Справочник

Строительные стали. Марки, свойства и виды строительных сталей

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 :

  1. Буква Т означает, что сталь термоупрочненная.
  2. Один их трех вариантов химического состава сталей С255 и С385 (строка 3 таблицы) выбирает производитель. При этом прокат, имеющий 0,15–0,30% Si и 0,8–1,1% Mn (третий вариант), для стали С255 изготавливают толщиной не менее 30 мм, а для стали С285 – не менее 16 мм.
  3. Массовая доля меди в сталях С345,С375, С390 и С440 может быть установлена в пределах 0,15–0,30%, тогда в обозначении стали добавляется буква Д, например С345Д.
  4. В сталях С245, С255, С275 и С285 допускается увеличение марганца до 0,85%.
  5. В стали С345К допускается по согласованию с потребителем снижение доли никеля до 0,3%.
  6. В стали С590К возможна замена части никеля кобальтом.
  7. Допускается изготовлять прокат стали 390Т с химическим составом сталей С345 и С375.
  8. Допускается изготовлять листовой прокат толщиной до 12 мм сталей С345Т и С375Т с химическим составом сталей С245 и С255.
  9. Там, где азот не указан, его содержание должно быть не более 0,008% (при выплавке в электропечах не более 0,012%).
  10. Массовая доля мышьяка во всех сталях – не более 0,08%.

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 .

  1. Для сталей С245, С255, С275, С285 у профиля толщиной 5 мм норма ударной вязкости 39 Дж/см2.
  2. Для сталей С390, С390К, С440 у профиля толщиной 5 мм норма ударной вязкости 34 Дж/см2.
  3. Для стали С590 допускается снижение σт и σв на 50 Н/мм2, а δ – на 2% (в абсолютных единицах).
  4. Нормы ударной вязкости приведены для проката толщиной 5 мм и более.

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

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *