服强度；
当所述钢构件的抗拉强度值不小于第五阈值且屈服强度不小于第六阈值时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q345钢材；
当所述钢构件的抗拉强度值小于第五阈值且屈服强度小于第六阈值时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q235钢材。
在本发明的技术方案中，可以根据实际应用场景的需要，预先设置第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值和第六阈值的具体取值。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述第一阈值可以为50HRB，所述第四阈值可以为100HRB。
再例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述第二阈值可以为72.1HRB，所述第三阈值可以为77.0HRB。
再例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述第二阈值可以为71.5HRB，所述第三阈值可以为77.5HRB。
再例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述第五阈值可以为500兆帕(Mpa)，所述第六阈值可以为345兆帕(Mpa)。
举例来说，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述预设的阈值区可以是：(50HRB，72.1HRB]、(72.1HRB，77.0HRB)和[77.0HRB，100HRB)；也可以是(50HRB，71.5HRB]、(71.5HRB，77.5HRB)和[77.5HRB，100HRB)，还可以是其他合适的阈值区，在此不再赘述。
举例来说，较佳的，在本发明的一个具体实施例中：
当所述洛氏硬度总平均值大于或等于77.0HRB(例如，洛氏硬度总平均值位于阈值区[77.0HRB，100HRB))时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q345钢材；
当所述洛氏硬度总平均值小于或等于72.1HRB(例如，洛氏硬度总平均值落入阈值区(50HRB，72.1HRB])时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q235钢材；
当所述洛氏硬度总平均值大于72.1HRB且小于77.0HRB(例如，洛氏硬度总平均值落入阈值区(72.1HRB，77.0HRB))时，则对所述钢构件进行拉伸试验，并测量得到所述钢构件的抗拉强度值和屈服强度；
当所述钢构件的抗拉强度值不小于500Mpa且屈服强度不小于345MPa时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q345钢材；
当所述钢构件的抗拉强度值小于500MPa且屈服强度小于345MPa时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q235钢材。
此外，发明人还在实际工作中，进行了以下的一系列试验，以验证本发明中的上述技术方案的正确性和准确性：
例如，先获取Q235钢材的293个钢构件的洛氏硬度值和Q345钢材的734个钢构件的洛氏硬度值，然后分别每次随机抽10个和20个钢构件，一共抽取100次，并计算得到每次的洛氏硬度平均值的总平均值(即洛氏硬度总平均值)，Q235钢材和Q345钢材的洛氏硬度总平均值的分布如图2和图3所示。
当随机抽取10个构件时，Q235钢材的10个钢构件的100次的洛氏硬度平均值的总平均值(即洛氏硬度总平均值)为68.7HRB，标准差为2.07；Q345钢材的10个钢构件的100次的洛氏硬度平均值的总平均值(即洛氏硬度总平均值)为79.3HRB，标准差为1.36。
因此，通过上述的一系列试验和计算可知，当所述预设的阈值区为：(50HRB，72.1HRB]、(72.1HRB，77.0HRB)和[77.0HRB，100HRB)时，使用本发明中的方法来判断钢构件的钢材牌号的准确率将大于95％。
当随机抽取20个构件时，Q235钢材的洛氏硬度20个构件平均值的100次的平均值为68.8HRB，标准差为1.66；Q345钢材的洛氏硬度20个构件平均值的100次的平均值为79.1HRB，标准差为0.96。
因此，通过上述的一系列试验和计算可知，当所述预设的阈值区为：(50HRB，71.5HRB]、(71.5HRB，77.5HRB)和[77.5HRB，100HRB)时，使用本发明中的方法来判断钢构件钢材牌号的准确率将大于95％。
另外，如图4和图5所示可知，不论是随机抽取10个构件，还是随机抽取20个构件，Q235钢材和Q345钢材的洛氏硬度值均存在明显差异。由此可知，在既有钢结构现场检测同批次钢构件的钢材牌号时，只要随机进行10个以上钢构件的洛氏硬度测试，就能比较准确地判别钢构件的钢材牌号。
因此，通过上述的步骤11～16，即可准确地判断钢构件的钢材牌号。
综上所述，在本发明的技术方案中，由于先选取同一批次钢构件中的多个钢构件作为钢构件组，再在钢构件组中的每一个钢构件的外表面上设置多个打磨区，并对每个打磨区进行打磨，随后使用便携式洛氏硬度计对每个打磨区进行多次无损检测，得到多个洛氏硬度值，接着根据钢构件组中所有钢构件上的所有打磨区的洛氏硬度平均值，计算得到洛氏硬度总平均值，最后再根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号，从而可以准确而方便地通过无损检测的方法来判断钢构件的钢材牌号，而且检测结果的准确度也比较高。因此，本发明中的上述采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法对结构损伤小，检测范围广，而且判定结果比较准确。
另外，本发明的上述方法适用于对国产Q235和Q345钢材种类进行判别。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种采用便携式洛氏硬度计判别钢材牌号的方法，其特征在于，该方法包括：
选取同一批次钢构件中的多个钢构件作为钢构件组；
在钢构件组中的每一个钢构件的外表面上设置多个打磨区，并对每个打磨区进行打磨；
使用便携式洛氏硬度计对每个打磨区进行多次无损检测，得到多个洛氏硬度值；
对于每一个打磨区，均舍弃预设数量的洛氏硬度值，并根据余下的洛氏硬度值计算得到该打磨区的洛氏硬度平均值；
根据钢构件组中所有钢构件上的所有打磨区的洛氏硬度平均值，计算得到洛氏硬度总平均值；
根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号；
其中，所述预设的阈值区为：
(第一阈值，第二阈值]、(第二阈值，第三阈值)和[第三阈值，第四阈值)；
所述根据洛氏硬度总平均值以及预设的阈值区，判断钢构件的钢材牌号包括：
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区[第三阈值，第四阈值)时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q345钢材；
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区(第一阈值，第二阈值]时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q235钢材；
当所述洛氏硬度总平均值位于阈值区(第二阈值，第三阈值)时，则对所述钢构件进行拉伸试验，并测量得到所述钢构件的抗拉强度值和屈服强度；
当所述钢构件的抗拉强度值不小于第五阈值且屈服强度不小于第六阈值时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q345钢材；
当所述钢构件的抗拉强度值小于第五阈值且屈服强度小于第六阈值时，则判定所述钢构件的钢材牌号为Q235钢材；
所述第二阈值为72.1洛氏硬度值，所述第三阈值为77.0洛氏硬度值；或者，所述第二阈值为71.5洛氏硬度值，所述第三阈值为77.5洛氏硬度值；
所述钢构件组中的钢构件的数量为大于或等于10的整数；
一个钢构件上的打磨区的数量为大于或等于3的整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述舍弃预设数量的洛氏硬度值为：
舍弃两个最大的洛氏硬度值以及两个最小的洛氏硬度值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一阈值为50洛氏硬度值，所述第四阈值为100洛氏硬度值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第五阈值为500兆帕，所述第六阈值为345兆帕。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在对打磨区进行打磨操作时，打磨区的钢构件的厚度不小于2毫米。
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| 现场采用洛氏硬度法判别Q235和Q345钢材种类试验研究;王玲 等;《建筑结构》;20221010;第52卷(第19期);第145-149页 * |
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