Сталь 3 температура эксплуатации

Обновлено: 11.05.2024

Сталь 3, ст3 или ст3Гсп конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества. Является материалом широкого применения для всех сфер промышленности, популярным, хорошо продающимся. Универсальная сталь для сварных и несварных конструкций, работающих в нормальных условиях. Применяют в несущих фермах, ограждениях или элементах декора. Сталь 3 не подходит для использования при низких температурах и в условиях агрессивной внешней среды.

Расшифровка

В соответствии с ГОСТ 380-2005 полное имя стали 3 ст3Гсп. Марка указывает на химический состав, порядковый номер и степень раскисления.

  • Ст означает, что это марка стали обыкновенного качества. Качество стали определяется по уровню содержания серы и фосфора чем ниже концентрация, тем выше качество. Различают обыкновенные, качественные, высококачественные и особо высококачественные стали. Содержание серы и фосфора в обыкновенных сплавах не превышают 0,06% и 0,07%.
  • Цифра 3 условный номер марки по ГОСТу. ГОСТ 380-2005 регламентирует углеродистые стали обыкновенного качества, номер марки присваивается сплаву согласно его химическому составу.
  • Буква Г указывает на содержание марганца.
  • Сп степень раскисления стали. Раскисление стали, это процесс удаления из нее кислорода, препятствующий окислению и «кипению» выделению газа при затвердевании. Различают спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп) стали. Стали сильного раскисления называются спокойными, а слабого кипящими. Чем слабее раскисление, тем выше пористость стали. Сталь ст3Гсп относится к спокойным, у нее есть полуспокойный вариант - сталь ст3пс.

Химический состав

98% состава стали ст3 составляет железо. Содержание углерода в составе ст3 невысоко. Его достаточно, чтобы обеспечить сплаву твердость, в то же время он не снижает вязкость стали и ее пластичность. В составе также можно обнаружить:

  • Кремний. Этот элемент является основным раскислителем сплава. Благодаря ему сталь ст3 приобретает мелкозернистую структуру, а еще он увеличивает прочность, не снижая пластичности.
  • Марганец. Раскислитель, способствующий выводу серы. Благодаря марганцу сталь улучшается качество поверхности, сталь лучше сваривается, куется, становится устойчивой к износу.
  • Сера. Вредная примесь, которая становится причиной повышения красноломкости риска растрескивания при высокотемпературной обработке.
  • Фосфор. Вредная примесь, сильно снижающая температурный диапазон применения сталей. Из-за фосфора при высоких температурах сталь теряет пластичность, а при низких становится склонной к хрупкости.
  • Никель, медь, хром, азот, алюминий. Элементы могут присутствовать в составе стали 3, но не влиять на ее характеристики из-за незначительной концентрации.

Фосфор и сера негативно сказываются на свариваемости из-за них сварные швы становятся пористыми и склонными к трещинам.


Химический состав в % материала Ст3сп

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

N

Cu

As

0.14 - 0.22

0.15 - 0.3

0.4 - 0.65

до 0.3

до 0.05

до 0.04

до 0.008

до 0.08

Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)

Массовая доля химических элементов

Сталь 3

Назначение

Сталь 3 и другие сплавы этого класса превосходят по объему применения все остальные разновидности стали. Ее используют для производства кованых изделий ограждений, ворот, декоративных элементов. В строительстве как материал для несущих, не несущих, сварных и не сварных строительных конструкций. Из нее изготавливают трубы и арматуру, детали механизмов для эксплуатации при положительных температурах. Сталь ст3 применяется в химической и нефтегазовой промышленностях, а также в машиностроении.

Благодаря простому химическому составу, доступности, эксплуатационным характеристикам, физическим свойствам, сталь 3 входит в число самых распространенных материалов в отраслях, которым требуется много стали. Например, в строительстве железных дорог и трубопроводов для транспортировки природного газа или воды.

ГОСТ 380-2005

Свойства стали ст3, требования к химическому составу, методы контроля и данные о международном стандарте качества перечисляются в ГОСТ 380-2005. Данный стандарт регламентирует углеродистую сталь обыкновенного качества. К таковой относятся 7 марок стали, различных по химическому составу и содержанию углерода (ст0 ст6) и их разновидности по степени окисления (сп, пс, кп). Всего насчитывается 20 марок в этом классе. Подробнее о них - в материалах нашего сайта.

Преимущества и недостатки

Главной отличительной особенностью стали ст3 является совокупность положительных характеристик или универсальность. Это значит, что у нее нет какого-то одного ключевого достоинства, она показывает достойные характеристики со всех сторон, что и делает ее первой на рынке. Эта сталь не предназначена для узкоспециализированного применения в особых условиях, но идеально подходит для широкого повседневного применения.

К недостаткам стали нужно отнести невысокие показатели работы при низких температурах.

