Как марка стали бесшовных труб влияет на их применение

Главная / Статьи / Подбор марки сталей для строительных конструкций

Проведение расчета строительных конструкций всегда неразрывно связано с подбором марки стали. Многие из строителей, не вникая в сложности расчетов допускаемых нагрузок, закладывают в проект и смету сталь С245, как наиболее минимальную. При отсутствии такой марки проводят замену на более прочную, не меняя размер сечения, что приводит к увеличению расхода металлопроката и завышает сметную стоимость строительных работ.

Соответствие марки стали и стоимости

Существует мнение, что применяя самую низкую марку стали, которая является и самой дешевой, можно добиться минимальной стоимости конструкции. В действительности при увеличении прочности стали происходит снижение общей массы конструкции, следовательно, в итоге стоимость израсходованного проката будет ниже. Кроме того, происходит снижение нагрузки на фундамент и уровня сейсмических нагрузок.

Но при этом необходимо учитывать, что применение сталей с высокой прочностью не целесообразно, если подбор сечения выполняется с учетом обеспечения устойчивости.

Выбирая марки стали, рекомендуется получить информацию от поставщиков о наличии и возможности поставок требуемого материала. Такая мера необходима, так как при его замене на менее прочный требуется изменение профилей и узлов, что увеличивает сроки строительства, а замена профиля на более прочный приведет к перерасходу стали. Стали 09Г2С и Ст3сп/пс5 являются одними из наиболее распространенных и востребованных.

Состав химических элементов стали по анализу ковшовой пробы:

Особенности популярных марок стали бесшовных труб

Чтобы понять влияние химического состава сырья на возможности применения готовых изделий, рассмотрим несколько частных случаев.

Сталь 09Г2С отличается двумя ключевыми преимуществами: отличной свариваемостью и возможностью использования в широком диапазоне температур (от -70 и до +425 градусов Цельсия). При этом металлоизделия не теряют своих характеристик, поэтому широко применяются при монтаже трубопроводов различных назначений в регионах с неблагоприятными условиями, там, где другие сплавы не выдерживают внешних воздействий и разрушаются.

ст10 и ст20 обладают примерно одинаковыми характеристиками и отличаются высокой пластичностью и отсутствием ограничений на свариваемость, но не могут использоваться при температурах ниже -40. Ввиду относительной простоты производства и последующего монтажа, такие металлические бесшовные трубы используются в большинстве регионов России.

ст35 и ст45, в свою очередь, являются ограниченно- и трудносвариваемыми, что накладывает существенные ограничения на возможности монтажа. Однако металлоизделия из них отличаются повышенными показателями прочности и устойчивости к механическим воздействиям, что в ряде случаев является критичным.

Таким образом, можно заметить, что сталь бесшовных труб не просто влияет на использование проката, но и является чрезвычайно важным аспектом при его выборе для качественной реализации любого проекта.

Распределение конструктивных элементов по группам

Прежде всего, выбирая марку стали, требуется установить группу, к которой будут относиться элементы здания. СП 16.13330.2011, приложение В приводит описание четырех групп:

Конструкции сварного типа или их элементы, условия работы которых являются особо тяжелыми, по классификации, приведенной ГОСТ 25546. Перечень включает подкрановые балки, балки рабочих площадок и путей подвижного транспорта, конструктивные элементы эстакад, главные балки и ригели, пролеты галерей, фасонные части ферм, стенки, днища, покрытия для резервуаров и газгольдеров, бункерные балки, оболочки бункеров, стальные оболочки дымовых труб, сварные спецопоры больших переходов ВЛ ЛЭП при высоте свыше 60 м, элементы и узлы оттяжек мачт;

Конструкции сварного типа или их элементы, эксплуатация которых выполняется при статической нагрузке и напряжении растягивания. В перечень включаются фермы, ригели рам, балки перекрытий, косоуры лестниц, опоры ВЛ, опоры ОРУ подстанций, опоры транспортных галерей, мачты для установки прожекторов, элементы опор АС и иные элементы, а также элементы 1-ой группы без сварки, и балки подвесных путей, выполненные из двутавров согласно требованиям ГОСТ 19425 и ТУ 14-2-427;

Конструкции сварного типа или их элементы, эксплуатация которых осуществляется при статических нагрузках, в основном, на сжатие. В данный перечень входят колонны, стойки, опорные плиты, элементы для настила перекрытий, конструкции, выполняющие поддержку технологического оборудования, вертикальные связи по колоннам, имеющие напряжения в расчетных сечениях более 0,4Ry, анкерные, несущие и фиксирующие конструкции контактной сети транспорта, опоры под установку оборудования ОРУ, элементы стволов и башен АС, колонны эстакад, прогоны покрытий, а также элементы, относящиеся ко 2-ой группе без сварки;

Конструкции зданий и сооружений вспомогательного назначения. Перечень включает связи, помимо указанных в группе 3, элементы фахверка, лестницы, трапы, площадки, ограждения, м/к кабельных каналов, элементы сооружений вспомогательного назначения, а также элементы 3-ей группы без сварных соединений.

