钢材抗拉强度技术规程

'福福建省工程建设地方标准建省工程建设地方标准福福建省里氏硬度法现场检测建筑钢结构建省里氏硬度法现场检测建筑钢结构钢钢材抗拉强度技术规程材抗拉强度技术规程TechnicalspecificationfortestingtensilestrengthofsteelconstructioninsitebyLeeb-hardnessmethodinFujian工程建设地方标准编号：DBJ/T13-262-2017住房和城乡建设部备案号：J13860-2017主编单位：福建省建筑科学研究院批准部门：福建省住房和城乡建设厅实施日期：2017年10月01日2017年福州 福福建省住房和城乡建设厅关于发布省工程建省住房和城乡建设厅关于发布省工程建建设地方标准《福建省里氏硬度法现场检设地方标准《福建省里氏硬度法现场检测测建筑钢结构钢材抗拉强度技术规程》的建筑钢结构钢材抗拉强度技术规程》的通通知知闽闽建科[2017]12号建科[2017]12号各设区市建设局（建委），平潭综合实验区交通与建设局，各有关单位：由福建省建筑科学研究院主编的《福建省里氏硬度法现场检测建筑钢结构钢材抗拉强度技术规程》，经审查，批准为福建省工程建设地方标准，编号为DBJ/T13-262-2017,自2017年10月1日起实施。在执行过程中，有何问题和意见请函告省厅科技与设计处。该标准由省厅负责管理。福福建省住房和城乡建设厅建省住房和城乡建设厅　2012017年5月17日7年5月17日 前言本规程根据福建省住房和城乡建设厅《关于印发〈福建省住房和城乡建设系统2013年第二批科学技术项目计划〉的通知》（闽建科[2013]26号文）的要求，由福建省建筑科学研究院会同相关单位经试验研究和广泛调查，在试验研究和试验数据分析的基础上，认真总结省内外关于钢材里氏硬度与抗拉强度之间关系的科研成果和实践经验，参考了国内有关技术标准，并在广泛征求意见的基础上，制定了本规程。本规程共分7章和4个附录，主要技术内容包括：1总则；2术语、符号；3仪器设备；4检测技术；5测强曲线；6钢材抗拉强度的计算；7检测报告；附录。本规程由福建省住房和城乡建设厅负责管理，由主编单位福建省建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。各单位在执行过程中，如有意见和建议，请寄送福建省住房和城乡建设厅科技与设计处（地址：福州市北大路242号，邮编：350001）和福建省建筑科学研究院（地址：福州市杨桥中路162号，邮编：350025），以供今后修订时参考。本规程主编单位：福建省建筑科学研究院本规程参编单位：福建建工集团有限责任公司飞阳建设工程有限公司福建省雄盛建筑工程有限公司福建省华高建设工程有限公司福建祥荣建设投资集团有限公司 本规程主要起草人员：叶增平刘晓群李斌陈炜来陈培福陈旻宋汉东俞文生方秋洪陈淑钦肖贞科赵国树赖大凌郑稣庭林茜曾庆西本规程主要审查人员：曾志攀高卫国周聪陈亚亮谢鸿飞吴武玄郑东明 Contents1GeneralProvisions………………………………………………12TermsandSymbols…………………………………………22.1Terms……………………………………………………22.2Symbols…………………………………………………43TestDevices…………………………………………………53.1TechnicalRequirements……………………………………53.2VerificationandCalibration………………………………73.3Maintenance………………………………………………84TestingTechnology…………………………………………………104.1GeneralRequirements……………………………………104.2TestingSurfaceRoughness…………………………………114.3TestingLeebHardness………………………………………134.4CalculationofLeebHardness………………………………145TestingStrengthCurve……………………………………166CalculationofTensileStrengthofSteel…………………176.1CalculationofConversionValueofSteelTensileStrengthofTestArea……176.2CalculationofEstimationValueofSteelTensileStrength……177TestingReport……………………………………………19AppendixARecordTableofTestingTensileStrengthofSteelConstructionbyLeeb-hardnessMethod………………………20AppendixBConversionTableofTensileStrengthandLeebHardnessofImpactDeviceofTypeD…………………………21AppendixCCorrectedValueofLeebHardnessofNon-verticalStateTesting…………………………………………………22 AppendixDCorrectedValueofLeebHardnessofSteelThickness…23ExplanationofWordinginthisSpecification………………24ListofQuotedStandards………………………………………25Addition:ExplanationofProvisions…………………………26 1总则1.0.1为规范里氏硬度法现场检测建筑钢结构钢材抗拉强度技术，保证工程现场检测的质量，制定本规程。