Таблица 1.16. Отклонения но химическому составу в готовом прокате низколегированных сталей по ГОСТ 19282-73*
Наименование элемента
Допускаемое отклонение
Наименование элемента
Допускаемое отклонение
Углерод
±0,02
Ванадий
+0,02
Кремний
±0,05
-0,01
Марганец
±0,10
Ниобий
+0,010
Хром
±0,05
-0,005
Никель
±0,05
Азот
+0,005
Медь
±0,05
Сера
+0,005
Фосфор
+0,005
Собственно для сварных строительных конструкций при проектировании регламентировано использование только стали марок 09Г2(Д), 09Г2С(Д), 14Г2, 10Г2С1(Д), 15ХСНД и ЮХСНД. Сталь марок 17ГС и 17Г1С применяется для электросварных труб нефте- и газопроводного сортамента. Однако из-за большого количества производимого в стране штрипса (листовых заготовок для труб) прокат из этих сталей часто предлагается в качестве замены листового проката низколегированной стали других марок. Нрименение стали марок 17ГС и 17Г1С в наиболее ответственных конструкциях (подвергающихся динамическому или переменному нагружению, эксплуатируемых при низких расчетных температурах - «северное исполнение» и т.п.) вследствие повышенного содержания углерода и обусловленного этим пониженного сопротивления хрупкому разрушению сварных соединений, так же как и сталь марки ЮГ2С1 из-за высокого содержания кремния, не рекомендуется.
Индустриализация капитального строительства требует всемерной унификации материалов и, в частности, сокращения количества применяемых марок низколегированной стали. Поэтому основным материалом данного класса прочности С345 в связи с оптимальным сочетанием характеристик свариваемости, хладостойкости и технико-экономической эффективности признана сталь марки 09Г2С. Ее применение рекомендовано для строительных металлоконструкций всех видов.
Недостаток этой стали состоит в существенном снижении показателей прочности - предела текучести и временного сопротивления разрыву с увеличением толщины проката. Эта особенность служит также причиной частого несоответствия указанных характеристик заданным нормам при сдаточных механических испытаниях на металлургических заводах. Для устранения этого недостатка рядом организаций поставщиков и потребителей исследуется возможность корректировки химического состава стали путем небольшого увеличения содержания углерода, которому соответствует марочное обозначение 12Г2С.
Это требование всемерной унификации марочного сортамента стали нашло отражение в новом стандарте на прокат для строительных стальных конструкций ГОСТ 27772-88*, в котором предусмотрены лишь два варианта низколегированной стали повышенной и высокой прочности с химическим составом, соответствующим маркам 09Г2С и 12Г2С. Нормы химического состава и механических свойств для этих сталей, включенных в стандарт с наименованием С345 и С375, приведены в табл.1.17 и 1.18.
Таблица 1.17. Химический состав (плавочный анализ ковшовой пробы) низколегированной стали повышенной прочности по ГОСТ 27772-88*
Наименование стали
Массовая доля элементов, %
углерода
марганца
кремния
серы
фосфора
хрома
никеля
меди
С345, С375
<0,15
1,3-1,7
<0,8
<0,04
< 0,035
<0,3
<0,3
<0,3
Примечания: 1. Допускается добавка алюминия и титана из расчета получения в прокате массовой доли титана 0,01-0,03%. 2. По требованию потребителя массовая доля фосфора должна бьггь не более 0,03%, серы - не более 0,035%.
Таблица 1.18. Механические свойства низколегированной стали повышенной прочности по ГОСТ 27772-S
Толщина
Механические характеристики
Изгиб ДО параллельности
Ударная вязкость KCU, Дж/см
Наименование
проката,
предел
временное
относительное
сторон (а - тол-
при температуре °С
после механического
стали
текучести От, Н/мм
сопротивление Св, Н/мм
удлинение 55, %
щина образца, d -диаметр оправки)
старения
не менее
Фасонный прокат
От 4 ДО 10 вкл.
d=2a
С345
Св.10 ДО 20 вкл.
d=2a
Св.20 ДО 40 вкл.
d=2a
От 4 ДО 10 вкл.
d=2a
С375
Св.10 ДО 20 вкл.
d=2a
Св.20 ДО 40 вкл.
d=2a
Листовой и широкополосный универсальный прокат
От 2 ДО 3,9
d=2a
От 4 ДО 10 вкл.
d=2a
Св.10 ДО 20 вкл.
d=2a
С345
Св.20 ДО 40 вкл.
d=2a
Св.40 ДО 60 вкл.
d=2a
Св.60 ДО 80 вкл.
d=2a
Св.80 ДО 160 вкл.
d=2a
От 2 ДО 3,9
d=2a
С375
От 4 ДО 10 вкл.
d=2a
Св.10 ДО 20 вкл.
d=2a
Св.20 ДО 40 вкл.
d=2a
Сталь изготовляют четырех категорий (1-4) в зависимости от требований но испытаниям на ударный изгиб. Нормируемые показатели ударной вязкости для проката разных категорий приведены в табл. 1.19.
Таблица 1.19. Нормируемые показатели ударной вязкости для проката из стали марок С345 и С375 разных категорий по ГОСТ 27772-88*
Нормируемая характеристика
Категория
Ударная вязкость нри:
-40°С
-70°С
Ударная вязкость после механического старения
Примечание. Знак «+» означает, что показатель нормируется, знак «-» не нормируется.
Для элементов металлоконструкций автодорожных и железнодорожных мостов таким основным материалом является низколегированная сталь марки ЮХСНД по ГОСТ 6713-91. Ее применение обусловлено повышенным сопротивлением атмосферной коррозии, связанным с многокомпонентным легированием (подробнее об этом см. п. 1.8).
В зависимости от требований по ударной вязкости низколегированные стали по ГОСТ 19282-73* поставляются 15-и категорий, причем для строительных металлоконструкций применяются стали четырех категорий: 6-й, 12-й, 9-й и 15-й. Нри этом для стали 6-й и 12-й категорий ударная вязкость KCU гарантируется при температуре минус 40 °С, а для стали 9-й и 15-й категорий - при температуре минус 70 °С. Кроме того, для стали 12-й и 15-й категорий гарантируется еще и ударная вязкость при плюс 20 °С после механического старения.
Низколегированные стали по ГОСТ 6713-91 для мостостроения поставляются трех категории: 1-3. Нри этом для стали 1-й категории гарантируется ударная вязкость КСи при минус 40 °С и при плюс 20 °С после механического старения, 2-й категории - при минус 60 °С и при плюс 20 °С после механического старения, 3-й категории - при минус 70 °С и при минус 20 °С после механического старения. Нормы ударной вязкости при отрицательных температурах и после механического старения приведены в табл. 1.15.
Как уже указывалось, подавляющая масса металлопроката низколегированных сталей повышенной прочности поставляется в состоянии непосредственно после горячей прокатки. Однако возможна также поставка части листового проката в состоянии после термической обработки: нормализации (нагрев до 890-950 °С и остывание на воздухе) или термического улучшения (после нагрева закалка в воде с последующим высоким отпуском при 620-680 °С). Нормализация несколько измельчает микроструктуру и способствует ее большей однородности по сечению. Она применяется обычно для повышения ударной вязкости при низких отрицательных температурах. Радикальным средством для достижения этого является термическое улучшение. Листы из стали марок 09Г2(Д) и 10Г2С1(Д) толщиной более 20 мм поставляются в нормализованном или термоулучшенном состояниях, а сталь марки ЮХСНД толщиной более 15 мм - преимущественно в термоулучшенном состоянии.
