Лабораторная работа № 2
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ
Цель лабораторной работы - изучение структуры и свойств конструкционных строительных сталей.
Оснащение участка лабораторной работы:
оборудование - металлографические микроскопы МИМ-6, МИМ-7, ММУ-3 и МЕТАМ РВ-22;
материалы ~ коллекция микрошлифов углеродистых сталей в равновесном состоянии;
плакаты - диаграммы состояния железоуглеродистых сталей, классификация и свойства углеродистых и легированных строительных сталей;
справочная литература - стандарты, справочники.
1. Классификация строительных сталей по прочности и области их применения
Строительные стали в зависимости от уровня прочностных свойств условно классифицируют на стали обычной прочности (бт до 290 МПа), стали повышенной прочности (бт от 290 до 440 МПа) и стали высокой прочности (бт от 440 МПа и выше).
В табл. 1 приведены условные обозначения классов строительных сталей по ГОСТ 277-72, максимальные значения предела текучести и некоторые марки сталей, соответствующие каждому классу.
Выбор марок сталей для строительных конструкций осуществляют на основе вариантного проектирования и технико-экономического анализа в соответствии с рекомендациями строительных норм и правил (СНиП 11-23-81).
Рекомендации СНиПа учитывают различия в условиях работы конструкций, которые делятся на четыре группы:
Сварные строительные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях и подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок (балки рабочих площадок, элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, пролетные строения транспортных галерей и т. д.). Для этой группы рекомендуется сталь С345 марок 09Г2С, 10Г2СД, 15ХСНД и С390 (10ХСНД и термоупрочненная 10Г2С). Применение высокопрочных сталей с бт > 440 МПа, более склонных к хрупкому разрушению, не рекомендуется.
Сварные конструкции, находящиеся под непосредственным воздействием динамических и вибрационных нагрузок, кроме перечисленных в группе 1 (пролетные строения и опоры транспортных галерей и т. д.), а также конструкции и их элементы, указанные в группе И при отсутствии в них сварных соединений.
14
|
|
|
Таблица 1 |
Класс стали |
Предел текучести (не ниже), МПа |
Марка стали по действующим стандартам или ТУ |
|
I |
С235 |
235 |
CтЗкп2, 18кп |
С245 |
245 |
Сг3псб, СгЗсп5,18пс |
|
С255 |
255 |
СтЗГпс5, СгЗГсп6, 18Гсп |
|
С275 |
275 |
СтЗпс6 |
|
С285 |
285 |
СтЗсп5, СтЗГспЗ |
|
II |
С345 |
345 |
09Г2С,12Г2С, 14Г2 |
С345Т |
345 |
15ХСНТ,СтЗТпс |
|
С345К |
345 |
10ХНДП |
|
С375, С37Д |
375 |
12Г2С, 12Г2СД |
|
С390, С390Д |
390 |
14Г2АФ, 10Г2С1,1ОХСНД |
|
С390К |
390 |
15Г2АФД |
|
III |
С440 |
440 |
16Г2АФ |
С590 |
590 |
12Г2СМФ |
|
С590К |
590 |
12ГН2МФАЮ |
При умеренно низких температурах (до -30 °С) применяются стали обычной и повышенной прочностей 09Г2С, 10Г2С, 10Г2СД, 15ХСНД, 10ХСНД, 14Г2АФ и высокопрочные стали 16Г2АФ, 15Г2АФ. При рабочих температурах ниже -30 °С применять высокопрочные стали не рекомендуется.
3. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статических нагрузках (колонны, стойки, опорные плиты, элементы настила перекрытий и т. д.). При температуре выше -30 °С применяют стали обычной, повышенной и высокой прочности марок 14Г2,14Г2АФ, 12Г2СМФ. Для температуры ниже -40 °С применение высокопрочных сталей С440 и С590 не рекомендуется.
4. Вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, лестницы, трапы, ограждения т. д.). а также конструкции и их элементы группы 3 при отсутствии сварных соединений. Для них рекомендуются углеродистые стали обычной прочности и низколегированные стали повышенной прочности марок 09Г2С, 14Г2,12Г2С, 15ХСНД,
Металлические мосты изготавливаются из углеродистой стали 16Д и низколегированных сталей 15ХСНДи 10ХСНД (ГОСТ 6713-75), 10Г2С1Д, 16Г2АФ.
Для резервуаров больших объемов, газгольдеров и других емкостей рекомендуются стали от С330 до С590 (09Г2С, 16Г2АФ, 10Г2С, 12Г2СТФ и т.д.).
Для сварных магистральных газопроводных труб применяют сталь 17ГС (бт = 360 МПа), поступающую в нормализованном состоянии. В последние годы для труб применяют легированные стали марок 14Г2САФ, 14Г2СФБ, 16Г2САФ с бт =< 450 МПа.
После сварки для снятия напряжений низколегированные стали могут подвергаться высокому отпуску при 630...700 °С.