Сталь с 44 29

Обновлено: 08.02.2023

Кузнецов А. Ф. Строительные конструкции из сталей повышенной и высокой прочности (технология изготовления и монтажа, технико-экономические показатели). М., Стройиздат, 1975. 80 с.

Приводится характеристика современных отечественных и зарубежных строительных сталей повышенной и высокой прочности, рассмотрено уменьшение массы конструкций при применении указанных сталей. Показано влияние технологических свойств высокопрочных сталей на режимы операций и оборудование при изготовлении и монтаже конструкций.

Обоснованы показатели трудоемкости, себестоимости и капиталовложений для строительных конструкций. Приведена методика и алгоритм выбора оптимального класса стали на основе относительных приведенных затрат и показаны области рационального применения перспективных сталей в металлических конструкциях.

Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников проектных и научно-исследовательских организаций, а также может быть полезна специалистам по изготовлению и монтажу конструкций.

Табл. 19, рис. 25, список лит.: 40 назв.

Одним из главных направлений развития и совершенствования металлических конструкций является более широкое использование сталей классов С44/29— С85/75. Стали классов С44/29—С52/40 называют сталями повышенной прочности (сокращенно п.п.), стали С60/45—С85/75 — сталями высокой прочности (сокращенно в.п.). Стали повышенной прочности нашли широкое применение в строительных конструкциях.

Достаточно сказать, что на ведущих заводах металлических конструкций применение их составляет до 35% общей массы используемого проката. Большие исследования по разработке сталей высокой прочности провели ЦНИИЧермет, Уральский институт чериых металлов, Институт электросварки им. Е. О. Патона. В результате этих исследований получены стали с пределом текучести до 750 МПа. Комплексные исследования ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко и ЦНИИПроектстальконструкции позволили установить конструкционные свойства сталей высокой прочности, после чего наиболее перспективные марки были включены в последнюю редакцию норм на проектирование стальных конструкций.

Применение сталей повышенной и высокой прочности взамен малоуглеродистой решает проблему уменьшения расхода металла на строительные металлические конструкции—одну из основных проблем строительства.

Вместе с этим необходимость широкого использования указанных сталей определяется увеличением габаритов зданий и сооружений при одновременном повышении нагрузок, приводящим к значительному увеличению сечений, если применять для них сталь СтЗ (С38/23).

Широкое применение сталей повышенной и высокой прочности решает и вторую не менее важную проблему— разработку и внедрение эффективных профилей, в сочетании с которыми стали повышенной и высокой прочности можно применять для массовых конструкций промышленных зданий — колони, балок и ферм. Это, в свою очередь, ускорит внедрение облегченных конструкций в промышленное строительство.

Разработка сталей повышенной и высокой прочности, обоснование расчетных характеристик и выбор формы профилей составляют решение конструктивно-прочностной проблемы. Но вместе с этим должны решаться проблемы технологическая и экономическая.

Технологическая проблема включает исследование обрабатываемости и свариваемости новых сталей, разработку технологии изготовления и монтажа конструкций и выбор необходимого технологического оборудования.

Уменьшение массы конструкций оправдано в том случае, если с увеличением прочности сталей не возрастают приведенные затраты, включающие увеличение цены—на сталь, повышение трудоемкости на единицу работ, уменьшение загрузки вагонов и т. д. Только сравнением приведенных затрат можно установить области рационального применения. Автор поставил задачу осветить особенности технологии изготовления и монтажа конструкций из сталей повышенной и высокой прочности, а также дать обоснование областей рационального применения этих сталей в строительстве.

ХАРАКТЕРИСТИКА СТАЛЕЙ ПОВЫШЕННОЙ И ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТИ

1. СОВРЕМЕННЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛИ

Отечественные стали п.п. (С44/29—С52/40) поставляются по гост 5058—65*. Механические свойства сталей наиболее употребительных марок для металлических конструкций приведены в табл. 1. По химическому составу эти марки можно разделить на три группы: марганцевокремиистые 14Г2, 16ГС, 09Г2С, 10Г2С1, хромоникельмедистые 15ХСНД, ЮХСНД, ванадиевые 15ГФ. Из-за дефицитности никеля и меди стали второй группы наиболее дорогие. Перспективной сталью является сталь марки 15ГФ, выплавляемая на основе легирования ванадием. Влияние ванадия на свойства стали подробно рассмотрено в работе [11].