Определение стали согласно нормативным документам

Следует установить климатический район проведения строительных работ, знать температуру наружного воздуха, руководствуясь СП 131.13330.2012 (в редакции СНиП 23-01-99*).

По СП 16.13330.2011 для расчетов принимается температура наиболее холодных суток с индексом 0,98. По СНиП II-23-81 — температура, наблюдаемая в наиболее холодную пятидневку, с индексом 0,92.

Влияние температуры на марку стали объясняется свойством увеличения хрупкости стали при снижении температуры.

Применение СП 16.13330.2011 с 1.07.2015 г. является обязательным, поэтому следует в расчетах использовать данные по этому источнику. Для сравнения можно провести анализ требований СП 16.133302011 и уже не действующего СНиП II-23-81.

Рассмотрим таблицу В.1 СП 16.13330.2011, где для проектируемых конструкций назначаются следующие виды материалов:

В таблице имеется 3 столбца с указанием стандартов для выбора марки стали. Марка стали ГОСТ 27772 указывает предел текучести металла, например, С235 — предел текучести стали составляет 235 Н/мм2, химсостав стали обозначается маркировкой ГОСТ 353, ГОСТ 14637 и ГОСТ 19281, характеристики прочности указаны в ГОСТах.

Сталь, произведенная по требованиям одного ГОСТа, по своим характеристикам может соответствовать материалу, выполненному по другому ГОСТу, они будут отличаться только методами контроля качества стали. В мире не существует единого стандарта, который регламентирует обозначения марок стали, различными являются стандарты, применяемые в России, США, в странах Европы, но это не означает, что сталь имеет разный состав и качество.

По таблице 50 СНиП II-23-81 назначаются следующие марки стали:

Приведенная в СНиП II-23-81 градация по температурам ниже на 5 градусов, чем в СП 16.13330.2011, но принимаемая при этом температура соответствует не самым холодным суткам, а характеризует температуру наиболее холодной пятидневки.

При изучении СП «Строительная климатология» можно видеть, что в преобладающем большинстве принимаемые условия будут равнозначными, но имеются случаи, когда СНиП оговорены более строгие требования, а в ряде моментов требования в СП будут выше. Поэтому для экспертизы требуется соответствие марки стали нормативным значениям СП 16.13330.2011, однако, в случае предъявления СНиП II-23-81 более строгих требований, рекомендуется воспользоваться именно этим документом.

При необходимости выбора материала для соединений стальконструкций требуется использовать приложение Г СП 16.13330.2011.

Рассматривая таблицы СП, можно определить рекомендуемые варианты марок стали и выполнить расчет. При имеющейся возможности выбора следует изучить несколько вариантов, чтобы, используя данные проведенного технико-экономического расчета, выбрать лучший из вариантов.

В каждой из приведенных групп конструкций приводятся данные ударной вязкости при разных температурных режимах эксплуатации сталей.

Для выбора стали и принятия решения в рамках каждой из групп должно быть выполнено сравнение ТЭП, определяющих зависимость стоимости конструкции от расхода стали.

Выбор стали по показателям прочности

Сталь по показателям прочности условно подразделяется на три группы:

• с прочностью обычного уровня (σy< 29 кН/см2);
• с прочностью повышенного уровня (29 кН/см2 ≤ σy< 40 кН/см2);
• с прочностью высокого уровня (σy ≥ 40 кН/см2).

Стали, имеющие прочность металла обычного уровня, представлены низкоуглеродистыми классами С235 – С285, имеющими разную степень раскисления (кипящие, полуспокойные и спокойные).

Стали, имеющие прочность повышенного уровня, представлены низколегированными классами С345 – С390. Они обладают высокой ударной вязкостью при наличии мелкозернистой структуры, что позволяет применять их для производства конструкций в «северном исполнении».

Стали, имеющие прочность высокого уровня, представлены классами прочности С440 – С590.

Благодаря наличию высокой прочности металла, использование таких сталей позволяет добиться экономии металла, но по причине затрат на выполнение легирования и термообработку они являются более дорогостоящими в сравнении с низкоуглеродистыми сталями обыкновенного качества.

Стали С345 и С375 подвергаются испытаниям на ударную вязкость при различных температурных режимах, что позволяет определить уровень опасности хрупкого разрушения с учетом температуры эксплуатирования конструкций.

Поставка таких сталей выполняется в четырех категориях.

Для конструкций, возводимых в климатических районах 1, 2, 2 и 3 при эксплуатировании в отапливаемых помещениях, следует выбирать марки стали как для условий эксплуатации в климатическом районе 4, кроме сталей С245 и С275.

Подбор материалов для выполнения сварки

При проведении строительных работ в современных условиях соединение элементов осуществляется преимущественно использованием электродуговой сварки.

Учитывая условия производства и монтажа стройконструкций, конструктивное исполнение используемых элементов м/к, применение основных материалов, возможно использование электродуговой сварки, представленной такими видами, как ручная, механизированная и автоматическая.

При сварке соединений требуется соблюдение их прочностных характеристик, которые определяются исходя из прочности металла соединительных элементов, прочности наплавленного металла шва, формы соединения и его вида, а также возникающих в соединении напряжений, характера прилагаемого силового воздействия на соединение, используемой технологии сварки.

Рассматривая характеристику прочности наплавленного металла шва, необходимо отметить, что этот показатель определяется материалом применяемой электродной проволоки, составом покрытия электродов, используемых при ручной сварке, и качества флюса, используя технологию сварки в автоматическом и механизированном режиме. При правильном выборе материалов имеется возможность (при соблюдении требований и технологии сварочного процесса) обеспечить прочность наплавленного металла, который по своим характеристикам не уступает прочности основного металла.

Маркировку фасонного проката из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345 и С375 проводят несмываемой краской, при этом используют цвета приведенные в таблице ниже:

Рейтинг ножевых сталей

Для удобства в ТОП сталей и сплавов для изготовления ножевых клинков фиксированного типа они представлены по мере возрастания характеристик и цены, соответственно.

9ХС

Высокоуглеродистая сталь присутствует на нижней строчке рейтинга в силу того, что является лидером продаж. Ножи бюджетной категории с приличным резом, долго не притупляющейся кромкой. Сталь 9ХС очень сложно ковать, при нарушении температурного режима кромка трескается. Зато, после правильной ковки кромка способна выдержать слабые ударные нагрузки. Например, ножом можно нарубить веток для костра.

Недорогая быстрорежущая сталь изначально разрабатывалась для серийного производства сверел. Ножевым материалом эта углеродка стала значительно позже.

95Х18

Отечественная кованая нержавейка, совершенно не требующая ухода, обычно с глянцевой блестящей полированной зеркальной поверхностью. Сталь относится к бюджетной категории, доступна широкому кругу потребителей. Режет несколько хуже, и тупится гораздо быстрее в сравнении с высокоуглеродистыми сталями. Не боится ударных нагрузок, но имеет низкую прочность на излом.

Сталь 95Х18 можно закаливать до прочности режущей кромки 58 HRC. Первая заточка производится на заводе, после чего, нож легко правится и точится в домашних условиях без специальных приспособлений. Пищевые кислоты и высокие температуры в бытовых печах не могут вызвать коррозию нержавеющей стали.

Клинки из стали 95Х18 используются в рыбацких, туристических, поварских, разделочных, филейных, сувенирных, подарочных ножах. Охотники с лицензиями на крупного зверя – лось, кабан, ее используют редко. Агрессивный рез здесь невозможен в принципе. Профессионалы считают, что нержавейка «гладит», а не режет. Заточки не хватит на разделку взрослого лося. Клинок придется точить в процессе в полевых условиях, что некомфортно, например, зимой.

N690

Очередная сталь от производителя Bohler (Австрия, Германия), полностью нержавеющая, ни при каких условиях. Твердость N690 зависит от цикла термической обработки:

• при закалке в масле после нагрева при +1030°С с последующим двухразовым отпуском в течении часа при +190°С твердость равна HRC 59 единиц;
• при увеличении температуры закаливания до +1080°С с точно такими же режимами отпуска твердость понимается до HRC 61 единицы.

В сравнении с Х12МФ эта сталь немного быстрее притупляется, зато быстрее и проще точится, не требует ухода. В нержавейке мартенситного класса высокое содержание углерода для обеспечения агрессивных режущих свойств – твердости, долгого удержания заточки, остроты. Для того, чтобы она не ржавела, в сталь введены легирующие элементы. Они же обеспечивают упругость, пластичность, вязкость.

К110

Если предыдущий сплав позиционируется ножевыми мастерскими «для рубилова», то Bohler K110 предназначен исключительно для реза, рассечения, строгания и прокалывания. Ударных нагрузок, выламывания, вращения, напряжения на излом материал не переносит, абсолютно. При одинаковой средней закупочной цене с N690 сталь К110 обходится гораздо дешевле в обработке.

Соответственно, ножи получаются дешевыми, клинки условно не ржавеют при высоком содержании хрома. Применяются во всех областях жизнедеятельности и экстремального хобби, если не подвергать их вышеуказанным категориям нагрузок. В полевых условиях режущую кромку клинка, затупившегося при разделке оленя, можно поправить о подвернувшийся камень, ствол ружья, металлическую фляжку.

Дамаск

Следующий по твердости ножевой материал – это дамасская сталь с показателем HRC 61 единица. В своей категории это единственный материал, в котором характеристики задаются не химическим, а механическим методом. Грубо говоря, в сталях и сплавах железо, углерод и легирующие присадки вступают в химическую реакцию в момент плавки, и при последующей термической обработке. То есть, на молекулярном уровне.

В Дамаске полосы или проволока из низкоуглеродистых и высокоуглеродистых сталей и/или никеля (мозаичный Дамаск) привариваются друг к другу, перекручиваются или перегибаются многократно при высокой температуре. При этом расплавления металлов не происходит, но они спаиваются между собой до состояния однородной структуры.

Таким образом, Дамаск можно рассматривать, как микс из кусочков твердой высокоуглеродистой стали в пластичной среде низкоуглеродистой стали. Углеродка затачивается, обладает агрессивным резом, долго не тупится. Ударные нагрузки при рубке и изгибающие усилия, прикладываемые к клинку, компенсируются за счет пластичности низкоуглеродистой стали вокруг зерен высокоуглеродистой стали.

Недостатками Дамаска являются низкая коррозионная стойкость и необходимость ухода за клинком, соответственно. Пакеты Дамаска свариваются и куются вручную, что увеличивает себестоимость производства каждого изделия. Кроме того, в узорчатую сталь могут добавляться дорогостоящие металлы или большое количество разнообразных сталей с не одинаковыми свойствами.

Поэтому Дамаск бывает дешевым и дорогим. Из некоторых его видов изготавливают исключительно «полочные» ножи, которые по своему прямому назначению никогда не используются. Ими пополняют коллекции, дарят ножи или покупают их в качестве сувениров, украшают копиями клинкового оружия интерьеры. Тем не менее, все они сохраняют агрессивный рез и долгое удержание остроты режущей кромкой.

Х12МФ

Самый популярный на ножевом рынке России конструкционный материал для клинка – это, несомненно, сталь Х12МФ. В средней ценовой категории у нее идеально сбалансированное соотношение качества и себестоимости производства. Показатель твердости HRC 62 единицы здесь сочетается с высоким содержанием легирующих элементов. Однако сталь условно нержавеющая, для нее используется стандартный алгоритм эксплуатации:

• можно резать и рубить любые продукты;
• после использования клинок необходимо ополоснуть;
• после каждого употребления нож вытирается насухо;
• перед длительным хранением сталь смазывается маслом, любым, имеющимся в доме.

Условно нержавеющая сталь Х12МФ идеально подходит охотникам (агрессивный рез по шкуре и мясу) и туристам (строгание, рубка, резание, прокалывание, рассечение материалов). Для рыбаков и поваров это не самый лучший вариант из-за повышенного содержания влаги, пищевых кислот, высокотемпературных сред.

Bohler K340

Выпускается сталь К-340 австрийско-датским концерном Bohler, в среде специалистов называется литым дамаском. Клинком можно отрубить рог коровы, вскрыть консервную банку, на канатном тесте К 340 показывает высокие результаты. Твердость сопоставима с предыдущим вариантом Х12МФ – 62 единицы по Роквеллу. Однако углерода здесь меньше, а твердость обеспечивается легирующими элементами.

Соответственно, коррозионная стойкость К340 выше, клинок не раскалывается при случайном падении на камень, железо. Стандартом для этой марки стали считается отделка StoneWash – травление до серого матового цвета в кислоте, затем обработка струей эмульсии с абразивом (пескоструй или дробеструй).

Материал в принципе не прихотливый, надежный на рыбалке, в походе, на охоте и кухне. При минимальном обслуживании нож прослужит очень долго.

ХВ5

И у производителей, и у потребителей, сталь ХВ5 чаще называется «алмазкой» из-за твердости HRC 65 единиц. Для бытовых нужд и экстремальных увлечений этого достаточно с запасом. Это именно тот случай, когда пользователь жертвует комфортом ради голой функциональности.

Алмазка не затупится при разделке двух тушек лося, режет зло, агрессивно, но ухаживать за ножом придется более тщательно. Ибо металл ржавеет в воде, агрессивных средах, при шинковке овощей, потрошении рыбы и, даже от человеческого пота. Если подержать в руках коллекционный нож с клинком из ХВ5, и убрать его в футляр, не протерев лезвие, на нем возникнут темные пятна, свести которые намного сложнее, чем выполнить профилактику до этого.

Особенно хрупкой режущая кромка становится на морозе, ронять ее зимой на камни не рекомендуется. Кости алмазкой ХВ5 не рубят, консервные банки не вскрывают. Зато таким ножом можно показывать фокусы с состриганием волос на руке, перерезании бумаги и платков, опускающихся на кромку под своим весом.

М390 и Elmax

Одинаковыми свойствами обладают порошковые стали Elmax и М390 международного австро-шведского предприятия Bohler Uddeholm. Сталь Элмакс с твердостью HRC 64 единицы не ржавеет в высокотемпературных и агрессивных средах. Прочность в сочетании с высокой вязкостью, то есть свойства Дамаска обеспечивают злой рез, долгое удержание заточки, сопротивление ударным, изгибающим, крутящим и выламывающим нагрузкам.

Сплав М390 – это улучшенная версия Элмакса с 1,9% углерода вместо 1,7%, содержанием хрома 20% вместо 18%. Не специалист разницы между родоначальницей порошковых сталей Элмакс и модифицированной версией М390 не заметит, что на мясе, что на овощах.

Стоят такие клинки дорого, зато не нуждаются в уходе, долго держат заточку, правятся при надлежащем хранении раз в месяц. Хороши эти стали на кухне, в походе, на рыбалке, охоте, грибном сборе, заготовке веников, то есть, «на все случаи жизни».

Булат

При производстве Булата расходуется большое количество энергоносителя, ручного труда, материальных ценностей. Например, для выплавки 2 – 3 ножевых полос расходуется один тигель средних размеров, уничтожаемый после выплавки из-за потери рабочих свойств.

Сталь высокоуглеродистая, легированная, но антикоррозионными свойствами, к сожалению, не обладающая. Поэтому уход необходим, твердость и пластичность высокие. Булатная сталь востребована всеми категориями пользователей.

Р18

Отечественная быстрорежущая сталь Р-18 создавалась для изготовления токарного, сверлильного, фрезеровочного инструмента. То есть, после заточки кромки она спокойно режет менее прочные стали, и любые другие конструкционные материалы. Поэтому априори с бытовыми задачами – разделка кабана, добор медведя на охоте, филирование рыбы на реке, заточка колышков для палатки в походе, рубка веток для костра на даче, нарезка колбасы на пикнике, мяса и овощей на кухне, она справляется на 100%.

Твердость металла составляет 65 единиц по шкале Роквелла. Поэтому сленговое узкоспециальное название Р18 «алмазная» сталь действительности е соответствует. В шкале Роквелла этому минералу присвоено значение 100 единиц. Просто, на момент ее возникновения сталь считалась самой прочной из существующих литых модификаций.

Следует понимать, что характеристики клинка зависят от марки стали только на 50%. Остальное решает геометрия лезвия – угол заточки, тип спусков (Сканди, прямой клин, Конвекс), наличие подводов, форма режущей кромки (гладкая, зубья, серрейтор, волна).

Поэтому некоторыми ножами из алмазки Р18 реально можно вскрывать консервные банки, и царапать, резать стекло, HRC 61 единица, что на 3 единицы ниже, чем у рассматриваемого материала, показывать на рыбалке, охоте, в походе у костра прочие фокусы.

