Сталь 09г2с сталь 3

Обновлено: 06.05.2024

В данной статье речь пойдет о том, стали каких марок используются чаще всего в производстве винтовых свай, а также о том, как марка стали влияет на качественные характеристики и срок службы (долговечность) винтовой сваи.

Содержание статьи:

Сталь – это сплав железа, углерода и различных примесей, при этом доля железа должна составлять не менее 45%. Оптимизация состава сплава в соответствии с действующими на сегодняшний день в России нормативными документами (ГОСТ 380-2005, ГОСТ 1050-88, ГОСТ 4543-71 и др.) позволяет получить стали различных марок.

В производстве винтовых свай наиболее широко применяются стали марок Ст3, Ст20, Ст10, 09г2с, а также в отдельных случаях сталь 30ХМА. Ниже мы более детально рассмотрим характеристики каждой из марок, а также особенности их использования в качестве сырья для винтовых свай.

1. Сталь марки Ст3

Подавляющее большинство производителей изготавливают винтовые сваи из стали марки Ст3, относящейся к углеродистой стали обыкновенного качества, выпуск которой нормируется ГОСТ 380-2005 «Межгосударственный стандарт. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки».

Стоит отметить, что изделия из данного сырья широко применяются в устройстве надземных коммуникаций, производстве станков и агрегатов, транспортном строительстве, однако при определении области применения стали 3 большую роль играют ее качественные характеристики, в первую очередь степень раскисления.

Раскисление стали – это химический процесс удаления из расплавленного сырья кислорода, определяемого как примесь, ухудшающая механические свойства сплава. В зависимости от химических элементов, используемых для раскисления, различают спокойную, полуспокойную и кипящую сталь.

Спокойная сталь (Ст3сп) лишена кислорода и характеризуется гомогенной (однородной) структурой, призванной придавать сплаву пластичность, а также устойчивость к атмосферной коррозии. Это обусловливает ее использование в производстве заготовок деталей арматуры для трубопроводов и основных элементов для ж/д надземных и подвесных путей, но, разумеется, и увеличивает ее стоимость.

В полуспокойных (Ст3пс) сталях присутствует кислород, из-за чего свойства твердости и пластичности сырья оказываются менее выраженными. Их химический состав также нельзя назвать однородным. Из этой стали производят листовой и трубный прокат (к примеру, балка сталь 3), полосы, круги, квадраты, уголки, шестигранники и закладные детали.

Кипящие стали (Ст3кп) – конструкционные стали, себестоимость получения которых невысока. Они неоднородны по плотности, однако прекрасно обрабатываются при любых термических условиях. Это в сочетании с наименьшей стоимостью среди всех модификаций стали 3 объясняет востребованность кипящих сталей у производителей винтовых свай.

Чем выше содержание углерода в стали 3 (может колебаться от 0,05% до 0,07%), тем хуже прокат из нее поддается сварке. Это может стать серьезным препятствием в создании качественного сварного шва.

Применение Ст3 является обоснованным при температуре до -30℃.

1.1. Применение стали 3 в качестве материала винтовых свай

Компания «ГлавФундамент» использует в производстве спокойную сталь Ст3сп, которая идет на изготовление стволов свай малых и средних диаметров, устанавливаемых под легкие объекты (заборы, беседки и т.п.) и временные сооружения, нагрузки от которых сравнительно невелики. Это связано с тем, что сталь 3 имеет значения физико-механических свойств недостаточные для применения в конструкции винтовых свай, назначаемых под объекты с более высоким классом ответственности.

Кроме того, для Ст3 характерно меньшее содержание углерода, чем, к примеру, для стали 20, что не позволяет ей обеспечить достаточную коррозионную устойчивость винтовых свай при эксплуатации в грунте.

2. Сталь марки Ст10

Сталь марки Ст10 – углеродистая качественная конструкционная сталь, требования к качеству которой устанавливаются ГОСТ 1050-88, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 16523-97 и др.

Содержание углерода в данной стали колеблется от 0,07 до 0,14%. Для Ст10 также характерно присутствие легирующих элементов, однако, как правило, это недорогие присадки (кремний, медь, мышьяк, хром и т.п.), процентное содержание которых невелико.

Ст10 нефлокеночувствительна (т.е. не склонна к поражению флокенами – дефектами внутреннего строения стали в виде серебристо-белых пятен или волосовин, которые понижают пластичность и вязкость стали и сокращают срок службы изделий) и не склонна к отпускной хрупкости (понижению вязкости и сопротивления хрупкому разрушению стали при отпуске в определенном интервале температур).

Сваривается Ст10 без ограничений (кроме деталей после химико-термической обработки), рекомендуемые способы сварки – РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.

Сталь 10 используется при изготовлении деталей, эксплуатируемых в температурном диапазоне от -40 до +450℃, к которым предъявляются требования высокой пластичности, а также деталей с высокой поверхностной твердостью, работающих на истирание.

Компания «ГлавФундамент» использует лист Ст10 при изготовлении лопастей винтовых свай.

3. Сталь марки Ст20

Сталь марки Ст20 – углеродистая качественная конструкционная сталь, требования к качеству которой устанавливаются ГОСТ 1050-88, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 16523-97 и др.

Сталь 20 прочная и одновременно пластичная, легко поддается различным видам обработки. Этим во многом объясняется тот факт, что она получила широчайшее применение. Ст20 используется при изготовлении цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы, тонких деталей, работающих на истирание. После химико-термической обработки данная сталь идет на производство деталей, которым требуется высокая поверхностная прочность. Широко применяют сталь 20 и для производства трубопроводной арматуры, труб, предназначенных для паропроводов с критическими и сверхкритическими параметрами пара, бесшовных труб высокого давления, сварных профилей прямоугольного и квадратного сечения и т.д.

Сталь 20 нефлокеночувствительна и не склонна к отпускной хрупкости.

Сплав Ст20 сопоставим с низколегированной сталью 09г2с по характеристикам свариваемости и выносливости получаемых изделий, которые оказываются способны выдержать значительные нагрузки при воздействии широкого диапазона температур (от -40℃ до +450℃). Рекомендуемые способы сварки: автоматическая дуговая сварка (АДС), контактная точечная сварка (КТС), ручная дуговая сварка (РДС).

3.1. Эффективность применения стали марки 20 в производстве винтовых свай

Компания «ГлавФундамент» использует сталь 20 при изготовлении винтовых свай средних и больших диаметров, применяемых под гражданские и промышленные объекты, эксплуатируемые в регионах, предполагающих воздействие низких температур (до -40℃). Лист Ст20 идет на изготовление лопастей для свай.

Это связано с тем, что Ст20 обладает более высокими, чем Ст3 и Ст10 значениями физико-механических свойств, такими как твердость по Бринеллю, предел кратковременной прочности, предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации).

Также при производстве Ст20 ведется более строгий контроль химического состава, что положительно сказывается на качестве конечной продукции.

Применение данной стали в конструкции винтовой сваи позволяет достичь большей прочности и повысить устойчивость к знакопеременным нагрузкам. Также использование Ст20 положительно сказывается на коррозионной стойкости сваи, повышая ее долговечность на 10-15%.

4. Сталь марки 09г2с

Сталь марки 09г2с – конструкционная низколегированная сталь повышенной прочности с содержанием железа 96-97%, требования к качеству которой устанавливаются ГОСТ 19281-73, ГОСТ 19282-73, ГОСТ 17066-94 и др.

Данная сталь широко используется в станкостроении, машиностроении транспортном строительстве, нефтяной, химической и строительной отраслях.

Прокат из стали 09г2с выдерживает влияние температурных режимов от -70 до +425°С в условиях многолетних нагрузок и различных деформаций. Особую актуальность это приобретает при устройстве сетей магистральных нефтегазопроводов на территориях, где преобладает холодный климат.

Сталь 09г2с имеет высокие прочностные характеристики, не склонна к отпускной хрупкости (ее вязкость не снижается после процедуры отпуска), устойчива к перегреву и образованию трещин.

В то же время с точки зрения коррозионной стойкости сталь 09г2с относится к группе малостойких, что компенсируется применением проката достаточной для конкретных условий эксплуатации толщины.

Компания «ГлавФундамент» использует сталь 09г2с при изготовлении свай больших диаметров под промышленные объекты, эксплуатирующиеся в условиях воздействия низких температур (до -70℃).

5. Особенности применения стали марки 30ХМА

Сталь марки 30ХМА – жаропрочная релаксационностойкая легированная конструкционная сталь, которая относится к группе хромомолибденовых и хромомолобденованадиевых. Требования к ее качеству устанавливаются ГОСТ 4543-71, ГОСТ 8731-74 и др.

Жаропрочная релаксационностойкая сталь – вид сплава, который используется в условиях воздействия высоких температур в течение определенного времени.

Добавление в состав сплава хрома и молибдена позволяет добиться:

однородности структуры материала;
возможности применения более широких температурных интервалов для закалки изделий;
отсутствия отпускной хрупкости;
повышения сопротивления разрыву, ударам и изнашиваемости элементов;
увеличения прочности твердости материала и т.д.

Чтобы снизить порог хладноломкости и повысить механические свойства стали 30ХМА, в нее вводят легирующие элементы, которые образуя с углеродом, железом и прочими элементами твердые растворы и химические соединения, изменяют ее свойства. Кроме того, для повышения стойкости к коррозии, в сплав добавляют небольшое количество меди.

Благодаря своим свойствам сталь 30 ХМА находит широкое применение в авиаиндустрии, машиностроении, а также в организации трубопроводов и современной промышленности.

Данная сталь не склонна к отпускной хрупкости, однако обладает незначительной флокеночувствительностью. Снижение риска поражения флокенами обеспечивается проведением вакуумации сплава.

Разумеется, качественные характеристики стали 30ХМА не могут не отразиться на ее цене. Это дорогостоящая сталь, поэтому ее применение целесообразно только когда речь идет о возведении объектов, имеющих I класс ответственности, в сильно агрессивных грунтах и только после выполнения всех необходимых расчетов.

Сталь 09г2с

Сталь 09г2с – это низколегированный конструкционный стальной сплав с 97-процентным содержанием железа (феррума) и минимальным количеством дополнительных примесей (меньше 3%). Обладает высокой механической прочностью, термостойкостью, хорошей свариваемостью (за счет низкого содержания углерода).

ГОСТы

Производство и качество марки 09г2с контролируется перечнем нормативной документации. Один из главных регламентирующих стандартов – ГОСТ 19281-2014. В нем описываются условия выпуска высокопрочных сплавов. Документ содержит информацию:

о классификации;
характеристиках базового исполнения;
хим. составе;
механических свойствах;
правилах контроля и приемки готовой продукции.

Также ГОСТ 19281-2014 представляет полный сортамент металлопроката в различном исполнении из представленной марки сплава. Изучить госстандарт в pdf-формате вы можете по ссылке.

ГОСТ 5520-2017 – еще один регламент, действие которого распространяется на 09г2с. Документ действующий, он заменил ГОСТ 5520-79. Описывает технические условия толстолистового проката, получаемого из легированных и нелегированных сплавов для дальнейшего производства металлоизделий, назначение которых заключается в работе под давлением.

В ГОСТе есть ссылки на иные сопутствующие нормативные документы. Они относятся к производству данного вида проката. В их число входит госстандарт:

– описывает рекомендуемые методы испытаний металлов на растяжение; – определяет правила контроля готовых металлоизделий на изгиб, предельные параметры стали к механическому старению; – устанавливает правила для испытаний металла на ударный изгиб при изменении температурного режима; – описывает испытательный процесс металла на растяжение при повышенных температурах.

Полный перечень контролирующих регламентов есть в ГОСТе 5520-2017, который размещен здесь.

