Konstrukcje Metalowe Laboratorium 1. GATUNKI I ODMIANY PLASTYCZNOŚCI STALI STOSOWANYCH W BUDOWNICTWIE

Transkrypt

1 1. GATUNKI I ODMIANY PLASTYCZNOŚCI STALI STOSOWANYCH W BUDOWNICTWIE 1.1 STALE WĘGLOWE (niskowęglowe C < 0.25 %) A) Stale niskowęglowe konstrukcyjne ogólnego przeznaczenie (niestopowe) PN-88/H St3SX - Znak gatunku, - liczba porządkowa: 0, 3, 4, 5, 6 lub 7. Określa minimalną granicę plastyczności f y : St0 195 MPa, St3 235 MPa, St4 255 MPa itp. - stale grupy 0, 3 i 4 przeznaczone na konstrukcje spawane oznacza się literą S, stale grupy 3 i 4 o podwyższonych wymaganiach jakościowych oznacza się literą V (o obniżonej zawartości węgla) lub W (o obniżonej zawartości węgla oraz fosforu i siarki) (np. St3V, St4W) - gatunki stali o liczbie porządkowej 3 i 4 z literą S lub V oznacza się dodatkową literą: X stale nieuspokojone Y stale półuspokojone - stale uspokojone (brak dodatkowego oznaczenia). Znaki gatunków stali, w przypadku wymaganej udarności uzupełnia się na końcu, znakiem odmiany plastyczności B, C, D, lub U, M, J, patrz punkt 1.3 (np. St4WD). Stal niskowęglowa zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia jest najczęściej ze wszystkich stali stosowana w stalowych konstrukcjach budowlanych. Stal cechuje się strukturą ferrytycznoperlityczną. Stal ta nie jest przeznaczona do obróbki cieplnej i stosuje się ją w stanie surowym, tzn. nie obrobionym cieplnie po walcowaniu na gorąco. B) Stal węglowa o szczególnym przeznaczeniu PN-89/H-84023/07 Stal używana do wykonywania rur, charakteryzuje się zmniejszoną zawartością węgla i manganu, co podwyższa właściwości plastyczne. Ze stali tej wykonuje się rury ogólnego przeznaczenia, najczęściej rury bez szwu. R, R35, R45 i 12X Stal o znaku R ma własności zbliżone do stali St0S (właściwości mechaniczne nie są sprawdzone przez producenta i nie można jej stosować na elementy konstrukcyjne). Stal R35 ma cechy Rys.1 zbliżone do stali St3S, stal R45 do stali St4V. Stal 12X jest stalą nieuspokojoną o właściwościach zbliżonych do stali St3SX. -1-

2 1.2 STALE STOPOWE W budownictwie stosuje się niskostopowe stale konstrukcyjne, dla których suma składników stopowych jest niższa od 1.5%. Stale takie zawsze są stalami uspokojonymi i w stanie dostawy wykazują strukturę ferrytyczno-perlityczną. Stale takie podzielone są na 7 kategorii wytrzymałości: E305, E325, E355, E390, E420, E440 i E460. Oznaczenie cyfrowe kategorii wytrzymałości odpowiada wymaganej minimalnej granicy plastyczności stali w MPa, dla grubości wyrobu do 16 mm. A) Stale niskostopowe o podwyższonej wytrzymałości PN-86/H84018 Stale te noszą nazwę stali o podwyższonej wytrzymałości, gdyż dodatek składników stopowych powoduje zwiększenie granicy plastyczności, której wartość waha się w granicach f y MPa ( dla stali niskowęglowych f y MPa ). 18G2AV - Pierwsze dwie cyfry oznaczają w przybliżeniu średnią zawartość węgla wyrażoną w setnych procenta, - litery oznaczają pierwiastki stopowe: G mangan N nikiel Cu miedź V wanad Nb niob. W przypadku gdy średnia zawartość manganu przekracza 1% lecz wynosi mniej niż 2%, po symbolu dodaje się cyfrę 2. Litera A określa podwyższoną jakość metalurgiczną stali. Przykładowe gatunki stali niskostopowych: 18G2A - stosowana na konstrukcje spawane, ogólne zastosowanie 15G2ANNb - stosowana na zbiorniki ciśnieniowe i inne konstrukcje spawane użytkowane w niskiej temperaturze B) Stale niskostopowe konstrukcyjne trudnordzewiejące PN-83/H Proces rdzewienia tej stali przebiega wolniej niż stali niskowęglowej a w środowisku nie agresywnym po kilku latach ulega zahamowaniu. Dzięki ich składowi chemicznemu w procesie korozji tworzą się związki o zwartej budowie, silnie przylegającej do podłoża. Powstała warstwa szczelnie chroni podłoże od dalszego wpływu czynników atmosferycznych, hamując w ten sposób proces korozji. Gatunki: 10H, 10HA, 10HAV, 10HNAP i 12H1JA -2-

3 -3-

4 -4-

5 -5-

6 -6-

7 -7-

8 -8-

9 1.3 ODMIANY PLASTYCZNOŚCI STALI W celu zapewnienia bezpieczeństwa stal w okresie użytkowania konstrukcji powinna zachowywać nie tylko odpowiednią wytrzymałość (związaną z gatunkiem stali) ale i również zdolność do odkształceń przy określonej temperaturze i wielkości wad, czyli tzw. właściwości plastyczne. Właściwości takie maleją wraz z obniżaniem się temperatury eksploatacji konstrukcji. Właściwości plastyczne stali sprawdza się na podstawie wyników badania udarności w temperaturze odpowiadającej najniższej temperaturze eksploatacji konstrukcji i określa się mianem odmian plastyczności. Rys. 2 Badanie udarności Rys. 3 Zmiana cech plastycznych stali w zależności od temperatury -9-

10 Tablica 1: Odmiany plastyczności stali niestopowych i stali niskostopowych Znak odmiany plastyczności B C D E U M R S Temperatura badania udarności lub pracy łamania stali C Typ próbek stosowanych do badania KCV KCU2 Stan materiału podczas pobierania próbek w stanie dostawy hutniczej w stanie dostawy hutniczej J +20 KCU2A po sztucznym starzeniu* Wartości wymaganej minimalnej udarności lub pracy łamania poszczególnych odmian plastyczności są podane w normach określających gatunki stali. Przykładowe oznaczenia odmian plastyczności: St3SM, St4VB, St4WD 15G2ANb/E355C, 18G2A/E355D - stale niestopowe - stale niskostopowe Gatunek stali i jej odmianę plastyczności określa projektant konstrukcji na podstawie analizy warunków pracy obiektu lub jego elementów. Projektant może nie określać odmiany plastyczności stali, gdy konstrukcja będzie eksploatowana pod obciążeniem statycznym i w temperaturach dodatnich. Jeżeli w projekcie jest określona odmiana plastyczności, to wytwórnia powinna wymagać od dostawcy stali dostarczenia atestu hutniczego, tj. potwierdzenia przez hutę własności mechanicznych i plastycznych danej partii wyrobu. * starzenie proces polegający na wydzielaniu się ze struktury stali pewnych składników co powoduje wzrost doraźnej wytrzymałości i granicy plastyczności oraz spadek wydłużenia. Starzenie może następować samorzutnie z upływem czasu (bardzo powoli), lub po podgrzaniu stali do temp C (strefa wpływu ciepła po spawaniu lub cięciu). Na starzenie szczególnie podatne są stale nieuspokojone lub stale odkształcone plastycznie na zimno. -10-

11 2. ASORTYMENT WYROBÓW METALOWYCH Sposób wytwarzania: A) Walcowanie na gorąco B) Gięcie na zimno - Na walcarkach rolkowych. Taśma przechodząc przez klatki walcarki uzyskuje kolejno takie odkształcenia, że wychodzi z maszyny jako gotowy kształtownik - Profilowanie na krawędziarkach i pracach do gięcia C) Spawane - Przekroje otrzymywane przez zespawanie ze sobą pojedynczych blach, lub kształtowników D) Odlewane - Przekroje otrzymywane przez odlewanie staliwa w formach -11-

12 2.1 KSZTAŁTOWNIKI WALCOWANE NA GORĄCO Lp. Nazwa wyrobu Przekrój Zakres produkcji [mm] Długość handlowa [m] Oznaczenie na rysunku Uwagi 1 Pręty płaskie (płaskowniki) PN-76/H s g s= g=6 55 do x Walcowane w jednym kierunku 2 Blachy uniwersalne PN-70/H s g s= g= x j. w. 3 Blachy grube PN-66/H s g s= g= bl. 18 x Walcowane zazwyczaj w dwu kierunkach 4 Dwuteowniki normalne PN-91/H h h= (15) I200 I200p Posiada stopki o zbieżnych krawędziach 5 Dwuteowniki równoległościene PN-91/H h h h= IPE 200 lub I200 PE 6 Dwuteowniki szerokostopowe Euronorm 53 h h= HEB200 Do wysokości h=300: b f =h -12-

13 Lp. Nazwa wyrobu Przekrój Zakres produkcji [mm] Długość handlowa [m] Oznaczenie na rysunku Uwagi 7 Dwuteowniki HEA Euronorm 53 h H= HEA 200 do HEA300 h/b f Dwuteowniki HEM Euronorm 53 h h S= HEM 240 Posiada krępe ścianki 9 Ceownik PN-86/H h h= C140 Niektóre z pocienionym środnikiem 10 Kątowniki równoramienne PN-84/H a a t a= t= L60x60x5 lub L60x5 11 Kątowniki nierównoramienne PN-81/H a b t a= b= t= L90x60x8 Przeważnie b/a= Zetowniki PN-65/H h=60, 80 i Z

14 Lp. Nazwa wyrobu Przekrój Rury bez szwu PN-80/H PN-73/H Rury ze szwem PN-67/H PN-74/H D t Zakres produkcji [mm] D= t= D= t= Długość handlowa [m] Oznaczenie na rysunku R108x7.1 lub Rbs108x7.1 Uwagi Walcowane na gorąco, walcowane na zimno Spawane wzdłużnie 15 Teowniki PN-91/H h= T60x60 lub T100x50 Teowniki wysokie h=b i niskie h=0.5b 16 Blachy żeberkowe PN-73/H t= b=1000, Bl.żeb.5x Blachy z żeberkami o kształcie rombowym i owalnym 17 Szyny kolejowe (4 normy) i dźwigowe (podsuwnicowe): PN-62/H h= (30) szyny dźwigowe: SD65, szyny kolejowe: S60 18 Kształtowniki na ścianki szczelne (np. Larsena) Do pionowej obudowy wykopów -14-

15 2.2 KSZTAŁTOWNIKI GIĘTE NA ZIMNO Nazwa wyrobu Przekrój Uwagi Kątowniki równoramienne, nierównoramienne, ceowniki, rury o przekroju kwadratowym i prostokątnym, zetowniki, blachy trapezowe Z uwagi na szeroki asortyment na rysunku podano tylko przykłady najbardziej typowych kształtowników. Ich cechą charakterystyczną jest nominalnie stała grubość wszystkich ścianek oraz występowanie wyokrągleń również zewnętrznych naroży. -15-

16 2.3 WYROBY SPAWANE Oznaczenie IKS IKSH Przekrój h= b= h/t w 200 b/t 25 Gatunek stali środnik pasy St3S St3SX St3SY St3S St3M 18G2 18G2A 18G2A 18G2Acu 18G2AV 15G2NNb 10HAV3 Zastosowanie, oznaczenie belki zginane, homogeniczne lub hybrydowe HKS h= t w =8 12 t=14 30 St3SX St3SY St3S St3M 18G2A 18G2ACu słupy osiowo ściskane IPBS h= b=300 t w =7 15 t=19 32 St3SX St3SY St3S St3M 18G2A 18G2ACu słupy mimośrodowo ściskane Belki ażurowe -16-

17 2.4 WYROBY ODLEWANE -17-