занным группам соответствуют определеппые марки стали и категории качества, предусмотреппые стандартами на сталь. Так, по ГОСТ 27772-88* группе I соответствует сталь С235, группе II - стали С255 и С285, стали С345 и С375 категории 1 и 3, сталь С590, группе III - стали С345 и С375 категории 2 и 4, сталь С590К.
Все температуры испытаний в табл. 1.4 (как и в ГОСТ 27772-88*) указаны для условий определения ударной вязкости KCU на стандартных образцах с полукруглым надрезом (радиус 1 мм) типа I по ГОСТ 9454-78*, вырезаемых из листов и широкой полосы в направлении поперек направления прокатки, а из фасонных профилей и сортовой стали - вдоль направления прокатки. Вместе с тем в последнее время остро ставится вопрос о переходе при аттестации стали к более жестким условиям определения ударной вязкости KCV на образцах с острым треугольным надрезом (радиус 0,25 мм) типа II по ГОСТ 9454-78*. Использование этих образцов соответствует международной практике.
Согласно имеющимся методическим исследованиям, единый переход от норм КСи к нормам KCV, общий для всех металлоизделий, отсутствует и необходимо учитывать индивидуальные особенности, включающие в себя как вид металлопроката, так и качество стали. Все же общим для такого перехода является необходимость повышения температуры испытания, которая для металлопроката строительной стали эквивалентной хладостойкости при прочих равных условиях (то же направление вырезки образцов, та же метрологически обоснованная величина ударной вязкости 0,3 мДж/м) составляет примерно 40 °С. Таким образом нормам КСи, при минус 40 °С и минус 70 °С будут близко соответствовать нормы KCV при О °С и минус 30 °С.
Под влиянием колебания содержания элементов в интервале марочного состава, неоднородности слитка и условий прокатки прочностные характеристики стали каждой марки варьируются в широких пределах. Стремление более полно использовать фактическую прочность проката в конструкциях привело к идее селективного разделения на металлургических заводах всей совокупности металлопродукции данной марки на отдельные группы прочности, отличающиеся гарантируемыми значениями предела текучести и временного сопротивления разрыву.
В нашей стране такое разделение на группы прочности осуществлено для строительных углеродистых и низколегированных марок стали первого, второго и третьего классов прочности [26] и нашло отражение в ТУ 14-1-3023-80 и ГОСТ 27772-88*. По этим нормам каждая марка углеродистой и низколегированной стали разделена на две группы прочности, причем для второй группы гарантируемые значения предела текучести и временного сопротивления на 10-40 МПа выше, чем для первой. Высокая надежность соблюдения норм прочности и пластичности (с вероятностью не ниже 95 %) обеспечивается специальными статистическими процедурами приемки и контроля. Металлопрокат, поставляемый по этим нормам, получил название сталь с гарантированным уровнем механических свойств, дифференцированным по группам прочности.
1.3. Сталь углеродистая обыкновенного качества
Прокат из углеродистой стали обыкновенного качества является материалом, наиболее широко применяемым в строительных металлоконструкциях. По имеющимся данным [27] относительное количество этого проката составляет около 80 % по массе всего проката, используемого в сварных конструкциях и в ближайшие 10-15 лет может уменьшиться лишь незначительно. Марки и общие технические требования к углеродистым сталям содержатся в ранее действовавшем ГОСТ 380-71**, новых действующих ГОСТ 380-88* и ГОСТ 27772-88* и ТУ 14-1-3023-80. Сталь изготовляется горячекатаной: сортовой, фасонной, толстолистовой, тонко-
листовой, широкополосной и холоднокатаной - тонколистовой. Из стали изготовляются также трубы, поковки и штамповки, лента, проволока и метизы. Сталь выплавляется, как правило, в мартеновских печах или кислородных конвертерах с различной степенью раскисления, в зависимости от которой она может быгь кипящей, спокойной или полуспокойной.
По ГОСТ 380-71* в зависимости от назначения стали разделяются на три группы (А, Б, В), семь марок ( СтО - Стб) с возрастанием содержания углерода от 0,06-0,12 - в стали марки Ст1 до 0,38-0,49 % - в стали марки Стб. Поставляются они шести категорий качества - в зависимости от количества гарантируемых характеристик химического состава и механических свойств, трех степеней раскисленности: кипящая, полуспокойная и спокойная (условные обозначения кп, не и сп). Из них для строительных металлоконструкций согласно строительным нормам и правилам (СНиП 11-23-81*) используются исключительно только стали, поставляемые по группе В марки СтЗ: ВСтЗкп, ВстЗпс, ВСтЗГпс и ВСтЗсп. При этом в целях унификации кипящая сталь используется только категории 2, полуспокойная -только категории 6, спокойная и полуспокойная с повышенным содержанием марганца - только категории 5; им соответствуют марочные обозначения ВСтЗкп2, ВСтЗпсб, ВСтЗспЗ, ВСтЗГпсЗ и ВСтЗГспЗ.
Для всех этих вариантов нормируемыми показателями являются химический состав, механические свойства при растяжении и изгибе в холодном состоянии. Кроме того, для стали марки ВСтЗпсб нормируется ударная вязкость при плюс 20 °С после механического старения, а для сталей ВСтЗспЗ, ВСтЗГпсЗ и ВСтЗГспЗ еще и ударная вязкость при минус 20 °С. В табл. 1.5 и 1.6 приведены нормы их химического состава при плавочном контроле и в готовом прокате, а в табл. 1.7 и 1.8 - требования по механическим свойствам.
