冷鏈物流最重要的節點就是冷庫,而貨架是倉庫的基礎設備,貨架系統是冷庫內很普遍應用的一種貨物存儲結構。由于冷庫長期處于低溫、高濕及溫濕度變化頻繁的環境中,所以在進行倉儲貨架系統設計時,必須考慮溫度對貨架結構的影響,甚至還需要考慮倉儲貨架的防腐蝕性等。
倉儲貨架系統處于低溫環境下,貨架鋼結構組件受低溫的影響而引起收縮以及受到貨架柱與基礎的約束時就要產生應力,即溫度應力,極易發生貨架鋼結構及其部件的脆性破壞。業內習慣上把低溫下的脆性破壞稱為“低溫冷脆現象”(低溫通常是指低于-15℃的溫度)。這種“低溫冷脆現象”主要表現為脆性破壞的突然性,沒有明顯的塑性變形,而且構件破壞時的承載能力很低。這就需要針對低溫環境中的倉儲貨架系統的設計與驗證提出科學的方法和設計理論。
1. 選材依據
目前,我國的《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)仍是通過控制鋼材的沖擊韌性指標對鋼結構的低溫斷裂進行控制的,無法對低溫脆性斷裂的發生進行準確的計算,存在著不合理的地方。《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》(GB50018-2002)僅規定,用于承重結構的冷彎薄壁型鋼的帶鋼或鋼板,應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度、冷彎試驗和硫、磷含量的合格保證;對焊接結構應具有碳含量的合格保證缺乏詳細的規定與描述,僅從鋼材的牌號和材性去限定。
我們分析,倉儲貨架系統中的梁部件、可調節地腳或者焊接地腳等多為焊接部件,存在一定的焊接殘余應力;而貨架型材,如立柱、橫梁、橫斜補等,多為冷彎加工,既存在彎角部的局部冷作硬化,也存在冷彎成型工藝性影響或沖壓工藝作用后的孔洞影響及其加工微裂紋等。但是否需要從考慮疲勞的角度進行貨架材料選用,這里是有爭論的。從材料選用的大原則來說,就是不能選用Q235的沸騰鋼作為主要材料用于冷庫環境下的倉儲貨架鋼結構系統。 www.syrdcc.com www.rdcchuojia.com
鋼材的沖擊韌性是指,處在簡支梁狀態的金屬試樣在沖擊負荷作用下折斷時的沖擊吸收功,是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力,常用標準試樣的沖擊功Ak表示,它是衡量材料承受沖擊負荷的抗力指標。Ak值基本上是強度和塑性兩者的函數,當強度和塑性同時增加時,Ak值也隨之增加;當強度和塑性同時降低時,Ak值也會降低。不過,塑性的影響比強度要大些。鋼材的沖擊韌性與鋼材的化學成分、組織狀態,以及冶煉、加工等都有關系。例如,鋼材中磷、硫含量較高,存在偏析、非金屬夾雜物和焊接中形成的微裂紋等都會使沖擊韌性顯著降低。沖擊韌性也隨溫度的降低而下降,其規律是:開始下降緩和,當達到一定溫度范圍時,突然下降很多而呈脆性,這種性質稱為鋼材的冷脆性。