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行業(yè)新聞 |
| 冷庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)的設(shè)計(jì) |
| 發(fā)表時(shí)間：2016-4-26 文字 〖 大 中 小 〗 閱讀次數(shù)：1862 [關(guān)閉窗口] |
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冷鏈物流最重要的節(jié)點(diǎn)就是冷庫(kù)，而貨架是倉(cāng)庫(kù)的基礎(chǔ)設(shè)備，貨架系統(tǒng)是冷庫(kù)內(nèi)很普遍應(yīng)用的一種貨物存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。由于冷庫(kù)長(zhǎng)期處于低溫、高濕及溫濕度變化頻繁的環(huán)境中，所以在進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮溫度對(duì)貨架結(jié)構(gòu)的影響，甚至還需要考慮倉(cāng)儲(chǔ)貨架的防腐蝕性等。 倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)處于低溫環(huán)境下，貨架鋼結(jié)構(gòu)組件受低溫的影響而引起收縮以及受到貨架柱與基礎(chǔ)的約束時(shí)就要產(chǎn)生應(yīng)力，即溫度應(yīng)力，極易發(fā)生貨架鋼結(jié)構(gòu)及其部件的脆性破壞。業(yè)內(nèi)習(xí)慣上把低溫下的脆性破壞稱為“低溫冷脆現(xiàn)象”（低溫通常是指低于-15℃的溫度）。這種“低溫冷脆現(xiàn)象”主要表現(xiàn)為脆性破壞的突然性，沒(méi)有明顯的塑性變形，而且構(gòu)件破壞時(shí)的承載能力很低。這就需要針對(duì)低溫環(huán)境中的倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證提出科學(xué)的方法和設(shè)計(jì)理論。 1. 選材依據(jù) 目前，我國(guó)的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）仍是通過(guò)控制鋼材的沖擊韌性指標(biāo)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的低溫?cái)嗔堰M(jìn)行控制的，無(wú)法對(duì)低溫脆性斷裂的發(fā)生進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，存在著不合理的地方�！独鋸澅”谛弯摻Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018-2002）僅規(guī)定，用于承重結(jié)構(gòu)的冷彎薄壁型鋼的帶鋼或鋼板，應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度、冷彎試驗(yàn)和硫、磷含量的合格保證；對(duì)焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)具有碳含量的合格保證缺乏詳細(xì)的規(guī)定與描述，僅從鋼材的牌號(hào)和材性去限定。 我們分析，倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)中的梁部件、可調(diào)節(jié)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(yīng)力；而貨架型材，如立柱、橫梁、橫斜補(bǔ)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(jìn)行貨架材料選用，這里是有爭(zhēng)論的。從材料選用的大原則來(lái)說(shuō)，就是不能選用Q235的沸騰鋼作為主要材料用于冷庫(kù)環(huán)境下的倉(cāng)儲(chǔ)貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。 鋼材的沖擊韌性是指，處在簡(jiǎn)支梁狀態(tài)的金屬試樣在沖擊負(fù)荷作用下折斷時(shí)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(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊功Ak表示，它是衡量材料承受沖擊負(fù)荷的抗力指標(biāo)。Ak值基本上是強(qiáng)度和塑性兩者的函數(shù)，當(dāng)強(qiáng)度和塑性同時(shí)增加時(shí)，Ak值也隨之增加；當(dāng)強(qiáng)度和塑性同時(shí)降低時(shí)，Ak值也會(huì)降低。不過(guò)，塑性的影響比強(qiáng)度要大些。鋼材的沖擊韌性與鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)，以及冶煉、加工等都有關(guān)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(huì)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(guī)律是：開(kāi)始下降緩和，當(dāng)達(dá)到一定溫度范圍時(shí)，突然下降很多而呈脆性，這種性質(zhì)稱為鋼材的冷脆性。 由此看來(lái)：冷庫(kù)環(huán)境下的倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)選用鋼材不當(dāng)，易發(fā)生冷脆性的危害或者結(jié)構(gòu)破壞的可能。我們常規(guī)選用的Q235-B是沒(méi)有低溫韌性要求的，Q235-B只保證在20℃的情況下的沖擊值，不適合在低溫條件下作為主要受力件使用。在冷庫(kù)環(huán)境下的倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)選用鋼材也不是簡(jiǎn)單地確定為Q235D或者Q235E等。我們知道：Q235A，Q235B，Q235C，Q235D，Q235E，這是材料等級(jí)的區(qū)分，其所代表的主要是不同溫度條件下的鋼材沖擊韌性指標(biāo)試驗(yàn)保證，分別為：Q235A 級(jí)，是不做沖擊；Q235B 級(jí)，是20 ℃常溫沖擊；Q235C級(jí)，是0 ℃沖擊；Q235D級(jí)，是-20 ℃沖擊；Q235E，是-40℃沖擊。在不同的沖擊溫度，沖擊的數(shù)值也有所不同。而鋼材的元素含量：A、B、C、D的硫含量依次遞減；A和B 的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少。同樣Q345系列也是如此。為此，必須依據(jù)實(shí)際使用冷庫(kù)的溫度環(huán)境，選擇具有相應(yīng)溫度級(jí)別下的沖擊韌性的合格保證。 2. 設(shè)計(jì) 在實(shí)際倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)各組件結(jié)構(gòu)的冷脆性破壞分析及其計(jì)算中，最具有代表性評(píng)價(jià)參數(shù)有兩個(gè)，即：構(gòu)件的破壞強(qiáng)度，以及構(gòu)件從塑性破壞向脆性破壞的臨界轉(zhuǎn)變溫度。而這個(gè)臨界轉(zhuǎn)變溫度是靠試驗(yàn)確定的，這樣就增加了倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)在冷庫(kù)環(huán)境下的設(shè)計(jì)難度和不確定性。因此在沒(méi)有可靠數(shù)據(jù)和理論支撐的前提下，為避免此風(fēng)險(xiǎn)，必須改選抗低溫冷脆性較好的鋼材或者改變貨架的結(jié)構(gòu)型式，而不能采取加大截面或者選用料更厚的材料來(lái)處理。即，沖擊韌性試驗(yàn)或者報(bào)告主要用于選材和確定鋼的抗脆性破壞能力；或者根據(jù)鋼材的鐵素體晶粒大小進(jìn)行計(jì)算和判定，鐵素體晶粒大小與脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系如下式所示。 T轉(zhuǎn)變=A-mD-1/2 公式中：A、m為常數(shù)；D為鐵素體晶粒；T轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈赞D(zhuǎn)變溫度。 從公式中可以看出，鐵素體晶粒越小，脆性轉(zhuǎn)變溫度越低，低溫韌性越好。 3. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)保證 不是說(shuō)鋼材的沖擊韌性指標(biāo)合格，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)就沒(méi)有變化，在一定溫度條件下，會(huì)隨著溫度的下降而降低。所以有必要測(cè)定相應(yīng)鋼材試件從塑性破壞到脆性破壞的臨界轉(zhuǎn)變溫度T 和破壞強(qiáng)度f(wàn) 。在試驗(yàn)中，選擇相同結(jié)構(gòu)型式和尺寸試件加工若干個(gè)，并分組（每組不少于3個(gè)）在不同溫度下進(jìn)行。我們可以有選擇性地在實(shí)際的冷庫(kù)環(huán)境中進(jìn)行低溫拉伸試驗(yàn)，或者足尺實(shí)載試驗(yàn)、沖擊韌性試驗(yàn)，以判斷我們的設(shè)計(jì)合理性。實(shí)際上，就是將其轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度折減的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。即，在某個(gè)臨界溫度點(diǎn)（T轉(zhuǎn)變）假想的折減系數(shù)為1，凡是高于T 轉(zhuǎn)變的使用環(huán)境下就不需要考慮斷裂設(shè)計(jì)的情況，低于T轉(zhuǎn)變以下的某個(gè)范圍內(nèi)則依據(jù)材料試驗(yàn)結(jié)果擬定出強(qiáng)度折減影響系數(shù)，并依此來(lái)界定出相應(yīng)冷庫(kù)環(huán)境下的倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)度折減影響系數(shù)；再依據(jù)常規(guī)貨架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式和方法處理，從而實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)在冷庫(kù)環(huán)境下的合理、安全的應(yīng)用。 4. 結(jié)構(gòu)措施 由于溫度應(yīng)力的客觀存在，尤其是貨架結(jié)構(gòu)多由單元結(jié)構(gòu)成組連接而形成較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)體，從而將各單元組所形成的溫度應(yīng)力的聚集效應(yīng)突顯并可能造成結(jié)構(gòu)的破壞，故針對(duì)冷庫(kù)環(huán)境下的倉(cāng)儲(chǔ)貨架整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合庫(kù)存作業(yè)及物流動(dòng)向，可對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)進(jìn)行分塊處理，以減少結(jié)構(gòu)整體受溫度應(yīng)力的累積極限大值的影響，并在貨架結(jié)構(gòu)中多采用間隙配合與裝配，或者在整體結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌入長(zhǎng)圓孔結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度與裝配尺寸的特殊單元、或可調(diào)節(jié)單元組架等輔助貨架單元，來(lái)適應(yīng)環(huán)境溫度的變化與釋放溫度應(yīng)力。即：在冷庫(kù)內(nèi)的分塊貨架單元的縱向與橫向的中部選取一榀適當(dāng)?shù)呢浖軉卧�，通過(guò)這榀貨架單元將某塊貨架鋼結(jié)構(gòu)分隔開(kāi)來(lái)，然后將任一部分上的所有縱向構(gòu)件、橫向構(gòu)件與該榀貨架單元的連接節(jié)點(diǎn)都做成可滑動(dòng)的連接節(jié)點(diǎn)，則這個(gè)整塊貨架結(jié)構(gòu)在工作時(shí)可通過(guò)這些節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的滑動(dòng)伸縮來(lái)釋放溫度應(yīng)力。這些構(gòu)件與貨架單元的連接節(jié)點(diǎn)采用了長(zhǎng)圓孔加螺栓連接的做法，再加上貨架鋼結(jié)構(gòu)自身的冷彎薄壁構(gòu)件的彈性和柔性，極大地滿足了倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)在冷庫(kù)環(huán)境下的廣泛而有效應(yīng)用。 5. 其他可能影響因素的考慮 如采用可調(diào)節(jié)高度的貨架底座，以減少地面不均勻性沉降對(duì)貨架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，采用與地面接觸部件先鍍鋅再烤漆處理的工藝，來(lái)有效提高貨架組件的耐潮濕耐腐蝕性，以確保倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性等，都在一定程度上有效保證了倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)在冷庫(kù)環(huán)境下的廣泛而有效應(yīng)用。 6. 使用的注意事項(xiàng) 使用冷庫(kù)時(shí)應(yīng)防止貨架上存有大量的冰和水，如果有冰，清理時(shí)切不可使用硬物敲打，會(huì)損壞貨架。 使用中應(yīng)注意防止硬物對(duì)貨架的碰撞和表面刮劃，不當(dāng)操作可導(dǎo)致貨架局部的凹陷和銹蝕，嚴(yán)重的會(huì)造成貨架及其載貨的崩塌。 冷庫(kù)安裝完畢或長(zhǎng)期停用后再次使用，降溫的速度要合理：每天控制在8-10℃為宜，并在0℃時(shí)應(yīng)保持一段時(shí)間。定期檢查冷庫(kù)的密封性，在使用中對(duì)一些密封失效的部位及時(shí)修補(bǔ)，防止空氣和水分進(jìn)入，平衡庫(kù)區(qū)整體溫度和濕度的一致性，杜絕溫濕差異造成庫(kù)區(qū)貨架內(nèi)應(yīng)力增加，發(fā)生冷脆性損毀事件。文章分頁(yè)：1
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