Строительные стали


Строительные стали


   Строительными называются низколегированные конструкционные стали с низким содержанием углерода. Преимущественно используются для изготовления строительных металлоконструкций зданий и сооружений, нефтепроводов, армировки железобетонных конструкций и т.п. Благодаря своим химико-физическим свойствам и содержанию недорогих легирующих добавок, строительные стали по сравнению с углеродистыми позволяют уменьшить вес готовых конструкций не уменьшая прочностные характеристики, что дает экономию металла при производстве металлоконструкций до 30-50%. Наиболее распространено легирование марганцем и кремнием, которые позволяют уменьшить размер зерна, соответственно увеличив значения временного сопротивления разрыву  и предела текучести. При низком содержании углерода не более 0,22% предел текучести достигает 400-450 МПа, предел прочности 500-600 МПа, при одновременном сохранении хорошей пластичности. Наиболее часто в строительных конструкциях можно встретить сталь Ст3, всех трех способов раскисления (спокойную, полуспокойную, кипящую) и 09Г2С, которая в основном применяется в I-II климатических районах («северное исполнение»).

   Строительные стали должны обладать рядом следующих характеристик.

  1. Хорошая свариваемость сталей. При производстве металлоконструкций сварка является наиболее распространенным типом соединения, поэтому свариваемость является одним из основополагающих свойств таких сталей. Сварной шов в конструкциях должен быть равнопрочен основному металлу, т.е. в нем не должны допускаться трещины и неплотности. Трещины, как правило, образуются в момент кристаллизации расплавленного металла шва. Основное воздействие на образование трещин оказывает содержание углерода в стали, чем больше углерода, тем интенсивнее идет расширение интервала кристаллизации. В связи с этим в низколегированных конструкционных сталях содержание углерода лимитируется и не превышает 0,22%.
  2. Гарантированные прочностные свойства. Основными характеристиками, принимаемыми в расчетах стальных конструкций служат – временное сопротивление растяжению и предел текучести, которые оказываю основное влияние на выбор сечения и массы проектируемых элементов металлоконструкций. Существуют три категории прочности строительных сталей: нормальная, повышенная и высокая. Каждая категория обладает своим определенным набором физико-механических свойств. Повышение прочностных характеристик металла достигается за счет легирования, как уже указывалось выше, основные легирующие добавки это марганец и кремний. Так же хорошие результаты дает введение в стали ванадия и ниобия, обеспечивающих дополнительное упрочнение.
  3. Низкий порог хладноломкости (низкая склонность к хрупким разрушениям). По хладостойкости, строительные стали делятся на стали без гарантийной хладостойкости, хладостойкие стали и стали хладостойкие, предназначенные для эксплуатации при температуре ниже -40С. Снижение порога хладноломкости производится за счет нормализации и термической обработки, дополнительно такая обработка еще и улучшает прочностные свойства металла. Нормализация позволяет уменьшить внутренние напряжения и провести перекристаллизацию стали, получив более мелкозернистую структуру. Термическую обработку проводят двумя методами. Первый вариант это закалка и отпуск, причем не только увеличивается порог хладноломкости, но и повышается предел текучести. Второй метод, контролируемая прокатка, путем механического и теплового регулирования режимов проката металла.

   Строительные стали выпускаются в виде листового, фасонного и сортового проката, поковок и штамповок. Структура и служебные свойства формируются непосредственно на производстве. Наиболее распространенные низколегированные стали применяемые в строительстве, по своему химическому составу мало различаются (содержание углерода до 0,22%, марганец 1-1,5%), за счет чего их прочностные характеристики тоже довольно близки. Структура сталей ферритно-перлитная.