В соответствии с указанным стандартом стали могут поставляться как в горячекатаном, так и в термически обработанном после закалки и высокого отпуска состоянии. В последнем случае повышаются значения временного сопротивления σв, предела текучести σт и снижается порог хладноломкости.

В табл. 1 приведены свойства сталей высокой прочности классов С60/45—С85/75. Повышение прочностных свойств достигнуто многокомпонентным легированием в сочетании с термической обработкой. Кроме добавок марганца и кремния они содержат молибден, ванадий, бор, а некоторые и азот. Присутствие ванадия приводит к образованию карбидов ( VC ) и нитридов ( VN ), способствующих повышению σв, σт и ударной вязкости αк. Перспективной сталью является сталь 16Г2АФ, приманенная в конструкциях ряда объектов. Стали марок 14ГСМФР, 15ХГ2СФР и 15ХГ2СМФР содержат бор (В), небольшие добавки которого увеличивают прокаливаемость стали и обеспечивают высокое качество термической обработки по всей толщине изделия. Наиболее высокие значения σв, σт имеет сталь марки 15ХГ2СМФР, которая относится к классу С85/75. В настоящее время в нормах [33] нет рекомендаций по применению этой стали, Сталь марки 14ХМНДФР по своим свойствам приближается к американской стали марки Т-1, но имеет высокую стоимость.

Зарубежные стали. Большинство марок сталей содержит цифру, означающую гарантированный предел текучести в тысячах фунтов на квадратный дюйм (1 фунтов, дюйм=0,007 МПа). Например, стали с гарантированным пределом текучести 50 000 фунтов/кв. дюйм имеют следующие фирменные названия: ЕХ-ТЕН 50; V 50; GLX -50- W ; JNX -50; JLX -50- W ; X -50- W ; С50, У-50 и т. д.

Для сталей, имеющих одинаковые значения σт, но разные фирменные названия, установились типовые требования к химическому составу. Зарубежом (особенно в США и Японии) применяют довольно много марок сталей с пределом текучести от 330 до 500 МПа. В последние 10—15 лет в США нашла широкое применение сталь высокой прочности марки Т-1, включенная в стандарт ASTM под номером А517 Grade J . Эта сталь проходит закалку и высокий отпуск. Для толщин 4,8—63 мм опа имеет σт = 703 МПа, σв =800—950 МПа, 65=18%, при температуре — 45°С ударная вязкость составляет 0,4 МДж/м2.

Подобную сталь производят и другие фирмы, но со своим названием, например: RQ 100 A , N - A - XTPA , SSS -100, JALLOy -100 и др. Все перечисленные марки практически не отличаются по химическому составу от марки Т-1.

Особенностью японских сталей с пределом текучести до 400 МПа является то, что они легированы марганцем и кремнием, для повышения коррозионной стойкости иногда добавляется медь в количестве 0,15—0,4%. Стали, имеющие σт = 400 МПа, многокомпонентные. Кроме Мп и Si они содержат Ni , Сг, Мо, V . Эти стали поставляют в термически обработанном виде. Стали, имеющие σт = 700 МПа, кроме перечисленных компонентов содержат бор. Сталь марки WEL - TEN 100 N имеет σт = 900 МПа.

Порог хладноломкости большинства марок японских высокопрочных сталей гарантирован не ниже —25 о С. Для марки YND -58 порог хладноломкости составляет —65°С. Стали, содержащие медь, хорошо сопротивляются коррозии.

В Англии применяют стали марок Ducol , Chfomador и Fortiweld. Последняя из указанных при высоких значениях σт и σв имеет хорошие пластические свойства и хорошо сваривается. В ГДР и ФРГ распространена сталь повышенной прочности марки St 52. В ГДР специально для резервуаров разработана сталь марки St 45/60, имеющая σт = 450 МПа. В Италии используют многокомпонентные высокопрочные стали с большим содержанием легирующих компонентов Сг, Ni, Си, V, Мо. Указанные стали поставляют в нормализованном состоянии. Некоторые марки имеют предел текучести, превышающий 1000 МПа, а предел прочности до 1400 МПа.

Высокопрочные стали для металлических конструкций находят применение также во Франции, Бельгии, Чехословакии и других странах. Таким образом, тенденции применения более прочных сталей для строительных конструкций в СССР и за рубежом совпадают.

