Содержание страницы
Строительные стали (СТС) применяются при создании различного вида конструкций, используемых в строительных сооружениях, магистральных трубопроводах, подъемных кранах, мостах, вагонах, резервуарах.
Учитывая условия эксплуатации, материалы должны выдерживать:
- статические и динамические нагрузки при различных температурах,
- сопротивляться образованию трещин,
- сохранять структуру и механические свойства,
- иметь высокие прочность,
- свариваемость,
- сопротивление вязкому разрушению.
Стандартные марки имеют следующие обозначения: впереди буква С (строительная сталь), затем три цифры – предел текучести материала, Н/мм2, далее могут быть буквы и цифры, означающие вариант химического состава, указание на специальную термообработку или повышенную коррозионную стойкость.
Наиболее действенным средством снижения металлоёмкости и стоимости конструкций является повышение прочности сталей. Размеры поперечных сечений многих элементов металлоконструкций, а следовательно, и их масса существенно зависят от предела текучести и временного сопротивления (предела прочности) материалов.
Поэтому в СНГ установлены 7 основных типов прочности, которым соответствуют пределы текучести: не менее 225, 285, 325, 390, 440, 590 и 735 Н/мм2. Стали первого типа условно принято называть сталями нормальной прочности, трёх следующих – повышенной прочности, а трёх остальных – высокой прочности.
СТС, свойства которых описаны далее, входят во все три раздела:
- С235, С245, С255, С275 относятся к первому типу прочности;
- С285, С345, С345Т, С345К, С375, С375Т, С390, С390Т, С390К –ко второму;
- С440, С590, С590К – к третьему.
Рекомендуемый химический состав марок приведён в табл. 1.
Как следует из табл. 1, для СТС в качестве легирующих используются вещества, упрочняющие материал, такие как кремний, марганец, хром, медь, и в меньшей степени элементы, образующие специальные карбиды и нитриды. При этом пределы текучести и временное сопротивление большинства СТС находятся на среднем уровне, более высокое легирование сдерживается ухудшением свариваемости, снижением сопротивления хрупкому разрушению и, главное, удорожанием материалов.
Основные механические характеристики проката из СТС приведены в табл. 2 и 3.
СТС являются весьма распространенными материалами, производимыми в различных промышленных странах, при этом марки имеют зарубежные аналоги как по химическому составу, так и по свойствам, а основным критерием, характеризующим марку, является величина либо предела текучести (как в СНГ, США, Бельгии), либо предела прочности (как в Евронормах и большинстве европейских стран). Эти значения признаны определяющими расчетными и эксплуатационными показателями сталей при производстве строительных конструкций.
В табл. 4 дается перечень иностранных марок материалов, близких по химическому составу к отечественным СТС.
Для сталей с гарантированными механическими свойствами по толщине (с повышенной сопротивляемостью слоистому разрушению) в качестве критерия выбирается величина относительного сужения ψ. Чтобы обеспечить требуемые значения ψ (не менее 15– 30%), материалы подвергаются внепечному рафинированию и модифицированию (направленному воздействию на состав, форму и распределение неметаллических включений). В таких сталях содержание серы снижается до 0,005– 0,010%.
Хладостойкие стали для конструкций, эксплуатирующихся при низких температурах (в основном, для изотермических резервуаров, позволяющих хранить и транспортировать сжиженные газы), имеют повышенное содержание никеля 6 и 9% при углероде не более 0,1%. Оптимальные свойства материалов достигаются после термической обработки, включающей закалку или двойную нормализацию и отпуск. В этом случае обеспечиваются необходимые механические свойства: σв ≥ 630 Н/мм2, σ0,2 ≥ 470 Н/мм2, δ ≥ 15–20%.
Таблица 1.
1. Химический состав строительных сталей
| Марка стали | Массовая доля элементов, в % | |||||||||
| С | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Cu | V | другие | |
| С235 | ≤0,22 | ≤0,05 | ≤0,60 | ≤0,050 | ≤0,040 | ≤0,30 | ≤0,30 | ≤0,30 | — | — |
| С245 С275 С345Т С375Т | ≤0,22 | 0,05–0,15 | ≤0,65 | ≤0,050 | ≤0,040 | ≤0,30 | ≤0,30 | ≤0,30 | — | — |
| С255 С285 С345Т С375Т | ≤0,22 ≤0,22 ≤0,20 | 0,15–0,30 0,05–0,15 0,15–0,30 | ≤0,65 0,80–1,10 0,80–1,10 | ≤0,050 | ≤0,040 | ≤0,30 | ≤0,30 | ≤0,30 | — | — |
| С345 С375 С390Т | ≤0,15 | ≤0,80 | 1,30–1,70 | ≤0,040 | ≤0,035 | ≤0,30 | ≤0,30 | ≤0,30 | — | — |
| С345К | ≤0,12 | 0,17–0,37 | 0,30–,60 | ≤0,040 | 0,070–0,120 | 0,50–0,80 | 0,30–0,60 | 0,30–0,50 | — | Al 0,08–0,15 |
| С390 | ≤0,18 | ≤0,60 | 1,20–1,60 | ≤0,040 | ≤0,035 | ≤0,40 | ≤0,30 | ≤0,30 | 0,07–0,12 | N 0,015–0,025 |
| С390К | ≤0,18 | ≤0,17 | 1,20–1,60 | ≤0,040 | ≤0,035 | ≤0,30 | ≤0,30 | 0,20–0,40 | 0,08–0,15 | N 0,015–0,025 |
| С440 | ≤0,20 | ≤0,60 | 1,30–1,70 | ≤0,040 | ≤0,035 | ≤0,30 | ≤0,30 | ≤0,30 | 0,08–0,14 | N 0,015–0,025 |
| С590 | ≤0,15 | 0,40–0,70 | 1,30–1,70 | ≤0,035 | ≤0,035 | ≤0,30 | ≤0,30 | ≤0,30 | 0,07–0,15 | Mo 0,15–0,25 |
| С590К | ≤0,14 | 0,20–0,50 | 0,90–1,40 | ≤0,035 | ≤0,035 | 0,20–0,50 | 1,40–1,75 | ≤0,30 | 0,05–0,10 | Mo 0,15–0,25 N 0,02–0,03 Al 0,05–0,10 |
Примечания :
| ||||||||||
Таблица 2.
2. Механические свойства фасонного проката
| Марка стали | Толщина проката, мм | σт, Н/мм2 | σв, Н/мм2 | δ, % | KCU, Дж/см2 | |||
| При температуре, °C | После старения | |||||||
| – 20 | – 40 | – 70 | ||||||
| не менее | ||||||||
| С235 | 4–20 21–40 | 235 225 | 360 360 | 26 25 | — | — | — | — |
| С245 | 4–20 21–25 26–30 | 245 235 235 | 370 370 370 | 25 24 24 | — | — | — | 29 29 — |
| С255 | 4–10 11–20 21–40 | 255 245 235 | 380 370 370 | 25 25 24 | 29 29 29 | — | — | 29 29 29 |
| С275 | 4–10 11–20 | 275 275 | 390 380 | 24 23 | — | — | — | 29 29 |
| С285 | 4–10 11–20 | 285 275 | 400 390 | 24 23 | 29 29 | — | — | 29 29 |
| С345 | 4–10 11–20 21–40 | 345 325 305 | 490 470 460 | 21 21 21 | — | 39 34 34 | 34 29 — | 29 29 29 |
| С345К | 4–10 | 345 | 470 | 20 | — | 39 | — | — |
| С375 | 4–10 11–20 21–40 | 375 355 335 | 510 490 480 | 20 20 20 | — | 39 34 34 | 34 29 — | 29 29 29 |
| Примечание. Для сталей С245, С255, С275 и С285 у профиля толщиной 5 мм норма ударной вязкости 49 Дж/см2. | ||||||||
Таблица 3.
3. Механические свойства листового и широкополосного универсального проката
| Марка стали | Толщина проката, мм | σт, Н/мм2 | σв, Н/мм2 | δ, % | KCU, Дж/см2 | |||
| При температуре, °C | После старения | |||||||
| – 20 | – 40 | – 70 | ||||||
| не менее | ||||||||
| С235 | 2–3,9 4–20 21–40 41–100 Свыше 100 | 235 235 225 215 195 | 360 360 360 360 360 | 20 26 26 24 24 | – — | – — | – — | — |
| С245 | 2–3,9 4–10 1–20 | 245 245 245 | 370 370 370 | 20 25 25 | — | — | — | 29 29 |
| С255 | 2–3,9 4–10 11–20 21–40 | 255 245 245 235 | 380 380 370 370 | 20 25 25 25 | — 29 29 29 | — | — | — 29 29 29 |
| С275 | 2–3,9 4–10 11–20 | 275 275 265 | 380 380 370 | 18 24 23 | — | — | — | — 29 29 |
| С285 | 2–3,9 4–10 11–20 | 285 275 265 | 390 390 380 | 17 24 23 | — 29 29 | — | — | — 29 29 |
| С345 | 2–3,9 4–10 11–20 21–40 41–60 61–80 81–160 | 345 345 325 305 285 275 265 | 490 490 470 460 450 440 430 | 15 21 21 21 21 21 21 | — | — 39 34 34 34 34 34 | — 34 29 29 29 29 29 | — 29 29 29 29 29 29 |
| С345К | 4–10 | 345 | 470 | 20 | — | 39 | — | — |
| С375 | 2–3,9 4–10 11–20 21–40 | 375 375 355 335 | 510 510 490 480 | 14 20 20 20 | — | — 39 34 34 | — 34 29 29 | — 29 29 29 |
| С390 | 4–50 | 390 | 540 | 20 | — | — | 29 | — |
| С390К | 4–50 | 390 | 540 | 19 | — | — | 29 | — |
| С440 | 4–30 31–50 | 440 410 | 590 570 | 20 20 | — | — | 29 29 | — |
| С590 | 10–36 | 590 | 685 | 14 | — | 34 | — | — |
| С590К | 10–40 | 590 | 685 | 14 | — | — | 29 | — |
Примечания .
| ||||||||
Таблица 4.
4. Зарубежные строительные стали, аналоги отечественных
| Марка | Страна | НД |
| С235 | Россия | ГОСТ |
| USt 37-2 S 235 JRG1 | Германия Евронормы | DIN EN |
| С245 | Россия | ГОСТ |
| RSt 37-2 S 235 JRG2 | Германия Евронормы | DIN EN |
| С255 | Россия | ГОСТ |
| St 37-3U 36 S 235 J0 | Германия США Евронормы | DIN ASTM EN |
| С275 | Россия | ГОСТ |
| St 44-2 S 275 JR | Германия Евронормы | DIN EN |
| С285 | Россия | ГОСТ |
| St 44-3U Grade 70 S 275 J0 | Германия США Евронормы | DIN ASTM EN |
| С345 | Россия | ГОСТ |
| St 52-3N S 355 J2G3 | Германия Евронормы | DIN EN |
| С345K WR 50 A SPA-H | Россия Великобритания Япония | ГОСТ B.S. JIS |
| C375 | Россия | ГОСТ |
| TStE 380 SLA 325 | Германия Япония | DIN JIS |
| C390, C440 | Россия | ГОСТ |
| 55C, 55EE TStE 420 TStE 460 Grade B Grade D Grade 65 | Великобритания Германия Германия США США США | B.S. DIN DIN ASTM ASTM ASTM |
| C590K | Россия | ГОСТ |
| Grade 100 W Type H Grade F SHY 685 N | США США Япония | ASTM ASTM JIS |