Структурная сталь — это стандартный строительный материал, изготовленный из определённых марок стали и формируемый в различных промышленных стандартных поперечных сечениях (или «профилях»). Каждая марка структурной стали характеризуется особым химическим составом и механическими свойствами, предназначенными для конкретных сфер применения.

В Европе структурная сталь должна соответствовать европейскому стандарту EN 10025, контролируемому Европейским комитетом по стандартизации железа и стали (ECISS), который входит в состав Европейского комитета по стандартизации (CEN).

Существует множество европейских марок структурной стали — например, S195, S235, S275, S355, S420 и S460. В рамках данной статьи мы сосредоточим внимание на химическом составе, механических свойствах и областях применения трёх наиболее распространённых марок: S235, S275 и S355, которые широко используются во всех типах строительных проектов по всему Европейскому союзу.

В соответствии с европейской классификацией, структурные стали обозначаются стандартными символами, включая, но не ограничиваясь, S, 235, J2, K2, C, Z, W, JR и JO, где:

• «S» означает, что это структурная сталь;
• «235» указывает на минимальное значение предела текучести (испытание при толщине 16 мм);
• «J2», «K2», «JR» и «JO» характеризуют ударную вязкость материала в соответствии с методикой испытания Шарпи или «V»-образным надрезом;
• «W» обозначает атмосферостойкую сталь (стойкую к коррозии);
• «Z» — сталь с повышенной прочностью перпендикулярно поверхности;
• «C» — холоднодеформированная сталь.

В зависимости от производственного процесса, химического состава и предполагаемой сферы применения могут использоваться дополнительные буквы и классификации для обозначения конкретных марок или изделий из структурной стали.

Европейская система классификации не является международным стандартом, поэтому в других странах используются аналоги марок с аналогичными химическими и механическими свойствами. Например, для рынка США структурные стали должны указываться в соответствии со стандартами Американского общества по испытанию материалов (ASTM). Международные обозначения начинаются с буквы «A» и соответствующего номера, например, A36 или A53.

Эквивалентные марки ЕС и США

В большинстве стран производство и использование структурной стали регулируется и должно соответствовать определённым минимальным требованиям по форме, размеру, химическому составу и прочности.

Химический состав структурной стали имеет крайне важное значение и строго контролируется, так как именно он определяет механические свойства материала. В приведённой ниже таблице показаны максимальные допустимые значения некоторых контролируемых элементов для европейских марок S235, S275 и S355.

Химический состав конструкционных сталей — S235, S275 и S355

Химический состав конструкционной стали исключительно важен и строго регламентирован, поскольку именно он определяет механические свойства стального материала. В следующей таблице представлены максимальные процентные содержания отдельных регулируемых элементов для европейских марок S235, S275 и S355.

Химический состав конструкционной стали имеет решающее значение для инженера и может варьироваться в зависимости от конкретной марки и её назначения. Например, S355K2W — это конструкционная сталь, упрочнённая (K2) и предназначенная для эксплуатации в условиях повышенного атмосферного воздействия (W), что отражается на её химическом составе по сравнению со стандартной S355.

Механические свойства конструкционной стали — S235, S275, S355

Механические свойства конструкционной стали лежат в основе её классификации и сферы применения. Хотя химический состав играет ключевую роль в определении механических характеристик, также важно понимать минимальные требования к свойствам или эксплуатационным показателям, таким как предел текучести и временное сопротивление разрыву, которые подробно описаны ниже.

Предел текучести

Предел текучести конструкционной стали — это минимальное усилие, необходимое для возникновения необратимой деформации в металле. В обозначениях европейского стандарта EN10025 цифра указывает на минимальный предел текучести, определяемый при толщине 16 мм.

Временное сопротивление разрыву

Временное сопротивление разрыву конструкционной стали определяется нагрузкой, при которой материал начинает необратимо деформироваться при растяжении или вытягивании вдоль своей длины.

Типичные «сечения» конструкционной стали / формы поперечного сечения

Конструкционная сталь представлена множеством марок, но обычно поступает в продажу в виде предварительно сформированных профилей определённой формы, предназначенных для конкретных задач. Часто встречаются двутавровые балки, Z-образные балки, коробчатые перемычки, полые профили (HSS), уголки и стальные листы.

В зависимости от требований к проекту инженер выбирает марку стали — обычно с учётом минимальной прочности, максимального веса, стойкости к атмосферным воздействиям, а также формы профиля — исходя из места установки и предполагаемой нагрузки или выполняемой функции.

Области применения конструкционной стали

Конструкционная сталь находит применение в самых разных сферах. Она особенно ценится благодаря сочетанию отличной свариваемости и гарантированной прочности. Это чрезвычайно универсальный материал, который часто предпочитают инженеры при необходимости максимизировать прочность конструкции при минимальном собственном весе.

Неудивительно, что строительная отрасль является крупнейшим потребителем конструкционной стали: она используется для самых различных задач. Будь то небольшая коробчатая перемычка для несущей стены в жилом доме или массивная двутавровая балка, закреплённая для поддержки дорожного полотна моста — конструкционная сталь может быть спроектирована, изготовлена и установлена для любой задачи.