Abstrakt
Cel: Celem artykułu jest krótkie omówienie podstawowych zagrożeń wynikających z epizodów nagrzewania i stygnięcia stali konstrukcyjnej podczas pożaru, które mogą warunkować ewentualne dalsze użytkowanie elementów nośnych z niej wykonanych. Zagrożenia te wiążą się na ogół z termicznie indukowanymi i trwałymi zmianami obserwowanymi w mikrostrukturze stali wystudzonej po zakończeniu ekspozycji na ogień, z reguły niedostrzeganymi wizualnie podczas klasycznej inwentaryzacji przeprowadzanej po pożarze, której celem jest ocena stanu technicznego obiektu.
Projekt i metody: Struktura artykułu pozwala prześledzić kolejne, potencjalne formy zmian mikrostruktury stali konstrukcyjnej, najpierw inicjowane monotonicznym wzrostem temperatury tego materiału, a następnie mniej lub bardziej gwałtownym jego stygnięciem. W pierwszej kolejności omówiono skutki rozrostu ziaren ferrytu, w drugiej kolejności – efekty częściowej przemiany perlitu w austenit, a w końcu – zagrożenia determinowane zainicjowaniem w fazie chłodzenia przemiany bainitycznej i/lub martenzytycznej. Na tym tle podjęto dyskusję na temat konsekwencji ewentualnego powierzchniowego odwęglenia, a także możliwego wystąpienia zjawisk grafityzacji i/lub sferoidyzacji ziaren cementytu.
Wyniki: Wykazano, że zmieniające się w czasie, a przy tym niekontrolowane oddziaływanie wysokiej temperatury pożaru na stal konstrukcyjną z dużym prawdopodobieństwem prowadzi do wystąpienia w tym materiale niekorzystnych przemian strukturalnych, które z reguły skutkują drastycznym zmniejszeniem się jego efektywnej ciągliwości skojarzonym z wyraźnym zwiększeniem się jego twardości. Taki zestaw cech stali w przypadku dalszego jej użytkowania po pożarze nieuchronnie implikuje dużą jej podatność na kruche pękanie, a co za tym idzie – znaczne ryzyko nagłego i niespodziewanego zniszczenia wykonanych z niej elementów.
Wnioski: Klasyczna inwentaryzacja przeprowadzana po pożarze w celu oceny deformacji stalowego ustroju nośnego, uzupełniona jedynie o eksperymentalną weryfikację parametrów wytrzymałościowych charakteryzujących taką stal, nie wystarcza, by dostatecznie wiarygodnie wnioskować o przydatności tych elementów do ich dalszego użytkowania pod obciążeniem. Taka ocena musi być bowiem bezwzględnie poszerzona co najmniej o aposterioryczne badania mikrostruktury rozpatrywanego materiału oraz o próby pozwalające na sprawdzenie jego popożarowej twardości i udarności.
Słowa kluczowe: stal konstrukcyjna, pożar, mikrostruktura, przemiana fazowa, ferryt, perlit, bainit, martenzyt, grafityzacja, sferoidyzacja
Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy