Распространенные марки строительных сталей

строительные марки сталей
Металлопрокат из сталей различного типа широко используется в строительстве зданий и сооружений. Стальная арматура существенно повышает прочность бетонных отливок. Сборные конструкции из стального проката используется в качестве каркаса для зданий и опорных конструкций для различных технологических сооружений.

Рассмотрим распространенные марки строительных сталей и их применение. От строительных сталей требуется не только низкая себестоимость и легкость переработки, но и долговечность, прочность, стойкость к коррозии и хорошая свариваемость газопламенной и электродуговой сваркой. Все строительные стали условно можно поделить на четыре группы:
— углеродистые стали обычного качества,
— углеродистые стали качественные,
— низколегированные стали для сварных конструкций,
— низколегированные стойкие к коррозии стали.

Представители первой группы сегодня составляют основную массу стали для производства металлопроката среднего качества. Наиболее массовые представители этой группы: сталь ст.2 и сталь ст.3. Ключевой особенностью этих сталей является сравнительно высокое содержание неметаллических примесей, таких как сера, мышьяк, фосфор, селен, кислород и др. Содержание кислорода несколько ниже в ст.3, содержание серы и фосфора несколько ниже в стали ст.2. Но, содержание всех приведенных компонентов в ГОСТ указывается ориентировочно, по принципу, “не более”. Например, серы в сталях ст.2 и ст.3 содержится не более 0,05%, фосфора не более 0,04%. Сера и фосфор повышают хрупкость сталей, снижают усталостную прочность и жаростойкость. Главным преимуществом сталей ст.2 и ст.3 является низкая стоимость. Основная масса сталей ст.2 и ст.3 выпускается в виде листа, несколько меньшее количество идет на производство уголка, круга, равнополочного швеллера и других видов проката.

Значительно надежнее конструкции из качественных углеродистых сталей, которые содержат меньше вредных примесей. маркировка качественных сталей включает две цифры, и не содержит букв “ст”: сталь 10, сталь 20, сталь 35, сталь 40 и т.д. Сталь 20 является полным аналогом стали ст.2, но, содержит меньше вредных примесей, разница составляет примерно 15-30%, но, это заметно сказывается на стоимости. Самая дешевая сталь среди сталей данной группы сталь 10, практически столько же стоит сталь 08, отличающаяся высокой эластичность.

Сталь 10 используется преимущественно для производства труб, сталь 20 применяется для крупных двутавров и швеллеров. Сталь 35 применяется для проката наиболее прочных видов швеллера и двутавра, работающих при высоких статических нагрузках. Сталь 40 и выше (от 0,4% углерода) практически не применяется в строительстве, за исключением крепежных элементов, преимущественно болтов и гаек высокой прочности. Цена качественных углеродистых сталей постепенно растет с увеличением содержания углерода. Сталь 10 стоит примерно в полтора раза дешевле стали 45.

Для крупных сварных конструкций часто применяют специальные легированные стали, содержащие кремний, марганец и хром. Наиболее широкое употребление в строительной индустрии нашли стали 09Г2 и 09Г2С, так как они сочетают приемлемую стоимость с неплохим качеством. Роль марганца (буква “Г”) заключается в связывании углерода в твердые мелкодисперсные карбиды, что снижает толщину солеокисных прослоек внутри структурного зерна и в промежутках между зернами. Что повышает ударную вязкость и усталостную прочность материала. Кремний (буква “С”) уменьшает толщину солеокисных прослоек за счет увеличения площади поверхности структурного зерна при его дроблении. Марганец и кремний повышают прокаливаемость сталей и делают структуру более равномерной, что улучшает однородность металла сварного шва и повышает эластичность стали после термической обработки.

Очень важным критерием строительных сталей является долговечность при эксплуатации в различных условиях. Это достигается путем использования легированных устойчивых к коррозии сталей. Наиболее распространенные стойкие к коррозии стали: 10ХСНД, 10ХНДП, 08ХГСДП и др. Самая доступная по цене среди них сталь 10ХСНД, она стоит всего в полтора раза дороже, чем сталь ст.2. скорость коррозии стали 10ХСНД на открытом воздухе составляет примерно 0,8 мм в год (сталь ст.3 корродирует в этих условиях со скоростью 2,5 мм в год). Несколько большей стойкостью обладает сталь 10ХНДП, ее стойкость на открытом воздухе достигает 0,4 мм в год.
Повышение стойкости к коррозии достигается добавкой никеля и хрома, они способствуют пассивации металла структурного зерна. Добавка фосфора (порядка 0,14%) повышает хрупкость стали, но, приводит к повышению плотности межзерновых прослоек, что ограничивает коррозионное растрескивание сталей при распространении коррозии по межзерновым прослойкам. Медь выполняет две функции – образует защитный слой на поверхности металла структурного зерна, и в тоже время, следы меди уменьшают скорость разрушения межзерновых прослоек во влажных средах.

Применение в строительстве среднелегированных сталей ограничено по экономическим причинам, исключением являются лишь сплавы с содержанием марганца порядка 10-20%. Так как, они отличаются минимальным коэффициентом теплового расширения, что позволяет изготавливать крупные цельносварные конструкции, например, сварные без стыковые железнодорожные пути, крупные мосты, нефтепроводы и др.