Таблица 1.5. Химический состав (плавочный анализ ковшовой пробы) углеродистых сталей по ГОСТ 380-71**, используемых в сварных строительных металлоконструкциях
Массовая доля элемента, %
Сталь марки
углерода
марганца
кремния
фосфора
серы
хрома
никеля
меди
мышьяка
не более
ВСтЗкп
0,14-0,22
0,3-0,6
Не более 0,07
0,04
0,05
0,08
ВСтЗпс
0,14-0,22
0,4-0,65
0,08-0,17
0,04
0,05
0,08
ВСтЗсп
0,14-0,22
0,4-0,65
0,12-0,3
0,04
0,05
0,08
ВСтЗГпс
0,14-0,22
0,8-1,1
Не более 0,15
0,04
0,05
0,08
ВСтЗГсп
0,14-0,22
0,8-1,1
0,12-0,3
0,04
0,05
0,08
Примечания: 1. В стали, выплавленной на базе керченских руд, допускается массовая доля мышьяка до 0,15%, фосфора - до 0,05%. 2. При раскислении нолуснокойной стали алюминием, титаном или другими раскислителями, не содержащими кремний, а также несколькими раскислителями (ферросилицием и алюминием, феросилицием и титаном и др.) массовая доля кремния в стали допускается менее 0,05%. Раскисление титаном, алюминием и другими раскислителями, не содержащими кремния, указывается в сертификате. 3. Для проката из стали всех степеней раскисления толщиной до 12 мм включительно допускается снижение массовой доли марганца до 0,10%. 4. Массовая доля азота в готовом прокате, а также в слитках, блюмсах, слябах, сутунках и заготовках, предназначенных для дальнейшей прокатки из кислородно-конвертерной и мартеновской стали должна бьггь не более 0,008%. 5. Для кипящей химически закупоренной стали в готовом прокате допускается массовая доля кремния до 0,15%, за исключением случаев, когда сталь предназначена для холодной высадки и вытяжки или штамповки, что должно бьггь оговорено в заказе.
Таблица 1.6. Допускаемые отклопепия по химическому составу в готовом прокате углеродистых сталей группы В по ГОСТ 380-71**
Элемент
Допускаемые отклонения для стали, %
кипящей
полуспокойной и спокойной
Углерод
Марганец
+0,05
+0,05
-0,04
-0,03
Кремний
+0,05
-0,02
Фосфор
+0,005
+0,005
Сера
+0,005
+0,005
Примечания: 1. Отклонение от нижнего предела массовой доли углерода (смлабл.1.5) не является браковочным признаком. В готовом прокате плюсовые отклонения по углероду от норм, указанных в табл. 1.5, для стали марки ВСтЗ всех степеней раскисленности и для стали марки ВСтЗГ (сп, не) не допускаются. 2. В готовом прокате стали, выплавленной на базе керченских руд, массовая доля фосфора не должна превыщать 0,045% для категории 4-6 и 0,055 - для категории 1-3; серы не более 0,055% для всех категорий.
Таблица 1.7. Механические свойства при растяжении и условия испытания на изгиб проката углеродистых сталей по ГОСТ 380-71**, используемых в сварных строительных металлоконструкциях
Изгиб до па-
Сталь
Временное сопро-
Предел текучести Ст, МПа для толщины, мм
Относительное удлинение 65 для толщины, мм
раллельности сторон (а -толщина образца,
марки
тивление,
d - диаметр
до 20
св.20 до 40
св.40 до 100
св.100
до 20
св.20 до 40
св.40
оправки для толщины, мм)
не менее
до 20
св. 20
ВСтЗкп
360-460
d=2a
d=2a
ВСтЗпс
370-480
d=2a
d=2a
ВСтЗсп
ВСтЗГпс
370-490
d=2a
d=2a
ВСтЗГсп
390-570
d=2a
Примечания: 1. Допускается превыщение верхнего предела временного сопротивления на 50 МПа по сравнению с указанным при условии выполнения остальных норм, а при согласии заказчика - без ограничения верхнего предела. 2. Для листов универсальной стали всех толщин и фасонной св. 20 мм значение предела текучести допускается на 10 МПа ниже по сравнению с указанным. 3. Для листовой стали толщиной 8-4 мм допускается снижение относительного удлинения на 1% абс. на каждый миллиметр уменьщения толщины. Нормы относительного удлинения для листов толщиной менее 4 мм устанавливаются соответствующими стандартами. 4. Допускается снижение относительного удлинения для листовой, универсальной и фасонной стали всех толщин на 1% абс. 5. Сталь марки СтЗГсп предназначена для листового проката толщиной 21-40 мм группы В категории 4-6.
По ТУ 14-1-3023-80 прокат с гарантированным уровнем механических свойств, дифференцированным по группам прочности, изготовляется из углеродистой стали марок ВСтЗкп, ВСтЗпс, ВСтЗсп и ВСтЗГпс всех категорий в соответствии с ГОСТ 380-71**. При этом прокат из стали марок ВСтЗпс, ВСтЗсп и ВСтЗГпс поставляется двух групп прочности с дифференцированными по группам значениями продела