Достоинства стали ст3Гсп:

  1. гомогенная структура, благодаря которой сталь становится однородной, пластичной и защищенной от неблагоприятных воздействий окружающей среды;
  2. устойчивость к атмосферной коррозии;
  3. высокие показатели упругости и твердости;
  4. нечувствительность к флокенам;
  5. ударная вязкость, позволяющая хорошо переносить динамические нагрузки;
  6. не подвержена отпускной хрупкости;
  7. простой процесс производства, отсутствие дорогостоящих легирующих добавок;
  8. сравнительно низкая стоимость.

Отдельно следует упомянуть, что материал отлично поддается сварке. Ее можно проводить по любой известной технологии без предварительной и последующей обработок.

Характеристики

Ст3 характеризуется как углеродистая конструкционная сталь обыкновенного качества. Сталь не имеет в составе легирующих добавок, защищающих от внешнего воздействия. Для использования в агрессивной химической среде или условиях повышенной влажности необходимо покрывать сталь защитным слоем. Ст3 обладает хорошей свариваемостью, высокими показателями прочности, хорошо противостоит нагрузкам, что и позволяет использовать ее в несущих конструкциях. Цена стали ст3 оптимальна для строительства объектов или прокладки коммуникаций, требующих большого количества металла. Плотность Ст3 - 7850 кг/м3.

Сортамент

  • Швеллеры параллельные (П), с уклоном полок (У), равнополочные гнутые;
  • круглые сечения круг и арматура;
  • трубы ВГП, электросварные (ЭС), бесшовные (БГД);
  • двутавры балочные, широкополочные, колонные, специальные, с уклоном полок;
  • квадрат стальной;
  • уголки равнополочные и неравнополочные;
  • профиль квадратный и прямоугольный;
  • листовая сталь горячекатаная, рифленая, просечно-вытяжная, полосовая.

Виды поставки

  • Горячий листовой прокат, в том числе лента и полоса;
  • поковки;
  • рельсы;
  • трубы;
  • пруток и проволока.

Заменители

Заменитель это сплав, наиболее близкий по эксплуатационным характеристикам к основному. В качестве заменителей для ст3 обычно выступает одна из трех отечественных марок: С245, С285, ВСт3Сп.

Допустимо применение зарубежных аналогов, отличающихся по маркировке, но доступных в любом уголке карты мира. Ими являются:

В США:

В Великобритании:

В Германии:

Во Франции:

В Японии:

В Китае:

В Австрии:

В Венгрии

Сравнение с легированными конструкционными сталями

Сталь ст3 является углеродистой конструкционной сталью обыкновенного качества. Она используется для получения сварных и несварных конструкций, тяжелонагруженных ферм и других несущих элементов. Ст3 устойчива к атмосферной коррозии, но без защитного покрытия будет разрушаться при длительном контакте с влагой или агрессивной химической средой.

Легированная конструкционная сталь защищена от коррозии легирующими элементами, благодаря чему может использоваться без защитного слоя при контакте с влагой и агрессивными средами. Легированная сталь сложнее в производстве, дороже и более склонна к хрупкости. Обработка такой стали может требовать особых условий, в то время как более доступная и простая в производстве ст3 не требует никаких специальных условий обработки.

Сравнение с легированными инструментальными сталями

Легированная инструментальная сталь применяется в производстве инструмента. Легирующие добавки направлены на повышение качеств стали, благодаря им, удается добиться значительного преимущества перед углеродистыми сплавами. К ним относятся:

  • красностойкость;
  • высокая прокаливаемость;
  • стойкость к ударным нагрузкам (особенно важная для ударного инструмента);
  • износоустойчивость.

Сталь ст3 является конструкционной и, как правило, не применяется для изготовления подвижных деталей инструментов.

Углеродистая сталь марки Ст3кп — обыкновенного качества

Сталь Ст3кп для изготовления второстепенных и малонагруженных деталей и элементов сварных и несварных конструкций, работающих в интервале температур от -10 до 400 °С.

В нефтеной, нефтехимической и газовой промышленности сталь Ст3кп применяется при давлениях до 50 кГ/см 2 и рабочей температуре от -30 до +200 °С. Из этой стали изготавливают детали неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов:

  • реакционные камеры,
  • эвапораторы,
  • газосепараторы,
  • корпуса теплообменников и т.д.

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

C
углерод		 Mn
марганец		 Si
кремний		 P
фосфор		 S
сера		 Cr
хром		 Ni
никель		 Cu
медь		 As
мышьяк
не более
0,14-0,22 0,30-0,60 0,07 0,04 0,05 0,30 0,30 0,30 0,08
Марка стали Массовая доля химических элементов
углерода марганца кремния
Ст3кп 0,14-0,22 0,30-0,60 Не более 0,05
  1. Массовая доля кремния в стали Ст3кп, предназначенной для изготовления сортового и фасонного проката, допускается повышение массовой доли кремния до 0,07%.
  2. Массовая доля хрома, никеля и меди в стали Ст3кп, должна быть не более 0,30% каждого.
  3. Массовая доля серы в стали Ст3кп, должна быть не более 0,050%, фосфора — не более 0,040%.
  4. Массовая доля азота в стали должна быть не более:
    • выплавленной в электропечах — 0,012%;
    • мартеновской и конвертерной — 0,010%.
  5. Массовая доля мышьяка должна быть не более 0,080%.

Применение стали Ст3кп для изготовления сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)

  1. Толщина листа не более 16 мм
  2. Проверка механических свойств сварного соединения у каждой десятой трубы одной партии радиационным методом или ультразвуковой дефектоскопией сварного шва каждого корпуса, изготовленного из труб в соответствии с требованиями Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов ПБ 03-576-03

Нормируемые показатели стали Ст3пc по категориям проката (ГОСТ 535-2005)

Катег-
ория		 Химич-
еский
состав		 Времен-
ное
сопротив-
ление
σв		 Предел
текуче-
сти
σт		 Относи-
тельное
удли-
нение
δ5		 Изгиб
в
холо-
дном
сос-
тоянии		 Ударная
вязкость
KCU KCV
При
темпе-
ратуре,
°C		 После
механи-
ческого
старения		 При
темпе-
ратуре,
°C
+ 20 -20 + 20 -20
1 — + + + + — — — — —
2 + + + + + — — — — —
  • Знак «+» означает, что показатель нормируется, знак «-» означает, что показатель не нормируется.
  • Химический состав стали по плавочному анализу или в готовом прокате — в соответствии с заказом.

Механические свойства проката при растяжении, а также условия испытаний на изгиб в холодном состоянии (ГОСТ 535-2005)

Марка стали Ст3пс
Временное
сопротивление
σв, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ),
для проката толщин, мм		 до 10
включ.		 360-460
(37-47)
св. 10
  1. По согласованию изготовителя с потребителем допускается:
    • снижение предела текучести на 10 Н/мм 2 (1 кгс/мм 2 ) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм;
    • снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
  2. Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм 2 (5 кгс/мм 2 ), а по согласованию с потребителем — без ограничения верхнего предела временного сопротивления при условии выполнения остальных норм. По требованию потребителя превышение верхнего предела временного сопротивления не допускается.

Температура критических точек, °С

Механические свойства

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σ0.2, МПа σв, МПа δ5(δ4), %
не менее
ГОСТ 380-94 Прокат горячекатаный До 20 235 360-460 27
Св. 20 до 40 225 26
Св. 40 до 100 215 24
Св. 100 195 24
ГОСТ 16523-89 Лист горячекатаный До 2,0 вкл. — 360-460 (20)
Св. 2,0 до 3,9 вкл. (22)
Лист холоднокатвный До 2,0 вкл. — 360-460 (22)
Св. 2,0 до 3,9 вкл. (24)

Ударная вязкость KCU в состоянии поставки

*1 — Фасонный прокат.

tисп, °С σ0.2, МПа σв, МПа δ5, % ψ %
20 205 385 37 60
100 190 370 27 59
200 175 430 21 51
300 160 450 23 49
400 150 395 35 62

Примечание. Листы толщиной 12 мм в состоянии поставки (образцы поперечные); при σв = 380 МПа предел выносливости σ-1 = 175 МПа.

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1300, конца 750. Охлаждение на воздухе.

Свариваемость — сваривается без ограничений; способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС и КТС. Для толщины свыше 36 мм рекомендуется подогрев и обязательная последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием — Кv тв.спл = 1,8 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 124 и σв = 400 МПа.

Углеродистая сталь марки СтЗпс — обыкновенного качества

Сталь Ст3пс применяется для изготовления несущих и не несущих элементов сварных и не сварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.

Фасонный и листовой прокат (5-й категории) из стали ст3пс толщиной до 10 мм применяется для изготовления несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до +425 °С.

Прокат от 10 до 25 мм — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425 °С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.

C
углерод		 Mn
марганец		 Si
кремний		 P
фосфор		 S
сера		 Cr
хром		 Ni
никель		 медь (Cu) As
мышьяк
не более
0,14-0,22 0,40-0,65 0,05-0,17 0,04 0,05 0,30 0,30 0,30 0,08
Марка стали Массовая доля химических элементов
углерода марганца кремния
Ст3пс 0,14-0,22 0,40-0,65 0,05-0,15
  1. Массовая доля хрома, никеля и меди в стали Ст3пс, должна быть не более 0,30% каждого.
  2. Массовая доля серы в стали Ст3пс, должна быть не более 0,050%, фосфора — не более 0,040%.
  3. Массовая доля азота в стали должна быть не более:
    • выплавленной в электропечах — 0,012%;
    • мартеновской и конвертерной — 0,010%.
    Катег-
    ория    		 Химич-
    еский
    состав    		 Времен-
    ное
    сопротив-
    ление
    σв    		 Предел
    текуче-
    сти
    σт    		 Относи-
    тельное
    удли-
    нение
    δ5    		 Изгиб
    в
    холо-
    дном
    сос-
    тоянии    		 Ударная
    вязкость
    KCU KCV
    При
    темпе-
    ратуре,
    °C    		 После
    механи-
    ческого
    старения    		 При
    темпе-
    ратуре,
    °C
    + 20 -20 + 20 -20
    1 — + + + + — — — — —
    2 + + + + + — — — — —
    3 + + + + + + — — — —
    4 + + + + + — + — — —
    5 + + + + + — + + — —
    6 + + + + + — — — + —
    7 + + + + + — — — — +

    Параметры применения электросварных прямошовных труб из стали Ст3пс (ГОСТ 32569-2013)

    Марка стали,
    класс прочности,
    стандарт или ТУ    		 СтЗпс4
    ГОСТ 380
    Технические
    требования
    на трубы
    (стандарт или ТУ)    		 ГОСТ 10706
    группа В
    Номинальный
    диаметр, мм    		 400-1400
    Виды испытаний
    и требований
    (стандарт или ТУ)    		 ГОСТ 10706
    Транспортируемая среда
    (см. обозначения
    таблицы 5.1)    		 Среды
    группы Б,
    кроме СУГ
    Расчетные
    параметры
    трубопровода    		 Максимальное
    давление,
    МПа    		 ≤1,6
    Максимальная
    температура,
    °С    		 200
    Толщина
    стенки
    трубы,
    мм    		 —
    Минимальная
    температура в
    зависимости от
    толщины стенки
    трубы при
    напряжении
    в стенке от
    внутренго
    давления [σ], °C    		 более
    0,35[σ]    		 минус 20
    не более
    0,35[σ]    		 минус 40

    ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

    Параметры применения электросварных спиральношовных труб из стали Ст3пс (ГОСТ 32569-2013)

    Марка стали,
    класс прочности,
    стандарт или ТУ    		 СтЗпс2
    ГОСТ 380
    Технические
    требования
    на трубы
    (стандарт или ТУ)    		 ТУ 14-3-954-80
    Номинальный
    диаметр, мм    		 500-1400
    Виды испытаний
    и требований
    (стандарт или ТУ)    		 ТУ 14-3-954-80
    с учетом
    требований
    п.2.2.10
    ГОСТ 32569-2013
    Транспортируемая среда
    (см. обозначения
    таблицы 5.1)    		 Все среды,
    кроме группы
    А и СУГ
    Расчетные
    параметры
    трубопровода    		 Максимальное
    давление,
    МПа    		 ≤2,5
    Максимальная
    температура,
    °С    		 300
    Толщина
    стенки
    трубы,
    мм    		 ≤12
    Минимальная
    температура в
    зависимости от
    толщины стенки
    трубы при
    напряжении
    в стенке от
    внутренго
    давления [σ], °C    		 более
    0,35[σ]    		 минус 20
    не более
    0,35[σ]    		 минус 20

    Условия применения стали Ст3пс для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

    Материал НД на
    поставку    		 Температура
    рабочей
    среды
    (стенки), °С    		 Дополнительные
    указания по
    применению
    Ст3пс
    ГОСТ 380    		 Поковки
    ГОСТ 8479
    ГОСТ Состояние
    поставки    		 Сечение, мм σ0.2, МПа σв, МПа δ5(δ4), %
    не менее
    ГОСТ 380-94 Прокат
    горячекатаный    		 До 20 245 370-480 26
    Св. 20 до 40 235 25
    Св. 40 до 100 225 23
    Св. 100 205 23
    ГОСТ 16523-89
    (образцы поперечные)    		 Лист
    горячекатаный    		 До 2,0 вкл. — 370-480 (20)
    Св. 2,0 до 3,9 вкл. (22)
    Лист
    холоднокатвный    		 До 2,0 вкл. — 370-480 (22)
    Св. 2,0 до 3,9 вкл. (24)

    Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

    Вид проката Направление вырезки образца Сечение, мм КCU, Дж/см 2
    + 20 °С -20°С после механического старения
    не менее
    Лист Поперечное 5-9 78 39 39
    10-25 69 29 29
    26-40 49 — —
    Широкая полоса Продольное 5-9 98 49 49
    10-25 78 29 29
    26-40 69 — —
    Сортовой и фасонный То же 5-9 108 49 49
    10-25 98 29 29
    26-40 88 — —

    Технологические свойства [81]

    Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,8 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 124 и σв = 400 МПа.

    Флокеночувствительность — не чувствительна.

    Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

    Сварка

    Свариваемость — свариваются без ограничений; способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС и КТС. Для толщины свыше 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

    Допускается применение стали Ст3пс для сварных соединений трубопроводной арматуры при температуре рабочей среды (стенки) от -20 до 300 °C.

    Сварочные материалы для электродуговой сварки

    Марка
    основного
    материала    		 Тип электрода по
    ГОСТ, ТУ,
    (рекомендуемые
    марки
    электродов)    		 Температура
    применения, °С    		 Дополнительные
    указания
    Ст3пс Э42, Э46
    ГОСТ 9467
    (АНО-4, АНО-5,ОЗС-6)    		 Не ниже -15 —
    Э42А, Э46А
    ГОСТ 9467
    (УОНИ-13/45,
    УОНИ-13/45А,
    0ЗС-2, СМ-11)    		 Не ниже -30 —
    Э50А
    ГОСТ 9467
    (УОНИ-13/55)    		 ниже -30 до -40 После сварки
    термообработка –
    нормализация плюс
    отпуск
    (630–660) °С, 2 ч

    Сварочные материалы для сварки в защитных газах

    Марка
    основного
    материала    		 Марка сварочной
    проволоки по
    ГОСТ 2246, ТУ,
    рекомендуемый
    защитный газ
    или смесь газов    		 Температура
    применения, °С
    Ст3пс Св-08Г2С
    Углекислый газ
    ГОСТ 8050, аргон
    ГОСТ 10157    		 От -20 до 300

    Сварочные материалы для сварки под флюсом

    Марка
    основного
    материала    		 Марка сварочной
    проволоки по
    ГОСТ 2246, ТУ,
    Рекомендуемая марка
    флюса по ГОСТ 9087    		 Дополнительные
    указания
    Электроды, тип
    по ГОСТ 10052
    (рекомендуемые
    марки)    		 Сварочная проволока,
    ГОСТ 2246
    или ТУ
    Группа А Группа Б
    10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ ГОСТ 977
    08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т,
    12Х18Н10Т, 12Х18Н9 ГОСТ 5632
    08Х18Н10Т-ВД ТУ 14-1-3581
    10Х18Н9, 10Х18Н9-ВД,
    10Х18Н9-Ш ТУ 108.11.937
    15Х18Н12СЧТЮ (ЭИ 654) ГОСТ 5632
    10Х17Н13М3Т (ЭИ 432)
    10Х17Н13М2Т (ЭИ 448) ГОСТ 5632    		 Ст3пс ГОСТ 380 Э-10Х15Н25М6АГ2
    (ЭА-395/9)
    Э-10Х25Н13Г2
    (ОЗЛ-6, ЗИО-8),
    Э-11Х15Н25М6АГ2
    (НИАТ-5, ЦТ-10)    		 Св-07Х23Н13 Сварное
    соединение
    неравнопрочное
    Э-10Х15Н25М6АГ2
    (ЭА-395/9)
    582/23,
    855/51    		 Св-10Х16Н25АМ6
    Cв-06Х15Н35Г7М6Б
    Cв-03Х15Н35Г7М6Б    		 Сварное
    соединение
    неравнопрочное.
    Сварочные
    материалы
    применяются
    для изделий,
    подведомственных
    Ростехнадзор

    Сварочные материалы для сварки стали Ст3пс с другими сталями

    Марки
    свариваемых
    сталей    		 Сварочные
    материалы    		 Температура
    применения, °С
    Ст3пс Св-08, Св-08А
    АН-348А, ОСЦ-45
    АНЦ-1    		 Не ниже -20

    Температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска при сварке конструкций из стали Ст3пс

    Марки
    свариваемых
    сталей    		 Толщина
    свариваемых
    кромок, мм    		 Температура
    предварительного
    и сопутствующего
    подогрева, °С    		 Интервал
    между
    окончанием
    сварки и
    началом
    отпуска, час    		 Температура
    отпуска, °С
    сварка наплавка
    материалами
    аустенитного
    класса
    Ст3пс До 36 Не требуется Не требуется Не ограничивается Не требуется
    Свыше 36 до 100 630-660
    Свыше 100 100

    Рекомендуемые режимы сварки при исправлении дефектов сварных швов

    Сварочные
    материалы    		 Основной
    материал    		 Диаметр
    электрода,
    проволоки, мм    		 Сила сварочного
    тока, А    		 Напряжение
    на дуге, В
    УОНИ 13/45А*
    УОНИ 13/55    		 Ст3пс 3,0
    4,0
    5,0    		 От 100 до 130
    От 160 до 210
    От 220 до 280    		 От 22 до 26
    Св-08Г2С 1,6 От 100 до 120 От 12 до 14
    2,0 От 140 до 160

    ПРИМЕЧАНИЕ.
    * — наряду с маркой электродов УОНИ 13/… возможно применение марки УОНИИ 13/…, в зависимости от обозначения марки в ТУ завода изготовителя электродов.