А вот на тонколистовой прокат, получаемый из сплавов повышенной прочности, распространяется документ 17066-94. Он описывает допустимые характеристики исполнения металлоизделий, которые устанавливаются по требованию потребителей, а также размеры. Установлены правила приемки и методы контроля.

Прокат, который производится для строительных сталеконструкций регулируется ГОСТом 27772-2015. Он распространяется:

на листы горячекатаного типа;
универсальный широкополосный металлопрокат;
профили гнутого вида;
фасонный прокат.

В документе представлена классификация металлопродукции, размерные показатели, определены тех. условия к основным характеристикам выпускаемого проката, химическому составу, физико-механическим свойствам. Обозначены предельно допустимые отклонения от заданных параметров. Изучить ГОСТ 27772-2015 можно по ссылке.

В первом документе представлен сортамент электросварного стального трубопроката, определены нормы производства, способы контроля и приемки. Во втором регламенте описаны тех. требования к стальным сварным и бесшовным трубам общего назначения, получаемым методом холодной деформации.

Документ под номером 14249-89 описывает способы и параметры расчета прочности аппаратов и сосудов, изготавливаемых из качественных марок стали.

Есть и другие нормативные регламенты. Их действие определяется исходя из разновидности номенклатуры металлопродукции:

металлопрокат сортового и фасонного вида – госстандарт 2591-88, а также 8239-89 и 8240-97;
листовые толстостенные металлоизделия – ГОСТы 5520-79, 5521-93, 19903-74;
тонколистовой металлопрокат – документы 19903-74, 19904-90 (в госстандартах есть и иные нормативные ссылки)
поковки, кованные заготовочные металлоизделия, слябы (1133-71);
стальные полосы ( контролируются нормативами 103-2006 и 82-70).

Упоминается эта марка стали в документах, которые распространяются на определенные виды деталей, конструкционных элементов (об этом расскажем ниже).

Характеристики

Для возведения конструкций чаще всего используется сплав твердостью около 450-490 МПа. Он отличается увеличенным циклом естественного структурного разрушения, обладает предельной выносливостью перед воздействием внешних факторов и агрессивной среды.

Твердость стали определяется по Бринеллю. Позволяет узнать предел текучести, который распространяется на остаточную деформацию, а также временное расчетное сопротивление на разрыв.

Но важно понимать, что все эти показатели разнятся в зависимости от представленного сортамента (трубы, листы, сосуды и аппараты) и толщины самой стали в металлоизделии.

Свойства и физические параметры по ГОСТу 5520-79 можно изучить в таблице:

Сталь марки 09Г2С

Сталь марки 09Г2С популярна и востребована в промышленном производстве и особенно в строительстве самых разных объектов. Причина тому — ее замечательные характеристики, невысокая стоимость и доступность.

Состав

По маркировке состав этой стали угадывается довольно легко, но все же приведем его в деталях и с более точным процентным содержанием каждого элемента:

Углерода: 0,09% (первая цифра в названии марки);
Марганца: до 2% (Г2 в названии);
Кремния: менее 1% (буква С в названии без цифры);
Хром, медь, никель: до 0,3%;
Сера, фосфор, азот: менее 0,1%.

Последние компоненты в названии стали марки 09Г2С не указываются, потому что их содержание очень низкое. Суммарно все легирующие (то есть наделяющие сплав дополнительными свойствами) добавки составляют около 2,5%. Такая сталь считается низколегированной.

Раскисление производится при помощи всех трех элементов (марганец, кремний и алюминий), поэтому кислород из толщи металла удален полностью, и марка относится к типу спокойных сталей. У нее очень однородная структура и отличные характеристики.

Характеристики

Хорошая структура означает, прежде всего, прочность. Сталь 09Г2С таких марок обладает высокой пластичностью, что очень важно для изготовления сложных деталей некоторыми способами.
Изделия показывают очень высокую прочностью на разрыв и деформацию, хорошо держат форму, в том числе и под механическими нагрузками высокой интенсивности. За счет добавления хрома и других элементов, сплав неплохо противостоит коррозии, что также сказывается на долговечности конечных изделий. Флокеночувствительность отсутствует.

Обработка

Сталь марки 09Г2С — отличный вариант для производств разного типа. За счет физических свойств она подходит для изготовления деталей сложной формы методом штамповки.

Сварка допускается без ограничений и любых типов: аргонно-дуговая, ручная дуговая, электрошлаковая, под флюсом или газовой защитой. Ее можно резать или ковать, что дополнительно увеличивает диапазон областей применения.

Один из главных плюсов сталей марки 09Г2С — повышенная прочность, за счет чего снижается масса готового изделия и общая нагрузка на полученную металлическую конструкцию. Кроме того, это снимает необходимость дополнительных термических обработок, направленных на увеличение прочности.

Все это естественным образом сказывается на стоимости и делает применение таких сталей экономически выгодным.

Применение

Сталь марки 09Г2С используется в промышленности и строительстве. Из нее делают:

Металлоконструкции самого разного назначения;
Сложные детали, корпуса и элементы для машиностроения;
Трубопроводную арматуру (после дополнительной закалки и отпуска);
Сварные конструкции разного типа и назначения.

За счет того, что такая сталь не теряет своих свойств даже при очень низких температурах, изделия из нее можно применять в условиях Крайнего Севера.

Изготовление

Прокат стали марки 09Г2С получают горячим способом: за счет нагрева до очень высоких температур. В том числе может применяться высокое давление.

Изначально будущий прокат поступает в цех в виде особых заготовок. Эти заготовки отправляются в печь, где нагреваются до определенной температуры, при которой текучесть металла становится достаточной для прокатывания.

Затем заготовка попадает в прокатный стан, где специальными валами она утончается и раскатывается в ровное стальное полотно.

Полученное полотно либо сворачивается в рулон, либо сразу нарезается на листы и штрипсы. Первое делается для удобства транспортировки и хранения, а второй вариант подходит, если нужно отправлять сталь непосредственно на производство.

Поставки

Мы поставляем любой стальной прокат на любые типы производств. В нашем ассортименте есть разные марки в рулонах, штрипсах и листах.

Вам нужно лишь связаться с нами и вкратце рассказать о своем производстве и его потребностях. Мы подберем для вас оптимальный вариант, сами нарежем прокат под нужный размер и доставим к вам.

Все поставки осуществляются по договору и со строгим соблюдением указанных в нем сроков.

Замена стали С345 на 295-09Г2С

Добрый день.
В документации применена сталь С345-3 (Фланцы ригелей, толщина заготовки 30 мм), завод-изготовитель применил сталь 09Г2С-12, ссылаясь на таблицу В.1 СП 16.13330.2011. Однако при толщине 30 мм лист из стали 09Г2С соответствует классу прочности 295, предел текучести и временное сопротивление ниже, чем у стали С345 при равной толщине. Подскажите равнозначна ли замена?

Но как тогда быть с таблицей В.1 из СП? Или ей можно руководствоваться только заменяя сталь 09Г2С-12 на С345-3, но не наоборот?
Причем сталь 325 по ГОСТ 19281 по пределу текучести и временному сопротивлению удовлетворяет характеристикам для стали С345 ГОСТ 2772 с толщиной 20-40 мм, но сталь 09Г2С сможет обеспечить класс прочности 325 при толщине 10-20 мм (табл. 10 ГОСТ 19281).
Совсем запутался.

Таблица В1 регламентирует применимость тех или иных сталей в зависимости от климата. Но она ни как не говорит что можно менять сталь на сталь.

Тогда подскажите пожалуйста правильно ли я понимаю, что для равнозначной замены стали С345-4 по ГОСТ 2772 на сталь по ГОСТ 19281 я должен руководствоваться классом прочности 345 и выбирать сталь из таблицы 10 в соответствии с толщиной детали, то есть для толщины 30 мм подходит только сталь 15ХСНД 12 категории?

----- добавлено через ~3 мин. -----

Так сертификат есть, в сертификате сказано, что отгружена сталь 295-09Г2С-12, все бы ничего и сталь для климата подходит, но класс прочности смущает, пределы текучести и временного сопротивления ниже, чем у стали С345.

в сертификате должен стоять фактический предел текучести, така как он обычно выше чем класс прочности. И как правило больше 345МПа

в сертификате должен стоять фактический предел текучести, так как он обычно выше чем класс прочности. И как правило больше 345МПа

Можно согласовать замену у проектировщиков. Может там запас по прочности 1,5 и вам вполне хватит 295 прочности

при толщине 30 мм лист из стали 09Г2С соответствует классу прочности 295, предел текучести и временное сопротивление ниже, чем у стали С345 при равной толщине.

Почему это ниже? В табл. В.5. расчетное сопротивление стали С345 20-40мм Ry=290кН/см2. Замена однозначно равнозначна.

По таблице В.5 СП16.13330.2011 для С345-3 толщиной 30 мм расчётное сопротивление Ry=300 кН/см2, по таблице А.2 ГОСТ 19281-2014 для 09Г2С толщиной 30 мм класс прочности 295, т.е. 295/1,05=280кН/см2. Разве равнозначна?

А с какой стати в расчет пойдет предел текучести из сертификата ?. СНиП (СП) не предусматривает такого, а значит в расчет надо брать предел прочности из нормативных документов, а не из сертификата.

Интересно вы таблицу А.2 ГОСТ 19281-2014 смотрите: класс прочности 345 - толщина продукции до 50 мм вкл. - марка стали, обеспечивающая данный класс прочности 09г2д, 09г2с, .
И вот тут то как раз и нужен сертификат от завода производителя, который подтвердит, что его 09г2с имеет такую то категорию и соответствует этому классу (345) прочности, а не 265-му.

Самому тоже интересно, но в части указанной вами строчке я позволю себе не верить новому ГОСТу (не относится к теме, но недавно меня уже подвела новая редакция ГОСТа на нержавейку, где совершенно явная ошибка в таблице с классами прочности), потому как тогда логики не наблюдается в данной таблице, а что подтверждать сертификатами - не указано. В Таблице 9 ГОСТа 19281-89 мне видется более корректная версия того же самого.

В ГОСТ 19281-89 наверно лучше смотреть 10 таблицу, и там примерно то же самое написано, если обратить внимание на самый последний столбик: требуемый класс прочности (345) для толщины 30 мм можно вообще добиться и от стали ст3сп, если использовать "упрочняющие обработки". А 09г2с можно и на 375 вытянуть. Все зависит от производителя и подтверждающего сертификата.
Просто марка стали по гост 19281 не равна какому-то определенному классу прочности, в отличие от гост 27772: там наименование стали и ее класс прочности одно и то же. И уж совсем чтобы понятно было, можно посмотреть гост 27772-88, там в приложении 1 соответствие наименований стали и марок стали идет. В таблице В.1 СП16 написано как раз это

Про то, что "вытянуть", согласен. Однако, кто мне даст гарантию на это во время разработки КМа? Следовательно, исхожу из худшего. В ГОСТе 27772-2015, кстати, оную таблицу ликвидировали. Таблицу В.1 из СП16 понимаю также как gorbun говорил, т.е. применимость в зависимости от температуры расчётной, но не взаимозаменяемость. По теме можно ещё СТО 02494680-0045-2005 посмотреть - мои умозаключения данный документ подтвердил.

Не предусматривает - значит по-Вашему нельзя? Да нормы много чего впрямую не предусматривают .

Можно потому, что .

1. . результаты прочностных испытаний являются наиболее точными и достоверными, а сертификат это и есть реультаты испытаний.
2. . ГОСТы регламентируют минимальное значение прочностных характеристик и никак не ограничивают их сверху.
3. . СП вообще не ограничивает источников получения значений прочностных характеристик - приложение "В" целиком является справочным и применяется искючительно на добровольной основе.
4. . нигде нет ни прямого ни косвенного запрета действовать таким образом (разрешено все, что не запещено ).
5. . такими ухищренями практически пользовались по необходимости несколько раз, без малейших возражений наших оппонентов.

Читайте также: