Сталь ст3пс – преимущества, сфера применения, химический состав, производство

Расшифровка

Расшифровка стали ст3пс приводится в ГОСТ 380-2005. Согласно документу:

• ст указывает на принадлежность стали к сплавам обыкновенного качества. В зависимости от содержания серы и фосфора, стали бывают обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Для стали ст3пс и других сталей этого класса содержание серы не может превышать 0.06%, фосфора 0.07%.
• 3 порядковый номер марки согласно ГОСТ 380-2005, означает, что сталь соответствует химическому составу, указанному в документе для марки 3.
• пс — означает, что по степени раскисления сталь является полуспокойной. Раскисление это процесс удаления газов кислорода и азота. Различают три категории сталей по степени раскисления спокойная (сп), полуспокойная (пс), кипящая (кп). Чем меньше газов выделяется в процессе затвердевания сплава, тем меньше в структуре металла пор и пузырьков, тем выше прочность.

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:

• A57036;

В Великобритании:

• 40B;
• 722M24;

В Германии:

• 0038;

Во Франции:

• E24-2;
• E24-4.

В Японии:

• SS330;
• В Италии:
• Fe360B;

В Китае:

В Австрии:

В Венгрии

Химический состав

Сталь ст2пс на 98% состоит из железа. На оставшиеся 2% приходятся углерод, марганец, никель, хром, кремний, медь, сера, фосфор, мышьяк, скандий, азот, алюминий. В таблице ниже приведены точные показатели содержания самых значимых элементов. Примеси незначительного содержания не оказывают серьезного влияния на характеристики металла, поэтому не учитываются.

Наиболее важными элементами сплава, помимо железа, являются:

• углерод высокое содержание углерода обеспечивает стали твердость, прочность и упругость;
• марганец в составе отвечает за раскисление и вывод серы, также делает сталь прочнее;
• кремний раскислитель, формирующий мелкозернистую структуру стали, улучшает технологические свойства, прочность, не снижает пластичность.

Вредными примесями являются сера и фосфор, чем меньше их концентрация в сплаве, тем более качественной считается сталь.

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

Обработка и использование стали 3пс

Сталь 3пс может свариваться несколькими методами, не теряя при этом своих физических свойств: под флюсом, КТС, газовой защитой, АДС, ЭШС и ДС. В том случае, если толщина стали более тридцати шести миллиметров, настоятельно рекомендуется перед свариванием подвергнуть материал термической обработке: закалке, отжигу или отпуску.

Закалка дает возможность кардинально изменить основные характеристики сплава без введения в его состав посторонних химических элементов. Это позволяет серьезно экономить временной ресурс и денежные средства. С помощью отжига металлу придается равномерная структура, и одновременно с этим уменьшается пластичность. Отпуск применяется для снижения внутреннего напряжения, образовавшегося в металле, за счет чего металл приобретает удивительно высокие показатели прочности и твердости.

За счет термического воздействия свойства сплава улучшаются, не создавая при этом необходимости внесения изменений в его химический состав. Таким образом, к примеру, можно продлевать срок эксплуатации изделий, изготовленных из стали 3сп. Проведенные лабораторные испытания подтвердили тот факт, что данная разновидность стали после термической обработки идеально подходит в качестве основного материала на производстве несущих конструкций для зданий.

Применение

Сталь ст3пс является углеродистой конструкционной сталью обыкновенного качества, это сталь общего назначения. Она применяется при нормальных температурах, из нее изготавливают сварные и несварные конструкции в строительстве и машиностроении. Свойства стали позволяют применять ее в несущих конструкциях и нагруженных элементах, таких как несущие фермы, балки, швеллеры, рельсы и т.д. Сталь не является легированной и не защищена от коррозии при непосредственном контакте с водой, а также уязвима в щелочных и кислотных средах. Для защиты требуется толстый слой гальванического покрытия или краски.

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

ПРИМЕЧАНИЕ

• 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.

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

• ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

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

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

Аналоги марки

Согласно системе производства, марка стали Ст3пс имеет родственные связи с другими подобными сплавами, как отечественного, так и зарубежного производства. Среди них можно отметить С245 изготовленный по ГОСТу 27772, ВСт3пс6 — ГОСТом для которого является 23570-79 и иностранный E-235-B (более известный как Fe 360-B). Все они объединены характеристикой универсального проката сталей предназначенных для возведения строительных сооружений со сварным и не сварным типом соединения.

Сталь 245

Конечно, полными аналогами друг друга сплавы разных маркировок назвать нельзя. К примеру, та же отечественная С245 хоть и имеет схожие со сталью 3пс характеристики по прочности, выдерживаемой температуре и давлению, условиям сварки и возведения конструкций — наделена отличиями в составе. А именно – количество железа и марганца совпадают, но иные компоненты, такие как кремень или углерод, имеют меньший или больший процент содержания от общей массы. С другими аналогами ситуация примерно такая же.

Сортамент

• Швеллеры параллельные (П), с уклоном полок (У), равнополочные гнутые;
• круглые сечения круг и арматура;
• трубы ВГП, электросварные (ЭС), бесшовные (БГД), условный проход 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 90, 100 мм;
• двутавры балочные, широкополочные, колонные, специальные, с уклоном полок;
• квадрат стальной;
• катанка стальная;
• уголки равнополочные и неравнополочные;
• профиль квадратный и прямоугольный;
• листовая сталь горячекатаная, рифленая, просечно-вытяжная, полосовая.

Описание

Сталь Ст3пс применяется: для изготовления фасонного и листового проката (5-й категории) толщиной до 10 мм., применяемого для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале температур от -40 °С до +425 °С; прокат от 10 до 25 мм. — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от — 40 °C до +425°С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью; для изготовления заготовок деталей трубопроводной арматуры; поковок сением до 300 мм. классов прочности КП 175, КП 195; просечно-вытяжных листов; горячекатаного корытного и одножелобчатого профилей для сельскохозяйственных машин; профиля для корпуса конечной передачи трактора; горячекатаного профиля для изготовления ободьев колес сельскохозяйственных машин; электросварных труб для изготовления деталей и конструкций в мотовелостроении; рельсов двухголовых, тавровых и типа Р5, предназначенных для наземных и подвесных путей; стальных гнутых замкнутых сварных квадратных и прямоугольных профилей, предназначенных для применения в сельскохозяйственном машиностроении, тракторостроении и других отраслях народного хозяйства; горячекатаных стальных профилей для шпунтовых свай, предназначенных для ячеистых конструкций и противофильтрационных завес; костылей класса точности С, предназначенных для крепления железнодорожных рельсов к деревянным шпалам и брусьям.

Примечание

Степень раскисления — пс.

Вид поставки

Отличия между ст3пс и ст3сп

Сплавы ст3сп и ст3пс, являясь разновидностями одной и той же стали, отличаются друг от друга по степени раскисления.

• Сталь ст3сп относится к спокойным, степень раскисления максимальная.
• Сталь ст3пс полуспокойная, средней степени раскисления.

В результате раскисления снижается интенсивность газообразования при затвердевании стали. Образующиеся пузырьки газа делают сталь пористой и, как следствие, менее прочной, влияют на технологические свойства, такие как свариваемость. Спокойная сталь (сп) является по степени раскисления самой качественной, кипящая (кп) наименее качественной, а полуспокойная (пс) — занимает промежуточное положение между ними.

Отличия между спокойной и полуспокойной сталью для металла широкого применения незначительны, обе разновидности достаточно хорошо справляются со средними нагрузками. При этом, спокойная сталь более дорогая, процесс ее производства сложнее, ее использование целесообразно там, где требования к качеству металла повышены.

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.

Производство

Сталь ст3пс производится двумя способами конвертерным и мартеновским. Конвертерная печь, это грушевидный сосуд, выложенный кирпичной кладкой внутри и покрытый листовой сталью снаружи. В конвертер помещается металлолом (скрап), затем заливается жидкий чугун, нагретый до 1400С. На этапе кислородной продувки в конвертер под высоким давлением подается кислород, вызывающий окисление примесей чугуна, в результате которого образуется сталь. В мартеновских печах сталь производится тем же методом окисления, но по другому принципу через шлак. Раскисление и легирование (если оно необходимо) проводится на завершающих этапах производства.

Сталь ст3пс не меняет своих характеристик в зависимости от способа производства, но конвертерный способ дешевле, поэтому считается более предпочтительным.

Для чего раскисляется сталь

Раскисление часть процесса рафинирования металла. Если не раскислять сталь до ее затвердевания, структура стали будет неоднородной, пористой, с газовыми раковинами. Такая сталь хуже сваривается, быстрее изнашивается и ломается. Раскисленная сталь отличается однородной и цельной структурой. Нераскисленная сталь тоже используется в различных производствах, но не подходит для изготовления нагруженных деталей, работающих под давлением. Производство такой стали имеет свои плюсы, оно безотходное, дешевое и простое.

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.

Технологические свойства

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.

Как сваривается

Сталь ст3пс неприхотлива в обработке, ее можно варить без ограничений любым существующим способом. Предварительная и последующая температурная обработка не требуется. Швы получаются крепкие, не склонные к растрескиванию. Широко применяются следующие виды сварки:

1. контактная с использованием тока высокого напряжения;
2. автоматическая под флюсом с помощью сварочного автомата с проволочным электродом;
3. электрошлаковая с помощью расплавленного флюса (шлака);
4. ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
5. ручная аргонодуговая ручная сварка в газовой среде аргона;
6. механизированная в среде углекислого газа сварка плавящимся электродом в газовой среде.

Сварочные материалы для электродуговой сварки

Сварочные материалы для сварки в защитных газах

Сварочные материалы для сварки под флюсом

Сварочные материалы для сварки стали Ст3пс с другими сталями

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

Рекомендуемые режимы сварки при исправлении дефектов сварных швов

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

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

Режимы аргонодуговой сварки образцов для входного контроля сварочных материалов

Плотность ρпкг/см3

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Технические характеристики

К характеристикам стали СТ3ПС относятся: пригодность к сварке, твердость HB (HB 10-1),диапазон плавки, плотность, увеличение длины при растяжении.

Температура критических точек, °С

Механические свойства

Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

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

ПРИМЕЧАНИЕ

1. По согласованию изготовителя с потребителем допускается:
   снижение предела текучести на 10 Н/мм2(1 кгс/мм2) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм;
2. снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
3. Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм2(5 кгс/мм2), 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.

Условные обозначения

Механические свойства

Физические свойства

Физические свойства материала Ст3пс