    Режимы электродуговой сварки образцов и изделий

    Марка электродов Основной материал Диаметр электрода, мм Сила сварочного тока, А Напряжение на дуге, В
    УОНИ 13/45А*,
    УОНИ 13/55    		 Ст3пс 3
    4
    5    		 От 110 до 130
    От 160 до 210
    От 220 до 280    		 От 22 до 26

    Особенности сталей Ст3пс

    Ст3пс – это углеродистая полуспокойная сталь, которой находят употребление в строительной и других сферах, её используют при разработке разного рода опорных и неопорных составляющих металлических каркасов. В статье дано подробное описание различных параметров и свойств этого материала, приведены его аналоги, а также указаны сферы применения изделий из него.



    Состав и расшифровка

    В аббревиатуре буквы «Ст» обозначают «сталь обыкновенного качества», а числа – номер маркировки, которая зависит от механических параметров материала. Название Ст3пс означает сталь, в которой процент углерода не более 0,3 (ГОСТ 380-2005). Одним из ближайших заменителей этого типа стали является ВСт3пс2.

    Марка Ст3пс имеет несколько модификаций:

    • категории 2 и 3 – Ст3пс2 и Ст3пс3 – используются для опорных и неопорных частей сварных и несварных структур, которые эксплуатируются при температурном режиме выше 0°С;
    • категория 4 – Ст3пс4 – применяется в роли опорных частей сварных металлических элементов при температуре свыше -20°С, на которые оказывается переменная нагрузка;
    • категория 5 – Ст3пс5 – используется в роли опорных составляющих сварных структур (толщина до 1 см, от -40°С до 425°С; толщина 1-2,5 см – при 0°С-425°С), на которые оказывается переменное давление (цифра 5 означает, что марка этой стали – С245).

    Условие для всех перечисленных видов стали – это поставка с гарантируемой свариваемостью.

    В таблице представлен химический состав марки стали Ст3пс.



    Плюсы и минусы

    Благодаря своим техническим параметрам этот тип стали имеет ряд преимуществ на фоне других материалов. Достоинствами типа Ст3пс являются:

    • высокая степень устойчивости к коррозии;
    • выверенное соотношение между показателями твёрдости и упругости;
    • неимение изъянов при отливке;
    • неимение отпускной хрупкости.

    Следует добавить, что сталь такого типа, имеющую толщину не более 3,6 см, можно сваривать без заблаговременного и последующего обрабатывания (если толщина превышает это значение, её рекомендуется нагревать до 100°С с дальнейшей термообработкой).

    А также достоинством этого типа стали является его относительная дешевизна.



    Характеристики и свойства

    Ст3пс имеет ряд особенностей механического и технологического характера. Например, эта сталь может увеличиваться по длине во время деформации при низких температурах, не изменяя при этом своей плотности и оставаясь устойчивой к повреждениям. Эта сталь имеет удельный вес равный 7,87 г/см3.

    Механические

    Согласно механическим параметрам стали можно поделить на три вида:

    • обычной прочности;
    • повышенной прочности;
    • высокой прочности.

    Механические параметры Ст3пс при температуре 20-25°С.

    Предел прочности при растяжении, МПа

    Предел текучести условный, МПа

    Относительное удлинение после разрыва,%

    горячекатаный лист (ГОСТ 16523-97)

    холоднокатаный лист (ГОСТ 16523-97)

    Механические свойства Ст3пс при температуре 20-25°С.

    Твёрдость по Бринеллю

    Предел выносливости стали типа Ст3пс.

    Предел выносливости, Н/мм2

    Лист в горячекатаном состоянии

    Ударная вязкость стали типа Ст3пс.

    Фасонный прокат (толщина ≤ 1,6 см)

    (толщина 1,2-3,0 см)

    8 Дж/см2 – 58 Дж/см2

    7 Дж/см2 – 114 Дж/см2

    81 Дж/см2 – 240 Дж/см2

    13 Дж/см2 – 130 Дж/см2

    73 Дж/см2 – 200 Дж/см2

    56 Дж/см2 – 129 Дж/см2

    Технологические

    Показатель качества конструкционного материала оценивается по трём параметрам:

    • коррозийная устойчивость;
    • механические параметры;
    • свариваемость.

    Феррит – это базовая структурная составляющая. Благодаря своим особенностям он часто используется при изготовке строительных деталей. Чтобы повысить прочность такого материала, в него добавляют С (углерод), Ni (никель), Si (кремний), Cr (хром) и прочие составляющие. В свою очередь, S (сера) и Р (фосфор) – это вредные добавки. Вступая во взаимодействие с ферритом, эти элементы ухудшают пластичность металла (при влиянии высоких температур), увеличивают показатель хрупкости материала (при низких температурах) и увеличивают риски красноломкости.

    При влиянии температур, которые не способствуют возникновению ферритных структур, может выделяться углерод, а затем скапливаться в области с нарушениями в кристаллической решётке. Такие модификации стали на молекулярном уровне снижают показатели устойчивости к хрупкому разрушению и увеличивают предел текучести и расчётного сопротивления. Такой процесс обозначается как старение. Он убыстряется в случае температурных скачков и влияния иных внешних факторов. Максимальную предрасположенность к этому имеют стали, которые загрязнены или насыщены газами. При изготовлении конструкционной стали задействуют конвертерный и мартеновский методы. Несмотря на их технологическую схожесть, кислородно-конвертерный метод менее сложен, а также менее финансово затратен.

    Помимо этого, стали можно дифференцировать по степени раскисления. По этому параметру они делятся на три вида:

    • спокойные;
    • полуспокойные;
    • кипящие.

    Кипящие стали являются нераскисленными. Во время разливки в специальные формы происходит их кипение и насыщение газами. Чтобы повысить качество сталей с низким содержанием углерода, задействуют раскислители. К ним относятся кремниевые (0,12-0,30%) либо алюминиевые добавки (≤ 0,1%). Эти вещества связывают свободный кислород в то время, как алюминаты и силикаты, которые возникают при этом, повышают количество кристаллизационных средоточий, благодаря чему появляются мелкозернистые образования. Ст3пс, как указывалось выше, это углеродистая полуспокойная сталь.

    Расшифровка марки стали Ст3сп и ее использование

    Сталь Ст3сп относится к наиболее востребованным отечественным маркам. Она считается универсальной и подходит для самых разных задач – от болтов и деталей скамеек до нагруженных балок перекрытий, сложных сварных ферм. В статье рассмотрим характеристики данного сплава, сортамент, особенности применения и сварки.



    Ст3сп – это обозначение марки стали в соответствии с ГОСТом, которое указывает на тип и основные характеристики материала. Расшифровать его следует таким образом.

    • Ст – с этих букв начинается обозначение всех нелегированных углеродистых сталей обыкновенного качества, и по ним специалист понимает, что материал относится именно к данному классу. Сами буквы – сокращение от слова «сталь».
    • После букв «Ст» в обозначении сталей данного типа указывается условный номер марки (от 0 до 6) в зависимости от содержания углерода. Цифра 3 соответствует содержанию элемента в диапазоне от 0,14 до 0,22% (это низкоуглеродная сталь).
    • Сокращение «сп» показывает, что по степени раскисления данная сталь – спокойная. Это значит, что из ее расплава химическим путем было удалено максимальное количество кислорода, и при затвердевании такой расплав не «кипит» (в нем не образуются пузырьки газа) – он застывает спокойно.
    • Отсутствие индекса после букв «сп» обозначает принадлежность 1-ой категории проката. Остальные категории обязательно обозначаются соответствующей цифрой. Например, Ст3сп3 – сталь марки Ст3сп 3-ей категории, Ст3сп5 – прокат 5-ой категории. Всего марка Ст3сп делится на 7 категорий, каждая из которых имеет свои нормируемые стандартами показатели.

    Таким образом, Ст3сп – нелегированная конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, спокойная.



    Согласно ГОСТ 380-2005, она должна иметь строго определенный химический состав:

    • железо (Fe) – около 97%;
    • углерод (C) – 0,14-0,22%;
    • марганец (Mn) – 0,40-0,65%;
    • кремний (Si) – 0,12-0,30%;
    • никель (Ni) – до 0,3-0,40%;
    • хром (Cr) – до 0,30- 0,35%;
    • медь (Cu) – до 0,30 – 0,35%;
    • сера (S) – до 0,05%;
    • фосфор (P) – до 0,04%;
    • мышьяк (As) – 0,08%;
    • азот (N) – до 0,008%.



    Ст3сп – одна из самых распространенных марок стали. Это обусловлено тем, что, как и все низкоуглеродные нелегированные стали, она обладает великолепной свариваемостью, легко обрабатывается. И при этом для своей группы у нее хорошие показатели прочности и пластичности, ударной вязкости, которые достигаются как за счет доли углерода (0,14-0,22%) и других добавок, так и обусловлены однородной структурой спокойного сплава.

    Спокойная сталь отличается более высокой прочностью, пластичностью, ударной вязкостью, устойчивостью к коррозии, чем другие стали той же группы «Ст3», но с меньшей степенью раскисления (полуспокойная – Ст3пс, кипящая – Ст3кп). Поэтому Ст3сп применяют для несущих и ответственных деталей и конструкций, тогда как Ст3кп – для второстепенных. Перечислим основные свойства, которыми сталь Ст3сп должна обладать по ГОСТу.

    Физические

    Перечислим основные физические и механические свойства:



    Сталь отличается и своими технологическими свойства:

    • отличная свариваемость – доступны все виды сварки без ограничений;
    • нечувствительна к образованию флокенов (опасных внутренних трещин);
    • не подвержена отпускной хрупкости;
    • имеет хорошую для своей группы коррозионную стойкость;
    • магнитна;
    • коэффициенты обрабатываемости резанием твердым сплавом – 1,8, быстрорежущей сталью – 1,6;
    • ковка при температуре от 1300 до 750 градусов.

    Сталь Ст3сп выплавляется мартеновским или кислородно-конвертерным способом. Расплав разливается в специальные емкости, в которых он охлаждается и принимает вид больших слитков (массой до 60 тонн). Эти слитки подаются на прокатные станы, где под очень сильным давлением вращающихся валов их прессуют, обжимают и придают форму заготовок и изделий различных сечений и размеров – то есть, получают металлопрокат.

    В виде металлопроката сталь Ст3сп и поставляется потребителю. Выпускаются все основные виды сортового (простых сечений) и фасонного (более сложных сечений) проката.

    Самые востребованные изделия представлены следующим сортаментом.

    Для всех видов металлопроката важной характеристикой является масса: она необходима, чтобы правильно рассчитать нагрузки на конструкции, вес и количество нужного материала. Для стали Ст3сп в общем случае номинальную массу вычисляют, принимая плотность за 7,85 г/см3 (соответственно вес 1 м кубического составляет 7850 кг). Номинальная масса для изделий стандартных типоразмеров регламентирована ГОСТ, исходя из этих же цифр. Посмотреть ее можно в соответствующих стандартах и в справочных таблицах.

    Например, из них мы узнаем, что горячекатаный лист из стали Ст3сп размерами 3х1250х2500 мм весит 73,59 кг, лист 10х1500х6000 мм – 706,5 кг, а горячекатаный уголок 35х35х3 в соответствии с ГОСТ 8509-93 должен иметь массу 1,6 кг, 75х75х5 – 5,8 кг.



    Аналоги

    Для ряда задач сталь можно заменить близкими по характеристикам марками. Среди отечественных (по ГОСТу) ближайшими аналогами являются: Ст3пс, ВСт3сп, С245, С285.

    Сталь с похожими качествами выпускается и в других странах:

    • США (стандарт AISI, ASTM) – A238/C;
    • Общий стандарт ЕС- S235JR (1.0038);
    • Германия (стандарт DIN) – RSt37-2, USt37-2;
    • Великобритания – S235JR, S235JRG2;
    • Франция – E24-2, E24-2NE, E24-4, S235J0, S235J2G3;
    • Финляндия – FORM300H, RACOLD03F;
    • Япония – SS330, SS34, SS400;
    • Китай – марки серии Q235 (Q235A, Q235A-B, Q235B и другие).



    Применение

    Благодаря сочетанию универсальных технологических характеристик и доступной цены, сталь Ст3сп находит применение во всех сферах жизни и отраслях производства. Наиболее востребован прокат 5-й категории (Ст3сп5). Он может применяться в стандартных условиях как в помещении, так и на открытом воздухе во всех климатических зонах, за исключением тех северных регионов, где температура опускается ниже минус 40 градусов (при условии применения на открытом воздухе). Для изделий больших сечений (от 25 мм) и ответственных конструкций требования могут быть более строгими: температура эксплуатации до минус 20 градусов. Верхний интервал температур, которые должен выдерживать материал – плюс 425 градусов. Прокат 2, 3 и 6 категорий предназначен для эксплуатации только при положительных температурах. Но в любом случае диапазон применения по климатическим условиям довольно широк, и в указанных условиях сталь Ст3сп позволяет создавать надежные и долговечные сварные конструкции. Причем сварка электродуговым способ возможна даже при температуре окружающей среды до минус 30-40 градусов. Сварные и несварные элементы из сплава Ст3сп могут выполнять роль несущих, выдерживая существенные нагрузки.

    Сталь с такими характеристиками используется в первую очередь в строительстве различных объектов гражданского и промышленного назначения. Из нее создают несущие балки для перекрытий, лестниц, опорные плиты, колонны, ригели, стойки, площадки, ограждения, жесткие фермы (например, решетчатые стальные опоры линий электропередачи, башни и мачты сотовой связи, некоторые части мостов и буровых вышек) и многие другие элементы. Востребованные виды арматуры для железобетонных конструкций также создаются из сплава Ст3сп. В частности, материал позволяет выпускать сварную арматуру (тип Ат400С), которую можно стыковать сваркой для создания армирующих стальных каркасов, сеток нужных размеров. Очень широкое применение находят трубы из данной стали. Из Ст3сп делают как трубы, которые выступают основой каркасов различных сооружений, ферм, так и специальные трубы для водопроводов и газопроводов, систем отопления. Последние очень широко применяются в коммуникациях ЖКХ. В быту и в частном строительстве прокат из сплава Ст3сп также очень популярен, поскольку это недорогой и надежный материал, сварку в простых случаях может выполнить даже неспециалист. Поэтому для изготовления различных простых металлокаркасов своими руками (теплицы, беседки и подобное) часто используются уголки и другие элементы именно из этой стали.

    А также уголки из Ст3сп широко используются в отделочных работах – например, для оформления дверных проемов.

    Читайте также: