Конструкционная сталь — это основной строительный материал, изготовленный из специальных марок стали и производимый в различных стандартных для отрасли поперечных сечениях (или «профилях»). Марки конструкционной стали разрабатываются с учетом определенного химического состава и механических свойств, рассчитанных на конкретные области применения.
В Европе конструкционная сталь должна соответствовать европейскому стандарту EN 10025, который регулируется Европейским комитетом по стандартизации железа и стали (ECISS), входящим в состав CEN (Европейский комитет по стандартизации).
Существует множество европейских марок конструкционной стали, таких как S195, S235, S275, S355, S420, S460 и др. Однако в данной статье основное внимание уделяется химическому составу, механическим свойствам и областям применения марок S235, S275 и S355 — трех наиболее часто используемых конструкционных сталей во всех видах строительных проектов по всему ЕС.
В соответствии с европейской системой классификации конструкционные стали должны обозначаться стандартными символами, включая, но не ограничиваясь: “S”235″, “J2”, “K2”, “C”, “Z”, “W”, “JR”, “JO”.
Где:
В зависимости от технологии производства, химического состава и предполагаемой сферы применения могут использоваться дополнительные символы и классификации для обозначения конкретных марок или изделий конструкционной стали.
Европейская система классификации не является универсальным стандартом, поэтому в других странах могут применяться аналогичные марки с такими же механическими и химическими свойствами. Например, конструкционные стали, изготавливаемые для рынка США, должны соответствовать стандартам American Society for Testing and Materials (ASTM) International и обозначаются буквой «A» и соответствующим номером марки, например, A36, A53 и т.д.
| ЕС | США |
|---|---|
| S235 | A283C |
| S275 | A570Gr40 |
| S355 | A572Gr50 |
В большинстве стран конструкционная сталь регулируется и должна соответствовать минимальным требованиям по химическому составу, форме, размеру, прочности и т.д.
Химический состав конструкционной стали имеет первостепенное значение и строго контролируется. Он является ключевым фактором, определяющим механические свойства стали. В следующей таблице приведены максимальные процентные содержания определённых регулируемых элементов, присутствующих в европейских марках конструкционной стали S235, S275 и S355.
| Класс | С, % | Mn, % | P, % | S, % | Si, % |
|---|---|---|---|---|---|
| S235 | макс. 0,22 | макс. 1,60 | макс. 0,05 | макс. 0,05 | макс. 0,05 |
| S275 | макс. 0,25 | макс. 1,60 | макс. 0,04 | макс. 0,05 | макс. 0,05 |
| S355 | макс. 0,23 | макс. 1,60 | макс. 0,05 | макс. 0,05 | макс. 0,05 |
Химический состав конструкционной стали крайне важен для инженера и варьируется в зависимости от конкретной марки и её назначения. Например, S355K2W — это конструкционная сталь, подвергнутая упрочнению (K2) и разработанная с учетом повышенной атмосферостойкости (W), что предполагает несколько иной химический состав по сравнению со стандартной маркой S355.
Механические свойства конструкционной стали лежат в основе её классификации и, соответственно, области применения. Хотя химический состав определяет механические характеристики стали, крайне важно знать и минимальные стандарты именно механических свойств, таких как временное сопротивление разрыву и предел текучести.
Предел текучести конструкционной стали — это минимальная нагрузка, вызывающая необратимую деформацию материала. Принятая в европейском стандарте EN10025 система наименований основывается на минимальном пределе текучести стали при толщине 16 мм.
| Марка конструкционной стали при толщине 16 мм | Минимальное предел текучести при номинальной толщине 16 мм | |
|---|---|---|
| кси | Н/мм2 (МПа) | |
| S235 | 33 000 кси | 235 Н/мм2 |
| S275 | 36 000 кси | 275 Н/мм2 |
| S355 | 50 000 кси | 355 Н/мм2 |
Временное сопротивление разрыву конструкционной стали определяет уровень нагрузки, при котором происходит необратимая деформация при растяжении или продольном усилии.
| Класс конструкционной стали | Предел прочности на растяжение, МПа при номинальной толщине от 3 мм до 16 мм |
|---|---|
| S235 | 360 – 510 МПа |
| S275 | 370 – 530 МПа |
| S355 | 470 – 630 МПа |
Конструкционная сталь выпускается во многих марках, но, как правило, поставляется в виде готовых изделий с определённым поперечным сечением, рассчитанным на конкретные задачи. Например, широко используются такие профили, как двутавры, Z-образные балки, коробчатые перемычки, полые профили (HSS), уголки, стальные листы и др.
В зависимости от назначения инженер выбирает марку стали (часто исходя из требований по минимальной прочности, максимальному весу или погодоустойчивости) и форму сечения относительно места установки и предполагаемой нагрузки.
Конструкционная сталь применяется самым разнообразным образом. Её основное преимущество — уникальное сочетание хорошей свариваемости с гарантированными прочностными характеристиками. Конструкционная сталь — очень универсальный материал, который инженеры часто выбирают, чтобы обеспечить максимум прочности при минимальном весе конструкции.
Факт остается фактом: строительная отрасль — крупнейший потребитель конструкционной стали, которая используется для самых разных задач и на объектах разного масштаба. Независимо от того, используется ли небольшая коробчатая перемычка для удержания стены в жилом доме или массивная двутавровая балка для опоры дорожного полотна на мосту, конструкционная сталь может быть подобрана, спроектирована и изготовлена под любые требования.