1.0.2本规程适用于采用里氏硬度法检测并推定钢结构钢材抗拉强度，不适用于钢材表层与内部质量有明显差异或内部存在明显缺陷的钢材抗拉强度检测。1.0.3使用里氏硬度法进行工程检测的人员，应经专业技术培训，并具有相应的检测能力。1.0.4里氏硬度法现场检测钢结构钢材抗拉强度除应执行本规程外，尚应符合国家和福建省现行有关标准的规定。1 2术语、符号2.1术语2.1.1里氏硬度法leeb-hardnessmethod用规定质量的冲击体在弹簧力作用下以一定的速度垂直冲击试样表面，以冲击体在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值来表示材料里氏硬度的方法。2.1.2检测批inspectionlot由同一牌号、同一质量等级、同一规格、同一轧制制度或同一热处理制度的钢材组成的一批钢结构构件。2.1.3测区testarea里氏硬度法检测构件钢材强度时的一个检测单元。2.1.4测点testpoint分布在测区内的一个里氏硬度检测点。2.1.5测区钢材抗拉强度换算值conversionvalueofsteelstrengthoftestarea由测区的平均里氏硬度值，通过测强曲线计算得到的该测区的钢材抗拉强度值。2.1.6强度推定值estimationvalueofstrength相应于强度换算值总体分布中保证率为95%的结构或构件的钢材抗拉强度值。2.1.7表面粗糙度surfaceroughness指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平整度，一般表示为表面轮廓的最高峰相对于最低谷的高度。2 2.1.8触针式表面粗糙度测量仪stylussurfaceroughnesstester以直线导轨为基准，触针沿工件表面运动、探测被测表面的几何形状变化、并计算粗糙度参数的测量仪器。2.1.9静态测量力staticmeasuringforce当针尖静止在表面上且处于量程的中间位置时，针尖施加在表面的压力。2.1.10静态测量力的变化changeofstaticmeasuringforce针尖上下垂直运动时，测量力的变化。2.1.11取样长度samplinglength评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。2.1.12评定长度evaluationlength评定长度是评定轮廓所必须的一段长度，一般包含5个取样长度。2.1.13评定轮廓的算术平均偏差arithmeticalmeandeviationoftheassessedprofile在一个取样长度内轮廓偏距绝对值的算术平均值，用符号Ra表示。2.1.14轮廓的最大高度maximumheightofprofile在一个取样长度内最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和，用符号Rz表示。3 2.2符号ƒt,i—第i个测区抗拉强度换算值。ƒt,min—测区抗拉强度换算值的最小值。ƒt,e—钢材抗拉强度推定值。HLDi,j—第i个测区第j个测点的里氏硬度值。HLDm,i—第i个测区平均里氏硬度值。tHLDm,t—未进行钢材厚度修正前的第i个测区平均里氏硬度值。HLDma,i—非垂直方向检测时第i个测区的平均里氏硬度值。HLDa,i—非垂直方向检测时第i个测区里氏硬度修正值。HLDt—检测构件不同钢材厚度对里氏硬度值的修正值。HRC—洛氏硬度。HV—维氏硬度。ln—粗糙度评定长度。lr—粗糙度取样长度。—结构或构件测区抗拉强度换算值的标准差。Ra—评定轮廓的算术平均偏差，为构件表面粗糙度参数。Ram—测区表面粗糙度参数Ra的平均值。Rz—轮廓的最大高度，为构件表面粗糙度参数。δ—结构或构件测区抗拉强度换算值的变异系数。4 3仪器设备3.1技术要求3.1.1测定里氏硬度值的仪器，宜采用数显式的里氏硬度计和触针式表面粗糙度测量仪。3.1.2里氏硬度计和触针式表面粗糙度测量仪应具有产品合格证及计量检定/校准证书，并应在硬度计和触针式表面粗糙度测量仪的明显位置上标注名称、产品型号、制造厂名称（或商标）、出厂编号、出厂日期等。3.1.3用于现场检测钢材表面硬度的里氏硬度计，其冲击装置应采用D型。3.1.4D型里氏硬度计主要技术参数应符合表3.1.4的规定：表3.1.4D型里氏硬度计主要技术参数冲击体的质量（g）5.5冲击能量(N·mm)11.0球头直径（mm）3.0球头顶端材质种类碳化钨3.1.5里氏硬度计的冲击装置应符合下列要求：1冲击体质量的允许误差为±0.03g；2冲击体用碳化钨球的直径允许误差为±0.06mm，冲击体的顶端球面半径允许误差为±0.03mm；3冲击体的顶端表面应抛光，无缺陷，其表面粗糙度参数Rz应不大于0.4μm；4碳化钨球的硬度应不低于1500HV；5冲击装置应工作可靠，操作灵敏。3.1.6里氏硬度计的显示装置应符合下列要求：1显示装置的示值应清晰、准确、可靠；5 2在正常工作条件下，显示装置应连续稳定地工作。3.1.7里氏硬度计的使用环境应符合下列要求：1在使用过程中应避免铁屑、氧化皮、灰尘等异物进入机器内部，避免在电磁干扰、粉尘、腐蚀性气体、阳光直射、振动的场合使用；2检测时环境温度宜为10℃～35℃范围内，相对湿度不大于80%；3里氏硬度计不应沾油。3.1.8里氏硬度计应配有常用硬度范围的标准硬度块。标准硬度块应满足以下要求：1标准硬度块应专门制造，以确保试块的材料均质性、组织的稳定性和试验面硬度的均匀性；2标准硬度块的硬度范围和均匀度应符合表3.1.8的规定；表3.1.8标准块的硬度范围和均匀度硬度标尺硬度范围均匀度的最大允许值（790±40）HLHLD（630±40）HL9HL（530±40）HL注：HL为通用的里氏硬度单位符号，当具体表示每一标尺硬度值时应在HL后面加上所代表标尺的符号，例如：使用D型冲击装置测定的里氏硬度值为650，表示为650HLD。3标准硬度块应无磁性；4标准硬度块应妥善保管，标准硬度块的试验面和支承面不得有锈蚀、裂纹和擦伤等缺陷。3.1.9为确保检测过程中钢构件和冲击装置间不产生相对运动，里氏硬度计所配备的支承环应符合下列要求：1支承环应牢固安装到冲击装置的底部，支承面应带有橡胶6 涂层；2应定期检查和清除支承环上的沉淀物和尘土，当橡胶涂层磨损严重应更换新的支承环；3支承环的型号应与检测面的曲率半径相匹配。3.1.10触针式表面粗糙度测量仪传感器触针应符合下列要求:1针尖圆弧半径标称值为2μm、5μm或10μm，针尖圆锥°°角度为60或90；2传感器触针静态测量力及其变化率不大于表3.1.10的规定；表3.1.10传感器触针静态测量力及其变化率触针针尖半径标称值（μm）2510触针静态测量力在触针平均高度上的最大值（N）0.000750.0040.016静态测量力变化率的最大值（N/m）352008003.1.11触针式表面粗糙度测量仪应配有标准样板。3.1.12触针式表面粗糙度测量仪各活动部件运动应平稳、灵活，紧固件应作用有效、可靠，可调部分应满足测量要求。3.1.13触针式表面粗糙度测量仪在正常工作条件下，显示装置应连续稳定地工作，示值应清晰、准确、可靠。3.2检定与校准3.2.1里氏硬度计检定/校准周期为一年，当里氏硬度计具有下列情况之一时，应由法定计量检定机构进行检定/校准：1新的里氏硬度计启用前；2超过检定/校准有效期限；3经修理后的里氏硬度计；4经保养后，在标准硬度块上标定不合格；5标准硬度块检定/校准不合格；7 6遭受严重撞击或其他损害。3.2.2每次硬度检测前应使用里氏硬度计所带的相应标准硬度块对里氏硬度计进行标定。标定时冲击方向垂直向下，冲击方向硬度修正值为0，其示值误差应不大于±12HL，示值重复性要求不大于12HL。3.2.3里氏硬度计标定所用的标准硬度块应每2年送法定计量检定机构检定/校准。3.2.4触针式表面粗糙度测量仪检定/校准周期为一年，当触针式表面粗糙度测量仪具有下列情况之一时，应由法定计量检定机构进行检定/校准：1新的触针式表面粗糙度测量仪启用前；2超过检定/校准有效期限；3经修理后的触针式表面粗糙度测量仪；4在标准样板上标定不合格；5标准样板检定/校准不合格；6遭受严重撞击或其他损害。3.2.5每次粗糙度检测前应使用触针式表面粗糙度测量仪所带的标准样板对仪器进行标定。标定时当测量仪与样板值的示值误差不大于±10%时，测量值有效，仪器可直接使用；当测量值与样板值的示值误差大于±10%时，应使用仪器自带的示值校准功能修正后仪器方可使用。3.2.6触针式表面粗糙度测量仪标定所用的标准样板应每2年送法定计量检定机构检定/校准。3.3保养3.3.1里氏硬度计具有下列情况之一时，应进行保养：8 1弹击超过2000次；2在标准硬度块上标定不合格；3检测值出现异常、有怀疑时。3.3.2里氏硬度计的保养应按下列步骤进行：1用毛刷清理冲击装置的导管及冲击体；2清洁导管时先将支承环旋下，再将冲击体取出，将毛刷以逆时针方向旋入管内，到底后再拉出，反复5～6次，然后再装好冲击体及支承环；3导管和冲击体间严禁使用任何润滑剂。3.3.3里氏硬度计使用完毕后，应将冲击体释放。3.3.4当采用内部可充电式的里氏硬度计，出现低电压时应及时充电。3.3.5里氏硬度计具有下列情况之一时，应更换球头或冲击体：1不满足本规程第3.1.4条及第3.1.5条技术指标要求；2当用标准洛氏硬度块进行检定，误差均大于2HRC。3.3.6触针式表面粗糙度测量仪使用中插拔传感器时应避免触碰导头和触针，完成测量工作后，应及时将传感器放入包装盒内。3.3.7触针式表面粗糙度测量仪所带的标准样板表面应保持清洁、避免划伤，可用毛刷清除样板表面的颗粒物、残留的油脂。3.3.8当采用内部可充电式的触针式表面粗糙度测量仪，出现低电压时应及时充电。9 4检测技术4.1一般规定4.1.1采用里氏硬度法检测钢构件钢材抗拉强度时，宜具有下列资料：1工程名称、设计单位名称、施工单位名称、监理（或见证）单位名称、建设单位名称；2钢构件名称、外形尺寸、数量及钢材设计牌号；3必要的设计图纸和施工记录；4检测原因。4.1.2每次工程检测前后，里氏硬度计均应在标准硬度块上进行标定，并应符合本规程第3.2.2条的规定。4.1.3钢材抗拉强度的检测可根据实际需要采用单个构件或批量检测方式，并应符合下列规定：1单个构件的检测应符合本规程第4.1.4条的规定；2按批量进行检测时，应随机抽取构件，抽样构件最小数量应符合表4.1.3的规定。4.1.4每个构件的检测应符合下列规定：1每个构件的最小质量应不小于5kg；构件的钢材厚度应不小于5mm；对于表面为凹凸圆柱等曲面的构件，其表面曲率半径应不小于30mm；2每个构件的测区数一般不宜少于5个。当受检构件检测面某一方向尺寸不大于4.5m且另一方向不大于0.3m，或按批量检测时受检构件数量大于30个且不需要提供单个构件推定强度时，每个构件的测区数可适当减少，但不应少于3个；3测区宜选在能使里氏硬度计处于垂直方向检测的钢10 材表面；当不能满足这一要求，也可选在使里氏硬度计处于非垂直方向检测钢材表面；4测区应在构件上均匀分布；5测区面积应不小于30mm×60mm；6测区表面应具有金属光泽，并应清洁、平整，不应有裂纹、气泡、结疤、夹杂、折叠、拉裂等缺陷和油污渍；7测区表面粗糙度参数Ra应不大于2.0μm；8检测部位宜选在有垂直支撑的部位；对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件，应进行固定。表4.1.3钢结构抽样检测批最小样本容量检测类别和检测类别和检测批的容量样本最小容量检测批的容量样本最小容量ABAB2～822501～120032809～15231201～32005012516～25353201～100008020026～505810001～3500012531551～9051335001～15000020050091～150820150001～500000315800151～2801332＞5000005001250281～5002050---注：检测类别Ａ适用于一般施工质量的检测,检测类别Ｂ适用于结构质量或性能的检测。4.1.5构件的测区应标有清晰的编号，并宜在记录纸上绘制测区布置示意图和描述外观质量情况。4.2粗糙度参数测量4.2.1里氏硬度测量前，应对测区表面进行打磨处理，可采11 用钢锉、角磨机、粗细砂纸等工具除去表面涂层、氧化皮、污物等。4.2.2测区表面经打磨后用触针式表面粗糙度测量仪测量表面的粗糙度参数Ra，测试时，传感器应沿垂直于被测表面的加工纹理方向匀速直线滑行，滑行轨迹中心距构件边缘距离应不小于5mm。4.2.3测区表面粗糙度测试时，应按以下步骤进行：1根据测区表面打磨的结果估计测区粗糙度参数Ra，按表4.2.3的要求预选取样长度lr；表4.2.3粗糙度参数Ra和粗糙度取样长度lr粗糙度参数R（μm）粗糙度取样长度l（mm）粗糙度评定长度l（mm）arn0.006＜R≤0.020.080.4a0.02＜R≤0.10.251.25a0.1＜R≤20.84a2＜R≤102.512.5a10＜R≤80840a2用触针式表面粗糙度测量仪按预选的取样长度lr，完成粗糙度参数Ra的一次预测量；3将测得的Ra与表4.2.3中预选取样长度所对应的Ra的数值范围进行比较，当测得的Ra大于2.0μm时，应重新对测区表面进行打磨后重复上述步骤进行测量直至测得的Ra不大于2.0μm；4按测得的Ra根据表4.2.3调整仪器的取样长度lr，用这一调整后的取样长度再次测得的粗糙度即为本次测量的最终粗糙度参数Rai。4.2.4每一测区表面粗糙度评定长度ln应包含5个取样长度lr,取样长度lr应在测区范围内均匀分布，评定长度ln应符合表4.2.3的要求。12 5mm，同一测点应只测试一次。4.4里氏硬度值计算4.4.1计算测区平均里氏硬度值时，应从该测区的9个里氏硬度值中剔除2个最大值和2个最小值，其余的5个里氏硬度值按下式计算：5∑HLD（4.4.1）i,jj=1HLD=m,i5式中：HLDm,i——第i测区平均里氏硬度值（HL），精确到1HL；HLDi,j——第i个测区第j个测点的里氏硬度值（HL），精确到1HL。4.4.2非垂直方向检测钢构件表面时，测区的平均里氏硬度值应按下式修正：HLDm,i=HLDma,i+HLDa,i（4.4.2）式中：HLDma,i——非垂直方向检测时第i个测区的平均里氏硬度值（HL），精确到1HL；HLDa,i——非垂直方向检测时第i个测区里氏硬度修正值，可按本规程附录C采用。4.4.3当使用的里氏硬度计具有方向修正功能，且仪器内置的修正值符合本规程附录C时，可在使用里氏硬度计前设置检测方向，硬度计算时可不再进行修正。4.4.4根据所检测构件钢材厚度，测区的平均里氏硬度值应按下式修正：14 5测强曲线5.0.1本规程的测强曲线适用于符合下列条件的建筑钢结构钢材抗拉强度的检测:1符合《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591制作的福建地区工业与民用建筑钢结构中常用的Q235、Q345、Q390型钢；2型钢包括H型钢、工字钢、槽钢、钢板、钢管等；3抗拉强度为370MPa～650MPa。16 7检测报告7.0.1检测报告宜包括下列内容：1委托单位名称；2工程概况，包括工程名称、结构类型、规模等；3设计单位、施工单位及监理（或见证）单位名称等；4检测目的、内容、范围、依据标准、抽样的方法和抽样数量；5检测仪器，包括设备仪器名称、型号、检定/校准有效期等；6检测日期及时间、检测时环境温度；7结构图纸标示的检测位置和所测构件的检测具体部位、冲击方向；8检测结果，包括粗糙度参数和里氏硬度值等；9试验中是否存在异常情况及异常情况描述；10结论及建议。19 附录A里氏硬度法检测钢材抗拉强度记录表检测日期：年月日工程名称建设单位设计单位施工单位监理单位检测依据检测仪器：（型号、编号、冲击装置及检定有效期）构件名称及编号构件外观描述构件测区位置示意图测试方向示意图粗糙度Ra（μm）里氏硬度值HLDi测区Ram123456788HLDm12345备注测试：记录：第页，共页20 附录BD型冲击装置钢材里氏硬度与抗拉强度换算表里氏硬度抗拉强度里氏硬度抗拉强度里氏硬度抗拉强度HLD换算值ƒtHLD换算值ƒtHLD换算值ƒt（HL）（MPa）（HL）（MPa）（HL）（MPa）330370372453414551332373374457416556334377376461418561336381378466420566338384380470422571340388382474424576342392384479426582344396386483428587346400388488430592348404390493432598350407392497434603352411394502436609354415396507438614356419398511440620358423400516442626360427402521444631362432404526446637364436406531448643366440408535450649368444410540370448412545注：表中数据在应用时不得外推，表内未列数据，可用内插法求得，精确至1MPa。21 附录C非垂直状态检测时里氏硬度值的修正值里氏硬度（HLD）250-6-13-22-31300-6-12-20-29350-6-12-19-27400-5-11-18-25450-5-10-17-24500-5-10-16-22550-4-9-15-20600-4-8-14-19650-4-8-13-18700-3-7-12-17750-3-6-11-1680022 附录D钢材厚度对里氏硬度值的修正值钢材厚度（mm）里氏硬度修正值（HLD）58064082010023 本规程用词说明1为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下:1）表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”；2）表示严格，在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”；3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”；4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的：正面词采用“可”；反面词采用“不可”。2本规程中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应按……执行”或“应符合……的规定”。24 引用标准名录1《碳素结构钢》GB/T7002《低合金高强度结构钢》GB/T15913《金属拉伸试验方法》GB/T2280.14《钢及钢产品力学性能取样位置及试样制备》GB/T29755《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》GB/T10316《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数》GB/T35057《产品几何技术规范（GPS表面结构轮廓法接触（触针）式仪器的标称特性》GB/T60628《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法》GB/T106109《金属材料里氏硬度试验第1部分：试验方法》GB/T17394.110《金属材料里氏硬度试验第2部分：硬度计的检验与校准》GB/T17394.211《金属材料里氏硬度试验第3部分：标准硬度块的标定》GB/T17394.312《产品几何量技术规范（GPS）表面结构轮廓法接触(触针)式仪器的校准》GB/T1960013《里氏硬度计》JJG74714《触针式表面粗糙度测量仪校准规范》JJF110515《里氏硬度计》JB/T937825 福福建省工程建设地方标准建省工程建设地方标准福福建省里氏硬度法现场检测建筑钢结构建省里氏硬度法现场检测建筑钢结构钢钢材抗拉强度技术规程材抗拉强度技术规程TechnicalspecificationfortestingtensilestrengthofsteelconstructioninsitebyLeeb-hardnessmethodinFujian工程建设地方标准编号：DBJ/T13-262-2017住房和城乡建设部备案号：J13860-2017条文说明26 制订说明《福建省里氏硬度法现场检测建筑钢结构钢材抗拉强度技术规程》DBJ/T13-262-2017，经福建省住房和城乡建设厅2017年5月17日以闽建科[2017]12号公告批准、发布，并经住房和城乡建设部备案，备案号J13860-2017。本规程制订过程中，编制组进行了广泛深入的调查研究，总结了我省里氏硬度法现场检测建筑钢材抗拉强度的实践经验，同时参考借鉴了国内有关技术标准，通过广泛征求意见，反复修改后制订的。为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，《福建省里氏硬度法现场检测建筑钢结构钢材抗拉强度技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规程规定的参考。27 目次1总则………………………………………………………292术语、符号…………………………………………………322.1术语…………………………………………………323仪器设备……………………………………………………333.1技术要求………………………………………………333.2检定与校准……………………………………………353.3保养……………………………………………………364检测技术……………………………………………………384.1一般规定………………………………………………384.2粗糙度参数测量………………………………………394.3里氏硬度值测量………………………………………404.4里氏硬度值计算………………………………………405测强曲线……………………………………………………426钢材抗拉强度的计算………………………………………436.1测区钢材抗拉强度换算值的计算………………………436.2钢材抗拉强度推定值的计算…………………………4328 T1591、《金属拉伸试验试样》GB6397、《金属拉伸试验方法》GB/T2280.1、《建筑结构检测技术标准》GB/T50344、《钢结构现场检测技术规程》GB/T50621执行。钢结构中钢材强度必须采用现场或制造时见证取样来截取钢材试样的方法进行检测。钢材强度试验取样位置及试样制备应按《钢及钢产品力学性能取样位置及试样制备》GB/T2975的规定执行，不允许因为有了本规程而不按上述标准抽样检测。但是，当对钢结构构件实际强度有检测要求时，且对于现场取样困难的结构，可以考虑采用里氏硬度法推定钢材强度。钢材化学分析方法可以现场钻取或刨取钢屑进行实验室分析，取样方法应按《钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差》GB222的规定执行，也可采用现场直读光谱分析方法进行测试。由于里氏硬度法是通过里氏硬度计检测钢材表面硬度，从而推断钢材抗拉强度的一种方法，因此不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的钢结构构件的检测。当钢结构表面遭受了化学物质侵蚀或内部有缺陷时，就不能直接采用里氏硬度法检测。本规程不适用于钢结构钢材抗拉强度的仲裁试验。钢结构钢材抗拉强度仲裁试验也必须采用现场或制造时见证取样截取钢材试样的方法进行检测。根据本规程编制组及国内外相关的初步试验研究结果，对于混凝土中钢筋，目前的试验研究尚未有明确的相关性，螺栓、锚栓等各种连接件不属于结构钢材的范畴，故本规程不适用于混凝土中钢筋、螺栓、锚栓的强度检测。30 1.0.3由于本规程规定的方法是处理钢材质量问题的依据，若不经过统一培训，则会对同一结构或构件钢材强度的推定结果存在着因人而异的混乱现象，因此本条规定凡从事本项检测的人员均应培训具有相应的检测能力。1.0.4凡本规程涉及的其他有关方面，如高空作业时的安全技术和劳动保护等，均应遵守相应的标准、规范或规程。本规程未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本规程。31 2术语、符号2.1术语2.1.7表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平整度，其两波峰或两波谷之间的距离（波距）在1mm以下，用肉眼难以区别，属于微观几何形状误差。表面粗糙度值越小，则表面越光滑。2.1.12评定长度是评定轮廓所必须的一段长度。由于构件表面各部分的表面粗糙度不一定很均匀，在一个取样长度上往往不能反映表面粗糙度特征，故需在表面上取几个取样长度来评定表面粗糙度。评定长度可包含一个或几个取样长度，一般包含5个取样长度。32 3仪器设备3.1技术要求3.1.1硬度计是根据弹性冲击原理制成的，由冲击装置和显示装置两部分组成。仪器数字显示硬度值，体积小、重量轻，可以手握冲击装置直接对被测材料和工件进行硬度检验。触针式表面粗糙度测量仪一般由传感器、驱动器、电子信号表面处理装置、计算机、打印机等组成。其工作原理是：仪器的驱动器带动传感器沿被测表面匀速滑行，传感器通过锐利触针感受被测表面的几何形状变化，并转换成电信号。该信号经放大和处理，再转换成数字信号贮存在计算机系统的存贮器中。计算机对此原始轮廓进行数字滤波，分离出表面粗糙度并计算参数。仪器数字显示粗糙度参数，体积小、重量轻，可以直接对被测材料和工件进行表面粗糙度测量。3.1.2由于里氏硬度计和触针式表面粗糙度测量仪为计量仪器，因此在里氏硬度计和粗糙度测量仪明显的位置上要标明名称、型号、制造厂名、出厂编号及出厂日期，尤其要有中国计量器具制造许可证标志CMC及许可证证号等。3.1.3里氏硬度计的质量及测试性能直接影响钢材抗拉强度推断结果的准确性。D型为通用的冲击装置，通常作为标准配置，用于普通金属试样的常规硬度检测；DC型冲击装置尺寸短小，用于内孔或狭小部位的硬度测量；DL型用于细长窄槽、齿面或内孔底部的硬度测量；D+15型头部尺寸较小，用于齿面、沟槽内或凹入表面的硬度测量；C型冲击体尺寸较短，冲击能量减小（约为D型的1/4），用于表面硬化层的测33 量和质量小的或薄的试样的硬度测量；G型冲击体尺寸较大，冲击能量提高（约为D型的9倍），用于钢、铸铁、有色金属等材料的硬度测量；E型冲击体球头为金刚石材料，用于高硬度的工具钢、合金结构钢等试样的硬度测量；S型冲击体球头为陶瓷材料，作用与E型相同，还可以进行极高硬度的非金属材料试样的硬度测量。3.1.4~3.1.6条文相关内容参考了《金属材料里氏硬度试验第2部分：硬度计的检验和校准》GB/T17394.2和《里氏硬度计》JJG747。3.1.7铁屑、氧化皮、灰尘等异物进入机器内部，会造成电路短路烧毁机器。强电磁场干扰的场合，如：小灵通天线、高频炉等周围，会造成仪器工作异常。环境温度异常可能会影响到试验结果，从而影响测试精度，故参考了《金属材料里氏硬度试验第1部分：试验方法》GB/T17394.1规定了其使用时的环境温度。3.1.8标准块是标定硬度计和冲击装置系统性能的重要依据，本条对标准块的要求，参考了《金属材料里氏硬度试验第3部分：标准硬度块的标定》GB/T17394.3。3.1.9本条要求参考了《金属材料里氏硬度试验第1部分：试验方法》GB/T17394.1。如果被测构件表面为曲面，测试时冲击装置与被测构件间容易产生滑移，读数就会偏小，支撑环的作用就是使冲击装置与被测构件间不产生移动。3.1.10~3.1.13条文相关内容参考了《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法接触（触针）式仪器的标称特性》GB/T34 6062、《触针式表面粗糙度测量仪校准规范》JJF1105。3.2检定与校准3.2.1目前国内外里氏硬度计生产不能保证每台里氏硬度计均为标准状态，特别是一些国外进口仪器未完全按我国有关标准生产及检定/校准，因此新仪器在使用前必须检定/校准。里氏硬度计检定/校准有效期参照《里氏硬度计》JJG747确定，检定/校准周期一般不超过一年。检定/校准里氏硬度计的单位应由法定计量检测机构进行，并按照《金属材料里氏硬度试验第2部分：硬度计的检验与校准》GB/T17394.2进行。3.2.2本条参考《金属材料里氏硬度试验第2部分：硬度计的检验与校准》GB/T17394.2规定了里氏硬度计的标定要求。1示值误差δ按下式计算：δ=HLm-HL式中：HL——标准里氏硬度块的硬度值；HLm——5点硬度测点的算术平均值；2硬度计的重复性R按下式计算：R=HLmax-HLmin式中：HLmax——5点硬度测定的最大值；HLmin——5点硬度测定的最小值。3.2.3标准硬度块硬度和表面状态会随着弹击次数的增加和使用时间的增加而变化，故规定标准硬度块应每两年检定/校准一次。3.2.4粗糙度测量仪检定/校准有效期参照《触针式表面粗糙35 度测量仪校准规范》JJF1105确定，检定/校准周期一般不超过一年。检定/校准粗糙度测量仪的单位应由法定计量检测机构进行，并按照《触针式表面粗糙度测量仪校准规范》JJF1105进行。3.2.5通常情况下，仪器在出厂前都应经过严格的测试，示值误差远小于±10%，在这种情况下，建议不要频繁使用示值校准功能。3.2.6表面粗糙度测量仪标准样板和表面状态会随着使用次数的增加和使用时间的增加而变化，故规定标准样板应每两年检定/校准一次。3.3保养3.3.1本条规定了里氏硬度计常规保养的要求。3.3.2本条规定了清理导管时的步骤及注意事项。清理导管需注意不能在导管和冲击体间使用润滑剂，否则，使用中由于污垢，将使冲击体摩擦力变化，直接影响检测结果。3.3.3里氏硬度计不用时，一定要释放冲击簧（即不能在加载状态），以免冲击簧因疲劳而损坏。3.3.5根据里氏硬度计与钢试件的不同，在测量（3000～12000）次后，冲击体球头的磨损可能导致仪器技术指标不满足本规程第3.1.4条及3.1.5条要求，测量值可能不准确，需要更换球头或冲击体。当用标准洛氏硬度块进行检定时，误差大于2HRC时，可能36 是球头磨损失效，需要更换球头或冲击体。3.3.6传感器的触针是表面粗糙度测量仪的关键零件，在进行传感器装卸的过程中，应特别注意不要碰及触针，以免造成损坏，影响测量。安装时，应用手拿住探头主体部分，将探头插入仪器底部的传感器连接套中，然后轻推到底。拆卸时，用手拿住传感器的探头主体部分或保护套管的根部，慢慢地向外拉出。仪器使用完后应及时将传感器放入包装盒内。3.3.7标准样板表面存在颗粒物、油脂或者被划伤，将影响粗糙度测量仪的标定精度，直接影响检测结果。37 4检测技术4.1一般规定4.1.1本条列举的1～4项资料，是为了对被检测的构件有全面、系统的了解。4.1.3检测批最小样本容量参考了《建筑结构检测技术标准》GB/T50344第3.3.13条，其目的是要保证抽样结果具有代表性。由于本规程不适用于严格检测、复检或仲裁检测，因此表内未列出检测类别为C类时的抽样数量。此外，抽取试样应严格遵守“随机”的原则，并宜由建设单位、监理单位、施工单位会同检测单位共同商定抽样的范围、数量和方法。4.1.4选取不同部位进行检测是为了防止钢材材质不均匀。一般钢结构中钢材表面有防腐、防锈涂层，里氏硬度法检测时检测面应为钢材表面，故应对钢结构构件的表面涂层进行打磨，使检测面应清洁、平整，直至露出金属光泽。检测部位表面不应有裂纹、气泡、结疤、夹杂、折叠、拉裂等缺陷，不应有氧化皮及其他污物，是为了保证检测结果不受缺陷影响。对于粗糙的钢材表面，由于表面凹凸不平，当冲头落在试件表面时，使凸起的部分产生变形，吸收了能量，从而降低了冲头回弹速度，使硬度值偏低；又由于凹凸表面的不规则性，使冲头落下时能量的消耗不定，因此每次测试之间示值变化加大，即数据离散性较大，所以对于表面粗糙度有一定的要求。38 对于薄壁小型构件，如果约束力不够，弹击时产生颤动，会造成冲击能量损失，使检测结果偏低。因此必须加以固定使之有足够的约束力方可检测。4.1.5在记录纸上描述测区在构件上的位置和外观质量（例如有无裂缝、变形、损伤），目的是为推定和分析处理结果时参考。4.2粗糙度参数测量4.2.1本条规定了测量硬度前应先对构件表面进行打磨。4.2.2加工纹理是影响构件表面粗糙度的因素。只有垂直于加工纹理，才能真实反映表面加工纹理的曲线，从而计算粗糙度数值。当没有指定粗糙度测量方向时，应在能给出粗糙度参数最大值的方向测量，该方向垂直于被测表面的加工纹理方向；对无明显加工纹理的表面，测量方向可以是任意的。4.2.3本条参考《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法》GB/T10610规定了表面粗糙度的测试方法和步骤。4.2.4评定长度是评定轮廓所必须的一段长度，它可包含一个或几个取样长度。由于构件表面各部分的表面粗糙度不一定很均匀，在一个取样长度上往往不能反映表面粗糙度特征，故需在表面上取几个取样长度来评定表面粗糙度。一般情况下，评定长度包含5个取样长度；如果被测表面均匀性较好，测量时可选用小于5×lr的评定长度；均匀性较差的表面39 可选用大于5×lr的评定长度。4.3里氏硬度值测量4.3.2检测时应注意冲击方向应始终垂直于构件的检测面，并且要平稳的按动冲击装置释放钮，否则硬度读数不准确。4.3.4原有国家标准《金属里氏硬度试验方法》GB/T17394-1998中规定试样的每个测量部位一般进行5次试验，数据分散不应超过平均值的±15HL；《金属材料里氏硬度试验第1部分：试验方法》GB/T17394.1中规定为测定里氏硬度，试验应至少进行三次，并计算其算术平均值，如果硬度值相互之差超过20HL，应增加试验次数，并计算平均值。而现场检测时如果只测3个或5个点，难以保证数据分散不超过平均值的±15HL。经计算对比，现场测试9个点，取中间5点，一般能够保证数据分散不超过平均值的±15HL或±20HL，这样不必立即在现场计算和补点。故本条根据试验的经验，规定每一个测区测试9个点。同一测点只能测试一次，若重复测试，则后者的硬度值高于前者，因为经冲击后该局部位置较密实，再次冲击时吸收的能量较小，使表面硬度值偏高，从而会引起较大的误差。同时这种做法会缩短冲击装置传感器的使用寿命，因此，这种做法是不允许的。4.4里氏硬度值计算4.4.2由于现场检测条件的限制，有时不能满足垂直方向检40 测钢结构构件表面的要求，需按照规定进行方向修正。附录C系参考原有国家标准《金属里氏硬度试验方法》GB/T17394-1998。4.4.4根据规程编制组的试验研究，不同钢板的厚度对里氏硬度测试值有影响。随着钢材厚度的增加，所测出的里氏硬度值相应增加。这是因为对于较薄的试件，在冲击过程中会产生颤动，从而使冲头回弹速度偏低，导致所测里氏硬度值偏低。本规程附录D的修正值是根据规程编制组的试验得出的，该修正值有待工程实践的进一步检验，随着数据的进一步积累，该修正值可能会有所调整。41 5测强曲线5.0.1钢材测强曲线可以采用以下三类：1统一测强曲线：由全国生产规模较大、轧制工艺好的钢铁生产企业生产的建筑结构用钢材，通过试验所建立的曲线；2地区测强曲线：由本地区常用的钢材，通过试验所建立的曲线；3专用测强曲线：由与钢结构或构件相同的钢材，通过试验所建立的曲线。对有条件的地区和部门，应制订本地区的测强曲线或专用测强曲线，经上级主管部门组织审定和批准后实施。各检测单位应按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强曲线的次序选用测强曲线。地区测强曲线应与制订该测强曲线条件相同的钢材相适应，不得超出该测强曲线的适用范围。应经常抽取一定数量的建筑钢结构用钢材试件进行校核，当发现有显著差异时，应及时查找原因，并不得继续使用。我国现在的建筑结构用钢材主要是《碳素结构钢》GB/T700中的Q235钢和《低合金高强度结构钢》GB/T1591中的Q345、Q390钢。本规程附录B中里氏硬度与钢材抗拉强度之间的关系是规程编制组根据福建区域范围内常用的几大钢厂以Q235和Q345为主试样的里氏硬度和抗拉强度试验值的数据进行统计分析得到的，由于数据量有限，本规程提供的附录B有待进一步积累大量数据后，可进行修正。42 6测强曲线6.1测区钢材抗拉强度换算值的计算6.1.1福建省建筑科学研究院根据D型冲击装置取得的试验结果，由多种一元函数拟合得出钢材里氏硬度和抗拉强度关系曲线，经比较，以指数函数的数学模型拟合得出关系曲线相关系数最大，平均相对误差、相对标准差最小，具体如下：(0.004×HLDm,i)指数函数ƒt,i=120.9195×e-82.9相关系数r=0.88平均相对误差δ=4.94%相对标准差er=11.74%构件的每一测区的钢材抗拉强度换算值，是由每一测区的平均硬度值按照测强曲线计算或查表得出。6.2钢材抗拉强度推定值的计算6.2.1检测数据中混杂有异常数据则必然会歪曲检测结果，另外一方面，由于在特定条件下试验检测的随机波动性，致使检测数据有一定的分散性。如果人为的丢掉一些误差较大、而不属于异常的数据，这样会造成虚假的高精度，因此，必须正确的剔除异常数据。本条提供了异常数据的舍弃标准。6.2.3当按批推定时，测区数量较多，为了保证构件的钢材强度满足95%的保证率，采用数量统计的公式计算强度推定值；当按单构件推定时，因样本测区数量太少，取最小值作43 为强度推定值。6.2.4根据相关研究，同一批钢材抗拉强度变异系数不超过0.15，若变异系数过大，说明检测批内各构件钢材抗拉强度差异较大，应按单个构件进行检测或重新划分检测批。44'