Пользуются ножами из быстрореза Р18 преимущественно профессионалы и обеспеченные любители экстремальных видов хобби. Любители и пользователи бюджетных категорий чаще куют клинки из разверток, метчиков и сверел, плашек и зенкеров, прочих инструментов, изготовленных из алмазки Р-18.

Ламинат

В отличие от строительного отделочного материала с аналогичным названием ножевая сталь этого типа пользуется уверенным спросом в профессиональной среде. Ламинированная сталь это третья разновидность Дамаска и Булата для решения все той же задачи – совместить в одном материале или, в крайнем случае изделии свойства высочайшей твердости, вязкости, прочности и пластичности.

Способ решения проблемы здесь другой, не менее оригинальный. Сердечник изготавливается из полосы высокоуглеродистой стали с максимальным содержанием углерода, например, У-12. По бокам сердечник обкладывается двумя слоями Булата, Дамаска, нержавейки, коррозионностойкой или любой другой стали со специальными свойствами.

При заточке боковые слои стачиваются в ноль, а сердечник заостряется абразивным инструментом. Ржавчина может возникнуть только на режущей кромке, обух, голомень, пята и спуски защищены от коррозии за счет применения сплавов с соответствующими свойствами.

Обкладки твердостью HRC 35 единиц не позволяют сломаться сердечнику HRC 62 – 6 единиц при крутящих, выламывающих нагрузках. Могут обладать высокими декоративными качествами, например, рисунком Дамаска «Мозаика», «Паутинка», «Гроза», «Ромб», «Руны».

Клинок подходит для обороны, кухни, добора зверя, разделки рыбы, разбивки туристического лагеря, коллекции, декорирования интерьера, например, в каминном зале или охотничьем домике.

PGK

Сталь марки PGK является удачной разработкой немецкого семейного заводика Lohmann. Она успешно конкурирует с более дорогими и именитыми сплавами CPM 3V и CTS-PD1 институтов США. При тестировании – 10 ударов по берцовой кости КРС, сухому бамбуку и лосиному рогу – режущая кромка 40° остается целой, и не меняет геометрию.

При уменьшении угла заточки до 15° с каждой стороны кромка начинает крошиться и выгибаться, как у косы при пробивке ее наклепом. Таким образом, при злом агрессивном резе по мясу, шкурам животных немецкая сталь PGK обладает высокой вязкостью, пластичностью, упругостью.

Соответственно, условно нержавеющая сталь PGK подходит для всех типов ножей – тризм, рыбалка, грибной сбор, охота, заготовка трав и веников, резка продуктов, заточка кольев, но, при правильном выборе геометрии клинка.

S390

Сталь S 390 представляет собой российский порошковый быстрорез с улучшенными характеристиками. Инструментальная сталь практически не имеет дефектов и изъянов, обладает однородной структурой. После термообработки твердость режущей кромки составляет HRC 69 единиц. В каталогах большинства ножевых мастерских это самый твердый конструкционный материал.

Максимум, что может случиться с этой условно нержавеющей сталью – возникновение темных пятен, портящих дизайн клинка. Поэтому минимальный уход за дорогими ножами из S390 все же необходим. При правильном угле заточки режущей кромки можно показывать фокусы на остроту клинка – шелковые платки и птичьи перья она будет резать на лету.

При наличии обуха клинком можно царапать стекла и разрезать бутылки, выполнять фокусы на прочность и твердость ножа. Цена таких клинков самая высокая в своей категории. Нож из S390 стоит, как шашка из Дамаска втрое большего размера.

Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88

Примечания: 1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий соответственно 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*.

2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице.

3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 сталями, поставляемыми по другим государственным общесоюзным стандартам и техническим условиям, не предусмотрена.

Влияние сплава

Следующий аспект, влияющий на то, как будут применяться трубы стальные бесшовные – марка стали. Возможные разновидности сплавов указаны в вышеупомянутых государственных стандартах. В частности для выпуска горячекатаного проката используются стали:

• углеродистая обычного качества,
• качественная конструкционная,
• легированная конструкционная,
• повышенной прочности.

Для выпуска холоднодеформированных изделий первая разновидность из списка не используется, но применяется дополнительный вид – рессорно-пружинная углеродистая и легированная.

Что касается конкретных марок, то для горячекатаного проката по стандарту используются стали: ст2сп, ст4сп, ст5сп, ст6сп, 10, 20, 35, 45, 10Г2, 20Х, 40Х, 30ХГСА, 15ХМ, 30ХМА, 12ХН2, 09Г2С и другие.

Наиболее востребованной на рынке может считаться труба сталь бесшовная, произведенная из сплавов ст10-45 и 09Г2С.

Холоднодеформированный трубопрокат по ГОСТ выпускается из меньшего количества марок ввиду того, что далеко не все из них дают возможность эффективной деформации без повышения температуры. К их числу относятся: ст10-45, 09Г2С, 10Г2, 15Х, 20Х, 40Х, 30ХГСА, 15ХМ.

Высоким спросом пользуются изделия из марок 10, 20 и 09Г2С.

Механические свойства, ударная вязкость, условия испытаний на изгиб

* Для листового проката и полосы толщиной 5 мм норма ударной вязкости 39 Дж/см2 (4,0 кгс•м/см2)

** Для листового проката и полосы толщиной 5 мм норма ударной вязкости 34 Дж/см2 (3,5 кгс•м/см2)

Сортамент изделий, выполненных из ст 45, ГОСТы

Согласно действующим стандартам, из стали марки 45 изготавливают достаточное количество известнейших изделий металлопроката – круг г/к ст. 45, лист, квадрат ст45, трубы.

Сортовой прокат, включая фасонный, изготавливают по строгим требованиям ГОСТов: 1050-88, 10702-78, 2590-2006 и 2591-2006, 2879-2006, 8509-93 и 8510-86, а также 8239-89, 8240-97.

• Для изготовления калиброванного прутка необходимо соблюдать требования стандартов 1050-88, 8559-75 и 8560-78, 7417-75,
• листового проката: толстого (ГОСТы 1577-93, 19903-74), тонкого – ГОСТ 16523-97,
• полосы (ГОСТы 103-2006, 1577-93, 82-70),
• шлифованного прутка – ГОСТ 14955-77,
• ленты из стали 45 – ГОСТ 2284-79,
• кованых заготовок – ГОСТы 8479-70, 1133-71,
• труб – стандарты 8732-78, 8731-74, 8733-74, 8734-75, а также 21729-76,
• проволоки – ГОСТы 17305-91, 5663-79.

Классификация материалов для электродов

Выполнение ручной сварки осуществляется плавящимися электродами, подразделяемыми согласно ГОСТ 9467-75 на типы и марки.

Для производства электродов применяют низкоуглеродисую проволоку марки Св-08, а для сварки конструкций, эксплуатируемых в тяжелых условиях, проволоку марки Св-08А.

Буквы в маркировании электродов обозначают сварочную проволоку, цифры — среднее содержание углерода, приведенное в долях процента. Указанная в конце буква А подтверждает повышенную чистоту металла. В металле ограничено содержание серы и фосфора, поэтому он обладает повышенной пластичностью, которая характеризуется относительным удлинением и ударной вязкостью. Для сварки низколегированных сталей используется проволока, химсостав которой содержит легирующие элементы. Они обозначаются в марке буквами, общепризнанными при маркировании низколегированных сталей.

Электроды разделяют на типы в соответствии со значением временного сопротивления металла шва. Например:

• применение электрода Э42 дает возможность получить шов с таким значением σu ≥ 42 кН/см2. Он используется для сварки сталей c σu ≤ 42 кН/см2;
• применение электрода Э50 позволяет получить шов со значением σu ≥ 50 кН/см2 и используется для сварки сталей, имеющих σu ≤ 50 кН/см2.

Помимо этого основного классифицирования, выполняется подразделение электродов по ряду других признаков:

• по технологическим качествам сварки, определяющим расположение сварки в пространстве и глубину проплавления;
• по толщине наносимого покрытия, которое может быть тонким или толстым;
• по способу получения покрытия, выполняемого методом окунания или опрессовки;
• по характеру шлаков при расплавлении металла, которые могут быть кислыми или основными;
• по характеру тока и способу полярности, который может быть переменным или постоянным, прямой или обратной полярности и др.

Для определения марки электрода необходимо знать состав покрытия и выбирать, исходя из вида сварочного тока и расположения шва в пространстве.

При автоматической сварке с использованием флюса возможно получить сварной шов наилучшего качества. Для сварки используют стальную сварочную проволоку со сплошным сечением и различные флюсы, а также порошковую проволоку.

Для выполнения механизированной сварки требуется электродная проволока, имеющая газовую защиту, то есть сварка проводится в среде углекислого газа, сварочная ванна или порошковая проволока.

Проведение сварки для конструкций 2, 3 и 4 групп, расположенных в климатических районах 1, 2, 2, 3, и для конструкций группы 1 во всех климатических районах, требует применения электродов с индексом А (Э42А, Э46А, Э50А).

При проектировании тавровых и угловых сварных соединений элементов стальных конструкций с растягивающим напряжением, для предотвращения слоистого разрушения металла под сварным швом, применяют:

1. стали для конструкций группы 1 с пределом текучести до 375 МПа, а также стали с гарантированными механическими свойствами в направлении толщины проката:
   Для швов, получаемых ручной сваркой, Rwun должны быть равны сопротивлению разрыва металла шва, согласно ГОСТ 9467-75*.

   Для швов, получаемых при автоматической или механизированной сварке, Rwun необходимо принимать, руководствуясь таблицами СНиП.

   Показатель коэффициента надежности, относящийся к материалу шва, gwm необходимо принимать в таких пределах: 1,25 – при значениях Rwun не более 490 МПа; 1,35 – при значениях Rwun = 590 МПа и более.

2. сварочные материалы, имеющие показатели пониженной прочности и повышенной пластичности. Требуется использование методов сварки, позволяющих снизить сварочные напряжения, без использования порошковой проволоки.

Виды сталей и особенности их маркировки

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, при этом содержание последнего в ней составляет не более 2,14%. Углерод придает сплаву твердость, но при его избытке металл становится слишком хрупким.

Одним из важнейших параметров, по которому стали делят на различные классы, является химический состав. Среди сталей по данному критерию выделяют легированные и углеродистые, последние подразделяются на мало- (углерода до 0,25%), средне- (0,25–0,6%) и высокоуглеродистые (в них содержится больше 0,6% углерода).

Разновидности сталей

Включая в состав стали легирующие элементы, ей можно придать требуемые характеристики. Именно таким образом, комбинируя вид и количественное содержание добавок, получают марки, обладающие улучшенными механическими свойствами, коррозионной устойчивостью, магнитными и электрическими характеристиками. Конечно, улучшать характеристики сталей можно и при помощи термообработки, но легирующие добавки позволяют делать это более эффективно.

По количественному составу легирующих элементов различают низко-, средне- и высоколегированные сплавы. В первых легирующих элементов не более 2,5%, в среднелегированных – 2,5–10%, в высоколегированных – более 10%.

Классификация сталей осуществляется и по их назначению. Так, выделяют инструментальные и конструкционные виды, марки, отличающиеся особыми физическими свойствами. Инструментальные виды используются для производства штамповых, мерительных, а также режущих инструментов, конструкционные – для выпуска продукции, применяемой в строительстве и сфере машиностроения. Из сплавов, отличающихся особыми физическими свойствами (также называемых прецизионными), изготавливают изделия, которые должны обладать особыми характеристиками (магнитными, прочностными и др.).

Классификация сталей по назначению

Стали противопоставляются друг другу и по особым химическим свойствам. К сплавам данной группы относятся нержавеющие, окалиностойкие, жаропрочные и др. Что характерно, нержавеющие стали могут быть коррозионностойкими и нержавеющими пищевыми – это разные категории.

Кроме полезных элементов, сталь включает и вредные примеси, к основным из которых относятся сера и фосфор. В ней также находятся газы в несвязанном состоянии (кислород и азот), что негативно отражается на ее характеристиках.

Если рассматривать основные вредные примеси, то фосфор увеличивает хрупкость сплава, особенно сильно проявляющуюся при низких температурах (так называемая хладноломкость), а сера вызывает появление трещин в металле, нагретом до высокой температуры (красноломкость). Фосфор, ко всему прочему, значительно уменьшает пластичность нагретого металла. По количественному содержанию этих двух элементов выделяют стали обыкновенного качества (не более 0,06–0,07% серы и фосфора), качественные (до 0,035%), высококачественные (до 0,025%) и особовысококачественные (сера – до 0,015%, фосфор – до 0,02%).

Маркировка сталей также указывает на то, в какой степени из их состава удален кислород. По уровню раскисления выделяют стали:

• спокойного типа, обозначаемые буквосочетанием «СП»;
• полуспокойные – «ПС»;
• кипящие – «КП».

Расчетное сопротивление швов стали сварных соединений с угловыми швами

Черный металлопрокатНержавеющий металлопрокатЭлементы трубопроводаТрубная арматураЦветной металлопрокатКрепеж и метизы МеталлоконструкцииПрофнастилКровельные материалыСварочные материалы