2. СТОИМОСТЬ СТАЛЕЙ ПОВЫШЕННОЙ И ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТИ

При массовом применении сталей п.п. и в.п. необходимо учитывать не только их расход, но и стоимость. В большинстве случаев целесообразность применения определяется эффективностью, а последняя зависит от цены на прокат. Рост цены на сталь с увеличением её прочности доказательств не требует, однако во многих случаях необходимо знать и степень указанного роста. Для основных марок сталей п.п. и в.п., включенных в нормы на проектирование [33], имеются оптовые цены, приведенные в табл.2 [27].

Классификация сталей

Сталь классифицируют по способу производства, химическому составу, назначению, структуре и качеству.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные.

Углеродистой называют такую сталь, в которой углерод является основным элементом, определяющим ее свойства. Эта сталь подразделяется на низко-, средне- и высокоуглеродистую с содержанием углерода соответственно: до 0,25 %, от 0,25 до 0,5 % и от 0,5 до 2 %.

Низкоуглеродистые стали чаще применяют в строительных конструкциях: среднеуглеродистые — в машиностроительных; высокоуглеродистые — в инструментальном производстве.

Легированная сталь в своем составе кроме углерода имеет различные легирующие компоненты (хром, кремний, медь, никель, ниобий, титан, молибден, марганец, ванадий и др.), по содержанию которых она делится на низко-, средне- и высоколегированную. Суммарное содержание легирующих элементов в таких сталях составляет соответственно: до 2,5 %; от 2,5 до 10 % и более 10 %.

По назначению стали подразделяются на конструкционную, инструментальную и сталь с особыми свойствами.

Конструкционные стали применяются для изготовления деталей машин и строительных металлоконструкций.

Стали с особыми свойствами используют главным образом в тех отраслях производства, где требуются особые физические, химические или механические свойства материала. Например, нержавеющие стали, как правило, применяются в химическом машиностроении; жаропрочные — в паротурбостроении; электротехнические— в трансформатор но- и электромашиностроении.

По структуре стали делятся на перлитные, аустенитные, ферритные, мартенситные и карбидные.

При классификации стали по качеству учитываются главным образом содержание в ней вредных примесей — серы и фосфора, а также однородность сплава.

Качество стали не зависит от наличия и количества в ней специальных элементов, так как химический состав определяет марку стали, а не ее качество.

В зависимости от механических свойств при растяжении все стали, применяемые для стальных конструкций, подразделяют на классы: С38/23, С44/29, С46/33, С52/40, С70/45, С70/60 и С85/75. В обозначении класса стали буква «С» означает сталь, цифра в числителе — временное сопротивление, цифра в знаменателе — предел текучести.

Временное сопротивление и предел текучести выражены в кг/мм 2 (1 кг/мм 2 =10 МПа).

По прочностным показателям все стали условно делят на три группы:
обычной прочности — низкоуглеродистые класса С38/23;
стали повышенной прочности — низколегированные классов С44/29, С46/33, С52/40;
стали высокой прочности — низколегированные и среднелегированные классов С60/45, С70/60 и С85/75.

Значения предела текучести и временного сопротивления стали зависят не только от ее химического состава, но и от толщины. С увеличением толщины проката сталь становится менее пластичной и нормируемые механические свойства ее уменьшаются.

Для изготовления стальных конструкций зданий и сооружений (доменных цехов и газоочисток, резервуаров для нефти и нефтепродуктов, мачтовых и башенных сооружений, объектов связи с гидротехнических сооружений, опор линий электропередачи и др.) применяют стали:
класса С38/23 марок ВСт3Гпс5, ВСт3спб, 16Д, ВСт3псб, ВСт3кп2, 18кп, 18пс, 18сп, 18Гпс, 09Г2С и др.; класса С44/29 марок 09Г2 и 09Г2С и др.; класса С46/39 марок 09Г2С, 10Г2С1, 15ХСНД, 10ХНДП и др.;
класса С52/40марок 10Г2С1 (т), 10ХИДП, 14Г2АФ, 15Г2АФЛпс, 15Г20Ф и др.;
класса С60/45 марок 16Г2АФ,.18Г2АФДпс, 15Г2СФ(т) и др.;
класса С70/60 марок 12Г2СМФ, 12ГН2СФАЮ и др.

Классы стали для сварных строительных конструкций

2.2. Перечень основных материалов (сталей) для монтируемых сварных конструкций представлен в табл. 2 и 3 с указанием классов прочности по п. 2.1, марок, категорий и толщин свариваемых сталей в соответствии с ГОСТ 380-71*, ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-73. Стали приведены применительно к группам сварных конструкций, указанным во вводной части настоящего стандарта.

2.3. Для элементов сварных строительных конструкций толщиной 4-40 мм рекомендуется использовать прокат из углеродистой свариваемой стали по ГОСТ 23570-79. Стали марок, приведенных в табл. 2 и 3, при толщине проката менее 5 мм надлежит применять только при отсутствии требований к ударной вязкости. Свариваемые элементы толщиной менее 4 мм следует выполнять из листовой стали по ГОСТ 16523-70 или ГОСТ 17066-71.

2.4. Замена марки, категории или толщины свариваемой стали в монтажном сварном узле должна быть согласована с проектной организацией. После согласования замены необходимо уточнить технологию сварки данной стали и узла.

2.5. Для сварного соединения элементов конструкции из одной и той же стали на остающейся стальной подкладке (подкладном кольце) не следует использовать подкладку из стали более высокого класса по сравнению со сталью свариваемых элементов.

2.6. Для сварных конструкций I, II, III и IV групп с расчетной температурой от минус 40° до минус 65°С и температурой при сварке не ниже минус 50° С надлежит использовать низколегированные стали, к которым предъявляются требования обеспечения необходимой ударной вязкости при температуре минус 70°С (категории 15 и 9 по ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-73).

Сварочные материалы для дуговой сварки стальных строительных конструкций

В монтажных условиях

Группа сварных конструкций Свариваемая сталь Температура, °С Сварочный материал
Класс прочности Марка и категория Толщина, мм Расчетная Окружающего воздуха при сварке Ручная сварка покрытым электродом Механизированная сварка порошковой проволокой
Электрод Пространственное положение при сварке Интервал свариваемых толщин, мм Самозащитная порошковая проволока Пространственное положение при сварке Интервал свариваемых толщин, мм
Тип по ГОСТ 9467-75 Предпочтительная марка Диаметр, мм Соответствует типу по ГОСТ 9467-75 Предпочтительная марка Диаметр, мм
I С38/23 ВСт3сп5 ВСт3Гпс5 5-25 5-30 ³-40 ³0 Э42А УОНИ-13/45 СМ-11 4-5 все 5-30 - - - - -
ВСт3пс6 5-10
II С38/23 ВСт3сп5 10-25
ВСт3Гсп5 10-30
С44/29 09Г2С-12 21-60 ПП-2ДСК 2,35 нижнее, горизонтальное
09Г2С-12 5-20
I 10Г2С1-12 5-9 ПП-АНЗ 3,00 нижнее
10Г2С1Д-12 10-40 УОНИ-13/55 СП-2 2,50 нижнее
15ХСНД-12 5-32 ДСК-50 4-5 ПП-АН7 2,00 вертикальное
14Г2-12 5-32 ³-40 ³0 Э50А все 5-60 Э50А 2,30 нижнее, горизонтальное 5-40
С46/33 10Г2С1-12 5-9 СК2-50
10Г2С1Д-12 10-40 2,00 вертикальное потолочное
II 15ХСНД-12 5-32 ПП-АН11 2,40 нижнее, горизонтальное
14Г2-12 5-32
10ХНДП-12 5-9 ОЗС-18 3-4 все 5-9 - - - - -
10Г2С1-12 10-40 ПП-2ДСК 2,35 нижнее, горизонтальное
I 10ХСНД-12 5-40 УОНИ-13/55 ПП-АНЗ 3,00 нижнее
14Г2АФ-12 5-50 СП-2 2,50 нижнее
С52/40 15Г2АФДпс-12 5-32 Э50А ДСК-50 4-5 все 5-50 Э50А ПП-АН7 2,00 вертикальное 5-40
10Г2С1-12 10-40 2,30 нижнее, горизонтальное
10ХСНД-12 5-40 ³-40 ³0 СК2-50
14Г2АФ-12 5-50 ПП-АН11 2,00 вертикальное, потолочное
II 15Г2АФДпс-12 5-32 2,40 нижнее, горизонтальное
16Г2АФ-12 5-50 Э50А УОНИ-13/55
С60/45 18Г2АФпс-12 5-32 4-5 все 5-50 - - - - -
15Г2СФ-12 10-32 Э60 УОНИ-13/65
ВСт3сп5 5-25 МР-3
III C38/23 ВСт3пс6 5-25 Э46 ОЗС-4 все, кроме
IV ВСт3Гпс5 10-30 ³-40 ³0 АНО-4 4-5 все 5-30 Э46 ППВ-4 2,3 потолочного 5-30
VI ВСт3кп2 4-30 Э42 АНО-6
III IV 10ХНДП-6 5-9
VI C46/33 10ХНДП-6 10-12 ³-40 ³0 Э50А ОЗС-18 3-5 все 5-12 - - - - -
14Г2-6 5-32 Э46 МР-3 ОЗС-4 4-5 все 5-32 Э46 ППВ-4 2,3 все, кроме потолочного 5-32
10ГС1-6 10-40 ПП-АНЗ 3,0 нижнее
III C52/40 14Г2АФ-6 5-50 ³-40 ³0 Э50А УОНИ-13/55 4-5 все 5-50 Э50А СП-2 2,5 нижнее 5-40
IV 15Г2АФДпс-6 5-32 ДСК-50 ППВ-5 2,3 все, кроме потолочного
15Г2СФ-6 5-32 СК2-50
16Г2АФ-6 5-50 Э50А УОНИ-13/55
C60/45 18Г2АФпс-6 5-32 ³-40 ³0 4-5 все 5-50 - - - - -
15Г2СФ-6 10-32 Э60 УОНИ-13/65
I II C44/29 09Г2С-15 21-60
09Г2С-15 5-20
II 10Г2С1-15 5-11
C46/33 10Г2С1Д-15 12-40
III 10Г2С1-15 5-40 -40 > t >-65 ³-50 Э50А УОНИ-13/55 4-5 все 5-60 Э50А ПП-2ДСК 2,35 нижнее -
II III 15ХСНД-15 5-32
I 10Г2С1-15 10-40
10ХНД-15 5-40
II C52/40 14Г2АФ-15 5-50
III 15Г2АФДпс-15 5-32
C44/29 09Г2С-9 21-60 -50 > t >-65
C46/33 09Г2С-9 5-20
10Г2С1-9 5-40
15ХСНД-9 5-32
10Г2С1-9 10-40
C52/40 10ХСНД-9 10-40 ³-50 Э50А УОНИ-13/55 4-5 все 5-60 Э50А ПП-2ДСК 2,35 нижнее 5-40
14Г2АФ-9 5-50
IV 15Г2АФДпс-9 5-32
09Г2-6 5-32
C44/29 09Г2-6 21-32
09Г2С-9 33-60
C46/33 09Г2С-6 5-20 -40 > t ³ -50
10Г2С1-6 5-20 Э50А УОНИ-13/55 4-5 все 5-60 Э50А ПП- 2,35 нижнее 5-40
10Г2С1-9 21-40 ³0 CК2-50 2ДСК
10ХНДП-6 5-9 Э50А ОЗС-18 3-4 все 5-9 - - - -
С38/23 ВСт3сп5 5-25 -40 > t ³-65 Э42А УОНИ-13/45 4-5 все 5-30 Э50А ПП- 2,35 нижнее 5-30
VI ВСт3Гпс5 5-30 ³0 2ДСК
C46/33 10ХНДП-12 5-9 Э50А ОЗС-18 3-4 все 5-9 - - - -
C44/29 09Г2-6 5-32 -40 > t ³ -50 0 ³ t > -35
09Г2С-6 21-32
09Г2С-9 33-50 Э50A УОНИ-13/55 4-5 все 5-60 Э50А ПП- 2,35 нижнее 5-40
IV C46/33 09Г2С-6 5-20 2ДСК
10Г2С1-6 5-20
10Г2С1-9 21-40
10ХНДП-6 5-9 Э50А ОЗС-18 3-4 все 5-9 - - - -
VI С38/23 ВСт3сп5 5-25 -40 > t ³ -65 0 ³ t > -35 Э42А УОНИ- 4-5 все 5-30 Э50А ПП- 2,35 нижнее 5-30
ВСт3Гпс5 5-30 13/45 2ДСК
С46/33 10ХНДП-12 5-9 Э50А ОЗС-18 3-4 все 5-9 - - - -
IV С44/29 09Г2-6 5-32 -40 > t ³ -50 35 ³ t > -50
09Г2С-6 21-32
09Г2С-9 33-60 Э50A УОНИ-13/55 4-5 все 5-60 Э50А ПП- 2,35 нижнее 5-40
С46/33 09Г2С-6 5-20 2ДСК
10Г2С1-6 5-20
10Г2С1-9 21-40
10ХНДП-6 5-9 Э50А ОЗС-18 3-4 все 5-9 - - - -
VI С38/23 ВСт3сп5 5-25 -40 > t ³ -65 -35 > t ³ -50 Э42A УОНИ-13/45 4-5 все 5-30 Э50А ПП- 2,35 нижнее 5-30
ВСт3Гпс5 5-30 2ДСК
С46/33 10ХНДП-12 5-9 Э50А ОЗС-18 3-4 все 5-9 - - - -

1. Для конструкций группы V рекомендованы к применению стали марок, указанных для I, II, III и IV групп конструкций с расчетной температурой минус 40°С, но с заменой требования к ударной вязкости. При температуре ниже минус 70°С (категории 9 и 15 по ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-73) заменяются требованием к ударной вязкости при температуре минус 40°С (категории 6 и 12 по ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-73).

2. За расчетную температуру принята:

а) при возведении конструкций в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 40°С и выше - температура, при которой конструкции эксплуатируются;

б) при возведении конструкций в районах с расчетной температурой наружного воздуха ниже минус 40°С - температура наружного воздуха данного района.

СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

3.1. Материалы для производства сварочных работ при укрупнении и монтаже конструкций всех групп приведены в табл. 2 и 3.

3.2. Покрытые электроды должны соответствовать требованиям ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75, проволоки сплошного сечения - ГОСТ 2246-70* и флюсы - ГОСТ 9087-69*.

3.3. Каждая партия сварочных материалов, поступивших в монтажную организацию, должна иметь сертификат предприятия-изготовителя.

3.4. Сварочные материалы должна проверять служба сварки монтажной организации (см. справочное приложение 2).

3.5. Проверка покрытых электродов и порошковых проволок непосредственно на монтируемом объекте заключается в их внешнем осмотре и контроле наличия их сертификата или его копии.

3.6. При неудовлетворительном внешнем виде покрытых электродов для ручной дуговой сварки следует определить их сварочно-технологические свойства на односторонних тавровых образцах в соответствии с ГОСТ 9466-75. При отрицательных результатах проверки сварочно-технологических свойств электроды к применению не допускаются.

3.7. При отсутствии сертификатов на сварочные материалы или истечении гарантийного срока их хранения необходимо определить механические свойства стыковых сварных соединений, выполненных с применением этих материалов. Сварные стыковые образцы следует испытывать на статическое растяжение, статический и ударный изгиб при температуре плюс 20°С в соответствии с ГОСТ 6996-66* и в количестве, указанном в п. 5.3 настоящего стандарта.

3.8. Сварочные материалы на складах монтажных организаций необходимо хранить отдельно - по маркам, диаметрам и партиям. Флюс следует хранить в закрытой таре. Помещение склада должно быть сухим, с температурой воздуха не ниже 15° С.

3.9. Покрытые электроды, порошковые проволоки и флюсы перед употреблением необходимо прокалить по режимам, указанным на этикетках, бирках, в паспортах или технических условиях заводов - изготовителей сварочных материалов. Ориентировочные режимы прокалки сварочных материалов приведены в табл. 4.

Сварочную проволоку сплошного сечения перед использованием следует очистить от ржавчины, жировых и других загрязнений.

Классы прочности стали и категория качества по хладостойкости

В целях унификации применяемые в строительных металлоконструкциях стали по гарантированным значениям предела текучести и временного сопротивления разрыву разделены на семь основных уровней (классов) прочности

Сталь класса С 225 (от > 225 МПа) условно принято называть сталью нормальной прочности, трех следующих классов (от >285 >325 >390 МПа) - сталью повышенной прочности и остальных трех классов (от >440 > 590 >735 МПа) - сталью высокой прочности.

Таблица классов прочности и группы качества по хладостойкости проката строительных сталей

Обычно первому классу прочности соответствует прокат углеродистой стали обыкновенного качества в горячекатаном состоянии, последующим классам прочности от второго до пятого - прокат низколегированной стали в горячекатаном или нормализованном состоянии, шестому и седьмому классам прочности - прокат экономно легированной стали, поставляемой, как правило, в термоулучшенном состоянии. Однако возможно также получение проката второго и третьего классов путем термического и термомеханического упрочнения или контролируемой прокатки.

Наряду с требованием гарантированной прочности к строительным сталям предъявляется требование гарантированного сопротивления хрупкому разрушению (хладостойкости). Оно регламентируется показателями ударной вязкости при отрицательной температуре и при температуре плюс 20 °С после механического старения. Все строительные стали по хладостойкости условно можно разделить на три группы:

  • I - без гарантированной хладостойкости;
  • II - с гарантированной хладостойкостью для металлоконструкций, эксплуатируемых в обычных температурных условиях (расчетная температура не ниже минус 40 °С);
  • III - с гарантированной хладостойкостью, но для конструкций, эксплуатируемых при расчетной температуре ниже минус 40 °С («северное исполнение»).

В таблице приведена температура испытаний, при которой должна быть гарантирована ударная вязкость стали каждой группы качества по хладостойкости. Указанным группам соответствуют определенные марки стали и категории качества, предусмотренные стандартами на сталь. Так, по ГОСТ 27772-88* группе I соответствует сталь С235, группе II - стали С255 и С285, стали С345 и С375 категории 1 и 3, сталь С590, группе III - стали С345 и С375 категории 2 и 4, сталь С590К.

Все температуры испытаний в таблице (как и в ГОСТ 27772-88*) указаны для условий определения ударной вязкости KCU на стандартных образцах с полукруглым надрезом (радиус 1 мм) типа I по ГОСТ 9454-78*, вырезаемых из листов и широкой полосы в направлении поперек направления прокатки, а из фасонных профилей и сортовой стали - вдоль направления прокатки. Вместе с тем в последнее время остро ставится вопрос о переходе при аттестации стали к более жестким условиям определения ударной вязкости KCV на образцах с острым треугольным надрезом (радиус 0,25 мм) типа II по ГОСТ 9454-78*. Использование этих образцов соответствует международной практике.

Согласно имеющимся методическим исследованиям, единый переход от норм KCU к нормам KCV, общий для всех металлоизделий, отсутствует и необходимо учитывать индивидуальные особенности, включающие в себя как вид металлопроката, так и качество стали. Все же общим для такого перехода является необходимость повышения температуры испытания, которая для металлопроката строительной стали эквивалентной хладостойкости при прочих равных условиях (то же направление вырезки образцов, та же метрологически обоснованная величина ударной вязкости 0,3 мДж/м2) составляет примерно 40 °С. Таким образом нормам KCU, при минус 40 °С и минус 70 °С будут близко соответствовать нормы KCV при 0 °С и минус 30 °С.

Под влиянием колебания содержания элементов в интервале марочного состава, неоднородности слитка и условий прокатки прочностные характеристики стали каждой марки варьируются в широких пределах. Стремление более полно использовать фактическую прочность проката в конструкциях привело к идее селективного разделения на металлургических заводах всей совокупности металлопродукции данной марки на отдельные группы прочности, отличающиеся гарантируемыми значениями предела текучести и временного сопротивления разрыву.

В нашей стране такое разделение на группы прочности осуществлено для строительных углеродистых и низколегированных марок стали первого, второго и третьего классов прочности [26] и нашло отражение в ТУ 14-1-3023-80 и ГОСТ 27772-88*. По этим нормам каждая марка углеродистой и низколегированной стали разделена на две группы прочности, причем для второй группы гарантируемые значения предела текучести и временного сопротивления на 10-40 МПа выше, чем для первой. Высокая надежность соблюдения норм прочности и пластичности (с вероятностью не ниже 95 %) обеспечивается специальными статистическими процедурами приемки и контроля. Металлопрокат, поставляемый по этим нормам, получил название сталь с гарантированным уровнем механических свойств, дифференцированным по группам прочности.

Обозначение марки стали

Сталь группы В поставляется по механическим свойствам и химическому составу, имеет категории, марки и нормируемые показатели (табл. 3).

Сталь 3, 4, 5 и 6-й категорий поставляется полуспокойной и спокойной.

Обозначение группы, марки, степени раскисления, категории стали и повышенного содержания марганца— буквенно-цифровое: группа стали обозначается буквами Б и В. Группа А в обозначении марки стали не указывается, например БСтЗ, ВСтЗ, СтЗ; марка стали обозначается цифрами от 0 до 6 — в зависимости от химического состава стали и механических свойств, например Ст0 Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Ст6;

Cтепень раскисления обозначается индексами: «кп» — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная, например СтЗкп, СтЗпс;

Категория стали обозначается цифрами, которые ставят после индекса степени раскисления, например СтЗпс2, СтЗпсЗ, СтЗпс4, СтЗпс5, СтЗпсб. Первую категорию в обозначении марки стали не указывают, например БСтЗкп, ВСтЗпс;

Повышенное содержание марганца в полуспокойной стали обозначается буквой Г, которую ставят после номера марки, например СтЗГпс, ВСтЗГпс, ВСтЗГпсЗ.

Для стальных конструкций основными марками являются ВСтЗкп2, ВСтЗпс6, ВСтЗсп5.

Сталь углеродистая для мостостроения имеет всего три марки. Для клепаных мостовых конструкций применяется СтЗмост. (кипящая и спокойная). Для сварных мостовых конструкций применяется сталь М16С— мартеновская спокойная. Сталь М16С поставляется с гарантированными механическими характеристиками по пределу прочности, пределу текучести, относительному удлинению, а также ударной вязкости при — 20° С и при нормальной температуре после старения.

Сталь конструкционная низколегированная толстолистовая, широкополосная, универсальная и рулонная для стальных конструкций применяется марок 14Г2, 09Г2С, 09Г2, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 15ХСНД, 10ХСНД, 15Г2СФ, 14Г2АФ, 15Г2АФДпс, 16Г2АФ и 18Г2АФпс.

Сталь конструкционная низколегированная сортовая и фасонная применяется марок 14Г2, 09Г2С, 09Г2, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 15Г2СФ, 10ХСНД и 15ХСНД: буквы обозначают химический состав (Г — марганец, С — кремний, X — хром, Н — никель; Д — медь, Т — титан, Ф — ванадий, М — молибден, А — азот, Р — бор); цифры перед буквами показывают содержание углерода в процентах, увеличенное в 100 раз, а после букв — содержание легирующей добавки.

Кроме вышеприведенных марок сталей в необходимых случаях при изготовлении стальных конструкций применяется углеродистая термоупрочненная сталь марок СтТпс, СтТсп , В18Гпс5 , 12Г2СМФ , 14ГСМФР , 15ХГ2СМФР .

Все строительные стали классифицированы по классам: С38/23, С44/29, С46/33, С52/40, С60/45, С70/60 и С85/75. Буква С означает сталь, цифры 38, 44, 46, 52, 60, 70 и 85 — временное сопротивление в кН/см 2 , а цифры 29, 33, 40, 45, 60, 75 — предел текучести в кН/см 2 .

Марки стали, применяемые для изготовления строительных конструкций, иногда подразделяют на стали обычной (С38/23), повышенной (С44/29 — С52/40) и высокой прочности (С60/45—С85/75). Удельный вес применения на заводах металлоконструкций сталей высокой прочности составляет 1%, повышенной прочности — 29% и обычной — 70%.

По химическому составу алюминиевые сплавы, применяемые в строительстве, разделяются на алюминиево-марганцевые, алюминиево-магниевые, авили, дюралюминий и высокопрочные сплавы. Легирующие добавки (марганец, магний, медь, цинк, кремний, хром, титан) повышают механические свойства этих сплавов. Алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые (обрабатываемые давлением) и недеформируемые (литейные). Для строительных конструкций применяются в основном деформируемые сплавы: литейные сплавы применяются только для опорных частей и некоторых элементов конструкций.

Повышение свойств (прочность, коррозионная стойкость, свариваемость, пластичность) алюминиевых сплавов достигается термической обработкой и нагартовкой (наклепом). По виду термической обработки алюминиевые сплавы подразделяются на отожженные (М), подвергнутые закалке и естественному старению (Т), подвергнутые закалке и искусственному старению (Т1), подвергнутые закалке и отжигу (Т2) и т. д.

Нагартовка (наклеп) путем обжатия (вытяжки) обеспечивает повышение прочности алюминиевых сплавов. Операции нагартовки присвоено условное обозначение буквы Н, операциям термической обработки — М, Т, Tl, Т2, которые ставят после марки сплава.

В строительных конструкциях перечисленные выше марки сплавов применяют в зависимости от их назначения. Для ограждающих конструкций (элементов кровли и облицовки стен) применяются сплавы малой прочности и повышенной противокоррозионной стойкости (АМц, АМг, АД31-Т).

Для элементов, совмещающих функции ограждающих и несущих конструкций, применяются сплавы средней прочности и высокой коррозионной стойкости (АВ-Т, АД31-Т1, АМг6), для несущих конструкций применяют сплавы высокой прочности. Алюминиево-марганцевые сплавы имеют буквенную маркировку АМц, алюминиево-магниевые — АМг, сплав авиль (на основе алюминий-магний-кремний) — АД с цифрой, а с добавлением меди — АВ; сплавы дюралевые нормальной прочности — Д1 и повышенной прочности Д16.

Читайте также: